徐 偉，馬兆龍，山成菊

(1.水利部河湖保護中心，北京 100038;2.浙江水利水電學院 水利與環(huán)境工程學院，浙江 杭州 310018)

根據(jù)世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國兒童基金會2015年報告，世界仍有近7億人的飲用水尚未達到安全標準，24億人的生活衛(wèi)生條件沒有得到改善，而他們絕大部分居住在中低收入國家的鄉(xiāng)村地區(qū)[1]。這些地區(qū)的特征與我國縣域的概念基本相吻合。縣域是我國基本的行政單元和具有地域特色功能完備的經(jīng)濟單元，是我國實現(xiàn)現(xiàn)代化尤其是水利現(xiàn)代化的基本載體[2-3]?？h域在加速擴張城鎮(zhèn)化、建設新農(nóng)村的同時，又受資源、技術、財力、管理水平的限制，也面臨著很多水安全挑戰(zhàn)。水資源短缺、水災害頻發(fā)、水污染嚴重、干旱年份或突發(fā)水污染事件下供水保障應急能力不足等新老問題相互交織，已經(jīng)嚴重威脅到縣域的供水安全、糧食安全、生態(tài)安全以及縣域居民的生命財產(chǎn)安全，制約著縣域經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。目前，對水安全系統(tǒng)的研究主要集中在國家(地區(qū))水安全[4]、流域水安全[5]和城市水安全[6]的評價，對縣域水安全方面的研究涉及相對較少。由于水安全程度具有不確定性和模糊性，實際的水安全各表征指標值不一定都在同一安全等級的閾值范圍內(nèi)，就會產(chǎn)生如何對其進行水安全歸類的不相容問題，而物元可拓模型[7-8]能夠很好地解決這種不相容問題。以江蘇省發(fā)達縣域江陰市和欠發(fā)達縣域泗洪縣為例，在對縣域水安全內(nèi)涵充分理解的基礎上，運用物元可拓模型，探求不同發(fā)展水平縣域的水安全評價，可為進一步提升縣域的水安全保障能力、推進縣域綠色水利高質(zhì)量發(fā)展提供技術支撐。

1 縣域水安全內(nèi)涵

縣域經(jīng)濟社會具有發(fā)展速度快、提升潛力大的特點，但發(fā)展程度與其所占有資源、環(huán)境、基礎設施承載力并不相稱，當前還面臨著嚴峻的水安全問題，且這些問題具有成因復雜、風險擴大、數(shù)據(jù)資料匱乏等特點[9-10]。因此，亟需構(gòu)建科學合理的縣域水安全評價模型，為縣域經(jīng)濟社會發(fā)展創(chuàng)造穩(wěn)定條件。近幾年，隨著縣域水災害、水環(huán)境、水生態(tài)等問題的日益突出，國家、省、市相繼對縣域水利發(fā)展提出了新的要求，如節(jié)水型社會建設(2002年)、生態(tài)清潔型小流域綜合治理(2010年)、最嚴格水資源管理制度(2011年)、縣域水利現(xiàn)代化規(guī)劃(2011年)、水美鄉(xiāng)村建設(2014年)、河湖長制(2016年)等。因此，縣域水安全在傳統(tǒng)水安全的基礎上又具有如下特點：

1) 從縣域水安全的自然屬性出發(fā)，由于近年來氣候變化的加劇和包括土地利用方式、土地覆蓋方式、地下水超采、排污、采礦等在內(nèi)的人類活動的影響，縣域水系產(chǎn)匯流規(guī)律發(fā)生變化，導致縣域的干旱洪澇特征發(fā)生改變，局部地區(qū)極端干旱洪澇災害發(fā)生的頻率增加，并且由過去的季節(jié)性向全年性、多年性發(fā)展。同時，縣域原有的天然水體受到破壞，部分河湖生境出現(xiàn)萎縮與消亡，河湖連通性下降，加劇了水安全的緊張程度。

2) 從縣域水安全的社會服務屬性出發(fā)，由于過去粗獷的水資源開發(fā)利用與管理方式，包括縣域水利設施投入偏低、縣域水利工程管理隊伍專業(yè)素質(zhì)不硬、縣域水利管理科學技術水平的相對落后以及管理制度的缺乏、不健全等，使部分縣域存在水利工程毀損、設施老化嚴重、小水大災問題日益突出的現(xiàn)象，甚至居民的日常生活供水不能得到完全保證，突發(fā)事件下縣域的供水保障應急能力也急需提高。在新發(fā)展階段，必須將縣域水安全與縣域水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水工程、水文化等融為一體，分析綜合視角下縣域水安全的內(nèi)涵。

3) 從縣域水安全的人文屬性出發(fā)，不同縣域在社會發(fā)展水平上差異顯著，縣域尤其是欠發(fā)達的縣域作為以鄉(xiāng)村為主體的行政單元，其居民的受教育水平、消費水平總體較發(fā)達縣域偏低，居民的衛(wèi)生意識、用水習慣等有待提高和改善，要確?？h域居民不因發(fā)生與水安全有關的問題而使其現(xiàn)有的生活質(zhì)量下降，提高居民對水安全的幸福指數(shù)[9]。

