CN111401732B - 一种水资源供需形势分层次识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水资源供需形势分层次识别方法，整体把握区域水资源富裕、缺失状况，并提出空间均衡要求的进一步调控方向。首先定性判断区域水资源供需形势并分级表征；再根据分级，选择定性分析或构建指标体系及评判标准并定量分析计算的方法分析；其中，对于不缺水区域，定性分析水资源供需的匹配性、安全性和合理性；对于基本均衡区域、相对缺水区域和绝对缺水区域，构建直接反映区域水资源供需形势的指标体系及评判标准，并定量分析导致缺水或供需失衡的原因，也可选择性地建模进行区域水资源供需形势定量分析计算。本方法能够有效解决目前水资源供需形势分析繁琐且调控决策支撑性不足的问题，就水资源供需形势提供相对宏观且更为客观的结果。
Description
技术领域
本发明属于水资源规划与管理领域，具体涉及一种新理念下的水资源供需形势分层次识别方法。
背景技术
新时期“节水优先、空间均衡”治水方针的提出，明确了我国用水需求与区域经济发展、水资源约束条件之间应遵循的基本原则，从而对新形势下水资源供需形势的研判提出了更高要求。同时，随着新时期生态文明理念认识的提高和最严格水资源管理制度的逐步深入，以及国家层面上各个重点区域规划的推进，我国水资源供需形势出现了明显变化。从近十多年《中国水资源公报》数据看，我国大多数流域与区域实际用水量变化以及用水结构与原有的规划预期判断存在较为明显的偏差。
现有的水资源供需形势分析工作，通常是在需求量和供给量两端分别分析计算后，通过缺水量或缺水率这一指标来评判。在需求侧，社会经济需水预测主要有趋势外推法、回归分析法、综合指标法和指标定额法，其中以指标定额法居多，指标主要依托已公布或批准的社会经济发展预测指标，定额主要依据各种规范标准；生态环境需水预测大致可分为水文学方法、水力学方法、水文-生物分析法、生境模拟法以及综合评价法五大类，其中水文学方法、水力学方法由于原理相对简单，数据要求相对较低，在实践中应用较广。在供给侧，供水能力和可供水量预测主要根据供水工程规划和供需平衡分析确定。
现有的基于水资源供给量和需求量分别计算分析后而得出的缺水量或缺水率指标来评判水资源供需形势的方法，其需水分类口径细、数据需求大、测算方案多，供水预测和供需平衡计算存在一定交叉，计算过程较为繁琐，难以满足新形势下快速变化的供需形势评判要求。且该种方法下的需水预测值与实际发生的供用水量通常存在较为明显的偏差，预测值往往偏大，分析其原因主要有三点，一是需水预测存在取值偏主观性的问题，社会经济发展指标容易随着地方规划取值偏大而偏大；二是用水定额尤其是第二产业和第三产业的用水定额与社会经济发展规模、产业结构等密切相关，很难基于现状准确判断未来变化趋势；三是需水分析本身以区域社会经济规划为主导或服务于区域发展目标，在初始目标和分析过程中基本脱离区域水资源条件的约束，也没有充分考虑到资源环境约束、价格机制对用水效率和需求抑制作用的影响。同时，在供给侧，供水量和可供水量的分析虽然有各种不同方法，但其实际结果通常依托于需水预测，存在供水跟着需水走的情况，因此也往往脱离实际工程供水能力和可供水量。此外，现有供需以缺水为主要结果，缺乏结合区域资源条件、经济水平缺水状态的综合评判标准，不能准确识别供需现状以及回答现状是否缺水等关键问题，不能回答资源是否能够支撑发展规模、刚性需求是否得到有效保障、供给潜力是否充分挖掘等要点问题，不能从供需两侧内在因素判断均衡协调关系，对于如何调控决策的支撑性尚且不足。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，适应新时期治水新理念及社会经济发展、生态环境保护新要求，本发明提出水资源供需形势判定的层次分析方法和指标体系，从整体上把握流域或区域水资源富裕、缺失状况，并提出为适应水资源“空间均衡”要求所应采取的进一步调控方向。
为了实现上述的技术目的，本发明采用如下的技术方案。
本发明的一种水资源供需形势分层次识别方法，包括以下步骤：
S1.定性判断区域水资源供需形势，并对区域水资源供需形势进行分级表征；
所述分级表征的类别包括：不缺水区域、基本均衡区域、相对缺水区域和绝对缺水区域；
S2.根据不同的分级表征类别，进行定性分析，或构建指标体系及评判标准进行定量分析；
具体的，S21.对于不缺水区域，定性分析其水资源供需的匹配性、安全性和合理性；
S22.对于基本均衡区域、相对缺水区域和绝对缺水区域，构建直接反映区域水资源供需形势的指标体系及评判标准，并定量分析导致缺水或导致供需失衡的原因；
S3.根据S2的分析结果，识别区域水资源供需总量平衡的制约因素，进一步提出适应区域水资源空间均衡要求的调控方向。
进一步的，本发明的一种水资源供需形势分层次识别方法，作为一种优选的方案，对于基本均衡区域、相对缺水区域及绝对缺水区域，执行步骤S22后，还包括S23，建模进行区域水资源供需形势定量分析计算的步骤。
