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密级分类号＾ＵＤＣ学号２０１３２０１０８２９４采Ｊｆｃ朵种朵《尖爹Ｎｏｒｆ：ｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒｙ专业硕±学位论文－－ＢＰ２＾＾（＾研究軒ＬＭ神经陰忙＾＾？１３＾５５（题目和副题）刘俊秀（作者姓名）导师姓名、职称周振民教授申请学位工程硕±学科名称水利工程提交论文日期２０１６年４月答辩日期２０１６年５月＾日学位授予单位、授予日期华北水利水电大学 分类号:密级:UDC:单位代码:10078华北水利水电大学硕士学位论文基于LM-BP神经网络水务一体化管理评价及对策研究THEEVALUATIONANDCOUNTERMEASURERESEARCHBASEDONLM-BPNEURALNETWORKFORTHEINTEGRATEDMANAGEMENTOFWATERAFFAIRS研究生姓名：刘俊秀指导教师：周振民教授专业名称：水利工程所在学院：水利学院2016年5月 独立完成与诚信声明本人郑重声明：所提交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果并撰写完成的。没有飄窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为。文中除己经标注引用的内容外，本学位论文中不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北水利水电大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。对本文的研巧做出重要贡献的个人和集体，均己在文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名；保证人）签名禾（导师叫‘〇．、＞签字曰期：＞４去签字日期：／＾？乡＇吁＾戶学位论文版权使用授权书本人完全了解华北水利水电大学有关保管、使用学位论文的规定。特授权华北水利水电大学可将学位论文的全部或部分内容公开和编入有关数据库提供检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段复制、保存、汇编供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文原件或复印件和电子文档。（涉密的学位论文在解密后应遵守此规定）学位论文作者签名：叫確本导师签名／签字日期、＾？签字日期：：＾｛）＼丈：戶／每 摘要基于LM-BP神经网络水务一体化管理评价及对策研究摘要城市水务行业属于市政公用事业，和社会公共利益紧密相连，关系城市居民生活质量和经济社会的可持续发展。经过几十年的改革历程我国水务取得了显著成效，但在实际问题中，仍然存在不少问题，诸如地域上“城乡分割”、流域上“条状分割”、职能上“部门分割”、制度上“政出多门”以及基础设施落后、水务市场化不完善，水价形成机制单一，水务相关法律缺失等，要解决水务管理体制相关问题，关键是改革和创新。开展城市水务一体化管理研究，无论是实践角度和理论角度都有重要意义。本文首先对选取36个重要城市进行全面调研，并进行水务一体化管理总体评价，从水行政主管部门对涉水职能管理角度着手，通过对水行政、防洪、供水、节水、排水、污水处理回用职能纳入情况进行统计分析，通过分析得出36个城市中成立水务局的有24个，占比为67%，水务一体化的程度有了进一步的提高。承担供水、节水、排水、污水处理及回用的职能占比分别为56%、86%、44%、14%，其中污水处理回用纳入职能比例是最低的的。进而总结我国城市水务一体化管理取得的成效及存在的不足。其次，运用LM-BP神经网络数学模型对选取的典型城市进行水务一体化管理现状的定量评价。要首先建立水务一体化管理的评价指标体系及评价标准，然后建立LM-BP神经网络模型进行训练及仿真，并用层次分析法评价模型进行对比分析，通过模型输出结果对比，基于层次分析法的评价模型与LM-BP神经网络评价模型综合分值相差不大，评价等级除了北京市略有差别外，其他五个城市评价等级完全一致，这表明基于LM-BP神经网络评价模型的实用性和有效性。评价的6个城市中，北京市评价结果显示优秀，天津、深圳、广州评价结果为良好，而郑州和济南略差，为中等水平。基于LM-BP神经网络的评价模型，克服了传统的神经网络模型的缺点，其收敛速度和精度都有所提高，相对于层次分析法，提高了计算效率，对于批量数据的处理，神经网络显示了它的优越性。评价模型的客观性，准确性，效率性，为今后的水务一体化的管理决策提供了科学的评价方法。文章最后提出了深化我国水务一体化改革的对策：一、构建新型城市水务治理结构；二、整合水务产业结构，健全多元化投融资机制；三、构建合理的水价形成机制；四、完善水务行业相关法律法规；五、实现城乡水务一体化管理，为水资源优化配置提供有力体制保证；六、构建合理高效的竞争机制；七、加强水务信息化建设，实现智能水务。本文的创新在于:①从水行政主管部门对涉水职能管理角度研究城市水务一体化管理现状，通过对水行政、防洪、供水、节水、排水、污水处理回用职能纳入情况进行I 华北水利水电大学硕士学位论文统计分析，更加具有针对性。②综合评价方法创新，以往对水务一体化的研究，多以定性的评价为主或者基于层次分析法的评价模型进行水务一体化管理现状进行评价。本文选择定性与定量相结合的方法进行评价，首先用定性的方法对36个重要城市进行总体评价。其次建立了LM-BP神经网络评价模型对6个典型城市进行评价，评价结果显示评价模型实用有效，相对于层次分析法，提高了计算效率，对于批量数据的处理，神经网络显示了它的优越性。评价模型的客观性，准确性，效率性，为今后的水务一体化的管理决策提供了科学的评价方法。