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1評價指標體系與評價標準

1.1影響因素分析水利工程群是由蓄、引、提、調工程及閘壩工程組成的復雜供水系統。在干旱缺水地區布置水利工程是應對干旱的前提，即首先要確定工程“有沒有”的問題。由于各類工程的開發功能不同，其對干旱事件的調節特征也不同(表1)。蓄水工程尤其是水庫可對水資源進行時程調節，改善天然來水過程與用水過程在時間上的不匹配性，保障干旱缺水時段的用水需求。工程的規模決定著其調節能力的大小，多年調節水庫對年尺度干旱具有調節作用，年調節水庫可對年內干旱事件具有調節作用。引、提水工程可在空間上分別對水資源進行水平調節和垂向調節，解決水資源空間分布不均勻產生的供需矛盾。調水工程不僅可以調節水資源在地域空間上的分布，還可以增加本地可供水量。相對蓄水工程，引、提水工程對供水水源沒有調節能力，供水可靠性差，而調水工程的可調水量取決于調出水區的來水情況，在調出水區與受水區同時遭遇干旱的不利情景下，調水量必然受到影響。相對單一工程類型，水利工程群是多水源供水，供水可靠性更強;且能同時在時空上對水資源進行較全面的調控，對干旱事件的調節能力也更強。水利工程布局與干旱分布的匹配性、水利工程構成的相容性和互補性、工程規模的合理性均會影響水利工程群整體應對干旱的能力。在分析水利工程“有沒有”的基礎上，還應充分考慮工程的運行管理水平，工程整體效率與效益的發揮需要有科學的調度管理做支撐，這就離不開健全的體制、法制以及利益相關方的協調機制等。水利工程運行管理水平的高低，最終反映在可量化的指標上，就是干旱期水利工程提供的水量能夠滿足用戶多大程度的用水需求，可用耕地灌溉率、城市缺水率、生態環境用水率等表征。

1.2指標體系構建

1.2.1指標選取的原則所選指標應該意義明確，具有代表性，構建的指標體系能夠較全面地反映水利工程群應對干旱能力的水平;評價指標之間相對獨立，不重復選取同一類的關系密切的指標;評價指標可以量化，并易于獲取，便于評價和分析。

1.2.2指標體系基于水利工程群應對干旱能力的影響因素分析，遵循一定的指導原則，從水利工程規模、布局和工程運行管理兩個層面，構建包含12個指標的具有一定層次結構的評價指標體系(表2)。(1)單位供水面積上的供水能力:供水面積指水利工程供水受益區，包括灌區、城鎮等，當供水對象不明確或受資料限制，可用評價單元面積代替。工程供水能力包括蓄水工程、引水工程、取水泵站、配套機電井以及流域外調水工程的總的供水能力。(2)水庫調蓄率:以水庫為代表的蓄水工程是一類具有較強調節能力的水利工程。水庫的設計庫容越大，對天然徑流的調蓄能力越強，其所具有的潛在的應對干旱的能力也越強。(3)單位面積興利庫容:相對總庫容，興利庫容與水庫供水能力直接相關，能直接反映水庫供水能力的大小。(4)單位灌溉面積機電井數目:相對于地表水，地下水的變異性小，且受氣候變化的直接影響小，供水穩定性要好。尤其在井灌區或井渠雙灌類型的灌區應對干旱能力突出。(5)鄉村供水安全保障率:農村傳統的小型、分散、簡陋的供水設施保證率低，導致鄉村地區干旱期缺水風險較大，人畜飲水困難。集中式供水工程不僅能較好地保證供水水質，而且一般具有較大的供水保證率。(6)水資源開發利用率:可在一定程度上反映一個地區的水資源條件和工程能力的相對匹配性。水資源開發利用率越大，表明工程對水資源的控制能力越強。(7)可調節水資源量的供水率:在某一區域的供水工程中，蓄水、地下水、外調水等供水水源的供水比例越大，其供水穩定性越高，應對干旱能力就越強。超采的地下水會造成生態環境的破壞，不列入穩定供水水源。(8)耕地灌溉率與旱澇保收率:農業用水在供水優先級中低于城市生活和工業供水的保證程度，對于旱作物為主的缺水地區，灌溉設計保證率一般只有50%～75%，而城市供水設計保證率可達到95%以上。所以，選取耕地灌溉率與旱澇保收率可以表征水利工程群應對農業干旱的能力。(9)灌溉水利用系數:反映農業灌溉管理水平，并間接反映配套工程體系的完備性。由于農業灌溉用水占整個用水量的比例較大，灌溉水利用系數的提高，可在較大程度上減少灌溉總水量。(10)城市缺水率:反映供水系統對城市工業和生活供水的保證程度，缺水率越大，應對能力越差。(11)生態環境用水率:國民經濟用水擠占生態環境用水的現象一直比較突出，在干旱期生態環境用水的基本保證程度也能從側面反映水利工程應對干旱的能力。如果一個地區生態環境用水長期穩定在一定的比例，間接反映出該地區的水利工程群具有較強的可靠性。

