摘要：
        按照“維護健康長江，促進人水和諧”治江新理念，長江水利委員會于2005年提出了《維護健康長江提要》，并從總體層、系統層、狀態(tài)層和要素層4個不同的層面建立了健康長江評價指標體系，提出了14個評價長江健康狀況的基本指標，其中一個重要的指標為水能資源健康開發(fā)利用率指標，旨在滿足河流健康要求前提下為合理開發(fā)長江水能資源服務。根據健康長江評價指標體系設計原則，分析擬定水能資源健康評價指標，在此基礎上運用層次分析法對指標的分項權重進行確定，建立水能資源健康可開發(fā)利用率評價指標模型。此模型可為合理開發(fā)長江水能資源、實現長江水資源可持續(xù)發(fā)展提供決策支持服務，也可為其它相關專題的研究提供借鑒。 
關 鍵 詞: 水能資源健康可開發(fā)率;水能資源健康可利用率;層次分析法;評價指標
中圖分類號: TV213 文獻標識碼: A
1 全國水能資源概況
1.1 水力資源總量 
　　我國幅員遼闊，國土面積達960萬km2 ，分布著7大水系。流域面積100km2 以上的河流有5萬多條，1000km2 
　　 以上的也有1500多條，大多數河流具有落差大，水量豐沛的特點，蘊藏著豐富的水力資源。根據2003年全國水力資源復查成果，包括理論蘊藏量、技術可開發(fā)量和經濟可開發(fā)量，主要數據見表1，均居世界各國同類資源量統計的首位。
　　1.2 水力資源在能源資源中的地位
　　我國常規(guī)能源資源（按使用100a計算）探明（技術可開發(fā)）總儲量約8450億t標準煤，探明剩余可采（經濟可開發(fā)）總儲量為1590億t標準煤，分別約占世界總量的2.6%和11.5%。我國常規(guī)能源以煤炭和水能為主，水能僅次于煤炭，在能源探明總儲量的構成和能源剩余可采總儲量的構成中，水能均居第2位，分別占11.9%和44.6%。世界上一些國家水能按200a計算其資源儲量，按這種計算方式，我國水能剩余可采總量在常規(guī)能源構成中的比例則超過60%。由此可見，水能在我國能源資源中具有舉足輕重的地位和作用。中國目前80%的發(fā)電量來自于煤炭，但由于煤電的污染嚴重，加上目前二氧化碳等“溫室氣體”排放量僅次于美國，已經過大，煤電的發(fā)展將受到影響。我國正在對能源結構進行大規(guī)模的調整，加快水電開發(fā)應是能源發(fā)展的較好補充。
1.3 當前水電開發(fā)存在的一些問題
　　水電發(fā)展在不同時期受到不同的制約，先后經歷了技術制約、投資制約、市場制約和生態(tài)制約4個發(fā)展階段。根據有關規(guī)劃，到2020年中國水電裝機容量將由目前的約1億kW發(fā)展到2.5億kW。加快水電開發(fā)進程勢所必然，但在當前加快水電建設形勢下出現了一些十分令人擔憂的問題:①缺乏明確的生態(tài)與環(huán)境保護措施;②部分流域水電開發(fā)仍缺乏統一規(guī)劃、已有的河流規(guī)劃亟待完善、審批;③建設管理機構缺乏協調機制等等。從根本上說，水能資源的開發(fā)利用需要正確處理開發(fā)與保護的關系，水電工程項目的選擇、建設和運營都要與生態(tài)系統保護和生態(tài)與環(huán)境建設相適應，真正體現生態(tài)效益、經濟效益、社會效益的統籌兼顧。

　　水電應加快開發(fā)，但開發(fā)不能以犧牲環(huán)境和整體的長遠經濟、社會利益為代價，應當在充分考慮水資源的生態(tài)、環(huán)境和景觀等功能的綜合開發(fā)模式下進行。

 2 水能資源健康開發(fā)利用指標及其應用
　　按照“維護健康長江，促進人水和諧”治江新理念，長江水利委員會于2005年提出了《維護健康長江提要》（以下簡稱《提要》），并從總體層、系統層、狀態(tài)層和要素層4個不同的層面建立了健康長江評價指標體系，提出了14個評價長江健康狀況的基本指標，其中一個重要的指標為水能資源健康開發(fā)利用率指標，旨在滿足河流健康要求前提下為合理開發(fā)長江水能資源服務。

