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陕南地区特殊应急供水安全保障能力现状评价

作者:张家荣 刘建林来源:《武汉大学学报(工学版)》日期:2022-08-12人气:259

水乃万物之母、文明之源、生存之本,习近平总书记曾强调指出水安全是涉及国家长治久安的大事情,并要求全党不断增强水忧患以及水危机意识,要从实现中华民族永续发展以及全面建成小康社会的战略高度,重视水安全问题并且解决好水安全问题1。水安全在不同方面有着不同的体现2-4,不仅是一个涉及国家长治久安的大事,同时也是一个多目标、多体系、多内容的综合且复杂的问题,在此仅讨论供水安全保障能力问题。

对于供水安全评价研究,国外主要集中在评价指标体系的构建和评价方法2个方面。评价指标体系由涵盖研究对象各特征和属性的多指标组成,考虑生态、环境、政治、社会、经济、水源等子系统,主要包括水安全理论、安全、保障和度量4个部分56;评价方法有数值模拟、半结构性决策、模糊物元法、集对分析法、神经网络法、系统动力学法、综合指数法等7-10;国外用于表征供水安全评价指标主要是水贫穷指数和水资源紧缺指数1112;在供水安全评价方法上,美国Jay W Forrester教授1956年提出的研究系统动态行为的系统动力学法(system dynamics,SD),开启了计算机仿真技术在供水安全评价上的应用;1970年美国T L Saaty教授运用层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)13,确定供水安全不同目标层指标权重,主要适用于多目标、多层次以及多方案供水安全的决策问题;1981年J C Bezdek教授14将1971年美国S Tarmura教授15提出的聚类分析法进行改进,推广并应用于供水安全评价中。

国内对于供水安全评价研究多集中在从不同角度出发采用构建综合指标体系,从分类指标方面对供水安全开展评价。指标体系大都针对较为确定的研究区域进行构建,通过利用理论分析以及对比借鉴的方法,运用可持续发展的指标进行分析16,从而对特定区域的供水安全进行评价;评价有从安全和水资源紧缺程度角度出发的,有从水安全支撑互相制约及水安全压力的角度出发的,也有从水环境、生态环境、社会经济3个方面出发的17

可见国内外对于供水安全保障能力评价主要针对其所研究的固定区域建立的指标体系,通用性较差,没有适宜于陕南多降水、多山区、多洪涝灾害、多地质灾害的水安全现状评价体系,如何结合陕南区域水利发展实际,建立一个具有全面性、先进性、可比较性、计算简单、定性定量有机结合便于操作的水安全现状评价体系,是本文探讨的重点内容。

1 评价方法

区域供水安全不仅仅由当地的水资源自然禀赋决定,而且还与当地的水利工程现状、生态环境因素、经济社会条件等有关,通过建立供水安全评价指标,对陕南地区(3市28个区县)供水安全现状进行了定量评价。

特殊应急供水能力从水源、供水工程、用水等3大环节,选取水资源开发利用程度、供水工程保障系数、人均GDP等作为供水特殊应急能力评价指标,评价指标见表1

表1  特殊应急供水安全保障能力评价指标
Table 1  Evaluation index of special emergency water supply safety guarantee capability
能力类型指标名称指标类别指标计算所属环节选取意义
特殊应急供水水资源开发利用程度逆向指标供水总量/(当地水资源量+可用入境水量)水源反映水资源应对供水威胁的潜力
供水工程保障系数正向指标工程供水能力/供水总量供水工程反映供水工程应对供水威胁的潜力
人均GDP正向指标GDP/人口数综合反映整个社会经济系统应对供水威胁的潜力

采用颜色分区法表示评价结果(见表2),具体如下:

表2  特殊应急供水安全能力不同级别及特征
Table 2  Different levels and characteristics of special emergency water supply safety capability
保障类别分区级别状态描述情景模式
特殊应急供水能力红区应对乏力供水安全存在结构性缺陷,面临极端情况和突发事件承受力很差,缺乏有效应对手段,易产生严重后果在受到同级别外部威胁后,生活用水严重短缺,弃工保生
黄区手段有限供水安全较为脆弱,面临极端情况和突发事件承受力较差,较难有效应对,产生严重后果的概率较大在受到同级别外部威胁后,弃农保工
绿区潜力充足供水安全有一定保证,面临极端情况和突发事件具有一定的承受力,有一定的应对手段来防范出现严重后果在受到同级别外部威胁后,供水不足导致生产受阻
蓝区坚强稳定供水安全不易受到威胁,面临极端情况和突发事件具有较强的承受力,具有较丰富的应对手段来防范出现严重后果在受到同级别外部威胁后,短期供水不足