綜上所述，縣域水安全是指縣域水資源的自然稟賦、社會服務功能以及縣域居民的受教育程度、用水習慣等能夠保障并維持縣域的可持續(xù)發(fā)展，縣域居民對水安全的幸福指數(shù)較高。

2 研究區(qū)域概況

江陰市(縣級市)位于太湖平原北端，屬北亞熱帶季風氣候區(qū)，年平均降水量1 040.4 mm。2018年，江陰市地區(qū)生產(chǎn)總值3 806.2億元，人均GDP達23萬元，在全國縣域經(jīng)濟基本競爭力評價中多年保持第一，屬于經(jīng)濟發(fā)達縣域。近年來，江陰市在水資源方面存在以下特點：1) 實行嚴格的水資源管理制度，把水資源管理作為水生態(tài)文明建設的核心，建立健全社會用水監(jiān)控管理和監(jiān)督考核制度，節(jié)水型社會建設取得了明顯效果。2018年，江陰市萬元工業(yè)增加值用水量10.2 m3，用水效率在國內(nèi)處于較高水平。2) 2018年江陰市地表水水質(zhì)總體為輕度污染，其中劣Ⅴ類水質(zhì)斷面6個，占17.1%，主要污染指標為氨氮、總磷，“水質(zhì)型”缺水已經(jīng)成為制約經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。3) 江陰縣域內(nèi)部分農(nóng)村老舊管網(wǎng)常年失修，無法保障飲水質(zhì)量，跑冒滴漏嚴重，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)漏損超過20%，在技術設施節(jié)水方面有很大空間。

泗洪縣位于淮河中游北岸，洪澤湖西岸，屬中緯度暖溫帶氣候區(qū)、南北氣候過渡帶。泗洪縣年平均降水量為893.9 mm。2018年，泗洪縣地區(qū)生產(chǎn)總值為478.95億元，人均GDP達5.33萬元，縣域社會經(jīng)濟總體水平位于江蘇省下游梯隊，屬于欠發(fā)達縣域。目前，泗洪縣主要存在以下水安全問題：1) 縣域水利工程調(diào)蓄能力不足，水資源得不到充分利用。泗洪縣多年平均地表水資源量為4.202億 m3，多年平均過境入洪澤湖徑流總量為323.11億 m3。由于缺少必要的或高質(zhì)量的攔蓄工程，泗洪縣內(nèi)現(xiàn)有各蓄水工程總庫容和總興利庫容分別僅為4.86×107m3和2.52×107m3，無法對當?shù)氐牡乇硭Y源進行有效調(diào)蓄，大量的地表水資源無法得到利用[11]。2) 豐富的過境水資源量給縣域經(jīng)濟社會發(fā)展帶來潛在的不安全因素和不確定因素。泗洪縣境內(nèi)河流多為跨省、市縣河道，常因上游污水排放而污染嚴重，持續(xù)時間長且不易控制。在突發(fā)流域性水污染事故,特殊和連續(xù)干旱等極端情況同時發(fā)生時，縣域外來水的水質(zhì)和水量得不到有效保障。

3 基于物元可拓模型的縣域水安全評價

3.1 縣域水安全評價指標體系

從縣域水安全的內(nèi)涵可以看出，影響縣域水安全的因素很多?？紤]江陰市和泗洪縣同屬濱湖河網(wǎng)地區(qū)的特點以及縣域社會經(jīng)濟發(fā)展的需要，同時借鑒其他水安全評價中如水貧困指數(shù)體系，建立江蘇省典型縣域水安全評價體系(表1)，主要考慮了4個方面：1) 縣域水安全體系由3個準則層構(gòu)成，即自然屬性、社會屬性和人文屬性。2) 縣域水安全的自然屬性主要包括縣域的水資源與水生態(tài)環(huán)境方面的指標。一方面，應考慮縣域地表水資源可利用量、地下水保護情況、飲用水水源地水質(zhì)達標率；另一方面，還應基于水美鄉(xiāng)村、生態(tài)清潔型小流域等要求，考慮縣域水功能區(qū)水質(zhì)達標率、水土流失治理率、河岸帶植被覆蓋度、縣域水面率等。3) 縣域水安全的社會屬性指標主要考慮縣域社會節(jié)水與水利管理等方面的指標，既考慮縣域內(nèi)生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各部門的節(jié)水水平，又考慮到縣域內(nèi)水利投入、水利工程尤其是防洪、供水等基礎設施工程、水利管理能力方面的社會服務屬性指標。4) 縣域水安全的人文屬性主要包括縣域內(nèi)的人均GDP、家庭消費水平、居民受教育程度等指標。權(quán)重既是決策者的主觀評價，又是水安全指標物理屬性的客觀反映，采用專家打分法對各水安全表征指標賦權(quán)。專家打分法的步驟如下：1) 在專家數(shù)據(jù)庫中選擇6個專家，要求專家對研究區(qū)的水安全狀況非常熟悉；2) 每個專家根據(jù)各指標的相對重要程度進行賦權(quán)，要求各準則層的權(quán)重和為1，同一準則層下的各指標的權(quán)重和為1；3) 計算6個專家給出的各準則層以及各指標的平均權(quán)重，即表1中的各準則層以及各指標的最終權(quán)重。