关键词：水务一体化管理；涉水职能；综合评价指标体系；LM-BP神经网络；层次分析法；改革对策II ABSTRACTABSTRACTTheurbanwateraffairswhichbelongstothemunicipalpublicutilitiesislinkedcloselywithpublicinterestsandhasagreatinfluenceonthelifequalityofurbaninhabitationandheeconomicandsocialsustainabledevelopment.China'swatermanagementhasmaderemarkableachievementsafterdecadesofreformprocess.Buttherearestillsomeproblems,forexample,Policiesareissuedbydifferentdepartments,Thegovernmentfunctionsdecentralizedindifferentdepartments,Waterresourcesmanagementurban-ruralisdivision,Thebasinisdivideddifferentstriparea,Poorinfrastructure,Watermarketisnotperfect,Thewaterpricemechanismisformedsingle,Lawsaboutwaterarelacked,etc.Thereformingandinnovationisthekeytosolvetheproblem.Theresearchaboutintegratedmanagementofurbanwateraffairshasimportantsignificancebothinpracticeandtheoreticalperspectives.Firstly,Thisarticleselect36majorcitiestoconductacomprehensiveinvestigationandresearch,andhaveaglobalevaluationforintegrationmanagementofwateraffairs,Throughstatisticalanalysisofthefunctionsofwateradministration,floodcontrol,watersupply,watersaving,drainage,wastewatertreatmentandreuse,Getresultsthat24citieswereestablishedwaterauthorityin36cities,thepercentageis67%.Thepercentageofthefunctionofwatersupply,watersaving,drainage,wastewatertreatmentandreuseisrespectively56%,86%,44%,86%in36cities,thepercentageofwastewatertreatmentandreuseislowest.Andthensummarizestheresultsandthedeficienciesofintegratedmanagementofurbanwateraffairs.Secondly,ThetypicalcitieswereselectedforquantitativeevaluationbyusingLM-BPneuralnetworkmodel.AndthenbuildtheevaluationindexsystemandevaluationstandardsaboutIntegrativemanagementofthewaterwateraffairs.UsingLM-BPneuralnetworkmodelfortrainingandsimulation,thenestablishAHPevaluationmodeltoComparisonanalysis.ThetheresultsoftwomethodsweresimilarexceptBeijingwhichhasalittledifference,WhichshowsthattheLM-BPneuralnetworklispracticalandeffective.Intheevaluationofthesixcities,theevaluationresultesshowthattheorderofintegratedmanagementaboutwaterofBeijingisexcellent,theresultesofTianJin,ShenZhen,GuangZhouaregood,theresultesofZhengZhouandJiNanarefair.EvaluationmodebasedonLM-BPneuralnetworkovercometheshortcomingsofthetraditionalneuralnetworkmodelandtheconvergencespeedandaccuracyareimproved.ComparedwithAHPevaluationmodel,LM-BPneuralnetworkmodelLM-BPneuralnetworkmodelandshowsitssuperiority.Theevaluationmodelwhichisobjectivity,accuracyandefficiencywillIII 华北水利水电大学硕士学位论文providesscientificevaluationmethodfortheintegratedmanagementofurbanwateraffairsinthefuture.Finally,Thearticleputsforwardthemeasurestodeepenthereformoftheintegrationmanagementofwateraffairs:1,buildnewgovernancestructureofurbanwateaffairs;2,integrateindustrialstructureofwateraffairsandimprovethediversificationofinvestmentandfinancingmechanism;3,buildareasonablewaterpriceformingmechanism;4,improvelawsandregulationsaboutwateraffairs;5,realizetheintegrationofurbanandruralwatermanagement,providingstrongsystemguaranteefortheoptimalallocationofwaterresources;6,buildreasonableandefficientcompetitionmechanism;7,strengthenwaterinformatizationconstructionandbringwateraffairstointelligenc.Innovationofthispaperliesin:(1)researchpresentsituationoftheintegratedmanagementofurbanwateraffairsInthepointofviewofthedepartmentsofwateradministrationfunctions,throughtostatisticalanalysisoffunctionsofwateradministration,floodcontrol,watersupply,watersaving,drainage,wastewatertreatmentandreuse,maketheresearchmoretargeted.