2.1 指標計算基礎數據采納
　　水能資源的量化指標有理論蘊藏量、技術可開發(fā)量、經濟可開發(fā)量等，通常用裝機容量或年發(fā)電量表達。若以裝機容量計，由于理論蘊藏量、技術可開發(fā)量為河流落差和水量具有的能量指標，而經濟可開發(fā)量一般根據電站性能、規(guī)模、電力系統需求及技術經濟性擬定，其規(guī)模有可能大于技術可開發(fā)量或理論蘊藏量，不能真實反映河流的開發(fā)能量比重;而發(fā)電量指標可真實反映河流的發(fā)電能力，規(guī)律是:理論蘊藏量大于技術可開發(fā)量，技術可開發(fā)量大于經濟可開發(fā)量。因此，水能資源開發(fā)利用率指標宜采用年發(fā)電量作為基礎計算數據。此外，技術可開發(fā)量及經濟可開發(fā)量亦具有一定的時效性，隨著人類生產技術水平的提高，經濟的發(fā)展，當前制約性的環(huán)境因素極有可能發(fā)生變化，技術可開發(fā)量及經濟可開發(fā)量亦可能隨之改變。

2.2 研究指標
　　水能資源健康開發(fā)利用指標涉及兩個方面:即水能資源健康利用率與水能資源健康開發(fā)率。無論任何一個方面均與水能資源健康開發(fā)量密切相關。一個流域（河流）水能資源健康開發(fā)量指在以人為本的科學發(fā)展觀指導下，充分考慮河流綜合利用的用水需求、維持基本生態(tài)健康的用水需求以及預測的其它用水需求，以某河流經濟可開發(fā)水能資源量減去因滿足生態(tài)與環(huán)境要求和其它用水要求損失的年電量作為水能資源健康開發(fā)量?？捎霉奖硎緸?

　　E健康 =［E經濟 （1-Φ1 ）+（E技術 -E經濟 ）（1-Φ2 ）］（1）
　　式中E健康 為某一流域水能資源健康開發(fā)量;E經濟 為某一流域經濟可開發(fā)水能資源量;Φ1
　　為對現階段流域（河流）內所有經濟可開發(fā)樞紐因考慮滿足生態(tài)與環(huán)境用水需求、考慮隨著社會經濟發(fā)展人類賦予河流新的功能而損失年發(fā)電量占原經濟可開發(fā)樞紐年發(fā)電量的比重。Φ2
　　為對現階段流域（河流）內技術可開發(fā)但開發(fā)不經濟的所有樞紐，考慮為滿足生態(tài)與環(huán)境用水需求以及為將來可能賦予河流新的功能留有余地而損失年發(fā)電量占原技術可開發(fā)水能資源與經濟可開發(fā)水能資源差值的比重。
（1）水能資源健康利用率，即某流域（河流）水能資源健康開發(fā)量與其理論蘊藏量的比值。可用公式表示為: E利用 =E健康/E理論
（2） 式中E健康 為某一流域水能資源健康開發(fā)量;E理論 為某一流域水能資源理論蘊藏量;K利用 為某一流域適度開發(fā)利用，實現了“水資源可持續(xù)利用、河流生態(tài)良好”下的水能資源健康利用率。
（2）水能資源健康開發(fā)率，即某流域（河流）水能資源健康開發(fā)量與其技術可開發(fā)量的比值。鑒于經濟可開發(fā)水能資源量受自然地理、社會經濟水平、技術水平等因素尤其是社會經濟水平的制約，對于不同的水平年，其經濟可開發(fā)水能資源量可能發(fā)生較大的變化，而現今的水能開發(fā)技術已較為成熟，不存在明顯的技術制約，技術可開發(fā)水能資源是相對穩(wěn)定的，因此作者認為取技術可開發(fā)水能資源作為研究水能資源健康開發(fā)率的對比量比較合適。用公式表示為:  E開發(fā) =E健康/E技術 （3） 式中E健康 為某一流域水能資源健康開發(fā)量;E技術 為某一流域技術可開發(fā)樞紐年發(fā)電量;E開發(fā) 為某一流域水能資源健康開發(fā)量占該流域技術可開發(fā)樞紐年發(fā)電量的比重，即水能資源健康開發(fā)率。
                 
2.3 指標計算方法
　　影響河流水能開發(fā)利用的因素很多，有些因子可以度量和確定，而有些因子盡管能很好地反映出系統中某一方面的狀態(tài)或某幾個方面間的相互關聯，但要將這些因子定量化，使其具有較強可操作性，用一般統計方法卻很困難。事實上在某些因子的研究還未能進入定量規(guī)律的情形下，統一地采用定量方法來確定其指標值也是不科學的。對于影響水能開發(fā)利用指標的因素權重的確定有很多種方法，目前較常用的有德爾菲法、均方差法、回歸分析法、灰關聯分析法、層次分析法以及主成份分析法等6種方法，每一種方法都有其自身特點和適用范圍。由于層次分析法將定量計算與定性分析相結合，且計算方法成熟簡便，本文在對水能資源開發(fā)特點和諸多評價方法優(yōu)劣綜合分析比較的基礎上，選取層次分析法作為權重因子的計算方法。