具体的，和现有技术的直接执行S23不同，本发明中，S23为S22后的可选步骤，在具体运用过程中，在执行S22后，当需要更为精确的水资源供需形势结果时，则进行步骤S23。
本发明的一种水资源供需形势分层次识别方法，进一步的，步骤S1是从宏观层面判断区域是否缺水，具体的，对比区域的供水潜力与总需水量、刚性合理需水量，并对区域水资源供需形势进行分级表征。
优选的，对比区域多年平均下的供水潜力与总需水量、刚性合理需水量，并对区域水资源供需形势进行分级表征。
具体的，本发明所述供水潜力，是指可以保障生态需求且工程可行的水资源供给量，包括常规水源和非常规水源供水潜力。
在常规水源供水潜力分析中，以水资源总量为基础，扣除河道内生态需水量后的水资源可利用量约束为上限，结合常规工程条件确定常规水源供水潜力。
在非常规水源供水潜力分析中，综合考虑非常规水源开发利用目标，并结合相应规模来评估规划水平年非常规水源供给潜力。
本发明所述总需水量，包括生产、生活、河道外生态需水量。
本发明所述刚性合理需水，是指刚性需求用户在用水效率满足节水目标条件下的需水量。其中刚性需求是指在符合区域发展定位、规划要求以内的为确保居民生存、社会稳定以及国家发展目标所必须的需求。
区域水资源供需形势分级表征按照如下方法进行：
当区域常规供水潜力大于总需水量时，分级为不缺水区域；
当区域供水潜力大于总需水量时，分级为基本均衡区域；
当区域供水潜力大于刚性合理需水量但小于总需水量时，分级为相对缺水区域；
当区域供水潜力小于刚性合理需水量时，分级为绝对缺水区域。
进一步的，作为一种优选的方案，对于水资源年际变化剧烈的区域，对比特枯水年(90％及以上来水频率)下常规水源供水潜力和总需水量，当供水潜力不能满足总需水量时，分级为基本均衡区域。
本发明的一种水资源供需形势分层次识别方法，进一步的，步骤S21，具体的，是通过对比区域可开发水资源量与需求量，评估区域水资源富余状况，并定性分析供需的匹配性、安全性和合理性。
所述匹配性是指社会经济布局和水资源条件的匹配关系；
所述安全性是指工程条件对水资源合理需求的保障能力状况；
所述合理性是指区域内部不同水系、水源的水资源开发利用程度的合理性以及水资源利用效率的合理性等。
本发明的一种水资源供需形势分层次识别方法，进一步的，步骤S22是综合资源条件、社会经济规模、工程条件等因素，构建能够直接反映水资源供需形势的指标体系，分析水资源条件和工程能力、社会经济规模之间的匹配关系，作为供需形势结果判别的依据。
所述指标体系包括两层，第一层主要用来评判供需两侧的压力，即反映导致供需紧缺的原因是来自于供给侧还是需求侧；第二层主要用来反映不同的调控方向，即在第一层明确压力来自供给侧或需求侧之后，进一步分析是来自于供给侧或需求侧的哪方面约束条件。
实际应用中，应先进行第一层指标体系构建和计算，然后根据第一层指标体系的计算对比结果，选择进行第二层供给侧指标或者需求侧指标的计算。
具体的，步骤S22包括以下步骤，
S221.构建第一层指标体系，并进行指标评判，直接反映水资源供需失衡来自供需哪侧压力；
S222.根据第一层指标体系的评判结果，选择构建反映供给侧约束条件的第二层指标体系并进行指标评判，或构建反映需求侧约束条件的第二层指标体系，并进行指标评判。
本发明的一种水资源供需形势分层次识别方法，具体的，步骤S221，构建第一层指标体系，采用工程供给强度和刚性需求占比两个指标构建第一层指标体系，两个指标计算公式如下：
工程供给强度A＝(常规工程可供水量+非常规工程可供水量)/(当地水资源可开发量上限+非常规水源开发潜力)；
刚性需求占比B＝刚性需水量/需水总量；
然后对构建的工程供给强度A和刚性需求占比B计算值进行指标评判，具体评判方式如下：
当0≤A＜0.5≤B≤1时(Ⅰ区)，区域的工程开发潜力大、刚需比重高，则区域社会经济规模控制的潜力不大；可在供给侧提高工程供水能力，同时在需求侧进一步提升用水效率；
当0≤A、B＜0.5时(Ⅱ区)，区域的工程开发潜力大、刚需比重低；可在供给侧提高工程供水能力，同时在需求侧可在一定程度上控制发展规模；
当0≤B＜0.5≤A≤1时(Ⅲ区)，区域的工程开发潜力小、刚需比重低，则区域的工程开发潜力已经不大；可在需求侧控制发展规模；
当0.5≤A、B≤1时(Ⅳ区)，区域的工程开发潜力小、刚需比重高，则区域的工程开发潜力已经不大；可在需求侧进一步提升用水效率，同时若区域用水效率已经达到同类地区最优，可寻求外调水工程。
本发明的一种水资源供需形势分层次识别方法，进一步的，步骤S222，当第一层指标计算值为0≤A＜0.5≤B≤1(位于Ⅰ区)时，构建反映供给侧约束条件的第二层指标体系，并进行指标评判，同时构建反应需求侧约束条件的第二层指标体系，并进行指标评判；
当第一层指标计算值为0≤A、B＜0.5(位于Ⅱ区)时，构建反映供给侧约束条件的第二层指标体系，并进行指标评判；
当第一层指标计算值为0.5≤A、B≤1(位于Ⅳ区)时，构建反映需求侧约束条件的第二层指标体系，并进行指标评判。