1)采用红色、黄色、绿色、蓝色4种颜色对区域供水安全状况进行表征,供水安全问题最严重的区域用红色表示,黄色次之,绿色较黄色情况要好,供水安全相对最好的区域用蓝色表示。

2)采用颜色分区法对每个指标分别进行评价,以水资源开发利用程度指标为例,严重不足的区域用红色表示,较不足的区域用黄色表示,较充足的区域用绿色表示,充足的区域用蓝色表示。

3)对每个指标采用颜色分区法评价后,按照红色、黄色、绿色、蓝色分区进行赋值,邀请本领域5位专家采取德尔菲法,确定红色、黄色、绿色、蓝色分别赋予1分、2分、4分、6分,分别表示对特殊应急供水安全能力“严重不足”、“较不充足”、“较充足”以及“充足”4种不同贡献程度,对各个指标分值求和得到总分,总分表征区域供水安全的综合状态,综合状态亦用红色、黄色、绿色、蓝色分区表示。

结合实际情况,应用数量评价方法,给出特殊应急供水能力各指标的赋分标准,见表3

表3  特殊应急供水能力评价指标赋分标准
Table 3  Evaluation criteria of special emergency water supply capacity
指标分区标准备注
红区黄区绿区蓝区
开发利用程度/%>4040~2020~10<10国际上一般认为,河流的开发利用不能超过其水资源量的40%
人均GDP<24 000

24 000~

35 000

35 000~

50 000

>50 000

按照近年国际通行的标准,发达国家人均GDP10 000美元左右,

2010年折算人民币67 000元左右

供水工程保障率<1.11.1~1.31.3~1.7>1.7全国平均值为1.3
综合得分<77~1011~12>12分别为各项指标分值求得的总分

2 陕南特殊应急供水能力评价

按照上述评价方法,计算陕南地区28个(区)县特殊应急供水能力评价指标,见表4,依据计算结果得出特殊应急供水保障能力分区,见表5,陕南特殊应急供水能力的综合状态为绿区,即在特殊应急供水保障状况下,陕南水资源开发潜力和社会经济发展程度较好,供水工程能力是其主要制约因素。

表4  陕南地区各市(县)特殊应急能力一级评价指标计算结果(2018年)
Table 4  Calculation results of the first-level evaluation index of special emergency response capacity of cities (counties) in southern Shaanxi (in 2018)
序号(区)县水资源开发利用供水工程保障人均GDP
供水总量/亿m3水资源量/亿m3水资源开发利用程度/%供水工程能力/亿m3供水工程保障系数GDP/亿元人口/万人人均GDP/元
1汉中市汉台区2.612.7295.963.591.38287.3954.0853 141.64
2城固县2.2811.0520.633.081.35246.7447.2452 231.16
3南郑区2.3014.0016.432.401.04192.4247.7740 280.51
4勉县1.9011.9115.951.610.85129.2739.4032 809.64
5洋县1.8715.9311.741.510.81120.9038.7431 208.05
6西乡县1.6616.1010.311.270.77101.7334.5029 486.96
7宁强县1.4916.239.181.040.7083.3030.9126 949.21
8镇巴县1.2016.987.070.980.8278.5124.8931 542.79
9略阳县0.9714.096.880.840.8767.5420.0333 719.42
10留坝县0.219.732.160.200.9515.694.3536 068.97
11佛坪县0.156.332.370.120.809.803.0232 450.33
12安康市汉滨区2.4517.6513.882.210.90290.9288.0433 044.07
13旬阳县1.2017.166.991.211.01159.8743.1737 032.66
14汉阴县0.696.6110.440.721.0495.1924.9038 228.92
15紫阳县0.8010.877.360.690.8690.7728.7231 605.15
16平利县0.5412.834.210.661.2287.5219.5344 813.11
17石泉县0.487.356.530.611.2780.9617.3246 743.65
18白河县0.467.046.530.511.1167.5116.5340 840.90
19岚皋县0.439.484.540.400.9352.5515.6033 685.90
20宁陕县0.2017.751.130.231.1530.167.1342 300.14
21镇坪县0.147.281.920.151.0719.195.1637 196.51
22商洛市商州区0.687.818.710.590.87147.8054.0827 329.88
23山阳县0.5410.435.180.551.02137.0942.8332 007.94
24洛南县0.578.376.810.520.91129.6344.9628 832.30
25镇安县0.3510.303.400.401.14100.0528.0135 719.39
26丹凤县0.387.115.340.370.9791.8329.9730 640.64
27商南县0.296.834.250.331.1481.9622.5536 345.90
28柞水县0.206.982.870.271.3569.0315.7243 912.21
29汉中市16.64135.0712.3216.641.001 333.30344.9038 654.22
30安康市7.39114.036.487.391.00974.66266.1036 627.58
31商洛市3.0157.835.203.011.00757.06238.1031 791.88
32陕南地区27.04306.938.8127.041.003 065.02849.2036 094.73

