吳澤寧，郭 溪，郇曉雨

區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源配置效果評(píng)價(jià)指標(biāo)及其能值量化方法

吳澤寧，郭 溪*，郇曉雨

（鄭州大學(xué) 水利科學(xué)與工程學(xué)院，鄭州 450001）

【目的】構(gòu)建區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源配置效果評(píng)價(jià)指標(biāo)，提出指標(biāo)的統(tǒng)一量化方法，為區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化配置提供決策支持?！痉椒ā繌膮^(qū)域農(nóng)業(yè)水資源生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)整體角度出發(fā)，考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、功能有效性、環(huán)境承載性3方面，構(gòu)建區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源配置效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；針對(duì)不同方面效果表現(xiàn)形式和量綱不同的特點(diǎn)，采用能值分析技術(shù)，提出各指標(biāo)的統(tǒng)一度量方法。以鄭州市農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)為例，計(jì)算并分析了不同農(nóng)業(yè)水資源配置方案效果?！窘Y(jié)果】對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響較大的配置措施為強(qiáng)化節(jié)水以及污水高度治理；對(duì)功能有效性影響較大的配置措施為污水高度治理及加大污染物削減資金投入；對(duì)環(huán)境承載性影響較大的配置措施為強(qiáng)化節(jié)水及加大污染物削減資金投入?！窘Y(jié)論】通過能值量化的評(píng)價(jià)指標(biāo)能夠反映不同的農(nóng)業(yè)水資源配置措施對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、功能有效性及環(huán)境承載性的影響，并能獲得影響各方面效果最敏感的配置措施。

優(yōu)化配置；效果評(píng)價(jià)；農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)；能值理論；鄭州市

0 引 言

【研究意義】水是一切農(nóng)作物生長(zhǎng)所必需的基礎(chǔ)物質(zhì)，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵要素，農(nóng)業(yè)水資源配置的合理性關(guān)系到整個(gè)區(qū)域農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。如何評(píng)價(jià)農(nóng)業(yè)水資源配置的效果合理性，為農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化配置方案選擇提供支持，是農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化配置中面臨的主要問題之一。農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)是一個(gè)完整的經(jīng)濟(jì)-社會(huì)-生態(tài)環(huán)境復(fù)合系統(tǒng)，水資源又是整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部變化最快的因子，其系統(tǒng)評(píng)價(jià)與天然水資源條件、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境狀況相輔相成、不可分割[1]。要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)水資源配置效果的科學(xué)評(píng)估，必須將農(nóng)業(yè)水資源生態(tài)系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)統(tǒng)一起來考慮。農(nóng)業(yè)水資源配置效果體現(xiàn)在不同的方面，采用哪些指標(biāo)體現(xiàn)不同方面的效果？如何量化效果評(píng)價(jià)指標(biāo)？是優(yōu)化農(nóng)業(yè)水資源配置的基礎(chǔ)性問題。