具体的，构建反映供给侧约束条件的第二层指标体系，并进行指标评判，其方法为：
选取常规工程供给强度和非常规水源开发程度两个指标构建反映供给侧约束条件的第二层指标体系，两个指标计算公式分别如下：
常规工程供给强度A1＝常规工程供水能力/当地水资源可开发量上限；
非常规水源开发程度A2＝非常规工程供水量/非常规水源开发潜力；
对常规工程供给强度A1及非常规水源开发程度A2计算值进行指标评判，具体评判方式如下：
当0≤A1、A2≤0.5时(a区)，区域常规工程供给强度较低、非常规水源开发程度较低；
当0≤A2＜0.5≤A1≤1时(b区)，常规工程供给强度较高、非常规水源开发程度较低；
当0≤A1＜0.5≤A2≤1时(c区)，常规工程供给强度较低、非常规水源开发程度较高；
构建反映需求侧约束条件的第二层指标体系，并进行指标评判的方法为：
具体的，选取万元工业增加值用水量下降率、亩均灌溉用水量下降率和人均生活用水量与同类区域比值三个指标构建反映需求侧约束条件的第二层指标体系，三个指标计算公式分别如下：
万元工业增加值用水量下降率B1＝(现状年万元工业增加值用水量-规划年万元工业增加值用水量)/现状年万元工业增加值用水量；
亩均灌溉用水量下降率B2＝(现状年亩均灌溉用水量-规划年亩均灌溉用水量)/现状年亩均灌溉用水量；
人均生活用水量与同类区域比值B3＝规划年人均生活用水量/同类区域人均生活用水量；
对指标万元工业增加值用水量下降率B1、亩均灌溉用水量下降率B2、人均生活用水量与同类区域比值B3计算值进行评判，具体评判方式如下：
当B1最小时，区域的工业用水效率较低；
当B2最小时，区域的农业用水效率较低；
当B3＜1时，区域生活用水效率与同类地区相比较为落后。
本发明的一种水资源供需形势分层次识别方法，进一步的，步骤S23，是在反映区域来水和用水的时空分布特征、水源和用户之间的合理配置关系基础上，得出较为准确的缺水信息，通常采用一定的数学模型进行分析计算，并得出不同方案的供需平衡结果，给出多年平均和特枯水年下的计算结果和过程，最后分析缺水原因。
步骤S23仅作为本发明提出的水资源供需形势分层次识别技术里的一层，其涉及的数学模型构建并不是本发明的重点，此处不再赘述。作为一种可选的方案，可采用一些较为成熟的水资源配置软件如ROWAS等进行建模求解。
本发明的一种新理念下的水资源供需形势分层次识别技术方法，进一步的，步骤S3，是在S21和S22的基础上，分析区域未来需求管控、水资源开发的方向和重点，包括水源条件、工程条件、用水效率以及社会经济规模等。同时，从供需两侧研究适应区域功能定位、水资源约束和未来发展目标下的供需调控方向，包括控制发展规模、提高用水效率、挖掘供水潜力、新建水源工程以及寻求可行的外调水等。
具体的，对于不缺水区域，可进一步根据“节水优先、空间均衡”治水新理念，分析其用水效率是否达到国内外先进水平以及社会经济发展是否考虑适水发展、量水而行；
对于基本均衡区域、相对缺水区域和绝对缺水区域，当第一层指标体系计算值为0≤B＜0.5≤A≤1时，可在需求侧控制发展规模；
当第一层指标体系计算值为其它时，根据第二层指标体系计算值进行具体判断：
当在反映供给侧约束条件的第二层指标体系中，指标计算值为0≤A1、A2≤0.5时(a区)，应同时考虑合理新建或续建常规、非常规供水工程，提高常规、非常规供水工程供水能力；当指标计算值为0≤A2＜0.5≤A1≤1时(b区)，应考虑合理新建或续建非常规供水工程，从提高非常规供水能力着手；当指标计算值为0≤A1＜0.5≤A2≤1时(c区)，应考虑合理新建或续建常规供水工程，提高常规工程供水能力；
当在反映需求侧约束条件的第二层指标体系中，当B1最小时，应通过提高工业用水重复利用率、调整产业结构等措施来提高工业用水效率；当B2最小时，应通过提高农田灌溉水有效利用系数、调整农业种植结构、发展节水灌溉农业等措施来提高农业用水效率；当B3＜1时，应通过降低城镇供水管网漏损率、提高生活用水计量率、推广节水器具等措施来提高生活用水效率。
进一步的，作为一种优选的方案，当执行步骤S23时，还包括根据模型计算结果，得出较为精准的区域缺水量和缺水率，以及缺水的行业分布及各水源供给情况，从而根据详细的各行业及各水源供需结果进行针对性调控。
本发明采用上述技术方案，取得了以下技术效果。
本发明通过分层次的识别方式，对水资源供需形势进行总体定性识别、指标体系定量化判别以及建模分析计算，能够有效解决目前水资源供需形势分析过程较为繁琐且调控决策支撑性不足的技术问题，能够就水资源供需形势给水资源管理部门提供一个相对宏观的结果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的一种水资源供需形势分层次识别方法的技术路线图；
图2为发明S221中第一层指标体系的计算评判示意图；
图3为发明S222中第二层指标体系的供给侧指标计算评判示意图；