1.3評價標準目前，國內外對水利工程群應對干旱能力評價尚沒有一個統一的標準體系或劃分先例，本文根據綜合評價的情況和實際應用的需要，將評價等級分為4級，即1級(弱)、2級(較弱)、3級(較強)、4級(強)。表3中給出的12項指標的4級評價等級標準值，盡量與國家頒布的標準或當前文獻中已經采用的衡量標準相一致，如城市缺水率指標的等級標準參考文獻［10］，灌溉水利用系數指標的等級標準參考文獻［11］，耕地灌溉率和旱澇保收率指標的等級標準參考了文獻［9］。對于缺乏參考標準的評價指標，則在參照全國各省市平均水平的基礎上，以珔X、珔X±0.5S作為三個分點值初步得到4個分級區間，其中珔X為某項指標的平均值，S為標準差，然后再咨詢專家意見對部分指標的等級標準進行修正。

2綜合評價模型

2.1模糊綜合評價基本方法采用模糊綜合評價對水利工程群應對干旱能力進行評價。模糊綜合評價基于模糊數學的概念和方法，應用模糊關系合成原理，根據評價對象在類屬上的亦此亦彼性，從數量上對其所屬進行描述。該方法廣泛應用于具有模糊性的各類綜合評價中。水利工程應對干旱的能力的大小本身沒有明顯的界限，符合模糊特性。模糊綜合評價方法的主要步驟如下。

2.2模糊關系矩陣確定確定模數關系矩陣的核心是合理構造隸屬函數。本文采用4級評價標準，評價等級以區間形式給出的，某評價因素對評價等級的隸屬關系可根據各評價因素的實際值對照評價分級表來分析推求。由于存在“等級之間數值相差不大，而評價等級相差一級的跳躍現象”，為了消除這種不合理現象，使隸屬函數在各級之間實現平滑過渡，將其按文獻［12］提出的方法進行模糊化處理。對于4級評價等級V={v1，v2，v3，v4}，可構造如下隸屬度函數。

2.3權重向量的確定目前模糊綜合評價的難點之一是如何科學、合理地將一個多指標問題綜合成一個單指標形式進行客觀評價［13］，這便涉及到各項評價指標之間的權重分配問題。層次分析法和熵值法是兩種目前被廣泛應用的確定權重的方法。兩種方法分別是主觀賦權和客觀賦權的典型方法，各有優劣。本文結合兩種方法的特點，按下式計算評價指標的組合權重。

3應用實例

3.1研究區概況漳衛河流域位于海河流域南部，地理坐標為112.44°～115.34°E，35.01°～37.62°N，屬于南運河水系的一部分，流域面積約3.53萬km2。流域多年平均地表水資源量31.4億m3，不重復地下水資源量15億m3，水資源總量46.4億m3。根據2007－2011年海河流域水資源公報對分區供(用)水量的統計資料，目前，漳衛河流域每年總供(用)水量40.69億m3，其中本地地表水11.71億m3，地下水26.23億m3，從黃河流域調水2.37億m3，地下水供水量占總供水的64.5%，是供水的主體，但超采現象非常嚴重。目前山區已建的大中型水庫蓄水容積己達35.16億m3，占地表徑流量的130%，理論上可調控所有地表徑流。流域內建成漳南灌區、紅旗渠灌區、躍進渠灌區、躍峰灌區、人民勝利渠灌區、武嘉灌區等六大20khm2以上灌區，其中平原灌區采用井渠雙灌模式灌溉。搜集河南省、河北省、山西省的水利統計年鑒、水資源公報，研究流域所包含的各行政區的水利統計年報、各市水資源公報，河南省、河北省、山西省的水資源綜合規劃、流域水資源綜合規劃、抗旱規劃等，獲取相關評價指標的數據(受篇幅限制，表略)。其中，單位供水面積供水能力、水庫調蓄率、單位面積興利庫容、單位灌溉面積機電井數目等反映水利工程布局性的指標統一用2010年的資料，其他反映工程運行管理水平的指標，因為各年際之間實際會有些變化，采用近5年的平均值。