【研究進(jìn)展】區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源配置效果評(píng)價(jià)屬于系統(tǒng)評(píng)價(jià)的范疇[2]。農(nóng)業(yè)水資源配置效果評(píng)價(jià)初期的研究，多集中在農(nóng)業(yè)用水開發(fā)利用程度的評(píng)估[3-7]，其評(píng)價(jià)指標(biāo)主要采用水資源利用率、耕地灌溉率等[8]與水量直接相關(guān)的指標(biāo)，對(duì)農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)效果的評(píng)價(jià)較少。隨著研究深入，農(nóng)業(yè)水資源配置效果評(píng)價(jià)開始涉及農(nóng)業(yè)用水的過程及其農(nóng)業(yè)產(chǎn)出效果的評(píng)價(jià)，但其評(píng)價(jià)指標(biāo)多側(cè)重于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的衡量[9-10]。近年來，農(nóng)業(yè)水資源配置效果評(píng)價(jià)逐漸擴(kuò)展到采用反映經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)環(huán)境效益的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)[11]，張燕妮等[12]構(gòu)建了灌區(qū)水資源綜合效益指標(biāo)體系，并以綜合效益最大為目標(biāo)構(gòu)建了灌區(qū)水資源年綜合效益評(píng)價(jià)模型；崔萌[13]考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境與水資源配置效果之間的耦合關(guān)系，構(gòu)建了水資源配置效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系?！厩腥朦c(diǎn)】以上研究均采用不同量綱的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)3類效益進(jìn)行衡量，未能實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)用水的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效果的統(tǒng)一度量。此外，已有研究較少涉及到從系統(tǒng)整體角度出發(fā)，綜合考慮農(nóng)業(yè)水資源自然生態(tài)系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)及其相互關(guān)系，對(duì)不同配置方案下的系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行整體評(píng)價(jià)?！緮M解決的關(guān)鍵問題】為此，將區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)作為水資源生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、功能有效性及環(huán)境承載性3方面，構(gòu)建區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源配置效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。針對(duì)農(nóng)業(yè)水資源配置過程各種投入產(chǎn)出的物質(zhì)和能量的形式、量綱各異的特點(diǎn)，采用能值方法，將各種投入和產(chǎn)出物質(zhì)、能量轉(zhuǎn)換為能值，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)指標(biāo)的統(tǒng)一度量，以期為從系統(tǒng)整體角度評(píng)價(jià)區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源配置效果提供思路和方法。

1 材料與方法

1.1 農(nóng)業(yè)水資源配置效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源配置涉及自然生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)。區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源配置的目標(biāo)是通過各種水資源配置措施，調(diào)整農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，以形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、產(chǎn)出高效和環(huán)境可承載的農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)。這要求農(nóng)業(yè)配置效果評(píng)價(jià)指標(biāo)能反映系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、產(chǎn)出和環(huán)境可承載狀況?；谵r(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和環(huán)境的影響因素，從系統(tǒng)內(nèi)水資源投入轉(zhuǎn)化關(guān)系、利用程度等狀況方面，構(gòu)建系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)；從產(chǎn)品產(chǎn)出角度，構(gòu)建系統(tǒng)整體的功能有效性評(píng)估評(píng)價(jià)指標(biāo)；從生態(tài)環(huán)境負(fù)載的角度，構(gòu)建系統(tǒng)可承載性指標(biāo)。

1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性指標(biāo)

農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由構(gòu)成系統(tǒng)的各種資源投入及其相互關(guān)系決定，采用系統(tǒng)中農(nóng)業(yè)水資源貢獻(xiàn)率和農(nóng)業(yè)可更新資源投入率作為自然資源對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)影響的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

①農(nóng)業(yè)水資源貢獻(xiàn)率

農(nóng)業(yè)水資源貢獻(xiàn)率是農(nóng)業(yè)用水部門所分配水量在系統(tǒng)生產(chǎn)過程中的貢獻(xiàn)份額，反映水資源在維持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)投入的所有經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)要素中所占的比例。農(nóng)業(yè)水資源能值貢獻(xiàn)率越低，說明同等投入條件下，水資源的有效利用程度越高，從長(zhǎng)遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展來看，水資源的開發(fā)利用對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響越弱。

②農(nóng)業(yè)可更新資源投入率

農(nóng)業(yè)可更新資源投入率是農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)中的可更新資源投入占總資源投入比例，即可再生資源在農(nóng)業(yè)水資源生態(tài)經(jīng)系統(tǒng)發(fā)展中的地位和作用，反映系統(tǒng)自然環(huán)境的潛力?？筛沦Y源投入率越低，就意味著該系統(tǒng)的自然環(huán)境資源越豐富，與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的結(jié)合空間越大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定度越高。

2）功能有效性指標(biāo)

功能有效性主要體現(xiàn)為系統(tǒng)輸入轉(zhuǎn)換為輸出的能力，采用農(nóng)業(yè)凈能值產(chǎn)出率和農(nóng)業(yè)自然社會(huì)投資比率2個(gè)指標(biāo)來衡量。