表1 江蘇省典型縣域水安全評價指標體系

3.2 縣域水安全評價標準

江蘇省典型縣域水安全評價標準主要參考了江蘇省發(fā)達縣域水利綜合規(guī)劃2030年規(guī)劃值、縣域水利現(xiàn)代化標準值以及水生態(tài)文明城市標準等(表2)。

表2 江蘇省典型縣域水安全評價標準與指標值

3.3 縣域水安全綜合安全度

在得到各指標的安全關聯(lián)系數(shù)后(表2)，乘以各指標權(quán)重并求和，即可得自然屬性、社會屬性、人文屬性的安全度。各準則層的安全度再乘以各自的權(quán)重并求和，即可得縣域水安全綜合安全度。

同理，將表1中的各指標各等級的閾值代入該評價模型，即可得到縣域各水安全狀態(tài)對應的綜合安全度的范圍。結(jié)果如下：評價結(jié)果為不安全、基本安全、安全和很安全等級的綜合安全度閾值范圍分別為0,(0,0.530),[0.530,1),1。

4 結(jié)果與分析

利用縣域水安全評價模型對2018年江陰市和泗洪縣水安全狀態(tài)進行評價，獲得江陰市與泗洪縣2018年的綜合安全度，分別為0.774和0.506，分別屬于[0.530,1)和(0,0.530)，因此，江陰市與泗洪縣水安全狀態(tài)評價結(jié)果分別為安全狀態(tài)和基本安全狀態(tài)。

江陰市與泗洪縣相比，水安全的綜合安全度較高,主要原因在于:1) 江陰市在人文屬性準則層得分較高，四項指標均達到Ⅳ級(很安全)；2) 江陰市在節(jié)水水平方面也較泗洪縣得分較多，尤其表現(xiàn)在中水回用水平、節(jié)水灌溉面積比例、灌溉水利用系數(shù)、單位地區(qū)生產(chǎn)總值用水量、萬元工業(yè)增加值用水量等相關指標上。

江陰市水安全狀態(tài)評價結(jié)果為相對安全狀態(tài)，但從具體指標來看水功能區(qū)水質(zhì)達標率較低，為0.82，屬于Ⅰ級(不安全)的范圍中?？梢?，江陰市的不安全因素主要集中在水環(huán)境方面，江陰市在未來應著重根據(jù)縣域的實際情況進一步加快縣域水生態(tài)環(huán)境修復、河湖治理與水系連通等水生態(tài)示范工作。

泗洪縣水安全狀態(tài)評價結(jié)果為基本安全狀態(tài)。影響水安全的主要指標為水功能區(qū)水質(zhì)達標率、中水回用水平、農(nóng)村衛(wèi)生廁所普及率、單位地區(qū)生產(chǎn)總值用水量、萬元工業(yè)增加值用水量、水利科技應用能力和信息技術應用水平等，均屬于Ⅰ級(不安全)范圍?？梢?，導致泗洪縣水安全存在不安全因素的主要原因是社會經(jīng)濟發(fā)展相對落后與水資源用水效率低。泗洪縣未來應以節(jié)水優(yōu)先為前提，統(tǒng)籌安排縣域社會經(jīng)濟發(fā)展等各項工作，以提升縣域水安全保障水平。

綜上所述，基于物元可拓模型的縣域水安全評價結(jié)果基本反映了不同縣域的共性問題，能解決不在同一等級范圍內(nèi)的水安全狀況如何歸類的矛盾問題。

5 結(jié) 論

從水安全的自然屬性、社會屬性和人文屬性的角度綜合分析了縣域水安全的內(nèi)涵，基于該內(nèi)涵構(gòu)建了江蘇省典型縣域水安全評價體系和基于物元分析的水安全評價模型，并將其應用于江蘇省發(fā)達縣域江陰市和欠發(fā)達縣域泗洪縣的水安全評價中。評價結(jié)果顯示：江陰市和泗洪縣2018年水安全狀況分別為安全狀態(tài)和基本安全狀態(tài)，水功能區(qū)水質(zhì)達標率低和社會用水效率低分別是影響兩個縣域水安全的主要因素，與實際相符。江陰市未來應注重縣域的水環(huán)境治理工作，而泗洪縣未來應以節(jié)水優(yōu)先為前提，統(tǒng)籌安排縣域的社會經(jīng)濟發(fā)展工作，以提升縣域水安全保障水平。本研究成果可為提升縣域水安全保障能力提供依據(jù)，也可為推進縣域綠色水利高質(zhì)量發(fā)展提供技術支撐。