图4为发明S222中第二层指标体系的需求侧指标计算评判示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例及附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
本发明提供了一种水资源供需形势分层次识别方法，其技术路线图如附图1所示，该方法包括以下步骤：
S1.定性判断区域水资源供需形势，并对区域水资源供需形势进行分级表征；
所述分级表征的类别包括：不缺水区域、基本均衡区域、相对缺水区域和绝对缺水区域；
S2.根据不同的分级表征类别，进行定性分析，或构建指标体系及评判标准进行定量分析；
具体的，S21.对于不缺水区域，定性分析其水资源供需的匹配性、安全性和合理性；
S22.对于基本均衡区域、相对缺水区域和绝对缺水区域，构建直接反映区域水资源供需形势的指标体系及评判标准，并定量分析导致缺水或导致供需失衡的原因；
S3.根据S2的分析结果，识别区域水资源供需总量平衡的制约因素，进一步提出适应区域水资源空间均衡要求的调控方向。
进一步的，本发明的一种水资源供需形势分层次识别方法，作为一种优选的方案，对于基本均衡区域、相对缺水区域及绝对缺水区域，执行步骤S22后，还包括S23，建模进行区域水资源供需形势定量分析计算的步骤。
具体的，和现有技术的直接执行S23不同，本发明中，S23为S22后的可选步骤，在具体运用过程中，在执行S22后，当需要更为精确的水资源供需形势结果时，则进行步骤S23。
本发明的一种水资源供需形势分层次识别方法，进一步的，步骤S1是从宏观层面判断区域是否缺水，具体的，对比区域的供水潜力与总需水量、刚性合理需水量，并对区域水资源供需形势进行分级表征。
优选的，对比区域多年平均下的供水潜力与总需水量、刚性合理需水量，并对区域水资源供需形势进行分级表征。
具体的，本发明所述供水潜力，是指可以保障生态需求且工程可行的水资源供给量，包括常规水源和非常规水源供水潜力。
在常规水源供水潜力分析中，以水资源总量为基础，扣除河道内生态需水量后的水资源可利用量约束为上限，结合常规工程条件确定常规水源供水潜力。
在非常规水源供水潜力分析中，综合考虑非常规水源开发利用目标，并结合相应规模来评估规划水平年非常规水源供给潜力。
本发明所述总需水量，包括生产、生活、河道外生态需水量。
本发明所述刚性合理需水，是指刚性需求用户在用水效率满足节水目标条件下的需水量。其中刚性需求是指在符合区域发展定位、规划要求以内的为确保居民生存、社会稳定以及国家发展目标所必须的需求。
区域水资源供需形势分级表征按照如下方法进行：
当区域常规供水潜力大于总需水量时，分级为不缺水区域；
当区域供水潜力大于总需水量时，分级为基本均衡区域；
当区域供水潜力大于刚性合理需水量但小于总需水量时，分级为相对缺水区域；
当区域供水潜力小于刚性合理需水量时，分级为绝对缺水区域。
进一步的，作为一种优选的方案，对于水资源年际变化剧烈的区域，对比特枯水年(90％及以上来水频率)下常规水源供水潜力和总需水量，当供水潜力不能满足总需水量时，分级为基本均衡区域。
本发明的一种水资源供需形势分层次识别方法，进一步的，步骤S21，具体的，是通过对比区域可开发水资源量与需求量，评估区域水资源富余状况，并定性分析供需的匹配性、安全性和合理性。
所述匹配性是指社会经济布局和水资源条件的匹配关系；
所述安全性是指工程条件对水资源合理需求的保障能力状况；
所述合理性是指区域内部不同水系、水源的水资源开发利用程度的合理性以及水资源利用效率的合理性等。
本发明的一种水资源供需形势分层次识别方法，进一步的，步骤S22是综合资源条件、社会经济规模、工程条件等因素，构建能够直接反映水资源供需形势的指标体系，分析水资源条件和工程能力、社会经济规模之间的匹配关系，作为供需形势结果判别的依据。
所述指标体系包括两层，第一层主要用来评判供需两侧的压力，即反映导致供需紧缺的原因是来自于供给侧还是需求侧；第二层主要用来反映不同的调控方向，即在第一层明确压力来自供给侧或需求侧之后，进一步分析是来自于供给侧或需求侧的哪方面约束条件。
实际应用中，应先进行第一层指标体系构建和计算，然后根据第一层指标体系的计算对比结果，选择进行第二层供给侧指标或者需求侧指标的计算。
具体的，步骤S22包括以下步骤，
S221.构建第一层指标体系，并进行指标评判，直接反映水资源供需失衡来自供需哪侧压力；
S222.根据第一层指标体系的评判结果，选择构建反映供给侧约束条件的第二层指标体系并进行指标评判，或构建反映需求侧约束条件的第二层指标体系，并进行指标评判。
本发明的一种水资源供需形势分层次识别方法，具体的，步骤S221，构建第一层指标体系，采用工程供给强度和刚性需求占比两个指标构建第一层指标体系，两个指标计算公式如下：
工程供给强度A＝(常规工程可供水量+非常规工程可供水量)/(当地水资源可开发量上限+非常规水源开发潜力)；
刚性需求占比B＝刚性需水量/需水总量；
然后对构建的工程供给强度A和刚性需求占比B计算值进行指标评判，参见图2，具体评判方式如下：