③農(nóng)業(yè)凈能值產(chǎn)出率

農(nóng)業(yè)凈能值產(chǎn)出率是農(nóng)業(yè)凈能值產(chǎn)出與系統(tǒng)能值總投入的比值，可以直觀地反映系統(tǒng)的產(chǎn)出能力。農(nóng)業(yè)凈能值產(chǎn)出率越高，表征該系統(tǒng)同等投入條件下的產(chǎn)出能力越強(qiáng)，系統(tǒng)功能有效性越高。

④農(nóng)業(yè)自然社會(huì)投入比率

農(nóng)業(yè)自然社會(huì)投入比率是農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)中經(jīng)濟(jì)社會(huì)投入與自然環(huán)境投入的比值，與系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展程度呈正比。農(nóng)業(yè)自然社會(huì)投資比率越小，表明該地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的經(jīng)濟(jì)投入越少，農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本越低，產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力越大，系統(tǒng)產(chǎn)出的功能有效性越好。

3）環(huán)境承載程度指標(biāo)

農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)在穩(wěn)定產(chǎn)出的同時(shí)，還要維持在系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境承載能力之內(nèi)。采用環(huán)境負(fù)荷率指標(biāo)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的環(huán)境承載狀況。

⑤環(huán)境負(fù)荷率

環(huán)境負(fù)荷率即農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)中不可更新資源與可更新資源之比，表征生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的環(huán)境壓力。環(huán)境負(fù)荷率越高，表明不可再生資源的使用強(qiáng)度越高，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的環(huán)境壓力越高，系統(tǒng)的環(huán)境可承載狀況越差。

農(nóng)業(yè)水資源配置效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見表1。

表1 農(nóng)業(yè)水資源配置效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.2 農(nóng)業(yè)水資源配置效果評(píng)價(jià)指標(biāo)能值量化方法

上述指標(biāo)的計(jì)算涉及到農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)中可更新和不可更新的自然資源及社會(huì)經(jīng)濟(jì)資源，其表現(xiàn)形式不同，量綱各異。以下采用能值分析技術(shù)，以能值為共同基準(zhǔn)，在農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)能值投入產(chǎn)出分析的基礎(chǔ)上，提出農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化配置效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系能值量化方法。

1.2.1 區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)能值流分析

能值是指一種流動(dòng)或貯存的能量所包含另一種類別能量的數(shù)量，不同品質(zhì)的能量之間存在一個(gè)轉(zhuǎn)換關(guān)系——能值轉(zhuǎn)換率，即形成每單位物質(zhì)或能量所含有的另一種能量的量[14]。由于各種能量均直接或間接源于太陽能，能值分析以能值為基準(zhǔn)，將系統(tǒng)中不同種類不可比較的能量通過太陽能值轉(zhuǎn)換率轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的太陽能值[1]，其計(jì)算式為：

農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)的主要能值流如表2所示。

表2 農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)主要能值流

1.2.2 各評(píng)價(jià)值指標(biāo)的能值計(jì)算

①農(nóng)業(yè)水資源貢獻(xiàn)率

用表示，采用農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)中農(nóng)業(yè)用水的能值投入（, sej）與系統(tǒng)總能值投入（, sej）的比值計(jì)算，計(jì)算式為：

=/。 （2）

②農(nóng)業(yè)可更新資源投入率

用表示，采用農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)中可更新資源能值投入（, sej）與系統(tǒng)能值總投入（, sej）的比值計(jì)算，計(jì)算式為：

=/。 （3）

③農(nóng)業(yè)凈能值產(chǎn)出率

用表示，采用系統(tǒng)的產(chǎn)出總能值（, sej）與系統(tǒng)不可更新工業(yè)輔助能投入與可更新有機(jī)能之和，即除系統(tǒng)環(huán)境資源外的能值投入（1, sej）的比值計(jì)算，計(jì)算式為：