(2)themethodofcomprehensiveevaluationisinnovation.ThepreviousresearchabouttheintegratedmanagementofwateraffairsputemphasisonqualitativeevaluationorevaluationmodelonlybasedonAHP.Thispaperchoosethecombinationofqualitativeandquantitativemethodstoevaluate.Firstly,usedqualitativemethodstoevaluatethe36importantcities.Secondly,LM-BPneuralnetworkmodelisestablishedtoevaluatethesixtypicalcity,theevaluationresultsshowthattheevaluationmodelispracticalandeffective.ComparedwiththeAHPmodel,theLM-BPneuralnetworkmodelimprovesthecomputationalefficiencyandshowsitssuperiorityforbatchdataprocessing.Theevaluationmodelwhichisobjectivity,accuracyandefficiencywillprovidesscientificevaluationmethodfortheintegratedmanagementofurbanwateraffairsinthefuture.KEYWORDS:Integrationmanagementofwateraffairs;Thefunctionsofwateradministration;Theevaluationindexsystemofcomprehensiveevaluation;LM-BPneuralnetworkmodel;AHP;ReformcountermeasureIV 目录目录摘要..............................................................................................................................IABSTRACT...............................................................................................................III目录............................................................................................................................11绪论............................................................................................................................31.1选题背景和研究意义........................................................................................31.1.1选题背景.......................................................................................................31.1.2研究意义.......................................................................................................41.2国内外研究进展...................................................................................................41.2.1国外研究进展.................................................................................................41.2.2国内研究进展.................................................................................................51.3研究主要内容......................................................................................................61.4技术路线..............................................................................................................82我国重要城市水务一体化管理调查与分析..............................................................92.1基本概念..............................................................................................................92.1.1水务与水利概念............................................................................................92.1.2城市水务系统的相关概念............................................................................92.1.3水务一体化管理..........