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利用率指標，旨在滿足河流健康要求前提下為合理開發長江水能資源服務。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利用率評價指標模型。此模型可為合理開發長江水能資源、實現長江水資源可持續發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、技術可開發量和經濟可開發量，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
　　我國常規能源資源（按使用100a計算）探明（技術可開發）總儲量約8450億t標準煤，探明剩余可采（經濟可開發）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，煤電的發展將受到影響。我國正在對能源結構進行大規模的調整，加快水電開發應是能源發展的較好補充。
1.3 當前水電開發存在的一些問題
　　水電發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、市場制約和生態制約4個發展階段。根據有關規劃，到2020年中國水電裝機容量將由目前的約1億kW發展到2.5億kW。加快水電開發進程勢所必然，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缺乏明確的生態與環境保護措施;②部分流域水電開發仍缺乏統一規劃、已有的河流規劃亟待完善、審批;③建設管理機構缺乏協調機制等等。從根本上說，水能資源的開發利用需要正確處理開發與保護的關系，水電工程項目的選擇、建設和運營都要與生態系統保護和生態與環境建設相適應，真正體現生態效益、經濟效益、社會效益的統籌兼顧。

　　水電應加快開發，但開發不能以犧牲環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、環境和景觀等功能的綜合開發模式下進行。

 2 水能資源健康開發利用指標及其應用
　　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利用率指標，旨在滿足河流健康要求前提下為合理開發長江水能資源服務。

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

2.2 研究指標
　　水能資源健康開發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率。無論任何一個方面均與水能資源健康開發量密切相關。一個流域（河流）水能資源健康開發量指在以人為本的科學發展觀指導下，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水能資源量減去因滿足生態與環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量。可用公式表示為:

　　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量;E經濟 為某一流域經濟可開發水能資源量;Φ1
　　為對現階段流域（河流）內所有經濟可開發樞紐因考慮滿足生態與環境用水需求、考慮隨著社會經濟發展人類賦予河流新的功能而損失年發電量占原經濟可開發樞紐年發電量的比重。Φ2
　　為對現階段流域（河流）內技術可開發但開發不經濟的所有樞紐，考慮為滿足生態與環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電量占原技術可開發水能資源與經濟可開發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利用，實現了“水資源可持續利用、河流生態良好”下的水能資源健康利用率。
（2）水能資源健康開發率，即某流域（河流）水能資源健康開發量與其技術可開發量的比值。鑒于經濟可開發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，其經濟可開發水能資源量可能發生較大的變化，而現今的水能開發技術已較為成熟，不存在明顯的技術制約，技術可開發水能資源是相對穩定的，因此作者認為取技術可開發水能資源作為研究水能資源健康開發率的對比量比較合適。用公式表示為:  E開發 =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量;E技術 為某一流域技術可開發樞紐年發電量;E開發 為某一流域水能資源健康開發量占該流域技術可開發樞紐年發電量的比重，即水能資源健康開發率。
                 
2.3 指標計算方法
　　影響河流水能開發利用的因素很多，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特點和諸多評價方法優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劃梯級純發電開發年發電量，各項η均為考慮河流滿足各項要求（服務功能、生態功能及其它利用要求）后損失電量與規劃梯級純發電開發電量的比值。河流規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電為單一開發目標的規模，再扣減滿足各項要求后的損失電量，因此，確定梯級純發電開發的年發電量是不切實際的。在水力資源復查時，統計的規劃梯級開發方案年發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年發電量。而且為理順關系，體現經濟可開發水能資源、技術可開發經濟可開發水能資源的差值中不同開發方式（壩式、引水式、混合式）的年發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電量作為分母計算損失權重。鑒于水力資源復查成果的規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###。水能資源健康開發量、水能資源健康利用率以及水能資源健康開發率的計算均以現有的《長江流域綜合利用規劃簡要報告》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域嘉陵江與烏江進行了兩個指標的模擬。
　　（1）水能資源健康可利用率。考慮充分發揮河流的服務功能、滿足生態功能及其它后續功能用水要求，對現有的河流規劃梯級的發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，水能資源健康開發量為433.82億kW•h，則水能資源健康可利用率為 30.69%。
　　（2）水能資源健康可開發率。在滿足服務功能、生態功能及其它后續功能用水需求的條件下，對河流規劃梯級的發電量指標進行適當調整，調整后烏江水能資源健康開發率為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），說明原河流規劃充分考慮了河流的特性和開發任務，是合理可行的。只是限于當時經濟發展和認識水平，河流的生態維護在原規劃中考慮的還不完善，但從綜合損失權重的數據來看，在原規劃調整范圍之內。

3 結論建議
　　（1）本研究中對長江流域典型區域水能資源健康可開發利用率進行了模擬，從其成果看，原河流綜合規劃較充分地考慮了河流的特性和開發任務。
　　（2）從長江流域典型區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、生態與環境保護、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。現階段宜針對各典型河流，綜合考慮防洪、發電、航運、灌溉、供水、生態與環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率指標。
　　（3）建議加緊補充各干支流綜合規劃和相關專題研究。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。