摘要：
        按照“維護(hù)健康長(zhǎng)江，促進(jìn)人水和諧”治江新理念，長(zhǎng)江水利委員會(huì)于2005年提出了《維護(hù)健康長(zhǎng)江提要》，并從總體層、系統(tǒng)層、狀態(tài)層和要素層4個(gè)不同的層面建立了健康長(zhǎng)江評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，提出了14個(gè)評(píng)價(jià)長(zhǎng)江健康狀況的基本指標(biāo)，其中一個(gè)重要的指標(biāo)為水能資源健康開發(fā)利用率指標(biāo)，旨在滿足河流健康要求前提下為合理開發(fā)長(zhǎng)江水能資源服務(wù)。根據(jù)健康長(zhǎng)江評(píng)價(jià)指標(biāo)體系設(shè)計(jì)原則，分析擬定水能資源健康評(píng)價(jià)指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用層次分析法對(duì)指標(biāo)的分項(xiàng)權(quán)重進(jìn)行確定，建立水能資源健康可開發(fā)利用率評(píng)價(jià)指標(biāo)模型。此模型可為合理開發(fā)長(zhǎng)江水能資源、實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江水資源可持續(xù)發(fā)展提供決策支持服務(wù)，也可為其它相關(guān)專題的研究提供借鑒。 
關(guān) 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(píng)價(jià)指標(biāo)
中圖分類號(hào): TV213 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(dá)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(shù)河流具有落差大，水量豐沛的特點(diǎn)，蘊(yùn)藏著豐富的水力資源。根據(jù)2003年全國水力資源復(fù)查成果，包括理論蘊(yùn)藏量、技術(shù)可開發(fā)量和經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量，主要數(shù)據(jù)見表1，均居世界各國同類資源量統(tǒng)計(jì)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(jì)算）探明（技術(shù)可開發(fā)）總儲(chǔ)量約8450億t標(biāo)準(zhǔn)煤，探明剩余可采（經(jīng)濟(jì)可開發(fā)）總儲(chǔ)量為1590億t標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)量的構(gòu)成和能源剩余可采總儲(chǔ)量的構(gòu)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(jì)算其資源儲(chǔ)量，按這種計(jì)算方式，我國水能剩余可采總量在常規(guī)能源構(gòu)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(yán)重，加上目前二氧化碳等“溫室氣體”排放量?jī)H次于美國，已經(jīng)過大，煤電的發(fā)展將受到影響。我國正在對(duì)能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行大規(guī)模的調(diào)整，加快水電開發(fā)應(yīng)是能源發(fā)展的較好補(bǔ)充。
1.3 當(dāng)前水電開發(fā)存在的一些問題
　　水電發(fā)展在不同時(shí)期受到不同的制約，先后經(jīng)歷了技術(shù)制約、投資制約、市場(chǎng)制約和生態(tài)制約4個(gè)發(fā)展階段。根據(jù)有關(guān)規(guī)劃，到2020年中國水電裝機(jī)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(jìn)程勢(shì)所必然，但在當(dāng)前加快水電建設(shè)形勢(shì)下出現(xiàn)了一些十分令人擔(dān)憂的問題:①缺乏明確的生態(tài)與環(huán)境保護(hù)措施;②部分流域水電開發(fā)仍缺乏統(tǒng)一規(guī)劃、已有的河流規(guī)劃亟待完善、審批;③建設(shè)管理機(jī)構(gòu)缺乏協(xié)調(diào)機(jī)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(hù)的關(guān)系，水電工程項(xiàng)目的選擇、建設(shè)和運(yùn)營都要與生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和生態(tài)與環(huán)境建設(shè)相適應(yīng)，真正體現(xiàn)生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益的統(tǒng)籌兼顧。

　　水電應(yīng)加快開發(fā)，但開發(fā)不能以犧牲環(huán)境和整體的長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)利益為代價(jià)，應(yīng)當(dāng)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(jìn)行。

 2 水能資源健康開發(fā)利用指標(biāo)及其應(yīng)用
　　按照“維護(hù)健康長(zhǎng)江，促進(jìn)人水和諧”治江新理念，長(zhǎng)江水利委員會(huì)于2005年提出了《維護(hù)健康長(zhǎng)江提要》（以下簡(jiǎn)稱《提要》），并從總體層、系統(tǒng)層、狀態(tài)層和要素層4個(gè)不同的層面建立了健康長(zhǎng)江評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，提出了14個(gè)評(píng)價(jià)長(zhǎng)江健康狀況的基本指標(biāo)，其中一個(gè)重要的指標(biāo)為水能資源健康開發(fā)利用率指標(biāo)，旨在滿足河流健康要求前提下為合理開發(fā)長(zhǎng)江水能資源服務(wù)。