=/（+1）。 （4）

④農(nóng)業(yè)自然社會(huì)投入比率

用表示，采用系統(tǒng)中的社會(huì)經(jīng)濟(jì)反饋能值與自然資源投入能值之比，即不可更新工業(yè)輔助能投入與可更新有機(jī)能之和（1, sej）與可更新與不可更新環(huán)境資源投入之和（, sej）的比值計(jì)算，計(jì)算式為：

⑤環(huán)境負(fù)荷率

用表示，采用系統(tǒng)除可更新環(huán)境資源外的投入量（1, sej）與可更新環(huán)境資源能值（, sej）的比值計(jì)算，計(jì)算式為：

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)業(yè)水資源配置方案

選取鄭州市為研究對(duì)象，對(duì)其農(nóng)業(yè)水資源配置不同方案的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)和對(duì)比分析。所需的社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料來自《鄭州市統(tǒng)計(jì)年鑒》、《河南省統(tǒng)計(jì)年鑒》；水資源數(shù)據(jù)取自《鄭州市水資源公報(bào)》；能值轉(zhuǎn)換率等主要參考Odum[14]、藍(lán)盛芳等[15]、呂翠美[16]、Lyu等[17]、Wu等[18]相關(guān)研究成果。

鄭州市農(nóng)業(yè)水資源配置方案設(shè)置主要從供水水源、輸配水工程、污水處理和水功能區(qū)納污能力等方面，綜合分析對(duì)水質(zhì)水量分配有影響的工程和非工程措施，按照技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)可能的原則，構(gòu)建鄭州市農(nóng)業(yè)水資源配置方案集，如表3所示。

表3 鄭州市農(nóng)業(yè)水資源配置方案設(shè)置

注 表中“√”表示配置方案中包括該項(xiàng)措施。

2.2 不同配置方案系統(tǒng)能值投入產(chǎn)出分析

農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)的能值投入包括：可更新資源（太陽能、風(fēng)能、農(nóng)業(yè)用水）、不可更新資源（表層土損失）、不可更新工業(yè)輔助能（電力、柴油、氮肥、磷肥、鉀肥、復(fù)合肥、農(nóng)藥、農(nóng)用機(jī)械）。能值產(chǎn)出包括林業(yè)產(chǎn)出、種植業(yè)產(chǎn)出、畜牧業(yè)產(chǎn)出、漁業(yè)產(chǎn)出。以方案10為例，該配置方案所對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)能值分析表如表4所示。

表4 方案10的鄭州市農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)能值分析

匯總方案1—方案10所對(duì)應(yīng)農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)的能值投入產(chǎn)出情況，得到不同配置方案下的鄭州市農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)能值總投入產(chǎn)出如表5所示。

表5 不同配置方案下鄭州市農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)總能值投入產(chǎn)出分析

2.3 評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

針對(duì)鄭州市2025水平年50%保證率的農(nóng)業(yè)配置方案，采用以產(chǎn)出最大為目標(biāo)的水資源優(yōu)化配置模型得到農(nóng)業(yè)水資源配置結(jié)果。采用1.2.2章節(jié)中各指標(biāo)的能值核算方法，計(jì)算各方案配置效果評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)果見表6—表8。

1）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與分析

計(jì)算不同水資源配置方案下系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性指標(biāo)及其變化量，如表6所示。