当0≤A＜0.5≤B≤1时(Ⅰ区)，区域的工程开发潜力大、刚需比重高，则区域社会经济规模控制的潜力不大；可在供给侧提高工程供水能力，同时在需求侧进一步提升用水效率；
当0≤A、B＜0.5时(Ⅱ区)，区域的工程开发潜力大、刚需比重低；可在供给侧提高工程供水能力，同时在需求侧可在一定程度上控制发展规模；
当0≤B＜0.5≤A≤1时(Ⅲ区)，区域的工程开发潜力小、刚需比重低，则区域的工程开发潜力已经不大；可在需求侧控制发展规模；
当0.5≤A、B≤1时(Ⅳ区)，区域的工程开发潜力小、刚需比重高，则区域的工程开发潜力已经不大；可在需求侧进一步提升用水效率，同时若区域用水效率已经达到同类地区最优，可寻求外调水工程。
本发明的一种水资源供需形势分层次识别方法，进一步的，步骤S222，当第一层指标计算值为0≤A＜0.5≤B≤1(位于Ⅰ区)时，构建反映供给侧约束条件的第二层指标体系，并进行指标评判，同时构建反应需求侧约束条件的第二层指标体系，并进行指标评判；
当第一层指标计算值为0≤A、B＜0.5(位于Ⅱ区)时，构建反映供给侧约束条件的第二层指标体系，并进行指标评判；
当第一层指标计算值为0.5≤A、B≤1(位于Ⅳ区)时，构建反映需求侧约束条件的第二层指标体系，并进行指标评判。
具体的，构建反映供给侧约束条件的第二层指标体系，并进行指标评判，其方法为：
选取常规工程供给强度和非常规水源开发程度两个指标构建反映供给侧约束条件的第二层指标体系，两个指标计算公式分别如下：
常规工程供给强度A1＝常规工程供水能力/当地水资源可开发量上限；
非常规水源开发程度A2＝非常规工程供水量/非常规水源开发潜力；
对常规工程供给强度A1及非常规水源开发程度A2计算值进行指标评判，参见图3，具体评判方式如下：
当0≤A1、A2≤0.5时(a区)，区域常规工程供给强度较低、非常规水源开发程度较低；
当0≤A2＜0.5≤A1≤1时(b区)，常规工程供给强度较高、非常规水源开发程度较低；
当0≤A1＜0.5≤A2≤1时(c区)，常规工程供给强度较低、非常规水源开发程度较高；
构建反映需求侧约束条件的第二层指标体系，并进行指标评判的方法为：
具体的，选取万元工业增加值用水量下降率、亩均灌溉用水量下降率和人均生活用水量与同类区域比值三个指标构建反映需求侧约束条件的第二层指标体系，三个指标计算公式分别如下：
万元工业增加值用水量下降率B1＝(现状年万元工业增加值用水量-规划年万元工业增加值用水量)/现状年万元工业增加值用水量；
亩均灌溉用水量下降率B2＝(现状年亩均灌溉用水量-规划年亩均灌溉用水量)/现状年亩均灌溉用水量；
人均生活用水量与同类区域比值B3＝规划年人均生活用水量/同类区域人均生活用水量；
对指标万元工业增加值用水量下降率B1、亩均灌溉用水量下降率B2、人均生活用水量与同类区域比值B3计算值进行评判，参见图4，具体评判方式如下：
当B1最小时，区域的工业用水效率较低；
当B2最小时，区域的农业用水效率较低；
当B3＜1时，区域生活用水效率与同类地区相比较为落后。
本发明的一种水资源供需形势分层次识别方法，进一步的，步骤S23，是在反映区域来水和用水的时空分布特征、水源和用户之间的合理配置关系基础上，得出较为准确的缺水信息，通常采用一定的数学模型进行分析计算，并得出不同方案的供需平衡结果，给出多年平均和特枯水年下的计算结果和过程，最后分析缺水原因。
步骤S23仅作为本发明提出的水资源供需形势分层次识别技术里的一层，其涉及的数学模型构建并不是本发明的重点，此处不再赘述。作为一种可选的方案，采用一些较为成熟的水资源配置软件ROWAS等进行建模求解。
本发明的一种新理念下的水资源供需形势分层次识别技术方法，进一步的，步骤S3，是在S21和S22的基础上，分析区域未来需求管控、水资源开发的方向和重点，包括水源条件、工程条件、用水效率以及社会经济规模等。同时，从供需两侧研究适应区域功能定位、水资源约束和未来发展目标下的供需调控方向，包括控制发展规模、提高用水效率、挖掘供水潜力、新建水源工程以及寻求可行的外调水等。
具体的，对于不缺水区域，可进一步根据“节水优先、空间均衡”治水新理念，分析其用水效率是否达到国内外先进水平以及社会经济发展是否考虑适水发展、量水而行；
对于基本均衡区域、相对缺水区域和绝对缺水区域，当第一层指标体系计算值为0≤B＜0.5≤A≤1时，可在需求侧控制发展规模；
当第一层指标体系计算值为其它时，根据第二层指标体系计算值进行具体判断：
当在反映供给侧约束条件的第二层指标体系中，指标计算值为0≤A1、A2≤0.5时(a区)，应同时考虑合理新建或续建常规、非常规供水工程，提高常规、非常规供水工程供水能力；当指标计算值为0≤A2＜0.5≤A1≤1时(b区)，应考虑合理新建或续建非常规供水工程，从提高非常规供水能力着手；当指标计算值为0≤A1＜0.5≤A2≤1时(c区)，应考虑合理新建或续建常规供水工程，提高常规工程供水能力；