2.1 指標(biāo)計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采納
　　水能資源的量化指標(biāo)有理論蘊(yùn)藏量、技術(shù)可開發(fā)量、經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量等，通常用裝機(jī)容量或年發(fā)電量表達(dá)。若以裝機(jī)容量計(jì)，由于理論蘊(yùn)藏量、技術(shù)可開發(fā)量為河流落差和水量具有的能量指標(biāo)，而經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量一般根據(jù)電站性能、規(guī)模、電力系統(tǒng)需求及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性擬定，其規(guī)模有可能大于技術(shù)可開發(fā)量或理論蘊(yùn)藏量，不能真實(shí)反映河流的開發(fā)能量比重;而發(fā)電量指標(biāo)可真實(shí)反映河流的發(fā)電能力，規(guī)律是:理論蘊(yùn)藏量大于技術(shù)可開發(fā)量，技術(shù)可開發(fā)量大于經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量。因此，水能資源開發(fā)利用率指標(biāo)宜采用年發(fā)電量作為基礎(chǔ)計(jì)算數(shù)據(jù)。此外，技術(shù)可開發(fā)量及經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量亦具有一定的時(shí)效性，隨著人類生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，當(dāng)前制約性的環(huán)境因素極有可能發(fā)生變化，技術(shù)可開發(fā)量及經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量亦可能隨之改變。

2.2 研究指標(biāo)
　　水能資源健康開發(fā)利用指標(biāo)涉及兩個(gè)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(gè)方面均與水能資源健康開發(fā)量密切相關(guān)。一個(gè)流域（河流）水能資源健康開發(fā)量指在以人為本的科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)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(yù)測(cè)的其它用水需求，以某河流經(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì) （1-Φ1 ）+（E技術(shù) -E經(jīng)濟(jì) ）（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(jīng)濟(jì) 為某一流域經(jīng)濟(jì)可開發(fā)水能資源量;Φ1
　　為對(duì)現(xiàn)階段流域（河流）內(nèi)所有經(jīng)濟(jì)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(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展人類賦予河流新的功能而損失年發(fā)電量占原經(jīng)濟(jì)可開發(fā)樞紐年發(fā)電量的比重。Φ2
　　為對(duì)現(xiàn)階段流域（河流）內(nèi)技術(shù)可開發(fā)但開發(fā)不經(jīng)濟(jì)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(shù)可開發(fā)水能資源與經(jīng)濟(jì)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(yùn)藏量的比值?？捎霉奖硎緸? 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(yùn)藏量;K利用 為某一流域適度開發(fā)利用，實(shí)現(xiàn)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(shù)可開發(fā)量的比值。鑒于經(jīng)濟(jì)可開發(fā)水能資源量受自然地理、社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平、技術(shù)水平等因素尤其是社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的制約，對(duì)于不同的水平年，其經(jīng)濟(jì)可開發(fā)水能資源量可能發(fā)生較大的變化，而現(xiàn)今的水能開發(fā)技術(shù)已較為成熟，不存在明顯的技術(shù)制約，技術(shù)可開發(fā)水能資源是相對(duì)穩(wěn)定的，因此作者認(rèn)為取技術(shù)可開發(fā)水能資源作為研究水能資源健康開發(fā)率的對(duì)比量比較合適。用公式表示為:  E開發(fā) =E健康/E技術(shù) （3） 式中E健康 為某一流域水能資源健康開發(fā)量;E技術(shù) 為某一流域技術(shù)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(shù)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(biāo)計(jì)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(tǒng)中某一方面的狀態(tài)或某幾個(gè)方面間的相互關(guān)聯(lián)，但要將這些因子定量化，使其具有較強(qiáng)可操作性，用一般統(tǒng)計(jì)方法卻很困難。事實(shí)上在某些因子的研究還未能進(jìn)入定量規(guī)律的情形下，統(tǒng)一地采用定量方法來確定其指標(biāo)值也是不科學(xué)的。對(duì)于影響水能開發(fā)利用指標(biāo)的因素權(quán)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(guān)聯(lián)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(diǎn)和適用范圍。由于層次分析法將定量計(jì)算與定性分析相結(jié)合，且計(jì)算方法成熟簡(jiǎn)便，本文在對(duì)水能資源開發(fā)特點(diǎn)和諸多評(píng)價(jià)方法優(yōu)劣綜合分析比較的基礎(chǔ)上，選取層次分析法作為權(quán)重因子的計(jì)算方法。