表6 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性指標(biāo)影響措施分析

由表6可知，不同水資源配置措施對(duì)配置系統(tǒng)的穩(wěn)定性的不同方面產(chǎn)生不同的影響。隨著配置措施的調(diào)整，方案7—方案10的農(nóng)業(yè)水資源貢獻(xiàn)率指標(biāo)比方案1—方案6明顯降低，且在方案7對(duì)應(yīng)下降幅度最大，這是由于方案7—方案10中強(qiáng)化節(jié)水措施的實(shí)行，提高了農(nóng)業(yè)用水的利用效率，加強(qiáng)了系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定程度。農(nóng)業(yè)可更新資源投入率指標(biāo)不斷波動(dòng)，說明該階段農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)自然環(huán)境的潛力較大。其中，該指標(biāo)在方案6達(dá)到最大值0.16后出現(xiàn)下降情況，這是由于配置方案中不斷加強(qiáng)的節(jié)水措施的加入，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中各項(xiàng)資源的有效利用；方案9、方案10與方案7、方案8相比，降幅明顯增大，是由于污水治理水平的提高，明顯增強(qiáng)了系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)效率，隨之降低了對(duì)自然資源的依賴程度。綜上，對(duì)鄭州市農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響較大的主要配置措施為：需水方面的強(qiáng)化節(jié)水措施以及污水治理方面的高度處理措施。

2）功能有效性評(píng)價(jià)與分析

計(jì)算不同水資源配置方案下系統(tǒng)功能有效性指標(biāo)及其變化量，如表7所示。

表7 功能有效性指標(biāo)影響措施分析

由表7可知，農(nóng)業(yè)凈能值產(chǎn)出率指標(biāo)在方案1—方案7中不斷增大，但方案8—方案10中出現(xiàn)了較為明顯的減小情況，這是由于系統(tǒng)納污能力的限制，配置方案中加大了污染物治理的社會(huì)經(jīng)濟(jì)投入措施，在一定程度上導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)凈能值產(chǎn)出率的降低。農(nóng)業(yè)自然社會(huì)投資率在方案5對(duì)應(yīng)下降幅度最大，這是由于方案5在污染物削減資金方面采取的現(xiàn)狀水平，節(jié)省了污染物治理方面的經(jīng)濟(jì)投入；在方案9—方案10中，農(nóng)業(yè)自然社會(huì)投資率明顯高于方案7—方案8，這是由于水資源配置方案中污水處理方面采取強(qiáng)化處理措施，農(nóng)業(yè)水資源配置系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境狀況不斷改善，農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)出效率相應(yīng)提高，更有利于系統(tǒng)整體功能有效性的提升。綜上可知，對(duì)系統(tǒng)功能有效性影響較大的主要配置措施為：污水治理方面的高度處理措施及污染物削減資金方面的加大投入措施。

3）環(huán)境承載性評(píng)價(jià)與分析

計(jì)算不同方案系統(tǒng)環(huán)境負(fù)載率指標(biāo)及其變化量，如表8所示。由表8可知，環(huán)境負(fù)載率在方案5出現(xiàn)明顯下降，這是由于水資源配置中采取強(qiáng)化節(jié)水措施，農(nóng)業(yè)用水壓力不斷下降，環(huán)境承載狀況有所好轉(zhuǎn)；此外，在其他配置措施完全不變的情況下，方案8較方案7出現(xiàn)了0.48減幅，是由于污染物削減資金的加強(qiáng)，減弱了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)自然環(huán)境的直接污染，改善了水資源配置系統(tǒng)的環(huán)境負(fù)荷情況；但方案10所對(duì)應(yīng)環(huán)境負(fù)載率為9.71，較方案1的6.53有明顯增大，即隨著措施的不斷調(diào)整，該方案造成的生態(tài)環(huán)境壓力較高，表明仍需從水資源配置的不同措施入手，在發(fā)展農(nóng)業(yè)的同時(shí)，應(yīng)著重保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境?？梢?，對(duì)系統(tǒng)環(huán)境承載性影響較大的主要配置措施為：需水方面的強(qiáng)化節(jié)水措施及污染物削減資金方面的加大投入措施。

表8 環(huán)境承載性指標(biāo)影響措施分析

3 結(jié) 論

從區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)為整體角度，綜合考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、功能有效性、系統(tǒng)環(huán)境承載性，研究了區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源配置效果評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系及其能值量化方法，為區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化配置決策提供一種新的思路和方法。鄭州市的農(nóng)業(yè)水資源配置方案效果評(píng)價(jià)實(shí)例表明：