................................................................................102.2研究对象范围的确定.........................................................................................102.2.1确定研究对象所考虑的因素........................................................................102.2.2纳入研究对象范围的城市总体情况分析....................................................112.2.3总体分析框架图...........................................................................................122.3重要城市水务一体化职能落实情况分析...........................................................132.3.1全国水务管理机构基本情况.......................................................................132.3.2研究重要城市水务管理机构涉水职能情况分析........................................152.4重要城市水务一体化管理现状总体分析..........................................................182.5我国水务一体化管理改革的成效......................................................................182.6我国水务一体化管理体制改革的存在的不足..................................................202.7本章小结............................................................................................................203基于LM-BP神经网络的水务一体化管理综合评价.............................................233.1人工神经网络的基本原理..................................................................................233.2BP神经网络的概述............................................................................................233.2.1BP神经网络的拓扑结构.............................................................................243.2.2BP神经网络的学习算法.............................................................................261 华北水利水电大学硕士学位论文3.2.3LM-BP神经网络的算法及流程图...............................................................273.3水务一体化管理综合评价指标体系的建立......................................................283.3.1指标选取的原则..........................................................................................283.3.2水务一体化管理指标体系的建立...............................................................293.3.3水务一体化管理指标评分标准....................................................................313.4基于LM-BP神经网络的水务一体化管理现状综合评价模型的建立..............333.4.1评价对象的选取..........................................................................................333.4.2基于LM-BP神经网络的评价模型的建立.................................................343.4.3基于层次分析法的评价模型的建立............................................................363.4.4评价结果的分析与对比..............................................................................403.5本章小结............................................................................................................404深化我国城市水务一体化管理改革的对策............................................................434.1深化我国水务一体化管理体制改革面临的新形势及新要求...........................434.1.1水务一体化管理是落实治水新方针的需要.................................................434.1.2水务一体化管理是加快建设生态文明和推进生态文明制度体系的需要..434.1.3水务一体化管理是推进国家新型城镇化的需要........................................444.1.4水务一体化管理是水务行业适应国家“大数据战略”的需要.....................444.2深化我国水务一体化