当在反映需求侧约束条件的第二层指标体系中，当B1最小时，应通过提高工业用水重复利用率、调整产业结构等措施来提高工业用水效率；当B2最小时，应通过提高农田灌溉水有效利用系数、调整农业种植结构、发展节水灌溉农业等措施来提高农业用水效率；当B3＜1时，应通过降低城镇供水管网漏损率、提高生活用水计量率、推广节水器具等措施来提高生活用水效率。
进一步的，作为一种优选的方案，当执行步骤S23时，还包括根据模型计算结果，得出较为精准的区域缺水量和缺水率，以及缺水的行业分布及各水源供给情况，从而根据详细的各行业及各水源供需结果进行针对性调控。
以下以青岛市为例，采用本发明的水资源供需形势分层次识别方法，对其区域水资源供需形势进行分层次识别。
青岛市地处山东半岛东南部，胶东半岛东部，濒临黄海，地处中日韩自贸区的前沿地带，拥有国际性海港和区域性枢纽航空港，是全国五座计划单列市之一。青岛的地理位置、经济实力、产业特点以及国际影响力，决定了其城市功能和发展定位。总结国家、山东省各级规划，对青岛市定位基本为优化开发区域，未来主要发展海洋经济、旅游经济、港口经济和高新技术产业，目标是建成区域性经济中心和国际化城市，可见新形势下青岛市未来发展对水资源的需求将呈现日益增长的趋势。青岛市目前水资源主要依靠大气降水，且降水量时空分布极为不均，年内变幅大，容易遭受旱、涝威胁。河流较多，均为季风区雨源型，源短流急，多数独流入海，全市主要有大沽河、北胶莱河和沿海诸河3大水系。青岛市多年平均地表水资源量为15.42亿m3，多年平均地下水资源量为9.57亿m3，二者重复量为3.51亿m3，多年平均水资源总量为21.48亿m3，人均水资源占有量231m3，是全国的(2100m3)的11％、不足山东省的(315m3)73％。由此可见，青岛市目前水资源供需形势较为严峻，亟需通过一套考虑国家发展新理念、适应新形势的水资源供需形势分析技术来对青岛市实际水资源供需形势进行分析评判，从而更好地指导青岛市未来水资源的合理有效利用以及促进青岛市社会经济的高质量发展。
2017年青岛市总供水量9.44亿m3。其中，地表水源供水量6.05亿m3，占总供水量的64.09％；地下水源供水量2.45亿m3，占总供水量的25.95％；其他水源供水量0.94亿m3，占总供水量的9.96％。地表水中含跨流域调水量(引黄、引江水量)4.46亿m3，占总供水量的47.25％。2017年全市总用水量9.44亿m3。居民生活用水量3.16亿m3(包括城镇居民生活用水2.64亿m3和农村居民生活用水0.52亿m3)，占总用水量的33.47％；工业用水量2.14亿m3(包括火电工业用水0.12亿m3和非火电工业用水2.02亿m3)，占总用水量的22.67％；城镇公共用水量1.07亿m3(包括建筑业用水0.14亿m3和服务业用水0.93亿m3)，占总用水量的11.33％；农田灌溉用水量1.93亿m3，占总用水量的20.44％；林牧渔畜用水量0.33亿m3，占总用水量的3.50％；生态环境补水量0.81亿m3，占总用水量的8.58％。2017年青岛市万元工业增加值用水量、万元GDP用水量、人均综合用水量分别为5.42m3、8.55m3、101.6m3。
S1.定性判断青岛水资源供需形势，并对青岛水资源供需形势进行分级表征；
青岛市属资源型缺水城市，且水资源年际变化剧烈，国家对其城市定位决定了水安全保障要求较高。因此本步骤中，采用特枯水年(90％及以上来水频率)的供水、需水层次划分成果进行对比，总体判别其供需形势，结果见表1。
结果显示，各水平年刚性合理需水均大于总供水潜力，属于绝对缺水区域。
表1青岛市不同水平年供需平衡分析单位：亿m3
S2.根据不同的分级表征类别，进行定性分析，或构建指标体系及评判标准进行定量分析；
S21.对于不缺水区域，定性分析其水资源供需的匹配性、安全性和合理性；根据S1的结果，青岛市各水平年均属于绝对缺水，因此不进行该步骤。
S22.对于基本均衡区域、相对缺水区域和绝对缺水区域，构建直接反映区域水资源供需形势的指标体系及评判标准，并定量分析导致缺水或导致供需失衡的原因；根据S1的结果，青岛市属于绝对缺水区域，故构建青岛市水构建直接反映水资源供需形势的指标体系与评判标准，定量分析绝对缺水或导致供需失衡的原因，通过各层指标计算定量研究青岛市绝对缺水的原因以及未来调控方向。
S221.构建第一层指标体系，并进行指标评判，直接反映水资源供需失衡来自供需哪侧压力；
根据前述方法，计算青岛市工程供给强度A和刚性需求占比B两个指标值，结果见表2、表3。
表2青岛市工程供给强度指标计算单位：亿m3
表3青岛市刚性需求占比指标计算单位：亿m3
然后执行步骤S222，根据第一层指标体系的评判结果，选择构建反映供给侧约束条件的第二层指标体系并进行指标评判，或构建反映需求侧约束条件的第二层指标体系，并进行指标评判。按照本发明的指标评判标准，青岛市规划水平年第一层指标A、B>0.5，处于Ⅳ区，因此，应构建反映需求侧约束条件的第二层指标体系，并进行指标评判。