1）對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響較大的主要配置措施為：需水方面的強(qiáng)化節(jié)水措施以及污水治理方面的高度處理措施。

2）對(duì)系統(tǒng)功能有效性影響較大的主要配置措施為：污水治理方面的高度處理措施及污染物削減資金方面的加大投入措施。

3）對(duì)系統(tǒng)環(huán)境承載性影響較大的主要配置措施為：需水方面的強(qiáng)化節(jié)水措施及污染物削減資金方面的加大投入措施。

[1] 郭溪, 吳澤寧, 王慧亮. 區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)用水正負(fù)效益分析及能值評(píng)估[J]. 水利水電科技進(jìn)展, 2016, 36(4): 1-5, 52.

GUO Xi, WU Zening, WANG Huiliang. Emergy evaluation of positive and negative effects of water utilization in regional agricultural production system[J]. Advances in Science and Technology of Water Resources, 2016, 36(4): 1-5, 52.

[2] 李洋. 南水北調(diào)對(duì)受水區(qū)水資源配置效果影響評(píng)價(jià)研究[D]. 鄭州:鄭州大學(xué), 2011.

LI Yang. Research on the impacts of south-to-north water diversion to water resources allocation in the intake areas[D]. Zhengzhou: Zhengzhou University, 2011.

[3] 高波, 徐建新, 班培莉. 基于模糊優(yōu)選模型的水資源配置方案評(píng)價(jià)[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2008, 27(6): 58-60.

GAO Bo, XU Jianxin, BAN Peili. Evaluation of the water resources allocation schemes based on fuzzy optimization model[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2008, 27(6): 58-60.

[4] 余建星, 蔣旭光, 練繼建. 水資源優(yōu)化配置方案綜合評(píng)價(jià)的模糊熵模型[J]. 水利學(xué)報(bào), 2009, 40(6): 729-735.

YU Jianxing, JIANG Xuguang, LIAN Jijian. Comprehensive evaluation model for optimal deployment of water resources based on fuzzy theory and information entropy[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 2009, 40(6): 729-735.

[5] 董前進(jìn), 陳森林, 張柳波, 等. 基于D-S證據(jù)理論的水資源合理配置方案綜合評(píng)價(jià)[J]. 數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí), 2011, 41(23): 26-30.

DONG Qianjin, CHEN Senlin, ZHANG Liubo, et al. Comprehensive evaluation of water resources allocation alternatives based on D-S evidence theory[J]. Mathematics in Practice and Theory, 2011, 41(23): 26-30.

[6] DAVIDSON B, MALANO H, NAWARATHNA B, et al. The hydrological and economic impacts of changing water allocations in political regions within the peri-urban South Creek catchment in Western Sydney II: Scenarios[J]. Journal of Hydrology, 2013, 499: 349-359.

[7] 郭文獻(xiàn), 夏自強(qiáng), 王鴻翔, 等. 基于模糊物元模型的水資源合理配置方案綜合評(píng)價(jià)[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2007, 26(5): 75-78.

GUO Wenxian, XIA Ziqiang, WANG Hongxiang, et al. Comprehensive evaluation of reasonable allocation schemes of water resources based on fuzzy matter-element model[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2007, 26(5): 75-78.

[8] 谷亞男. 基于灰色關(guān)聯(lián)分析法探析我國水資源開發(fā)利用狀況[J]. 山西農(nóng)經(jīng), 2019(9): 39-41.

[9] GEORGE B, MALANO H, DAVIDSON B, et al. An integrated hydro-economic modelling framework to evaluate water allocation strategies II: Scenario assessment[J]. Agricultural Water Management, 2011, 98(5): 747-758.

[10] 郭宗樓. 灌溉水資源最優(yōu)分配的DP-DP法[J]. 水科學(xué)進(jìn)展, 1994, 5(4): 303-308.

GUO Zonglou. Two level DP-DP model for optimizing multicrop allocation of irrigation water[J]. Advances in Water Science, 1994, 5(4): 303-308.