管理体制改革的对策......................................................454.2.1构建新型城市水务治理结构.......................................................................454.2.2整合水务产业结构，健全多元化投融资机制............................................464.2.3建立合理的水价形成机制..........................................................................464.2.4完善水务行业相关法律法规.......................................................................464.2.5实现城乡水务一体化管理，为水资源优化配置提供有力体制保证.........474.2.6构建合理高效的竞争机制...........................................................................474.2.7加强水务信息化建设，实现智能水务........................................................484.3本章小结............................................................................................................485结论与展望..............................................................................................................495.1主要研究结论.....................................................................................................495.2主要研究创新.....................................................................................................495.3研究中的不足.....................................................................................................505.4进一步研究展望.................................................................................................50攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文....................................................51致谢............................................................................................................................53参考文献......................................................................................................................552 1绪论1绪论1.1选题背景和研究意义1.1.1选题背景[1]水是生命之源、生产之要、生态之基，是生态与环境的重要控制性要素。然而，近些年来，水生态环境不断恶化，水资源危机不断加剧，水问题已经成为世界各国备受关注的资源环境问题之一。据水文地理专家估算，世界的水资源，淡水资源只占2.5%,这2.5%的淡水资源，大部分淡水资源还不能被利用，仅有0.01%的淡水资源适宜人类享[2]用。第三届世界水论坛指出，“水危机”日趋严重，根据预测，如果各国不采取有力措[3,4]施，2025全球将会有约1/3人口的饮水安全不能得到保障。据美国人口普显示2050年世界将达到92亿人，淡水资源将成为世界上最有价值、最稀缺的产品之一，继石油[5]危机之后的下一个危机将是水危机。而中国是联合国公布的13个贫水国家之一。目前我国有400多座城市供水不足，110多座城市严重缺水，根据2013年国家水资源公报数3据可知，截止2013年底，我国水资源总量27957.9亿m，2013年全国总用水量6183.43亿m。据水利部预测，2030年我国人口将达到16亿，在充分节水状态下，预计每年的3用水量为7000亿至8000亿m，届时全国实际可利用水资源量已经达到合理利用量的上限，缺水问题将会更加突出。中国的水资源特点是人多水少，水资源时空分布不均，水污染严重，以及长期以来形成的水资源不合理开发、浪费严重、粗放式发展、生态环境恶化的状况未得到根本行的改善，水问题将成为制约我国经济发展的瓶颈，还人民绿水青山是我国面临的一项艰巨的任务。为了解决我国水资源危机，水利部多次提出实现水资源的四个转变：从过度无序开发转向合理有序开发、从供水管理转向需水管理、从事后治理转向事前预防，从粗放利用转向高效集约利用，综合运用法律、行政、工程、技术等手段解决中国水问题。水资源的重要性与紧缺性之间的矛盾迫切需要对城市水务管理进行改革，而作为城市基础产业的城市水务行业，是国民经济发展的命脉，经济社会发展的重要物质基础，人民生活[6]的基本保障。从上世纪90年代开始我国各地陆续推进城市水务一体化管理改革。城市水务管理体制的改革在提高城市水管理效率、实现水资源优化配置和合理利用、提升城乡公共水服务水平、保障水安全方面发挥了十分突出的作用。然而，虽然我国的水务体制改革成效显著，但是在实际情况中，仍然存在许多问题，各部门职能分工并不够清晰，呈现“多龙治水”、“政出多门”、“部门分割”、“城乡分割”[7]等，此外，基础设施落后，水务行业管理方面法律缺位，水价形成机制单一，水务市[8～10][11]场不完善等问题也较突出。解决的核心在于水务管理体制的改革和创新。因此，基于当前实际，对重要城市水务一体化管理现状进行全面调查和分析，对水务一体化管理现状进行综合评价，并在此基础上研究提出推进对策，从而推动重要城市3 华北水利水电大学硕士学位论文水务一体化管理改革走向深入。