对指标万元工业增加值用水量下降率B1、亩均灌溉用水量下降率B2、人均生活用水量与同类区域比值B3指标进行评判。
根据本发明的方法，计算青岛市万元工业增加值用水量下降率B1、亩均灌溉用水量下降率B2和人均生活用水量B3与同类区域比值三个指标值，其中选择北京市2017年水平作为参考值，计算结果见表4。
表4青岛市第二层需求侧指标计算
按照本发明的指标评判标准，青岛市规划水平年第二层需求侧指标B2＜B1，且B3＜1。
根据指标计算评判，说明青岛市水资源开发潜力小、刚需比重高。
对于步骤S23对于基本均衡区域、相对缺水区域及绝对缺水区域，建模进行区域水资源供需形势定量分析计算；由于通过前述定性分析以及定量指标计算，青岛市水资源供需形势已经有了一个比较明朗的结果，因此可不进一步开展模型计算，不执行此步骤。
S3根据S2的分析结果，识别区域水资源供需总量平衡的制约因素，进一步提出适应区域水资源空间均衡要求的调控方向。
具体的，根据S222的评判结果，调控方向应为：提效率、寻调水。
具体的，需求侧：进一步加强节水，特别是农业节水方面应调整农业种植结构，生活节水方面应提倡节水产品的应用，并加强用水计量；必要时适度调节人口容量，设定适宜人口阈值，限制人口增长。
供给侧：增加水资源供给量；增加水资源保障程度，即水资源供给能力的稳定性和安全性；进一步增加外调水工程。
进一步的，对青岛市水资源供需形势进行综合研判，给出未来青岛市需求管控、水资源开发的方向和重点。
同时，根据以上计算结果，对青岛市近、远期水资源供需形势开展了更为详细的分析，如下：
(1)近期水资源供需形势分析：青岛市2020年的城镇生活和工业用水可以得到保障，农业用水低保障，在不调水的前提下，生态用水也呈现低保障。除特殊干旱年份，城镇生活用水处于用水竞争的最上端，而工业用水由于青岛市有着得天独厚的海水淡化优势，也能够得到充分保障；农业用水在维持现有灌溉面积不增加条件下，在正常来水年份以及入境水量不出现大幅减少的工况下，基本可以得到保障，但农业非刚性需求呈现低保障。
(2)远期水资源供需形势分析：在已有调水指标前提下，青岛市远期2035年需水还存在较大缺口，生活和工业刚性需水得不到完全满足，农业和生态用水保障率更低，严重缺水。在没有新的水源情况下，偏枯及特枯年份，即使现有调水指标不减少且不出现水质问题，城镇生活和工业的刚性需水也超过了青岛市2035年刚性供水量，较大概率会发生供水破坏，更无需谈及供水冗余能力。远期来水在平水及更丰年份，城镇生活和工业的刚性需水基本能够得到满足，但农业用水满足度较低，且即使是在再生水充分利用的情况下，生态用水也得不到有效满足。
(3)总体来说，青岛市未来供需形势十分严峻，仅靠现有供水体系不仅无法维持供需平衡现状，供水保障程度不高，还会制约经济社会健康发展。无论从保障城镇健康稳定发展角度，还是从顺利实施河湖湿地生态修复角度，都需在拓展非常规水源利用的同时，新增外来其他水源，实现经济发展和生态文明稳定可持续协同发展。
本发明提供的技术方案，不受上述实施例的限制，凡是利用本发明的结构和方式，经过变换和代换所形成的技术方案，都在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种水资源供需形势分层次识别方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1.定性判断区域水资源供需形势，并对区域水资源供需形势进行分级表征，分级表征的类别包括：不缺水区域、基本均衡区域、相对缺水区域和绝对缺水区域；
S2.根据不同的分级表征类别，进行定性分析，或构建指标体系及评判标准进行定量分析；其中，
S21.对于不缺水区域，定性分析其水资源供需的匹配性、安全性和合理性；
S22.对于基本均衡区域、相对缺水区域和绝对缺水区域，构建直接反映区域水资源供需形势的指标体系及评判标准，并定量分析导致缺水或供需失衡的原因；
S3.根据S2的分析结果，识别区域水资源供需总量平衡的制约因素，进一步提出适应水资源空间均衡要求的调控方向；
其中，所述S22包括以下步骤，
S221.构建第一层指标体系，并进行指标评判，直接反映水资源供需失衡来自供需哪侧压力；
S222.根据第一层指标体系的评判结果，选择构建反映供给侧约束条件的第二层指标体系并进行指标评判，或构建反映需求侧约束条件的第二层指标体系，并进行指标评判；
所述S221中，采用工程供给强度和刚性需求占比两个指标构建第一层指标体系，其中，
工程供给强度A＝(常规工程可供水量+非常规工程可供水量)/(当地水资源可开发量上限+非常规水源开发潜力)；
刚性需求占比B＝刚性需水量/需水总量；
然后对构建的工程供给强度A和刚性需求占比B计算值进行指标评判：
当0≤A＜0.5≤B≤1时，区域的工程开发潜力大、刚需比重高，则区域社会经济规模控制的潜力不大；
当0≤A、B＜0.5时，区域的工程开发潜力大、刚需比重低；
当0≤B＜0.5≤A≤1时，区域的工程开发潜力小、刚需比重低，则区域的工程开发潜力已经不大；可在需求侧控制发展规模；