注:  ①基础数据中水资源开发利用、供水工程保障由28(区)县上报并结合2018年陕西省水资源公报得来;人均GDP根据陕西省及各市县2018年统计年鉴得来,个别地市供水工程能力由该地区2017年供水量替代(理由是此类地区地处偏远,水利建设发展缓慢,供水工程能力年际变化不大)。②多年平均水资源量包括当地水资源量和可用入境水资源量两部分,其中可用入境水资源量较难定量化衡量,采用定量和定性相结合的方法综合分析得出。


表5  陕南地区各市(县)特殊应急能力红黄蓝绿分区结果(2018年)
Table 5  Results of red, yellow, blue and green zones for special emergency response capacity of cities (counties) in southern Shaanxi (in 2018)
序号(区)县各指标分区赋值
开发利用程度供水工程保障系数人均GDP开发利用程度供水工程保障系数人均GDP总分综合评价
1汉中市汉台区红区绿区蓝区14611绿区
2城固县黄区绿区蓝区24612绿区
3南郑区绿区红区绿区4149黄区
4勉县绿区红区黄区4127黄区
5洋县绿区红区黄区4127黄区
6西乡县绿区红区黄区4127黄区
7宁强县蓝区红区黄区6129黄区
8镇巴县蓝区红区黄区6129黄区
9略阳县蓝区红区黄区6129黄区
10留坝县蓝区红区绿区61411绿区
11佛坪县蓝区红区黄区6129黄区
12安康市汉滨区绿区红区黄区4127黄区
13旬阳县蓝区红区绿区61411绿区
14汉阴县绿区红区绿区4149黄区
15紫阳县蓝区红区黄区6129黄区
16平利县蓝区黄区绿区62412绿区
17石泉县蓝区黄区绿区62412绿区
18白河县蓝区黄区绿区62412绿区
19岚皋县蓝区红区黄区6129黄区
20宁陕县蓝区黄区绿区62412绿区
21镇坪县蓝区红区绿区61411绿区
22商洛市商州区蓝区红区黄区6129黄区
23山阳县蓝区红区黄区6129黄区
24洛南县蓝区红区黄区6129黄区
25镇安县蓝区黄区绿区62412绿区
26丹凤县蓝区红区黄区6129黄区
27商南县蓝区黄区绿区62412绿区
28柞水县蓝区绿区绿区64414蓝区
29汉中市绿区红区绿区4149黄区
30安康市蓝区红区绿区61411绿区
31商洛市蓝区红区黄区6129黄区
32陕南地区蓝区红区绿区61411绿区

注:  综合评价,红区总分<10,10≤黄区总分≤13,14≤绿区总分≤16,16>蓝区总分。


陕南3市中,在特殊应急供水保障状况下,汉中市、商洛市综合评价为黄区,安康市为绿区。28(区)县中,综合评价无红区;汉中市的南郑区、勉县、洋县、西乡县、宁强县、镇巴县、略阳县、佛坪县,安康市的汉滨区、汉阴县、紫阳县、岚皋县,商洛市的商州区、山阳县、洛南县、丹凤县综合评价为黄区,特殊应急供水保障能力较差;汉中市的汉台区、城固县、留坝县,安康市的旬阳县、平利县、石泉县、白河县、宁陕县、镇坪县,商洛市的镇安县、商南县综合评价为绿区;商洛市的柞水县综合评价为蓝区。总体而言,陕南特殊应急保障能力较为脆弱,面临极端情况和突发事件承受力较差,见图1