[11] GUO X, WU Z N, WANG X L, et al. The joint optimal allocation study of regional total water consumption and pollutant carrying capacity of water function areas based on emergy theory[J]. Water, 2020, 12(4): 1 101.

[12] 張燕妮, 魏曉妹. 基于模糊物元模型的灌區(qū)水資源綜合效益評(píng)價(jià)[J]. 人民長(zhǎng)江, 2009, 40(20): 64-66.

[13] 崔萌. 水資源配置效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和模型研究[D]. 鄭州: 鄭州大學(xué), 2005.

[14] ODUM H T. Environmental accounting: energy and environmental decision making[M]. New York: John Wiley＆Sons, 1996.

[15] 藍(lán)盛芳, 欽佩, 陸宏芳. 生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)能值分析[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2002.

[16] 呂翠美. 區(qū)域水資源生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的能值研究[D]. 鄭州: 鄭州大學(xué), 2009.

LYU Cuimei. Research on ecological economic value of regional water resources based on emergy theory[D]. Zhengzhou: Zhengzhou University, 2009.

[17] LYU Cuimei, LI Huiqin, LING Minhua, et al. An innovative emergy quantification method for eco-economic compensation for agricultural water rights trading[J]. Water Resources Management, 2021, 35(3): 775-792.

[18] WU Zening, GUO Xi, GUAN Xinjian, et al. Water efficiency evaluation of a regional water scheme-Zhengzhou, China, using a water ecological-economic system (WEES) and based on emergy theory[J]. Water Science & Technology: Water Supply, 2017, 17(3): 674-687.

Index and Energy Quantification Method for Evaluating the Effect of Regional Agricultural Water Resource Allocation

WU Zening, GUO Xi*, HUAN Xiaoyu

(College of Hydraulic Science and Engineering, Zhengzhou University,Zhengzhou 450001, China)

【Objective】The evaluation index of regional agricultural water resource allocation is constructed and the unified quantitative method of the index is developed to provide a decision support for optimal allocation of agricultural water resources.【Method】From the overall perspective of regional eco-economic system of agricultural water resources, the index system for evaluating the effect of regional agricultural water resource allocation was established by considering the system structure stability, function effectiveness and environmental carrying capacity. According to the characteristics of different forms and dimensions of the effect in different aspects, a unified measurement method for each index was proposed based on the energy method. Taking Zhengzhou agricultural water resource allocation as an example, we tested the applicability of the proposed method. 【Result】The important measures of the structural stability are to strengthen water-saving measures on the water demand side and height treatment measures on the sewage treatment side. The important measures on the functional effectiveness are the high treatment measures in sewage treatment and the increasing investment measures in pollutant reduction funds. The important measures on environmental carrying capacity are water supply control measures on the water supply side, enhancing water saving measures on the water demand side and increasing investment measures on the pollutant reduction fund side.

optimal allocation; effect evaluation; allocation system of agricultural water resources; emergy theory; Zhengzhou city

吳澤寧,郭溪,郇曉雨.區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源配置效果評(píng)價(jià)指標(biāo)及其能值量化方法[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2022, 41(8): 13-19.

WU Zening, GUO Xi, HUAN Xiaoyu. Index and Energy Quantification Method for Evaluating the Effect of Regional Agricultural Water Resource Allocation[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2022, 41(8): 13-19.

1672 - 3317（2022）08 - 0013 - 07

F323.213

A

10.13522/j.cnki.ggps.2021659

2021-12-31

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題（2021YFC3000204）；國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目（51909240）

吳澤寧（1962-），男。教授，主要從事水資源優(yōu)化配置與規(guī)劃管理研究。E-mail: zeningwu@zzu.edu.cn

郭溪（1990-），女。副教授，主要從事水資源優(yōu)化配置與規(guī)劃管理研究。E-mail: zzuguoxi@163.com

責(zé)任編輯：白芳芳