经重要城市水务一体化管理改革的示范引领作用，全面推动水务一体化管理改革目标实现，将水务一体化管理水平提升到新的高度。1.1.2研究意义开展城市水务一体化改革研究，无论是实践角度还是理论角度都有重要意义，城市水务管理改革一直是近些年来研究的重要课题。党的十八大和十八届三中全会提出了加快行政管理体制改革、创新公共服务提供方式、改革资源环境管理体制等方面的要求。习近平总书记针对国家水安全保障，提出了推进水治理体系完善的治水新方针。在这一背景下，要求我们在新的历史起点上继续深化水务一体化管理改革，解放思想、勇于创新，不断完善权责一致、事权清晰、监管到位、规范高效的水管理体制，为提高水管理效率和水公共服务水平，保障国家水安全提供有力保障。建立符合水资源保护要求和生态规律的城市水务管理体制，是对水资源进行合理开发利用保护，实现水资源可持续发[12-13]展的重要保障。1.2国内外研究进展1.2.1国外研究进展水资源问题是现如今各国都要面临的一个紧迫问题，因而成为国内外学者研究的热点，研究的内容各有侧重。美、法、澳大利亚等国家的水务管理经验等相对比较成熟，[14,15][16,17][18]美国的水权制度、法国的水务一体化及水价机制、澳大利亚的水权交易市场、[19][20][21,22]荷兰的水务管理体制、以色列节水方面、俄罗斯水权水价管理等取得了不少可贵的研究成果。MiguelA.Marino在《水资源综合管理》一书中指出，从1980年以后，水资源管理的内容和目标已经发生改变，传统的水资源管理模式已经不能够适应新形势的要求，新的水资源管理模式目标是实现水资源的长期的可持续利用，同时新的水资源管理模式应当包括水环境治理保护、水资源相关利益者之间的利益分配机制、公众对水资源管理决策的参与等问题。由M.AL-Rashed、V.P.Singh和M.M.Sherif合作编著的《水资源发展与管理》中认为水资源管理应当包括水资源保护，水资源规划管理、水权分析处置的决策支持系统，用水管理，水电和灌溉的发展潜力，水资源稀缺管理，灌溉水管理等。Gardner和Fullerton（1968）、Hartman和Seastone（1970）认为市场为水资源的优化配置提供了一个可以按照机会成本来进行的方式，Colby（1988）、Franks和Kay（1997）、Briscoe（1996）认为水务市场化有诸多优势，不仅可以对水资源优化配置，还有有助于经济效益的提高；Marino和Kemper（1999）认为通过市场调节水价比政府统一配置水资源更加具有灵活性。对于水务市场化的利弊也是争论的焦点。许多学者认为水务市场化可以提高水企业效率、引入竞争机制并且减轻财政负担（E.S.萨瓦斯，2002；4 1绪论世界银行，2002），但也有一部分学者并不认同以上观点，例如OsacarOlivera（2004）认为水务市场化会引起水服务公益性的缺失，长坂寿久（2002）认为水务巨头的优势会导致竞争失灵。关于水权方面的理论研究也较多。美国经济学家科斯认为，在自愿协议的基础上，将产权重新分配，社会福利可以实现最大化。总之，无论是在水务管理理论研究，还是水务体管理体制方面，国外的相关理论和实践比我国要完善的多，多数国家对水资源管理已经实现了对防洪，节水，供水，排水，污水处理及回用等涉水事务的一体化，国外的水务管理成功经验，很值得我们在当前水务改革中学习和借鉴。1.2.2国内研究进展国内学者对水管理相关研究也非常踊跃，研究成果颇多。吴季松认为水资源管理新机制要与当前社会与经济的发展相适应，水资源要实现统一开发、统一调度利用和统一保护。冯尚友认为实行城乡水务一体化管理是水务一体化管理发展趋势，要对城乡水资源管理实现全过程、全方位的统一管理，从而达到社会综合平衡、水资源的供需平衡、开发利用与生态环境综合平衡。刘玉龙提出，最科学有效的水管理是基于流域的生态整体性，将流域作为一个单元进行管理，刘世庆（1999）主要讨论水务行业要引入市场机制，竞争机制例如可以选择跨区域经营、联合重组大型水务集团、特许经营、厂网合一等方式。王俊豪（2001）指出水务市场的民营化发展需要政府职能相应的转变并进行相应的市场管制，并且提出法律法规是政府管制的基本原则，政企分离是规范政府管制的前提。龚碧芳（2003）、贾国宁（2010）认为水务市场化水价改革是关键，完善市场化改革的核心是水价机制。苏时鹏、傅涛（2011）在《深化供水服务市场化改革研究》一文指出，供水服务市场化改革后，政府要明确责任，强化监管，这点很重要。雷玉桃认为，用新公共管理思想指导水务改革，转变政府职能，引入政府授权、政府企业管理模式、竞争机制，可以提高水行政部门的运作效率。高而坤司长提出，基础数据是管理水资源的客观依据，必须重视基础数据的管理和利用；把水资源作为一种特殊商品，实行资产化管理，有效地利用和保护有限的水资源，保持社会的可持续发展。国内水资源管理理论是在结合我国目前管理体制的基础上，提出我国水资源管理模式应当是流域管理加地政管理相结合的方式。国内理论体系指出涉水事务管理模式首先必须要解决水资源的可持续利用问题，其次打破多家管理部门之间的利益争端问题，最后将水资源有效管理体制作为实现科学、合理、高效的水资源良性循环的基础，促进了整个社会和经济的繁荣和发展。20世纪70年代末,中国开始探索水务体制改革，但八十年代末才拉开水务市场化改革的帷幕，1993年，以深圳为发端，水务管理体制改革的序幕拉开，到现在已走过21个年头。总体来看，水务管理体制改革经历了四个阶段：萌芽酝酿阶段、初步探索阶段、快速发展阶段、深化与完善阶段。（1）萌芽阶段：1993年深圳水务局成立之前，对于水资源管理，我国并没有完整的5 华北水利水电大学硕士学位论文全国性规定，对水资源的管理缺乏系统性，只是采用传统的行政化管理模式，水资源管理所面临的诸如管理体制松散、执行力度低、服务意识不强等问题日益突出，我国政府开始着手对传统的水资源管理体制进行改革，在资金方面，中国还采用拨改贷的方式，为后续的市场化改革打开了资金渠道，这一阶段属于水务管理体制萌芽阶段。（2）初步探索阶段（1993-2000）：从1993年的深圳水务局成立到2000年上海水务局成立，这一阶段属于我国水务管理体制改革的初步探索阶段。该阶段的水务体制改革多在水资源严重匮乏地区进行，这些地区诸如深圳、上海创新了水务管理体制，统一涉水事务，初步探索现代水务管理体制的可行性，到1999年底，全国成立水务局100多家，但大部分是县级水务局，而且这一时期改革处于起步阶段，国家并未出台相关的政策方针，但国家适当放宽政策，鼓励试点地区水务一体化整合。（3）高速发展阶段（200-2004）：2001年党的十五届五中全会明确提出“改革水的管理体制”。2002年8月对《水法》进行修订，强调“水资源统一管理”。2002年9月，国务院办公厅转发《水利工程管理体制改革实施意见》，这一规定一定程度上解决了水务管理部门的生存及公益性建设支出补偿问题。