3.2確定組合權重由層次分析法可得各評價指標的主觀權重ω''''=(0.1163，0.0426，0.0631，0.0631，0.0296，0.0185，0.0715，0.1180，0.1959，0.0428，0.1959，0.0428)，由熵值法獲得權重向量ω=(0.0968，0.1427，0.2158，0.0655，0.0399，0.0512，0.0592，0.0561，0.0568，0.0888，0.0668，0.0602)，由式(8)計算得到組合權重向量A=(0.143，0.077，0.173，0.053，0.015，0.012，0.054，0.084，0.142，0.048，0.166，0.033)。3.3建立評價模型根據各評價單元各項指標的數據資料，按照式(4)～(7)計算各指標相對隸屬度，建立模糊關系矩陣。按照最大隸屬度原則，漳衛河山區長治的水利工程應對干旱能力等級為“2級(較弱)”。同理，可得到其他評價單元的綜合評價結果(表4)。在流域的13個評價單元中，有2個單元評價結果為“弱”，有4個單元評價結果為“較弱”，其余7個單元評價結果均為“較強”。從單要素指標隸屬度看，在綜合應對干旱能力“較強”的7個評價單元中，漳衛河山區安陽、山區新鄉的單位面積興利庫容和旱澇保收率指標，以及漳衛河平原新鄉、平原鶴壁、平原安陽、平原焦作的單位面積供水能力和旱澇保收率指標，它們的最大隸屬度均對應“強”或“較強”等級，這三個指標的權重較大，對綜合評價結果的貢獻也較大。同時，以上評價單元的鄉村供水安全保障率、水資源開發利用率、可調節水資源量供水率等指標也均較大，山區評價單元和平原評價單元則分別在水庫調蓄率和單位灌溉面積機電井數目指標上占優勢。漳衛河山區焦作的旱澇保收率指標隸屬于“強”的等級，城市缺水率指標隸屬于“較強”的等級，這兩個指標對綜合評價結果起到關鍵作用。對于漳衛河山區晉中、長治、晉城三個評價單元，除了水庫調蓄率、鄉村供水安全保證率、水資源開發利用率等指標最大隸屬度對應較高評價等級以外，其它指標最大隸屬度均對應“弱”或“較弱”等級，因此綜合應對干旱能力為“弱”。依據表4，可繪制漳衛河流域水利工程群應對干旱能力的空間對比圖，如圖1所示。按照同樣的方法，也可對漳衛河整個流域的水利工程群應對干旱能力進行綜合評價，評價結果表明，漳衛河流域整體工程應對干旱的能力的等級為“較弱”。進一步地，對漳衛河流域模糊關系矩陣進行剖析。從各指標對4個評價等級的隸屬度值可以看出，單位供水面積供水能力、單位面積興利庫容2個指標隸屬于“弱”的等級;單位灌溉面積機電井數目、耕地灌溉率、旱澇保收率、灌溉水利用系數、城市缺水率、生態環境用水率等6個指標屬于“較弱”的等級;水庫調蓄率、鄉村供水保障率、水資源開發利用率、可調節水資源量供水率等4項指標屬于“較強”的等級。由此可見，漳衛河流域在水資源綜合開發利用率(81.8%)已經較高、水庫調蓄率(57.5%)較大、水利工程調節能力較強的情況下，其單位面積上的供水能力依然不足，城市缺水較嚴重等，因此，本地水資源的開發潛力已經接近極限，未來需要加強對現有水利工程體系的科學調度管理，以期挖掘提升現有工程體系應對干旱的能力。南水北調工程是從根本上解決漳衛河流域水資源短缺問題的必然選擇，應切實保證調水工程按規劃準時完成，通過增加受水區的可供水量提高干旱應對能力。

4結論

初步構建水利工程群應對干旱能力評價指標體系，該指標體系能較全面地反映影響水利工程應對干旱能力的因素以及應對干旱能力的效果。綜合主觀賦權和客觀賦權方法的優點計算各指標權重，既反映了專家對評價指標的偏好，又可反映出系統信息中評價指標的效用大小。基于模糊綜合評價方法建立水利工程群應對干旱能力評價模型，并以漳衛河流域為例進行了實例研究。在13個評價單元中，有7個評價單元應對干旱能力屬于“強”或“較強”等級，其余6個單元為“弱”或“較弱”等級，漳衛河流域整體應對干旱能力較弱。在流域水資源綜合開發利用水平已經很高的情況下，未來需要加強對現有水利工程體系的科學調度管理，并充分利用流域外調水來提高流域干旱應對能力。整個評價過程思路清晰，計算簡便，評價結果較為合理。下一步需要在應用中修正評價指標體系，并不斷完善評價標準。

作者：王剛嚴登華吳楠楊志勇韓冬梅劉少華單位：北京市環境保護科學研究院中國水利水電科學研究院水資源研究所中國水利水電科學研究院離退休處河北工程大學水土保持和水電學院