　　將長江水能資源開發(fā)標準分為3級設置，即目標層、準則層及方案層。通過分層設置，計算方案層指標的權重，累加所得即為綜合損失總權重，即Φ=
                  ∑ni=1 ηi ，i=1，2，…，n。開發(fā)評價標準研究見表2，亦可以表示為樹型層次結構，簡化如圖1所示。
　　從概念上說，方案層權重的計算分母應為不考慮綜合利用要求的規(guī)劃梯級純發(fā)電開發(fā)年發(fā)電量，各項η均為考慮河流滿足各項要求（服務功能、生態(tài)功能及其它利用要求）后損失電量與規(guī)劃梯級純發(fā)電開發(fā)電量的比值。河流規(guī)劃梯級一般均要求具有多項服務功能和滿足其它需求，不可能先設定成以發(fā)電為單一開發(fā)目標的規(guī)模，再扣減滿足各項要求后的損失電量，因此，確定梯級純發(fā)電開發(fā)的年發(fā)電量是不切實際的。在水力資源復查時，統計的規(guī)劃梯級開發(fā)方案年發(fā)電量考慮了河流的綜合利用要求，為扣除綜合利用后的經濟或技術可開發(fā)年發(fā)電量。而且為理順關系，體現經濟可開發(fā)水能資源、技術可開發(fā)經濟可開發(fā)水能資源的差值中不同開發(fā)方式（壩式、引水式、混合式）的年發(fā)電量分別占上述電量的比例，也宜選用考慮河流綜合利用電量損失后的梯級年發(fā)電量作為分母計算損失權重。鑒于水力資源復查成果的規(guī)劃梯級已考慮了綜合利用要求，計算綜合損失總權重時，對滿足服務功能的電量損失權重將不作重復計算，即###。水能資源健康開發(fā)量、水能資源健康利用率以及水能資源健康開發(fā)率的計算均以現有的《長江流域綜合利用規(guī)劃簡要報告》為基礎，以《中華人民共和國水力資源復查成果》（長江卷）提供的基本數據為依據，以電量計。

2.4 應用實例
　　根據前述介紹的權重因子計算方法，對長江流域上典型區(qū)域嘉陵江與烏江進行了兩個指標的模擬。
　?。?）水能資源健康可利用率?？紤]充分發(fā)揮河流的服務功能、滿足生態(tài)功能及其它后續(xù)功能用水要求，對現有的河流規(guī)劃梯級的發(fā)電量指標進行適當調整，調整后烏江總損失電量為32.56億kW•h，綜合損失總權重為0.06，烏江水能資源健康開發(fā)量為506.72億kW•h，其水能資源健康可利用率為56.57%。嘉陵江總損失電量為52.13億kW•h，綜合損失總權重為0.107，水能資源健康開發(fā)量為433.82億kW•h，則水能資源健康可利用率為 30.69%。
　?。?）水能資源健康可開發(fā)率。在滿足服務功能、生態(tài)功能及其它后續(xù)功能用水需求的條件下，對河流規(guī)劃梯級的發(fā)電量指標進行適當調整，調整后烏江水能資源健康開發(fā)率為93.96%，嘉陵江水能資源健康可開婦率為89.27%。
　　從烏江和嘉陵江水能資源健康利用率與健康開發(fā)率的計算成果來看，綜合損失總權重在0.1左右（兩個流域合并計算的綜合損失總權重約0.083），說明原河流規(guī)劃充分考慮了河流的特性和開發(fā)任務，是合理可行的。只是限于當時經濟發(fā)展和認識水平，河流的生態(tài)維護在原規(guī)劃中考慮的還不完善，但從綜合損失權重的數據來看，在原規(guī)劃調整范圍之內。

3 結論建議
　?。?）本研究中對長江流域典型區(qū)域水能資源健康可開發(fā)利用率進行了模擬，從其成果看，原河流綜合規(guī)劃較充分地考慮了河流的特性和開發(fā)任務。
　?。?）從長江流域典型區(qū)域水能資源健康評價指標模擬成果來看，由于各河流受地質地形條件、水庫淹沒、移民安置、自然景觀保護、氣象水文、生態(tài)與環(huán)境保護、社會經濟及人文等方面的限制因素不同，長江流域各典型區(qū)域有較大的差異，如健康可利用率烏江與嘉陵江差距較大，因此不宜提出統一的水能資源健康可利用率?，F階段宜針對各典型河流，綜合考慮防洪、發(fā)電、航運、灌溉、供水、生態(tài)與環(huán)境等用水需求下研究河流的水能資源健康可利用率和健康開發(fā)率指標。
　?。?）建議加緊補充各干支流綜合規(guī)劃和相關專題研究。本次研究很大一部分采用了估算的形式，主要因為有些影響方面的需水量難以確定。為更好的開展水能指標研究提供數據依據，必須加快相關方面需水量的研究。