图1  陕南地区特殊应急能力综合分区图

Fig. 1  Comprehensive zoning map of special emergency response capacity in southern Shaanxi


同一分区不同地市的特殊应急供水能力约束因素各不相同(见表6)。特殊应急供水能力脆弱(区)县的主要约束因素是社会经济发展程度和供水工程能力;处于黄区的不利因素主要是供水工程能力,其次是水资源开发潜力和经济社会发展程度。

表6  陕南各(区)县特殊应急能力约束特点分析(2018年)
Table 6  Constraint characteristics of special emergency response capacity in southern Shaanxi (in 2018)
分区(区)县最不利制约因素最有利提升因素
黄区南郑区供水工程能力水资源开发利用潜力,社会经济发展程度
勉县供水工程能力,社会经济发展程度水资源开发利用潜力
洋县供水工程能力,社会经济发展程度水资源开发利用潜力
西乡县供水工程能力,社会经济发展程度水资源开发利用潜力
宁强县供水工程能力,社会经济发展程度水资源开发利用潜力
镇巴县供水工程能力,社会经济发展程度水资源开发利用潜力
略阳县供水工程能力,社会经济发展程度水资源开发利用潜力
佛坪县供水工程能力,社会经济发展程度水资源开发利用潜力
汉滨区供水工程能力,社会经济发展程度水资源开发利用潜力
汉阴县供水工程能力水资源开发利用潜力,社会经济发展程度
紫阳县供水工程能力,社会经济发展程度水资源开发利用潜力
岚皋县供水工程能力,社会经济发展程度水资源开发利用潜力
商州区供水工程能力,社会经济发展程度水资源开发利用潜力
山阳县供水工程能力,社会经济发展程度水资源开发利用潜力
洛南县供水工程能力,社会经济发展程度水资源开发利用潜力
丹凤县供水工程能力,社会经济发展程度水资源开发利用潜力
绿区汉台区水资源开发利用潜力供水工程能力,社会经济发展程度
城固县水资源开发利用潜力供水工程能力,社会经济发展程度
留坝县供水工程能力水资源开发利用潜力,社会经济发展程度
旬阳县供水工程能力水资源开发利用潜力,社会经济发展程度
平利县供水工程能力水资源开发利用潜力,社会经济发展程度
石泉县供水工程能力水资源开发利用潜力,社会经济发展程度
白河县供水工程能力水资源开发利用潜力,社会经济发展程度
宁陕县供水工程能力水资源开发利用潜力,社会经济发展程度
镇坪县供水工程能力水资源开发利用潜力,社会经济发展程度
镇安县供水工程能力水资源开发利用潜力,社会经济发展程度
商南县供水工程能力水资源开发利用潜力,社会经济发展程度
蓝区柞水县水资源开发潜力,供水工程能力,社会经济发展程度

注:  ①“最不利制约因素”为影响本地区特殊应急供水安全能力提升的主要因素,也是今后工作的重点。②“最有利提升因素”为当前对本地区特殊应急供水安全能力贡献较大的因素。


3 结论

由于水安全在不同方面有着不同的体现,不同的研究者对于供水安全研究的侧重点及角度各不相同,不同区域供水安全现状也存在诸多差异,加之供水安全也是一个涉及经济、社会、生态、环境、供求关系等方面的一个多目标、多层次综合而又复杂的系统工程,另外随着人类社会经济的不断发展、供水安全的内涵及评价技术的不断进步,对于供水安全指标体系的构建及研究方法不能莫衷一是,关键在于通过对区域供水安全评价,是否能真正有助于准确把握区域供水现状,准确评价出区域供水安全保障能力,准确反映出区域供水安全所存在的问题,为区域供水安全保障能力的提升找准突破口。通过上述分析,可得出如下结论:

1)陕南特殊应急供水能力的综合状态为绿区,即在特殊应急供水保障状况下,陕南水资源开发潜力和社会经济发展程度较好,供水工程能力是其主要制约因素。

2)陕南3市中,在特殊应急供水保障状况下,汉中市、商洛市综合评价为黄区,安康市为绿区。

结果表明,陕南地区特殊应急供水安全保障能力总体较好,制约因素较多,短板明显,提升潜力及空间较大,未来供水安全保障能力提升工作任务艰巨。


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