这些政策法规，促使了水务体制改革在全国迅速开展，截止2003年底，全国县级以上水务局有947个，这一阶段特点是：迅速推广、政策指导、全面实施。典型代表是上海、河北省、黑龙江省、海南省等地。（4）深化与完善阶段（2004年至今）：2004年5月北京市水务局成立，一年之内北京14个区县也全部成立水务局，自此，中国水务管理体制改革进入深化与完善阶段。全国县级以上水务局个数逐年增加，至2012年底全国有1923个县级以上行政区组建水务局并实现水务一体化管理。相应的政策法规逐步完善，水务管理体制改革得到跨越式发展，由点到面，逐步推进，在市政公用事业市场化改革的推动下，水务市场化改革也开始推进，目前许多城市和地区正在积极研究深化水务一体化改革的方案。1.3研究主要内容本文着重对水务一体化综合管理现状进行评价，综合考虑城市规模、经济发展水平、地域分布、水资源条件等因素，对直辖市、计划单列市、省会城市共36个城市的水务职能落实情况及水务一体化管理现状进行总体定性评价，并选取北京、天津、郑州、济南、广州、深圳6个城市进行定量评价，建立评价指标体系，运用神经网络综合评价模型和层次分析法评价模型进行结果对比分析并提出推进水务一体化管理的对策。具体研究内容如下：（1）第一章绪论，主要介绍了本文的选题背景，研究意义，国内外研究现状，研究的主要内容及技术路线。（2）第二章，我国重要城市水务一体化管理总体评价，首先对水务相关的概念的界定，其次确定研究对象，最后对选取的36个研究对象的水务职能落实情况进行统计并对水务一体化管理现状进行总体评价。6 1绪论（3）第三章，基于LM-BP神经网络的水务一体化管理综合评价，是本文重点章节，选取了北京、天津、郑州、济南、广州、深圳6个典型城市，为了对典型城市水务一体化管理水平进行定量的评价，本文建立LM-BP神经网络综合评价模型及水务一体化综合管理指标体系，通过综合评价模型对6个城市的水务一体化管理现状进行评价，为了验证建立的评价模型的实用有效性，并使用了层次分析法对结果进行对比，通过对比发现两种数学模型结果相近，证明了评价结果的准确有效，能够正确反应典型城市的水务管理水平。（4）第四章，深化我国城市水务行业改革的对策。论述了实行水务一体化管理的必要性，并提出了深化我国水务一体化改革的对策。（5）第五章，结论和展望，对前文所做的工作进行全面总结，得出本文研究结论，指出本文研究的创新点和不足，并提出需要进一步研究和探讨的问题。7 华北水利水电大学硕士学位论文1.4技术路线技术路线图如下图所示：基于LM-BP神经网络的水务一体化管理现状综合评价与改革对策研究研究背景、意义、国内外研究动态实地调研36个重要城市职能落实情况总体是否成污水处评水行立水务防洪供水节水排水理及回价政局用选取6个典型城市进行定量评价构构建指标体系建评构建评价模型价指LM-BP神经网络模型层次分析法评价模型标体确定输入层、输出层、隐藏层构造判断矩阵系数据归一化指标权重计算及评网络模型训练及估真一致性检验价模结果输出结果计算型两种模型结果对比分析深化水务一体化改革对策结论与展望图1.1技术路线图Fig.1.1Thetechnologyroadmap8 2我国重要城市水务一体化管理调查与分析2我国重要城市水务一体化管理调查与分析2.1基本概念2.1.1水务与水利概念“水务”这一词汇，最早是由国外提供相关涉水服务公司的名称翻译而来，如英国的[23]泰晤士水务公司、法国的威立雅水务集团等。这些公司在建立开始大多数只是为民众提供单一供水服务，随着时间的推演、经济的发展，这些水务公司的业务扩大到“供水管网建设及维护”、“水质净化”、“防洪排涝”、“排水及污水管理”等方面。“水务”这一词汇的外延也不断的进行着拓展。吕松(2004)认为:水务行业是指为城市提供原水、供水、[24]排水、节水、污水处理以及回用等公共服务的城市基础设施部门。水利部水资源司(2004)水务概念内容更广,认为城市水务主要包括水资源保护,城市防洪、水系治理、以及[25]取水、供水、排水、污水处理及回用等领域。在我国，“水务”一词未普及前一直使用“水利”作为对涉水事务的概括，在《现代汉语词典》(修订本)中对于水利的解释为“①利用水力资源和防止水的灾害。②水利工程的简称”，由此可知，“水利”主要指水资源的开发利用、水利基础设施建设及防治洪涝灾害等，并未包含“水质管理”、“污水控制与治理”、“中水回用”等。总之，水利是政府水资源管理的相关活动总称，并没有服务型的内涵。显而易见，水务的概念是“水利”一词难以包括所有涉水事务而不断演变的结果。然而，当前“水务”一词还没有专门的定义。本文中我们将“水务”界定为“以水循环为机理，以水资源合理配置为目标，以水资源统一管理为核心，各相关主体所从事涉水事务的总称。”广义的水务主要包括:源水保护、引水、原水开发、制水、供水、用水、排水、污水处理、中水回用、防洪灌溉、水库设施、水土保持、农田水利等涉水事务。狭[26]义的水务一般仅指引水、制水、供水、用水、排水、污水处理、中水回用等。2.1.2城市水务系统的相关概念城市水务是一个复杂的大系统，由内部系统和系统所处的外部环境共同作用组成。城市水务系统的内部系统是由城市的水源，供水，用水和排水等四大要素组成的。这四大要素的相互联合构成了城市水资源开发利用和保护的一个循环系统，每个要素都[27]对这个循环系统起着一定的促进或制约作用。如果把水作为一种商品来看，那么水源便是该商品的原材料，水源子系统就是城市水务系统的原材料；城市供水系统是水源和用水要素之间的桥梁，是城市水系统的生产要素，没有供水系统，水源不能自动变为商品为消费者所利用；城市用水子系统是需求要素，供给与需求既对立又统一，没有需求，就不必供给，满足需求是供给永恒的主体；城市排水系统是城市水系统中的敏感要素，良性的排水可以增加水源补给量，而不良不排水则污染水源，破坏环境，减少水源的可用量。9 华北水利水电大学硕士学位论文系统外部环境是存在于系统之外的可与系统发生直接或间接关系的所有系统的总称。外部环境影响系统的行为和目标，而系统也对外部环境产生反作用力。城市水系统所处的外部环境包括自然生态环境和社会经济环境，城市水资源系统是一个复杂的自然-人工复合系统，是水资源-生态-经济-社会系统相互作用相互耦合形成一个新的系统，简称为WEESCD系统（是水资源water、生态ecology、经济economy、社会society、[27]耦合coupling、和发展development的缩写）。由于系统内部和外部的复杂与变化性，故使得城市水务系统具有竞争性、复杂模糊性、多目标性。作为本文研究对象的城市水务就是指为水资源的开发、利用、治理、配置、节约和保护而进行的关于水资源的规划与相关基础设施的投资、建设、防洪、输水、调水、供[28]水、用水、节水、污染防治、污水处理、中水回用等各项活动的总称。