　　將長(zhǎng)江水能資源開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)分為3級(jí)設(shè)置，即目標(biāo)層、準(zhǔn)則層及方案層。通過分層設(shè)置，計(jì)算方案層指標(biāo)的權(quán)重，累加所得即為綜合損失總權(quán)重，即Φ=
                  ∑ni=1 ηi ，i=1，2，…，n。開發(fā)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)研究見表2，亦可以表示為樹型層次結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化如圖1所示。
　　從概念上說，方案層權(quán)重的計(jì)算分母應(yīng)為不考慮綜合利用要求的規(guī)劃梯級(jí)純發(fā)電開發(fā)年發(fā)電量，各項(xiàng)η均為考慮河流滿足各項(xiàng)要求（服務(wù)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(jí)純發(fā)電開發(fā)電量的比值。河流規(guī)劃梯級(jí)一般均要求具有多項(xiàng)服務(wù)功能和滿足其它需求，不可能先設(shè)定成以發(fā)電為單一開發(fā)目標(biāo)的規(guī)模，再扣減滿足各項(xiàng)要求后的損失電量，因此，確定梯級(jí)純發(fā)電開發(fā)的年發(fā)電量是不切實(shí)際的。在水力資源復(fù)查時(shí)，統(tǒng)計(jì)的規(guī)劃梯級(jí)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(jīng)濟(jì)或技術(shù)可開發(fā)年發(fā)電量。而且為理順關(guān)系，體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可開發(fā)水能資源、技術(shù)可開發(fā)經(jīng)濟(jì)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(jí)年發(fā)電量作為分母計(jì)算損失權(quán)重。鑒于水力資源復(fù)查成果的規(guī)劃梯級(jí)已考慮了綜合利用要求，計(jì)算綜合損失總權(quán)重時(shí)，對(duì)滿足服務(wù)功能的電量損失權(quán)重將不作重復(fù)計(jì)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(jì)算均以現(xiàn)有的《長(zhǎng)江流域綜合利用規(guī)劃簡(jiǎn)要報(bào)告》為基礎(chǔ)，以《中華人民共和國水力資源復(fù)查成果》（長(zhǎng)江卷）提供的基本數(shù)據(jù)為依據(jù)，以電量計(jì)。

2.4 應(yīng)用實(shí)例
　　根據(jù)前述介紹的權(quán)重因子計(jì)算方法，對(duì)長(zhǎng)江流域上典型區(qū)域嘉陵江與烏江進(jìn)行了兩個(gè)指標(biāo)的模擬。
　?。?）水能資源健康可利用率?？紤]充分發(fā)揮河流的服務(wù)功能、滿足生態(tài)功能及其它后續(xù)功能用水要求，對(duì)現(xiàn)有的河流規(guī)劃梯級(jí)的發(fā)電量指標(biāo)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，調(diào)整后烏江總損失電量為32.56億kW•h，綜合損失總權(quán)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(quán)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(wù)功能、生態(tài)功能及其它后續(xù)功能用水需求的條件下，對(duì)河流規(guī)劃梯級(jí)的發(fā)電量指標(biāo)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，調(diào)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(jì)算成果來看，綜合損失總權(quán)重在0.1左右（兩個(gè)流域合并計(jì)算的綜合損失總權(quán)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(wù)，是合理可行的。只是限于當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和認(rèn)識(shí)水平，河流的生態(tài)維護(hù)在原規(guī)劃中考慮的還不完善，但從綜合損失權(quán)重的數(shù)據(jù)來看，在原規(guī)劃調(diào)整范圍之內(nèi)。

3 結(jié)論建議
　?。?）本研究中對(duì)長(zhǎng)江流域典型區(qū)域水能資源健康可開發(fā)利用率進(jìn)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(wù)。
　　（2）從長(zhǎng)江流域典型區(qū)域水能資源健康評(píng)價(jià)指標(biāo)模擬成果來看，由于各河流受地質(zhì)地形條件、水庫淹沒、移民安置、自然景觀保護(hù)、氣象水文、生態(tài)與環(huán)境保護(hù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)及人文等方面的限制因素不同，長(zhǎng)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(tǒng)一的水能資源健康可利用率?，F(xiàn)階段宜針對(duì)各典型河流，綜合考慮防洪、發(fā)電、航運(yùn)、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(biāo)。
　　（3）建議加緊補(bǔ)充各干支流綜合規(guī)劃和相關(guān)專題研究。本次研究很大一部分采用了估算的形式，主要因?yàn)橛行┯绊懛矫娴男杷侩y以確定。為更好的開展水能指標(biāo)研究提供數(shù)據(jù)依據(jù)，必須加快相關(guān)方面需水量的研究。