当0.5≤A、B≤1时，区域的工程开发潜力小、刚需比重高，则区域的工程开发潜力已经不大。
2.根据权利要求1所述的一种水资源供需形势分层次识别方法，其特征在于：
S222中，当第一层指标计算值为0≤A＜0.5≤B≤1时，构建反映供给侧约束条件的第二层指标体系，并进行指标评判，同时构建反应需求侧约束条件的第二层指标体系，并进行指标评判；
当第一层指标计算值为0≤A、B＜0.5时，构建反映供给侧约束条件的第二层指标体系，并进行指标评判；
当第一层指标计算值为0.5≤A、B≤1时，构建反映需求侧约束条件的第二层指标体系，并进行指标评判。
3.根据权利要求2所述的一种水资源供需形势分层次识别方法，其特征在于：构建反映供给侧约束条件的第二层指标体系，并进行指标评判的方法为：
选取常规工程供给强度和非常规水源开发程度两个指标构建反映供给侧约束条件的第二层指标体系，其中，
常规工程供给强度A1＝常规工程供水能力/当地水资源可开发量上限；
非常规水源开发程度A2＝非常规工程供水量/非常规水源开发潜力；
对常规工程供给强度A1及非常规水源开发程度A2计算值进行评判：
当0≤A1、A2≤0.5时，区域常规工程供给强度较低、非常规水源开发程度较低；
当0≤A2＜0.5≤A1≤1时，常规工程供给强度较高、非常规水源开发程度较低；
当0≤A1＜0.5≤A2≤1时，常规工程供给强度较低、非常规水源开发程度较高。
4.根据权利要求3所述的一种水资源供需形势分层次识别方法，其特征在于：S222中，构建反映需求侧约束条件的第二层指标体系，并进行指标评判的方法为，
选取万元工业增加值用水量下降率、亩均灌溉用水量下降率和人均生活用水量与同类区域比值三个指标构建反映需求侧约束条件的第二层指标体系，其中，
万元工业增加值用水量下降率B1＝(现状年万元工业增加值用水量-规划年万元工业增加值用水量)/现状年万元工业增加值用水量；
亩均灌溉用水量下降率B2＝(现状年亩均灌溉用水量-规划年亩均灌溉用水量)/现状年亩均灌溉用水量；
人均生活用水量与同类区域比值B3＝规划年人均生活用水量/同类区域人均生活用水量；
对指标万元工业增加值用水量下降率B1、亩均灌溉用水量下降率B2、人均生活用水量与同类区域比值B3计算值进行评判：
当B1最小时，区域的工业用水效率较低；
当B2最小时，区域的农业用水效率较低；
当B3＜1时，区域生活用水效率与同类地区相比较为落后。
5.根据权利要求4所述的一种水资源供需形势分层次识别方法，其特征在于：对于不缺水区域，可进一步根据“节水优先、空间均衡”治水新理念，分析其用水效率是否达到国内外先进水平以及社会经济发展是否考虑适水发展、量水而行；
对于基本均衡区域、相对缺水区域和绝对缺水区域，当第一层指标体系计算值为0≤B＜0.5≤A≤1时，可在需求侧控制发展规模；
当第一层指标体系计算值为其它时，根据第二层指标体系计算值进行判断：
当在反映供给侧约束条件的第二层指标体系中，指标计算值为0≤A1、A2≤0.5时，应同时考虑合理新建或续建常规、非常规供水工程，提高常规、非常规供水工程供水能力；当指标计算值为0≤A2＜0.5≤A1≤1时，应考虑合理新建或续建非常规供水工程，从提高非常规供水能力着手；当指标计算值为0≤A1＜0.5≤A2≤1时，应考虑合理新建或续建常规供水工程，提高常规工程供水能力；
当在反映需求侧约束条件的第二层指标体系中，当B1最小时，应通过提高工业用水重复利用率、调整产业结构措施来提高工业用水效率；当B2最小时，应通过提高农田灌溉水有效利用系数、调整农业种植结构、发展节水灌溉农业措施来提高农业用水效率；当B3＜1时，应通过降低城镇供水管网漏损率、提高生活用水计量率、推广节水器具措施来提高生活用水效率。
6.根据权利要求1至5任一所述的一种水资源供需形势分层次识别方法，其特征在于：步骤S22后，还包括S23，建模进行区域水资源供需形势定量分析计算的步骤。
7.根据权利要求1至5任一所述的一种水资源供需形势分层次识别方法，其特征在于：S1的方法为，对比区域的供水潜力与总需水量及刚性合理需水量指标，对区域水资源供需形势进行分级表征；其中，
当区域常规供水潜力大于总需水量时，分级为不缺水区域；
当区域供水潜力大于总需水量时，分级为基本均衡区域；
当区域供水潜力大于刚性合理需水量但小于总需水量时，分级为相对缺水区域；
当区域供水潜力小于刚性合理需水量时，分级为绝对缺水区域。
8.根据权利要求7所述的一种水资源供需形势分层次识别方法，其特征在于：对于水资源年际变化剧烈的区域，对比特枯水年下常规水源供水潜力和总需水量，当供水潜力不能满足总需水量时，分级为基本均衡区域。
9.根据权利要求8所述的一种水资源供需形势分层次识别方法，其特征在于：S21中，通过对比区域可开发水资源与需求量，评估区域水资源富余状况，并定性分析供需的匹配性、安全性和合理性。
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