2.1.3水务一体化管理水务一体化，是指实现水务上中下游各个环节的一体化，一般包括资源一体化和体制一体化。水务管理一体化有涉水事务的一体化和水务管理体制的一体化。水务一体化管理具体是指在统一的管理主体(多为水务局)之下,对辖区内的除涝、防洪、蓄水、供水、节水、用水、排水、污水处理回用和水资源保护、水域管理、水能开发利用、地下水回灌、水土保持生态建设等涉水事务实行统一规划、调度、管理、保护，以实现水资源的[29]合理开发和优化配置，解决供需矛盾，防治水污染、水浪费，保护水生态环境。水务一体化管理，是水务管理范畴和管理主体的双方面的一体化，这种先进的管理模式可以确保水资源的有序开发和高效利用，是大多数国家和地区水务改革的趋势所在。2.2研究对象范围的确定2.2.1确定研究对象所考虑的因素本次研究对象是重要城市，综合考虑城市规模、经济发展水平、地域分布、水资源条件等因素，选择将直辖市、计划单列市、省会城市纳入研究对象范围，总计36个城市。综合以上遴选标准，共选取了4个直辖市、5计划单列市、27个省会城,，共计36个重要城市。对这些城市2013年的水务一体化管理现状进行全面调查和分析，分析问题，总结规律。此外选取北京、天津、郑州、济南、深圳、广州六个城市作为典型城市，建立水务一体化管理的综合管理评价指标体系，确立评价标准，建立BP神经网络综合评价模型和层次分析法评价模型，进行对比分析研究，在此基础上提出推进城市水务一体化管理的对策，推动城市水务一体化管理改革走向深入。10 2我国重要城市水务一体化管理调查与分析2.2.2纳入研究对象范围的城市总体情况分析本次研究的重要城市的2013年城市水务一体化管理相关资料，范围主要是直辖市、计划单列市、省会城市，范围涉及全国31个省、自治区、直辖市，选取36个重要城市作为研究对象，由调研城市的基本情况统计表（表2.1）可知，截止2013年底，纳入研究范围的城市涉及全国31个省，总人口为27318万人，占全国总人口的20.1%。2013年国民生产总值为23.7万亿元，占全国国民生产总值的41.7%。具体城市名称及基本情况见表2.1。表2.1重要城市基本情况表Table2.1Thetableofthecities’basicsituation城市人口占全国人口百GDP占全国生产总序列省份名称类别（万人）分比（亿元）值百分比1北京20691.52%195013.43%2直辖天津14131.04%143702.53%3市上海23801.75%216023.80%4重庆29452.16%126572.23%5河北石家庄10030.74%48640.86%6山西太原3680.27%24130.42%7内蒙古呼和浩特2340.17%27100.48%8辽宁沈阳7270.53%71591.26%9吉林长春7530.55%50030.88%10黑龙江哈尔滨9950.73%50170.88%11江苏南京6430.47%80121.41%12浙江杭州7070.52%83441.47%13安徽合肥7120.52%46730.82%14福建福州6560.48%46790.82%15江西南昌5100.37%33360.59%16山东济南6130.45%52300.92%17省会河南郑州9190.68%62021.09%18城市湖北武汉8220.60%90511.59%19湖南长沙6630.49%71531.26%20广东广州8320.61%154202.71%21广西南宁7240.53%28040.49%22海南海口1630.12%9050.16%23四川成都11880.87%91091.60%24贵州贵阳3790.28%20850.37%25云南昆明5470.40%34150.60%26西藏拉萨600.04%3050.05%27陕西西安8070.59%48840.86%28甘肃兰州3690.27%17760.31%29青海西宁2270.17%9790.17%30宁夏银川1730.13%12890.23%11 华北水利水电大学硕士学位论文城市人口占全国人口百GDP占全国生产总序列省份名称类别（万人）分比（亿元）值百分比31新疆乌鲁木齐2630.19%22030.39%32辽宁大连5920.44%76511.35%33计划山东青岛7740.57%80071.41%34单列浙江宁波5800.43%71291.25%35市福建厦门1970.14%30180.53%36广东深圳3110.23%145002.55%合计2731820.1%23745541.7%备注：表2.1中资料来源于2013年国民经济和社会发展统计公报及2013年各省、自治区、自治区、直辖市国民经济和社会发展统计公报。2.2.3总体分析框架图总体评价的技术路线如下图所示：基本情况调查统计2002-2012年实地调研36个重要城市涉水职水务局个数能落实情况省副地县是否污水级省级级水级成立防供节排处理水水水行务水务务水务洪水水水及回务政局局局局局用36个城市涉水职能占比情况全国水务局个数变化情况分析总体分析图2.1总体分析技术路线图Fig.2.1Thetechnologyroadmapofcomprehensiveanalysis12 2我国重要城市水务一体化管理调查与分析2.3重要城市水务一体化职能落实情况分析水务管理的职能就是水务管理主体的对涉水事务进行管理的职能。随着社会的发展和国家转变政府职能和推进国家治理体系和治理能力现代化的要求，水务管理主体不仅仅是水行政主管部门，还包括通过政府授权或者委托代理合同而进行水务管理的其他主体，但本文主要针对水行政主管部门水务管理职能而进行研究。水务管理主体所管理的涉水事务包括水行政、城乡防洪、供水、节水、排水、污水处理及回用。本文是从以上几方面水务管理职能进行分析研究。2.3.1全国水务管理机构基本情况随着2008年的环保部、住建部和水利部三大涉水部门的“三定方案”的出台，地方水务管理体制审批权限得到下放，各地可以自主进行水务管理体制选择。水务局的成立不再需要中央政府的批准，体制选择更加因地制宜。截止2013年底，全国县级以上水务局1478个，承担水务管理职能的水利局463个，共计1941个，占全国县级以上行政区的79.6%。与2012年相比，2013年全国共增加18个水务局和承担水务管理职能的水利局，增加0.7个百分数。全国4个直辖市中已有3个组建水务局，分别是北京市、天津市、上海市；27和省、自治区中已有6和实现辖区的市、县水务一体化，分别是黑龙江省、广东省、海南省、四川省、甘肃省、宁夏回族自治区；27个省会城市，其中18个组建水务局，分别是太原市、石家庄市、哈尔滨市、呼和浩特市、南昌市、合肥市、郑州市、长沙市、武汉市、海口市、广州市、昆明市、成都市、兰州市、西安市、西宁市、乌鲁木齐市、银川市；5个计划单列市中已有2个组建水务局，分别是深圳市和大连市。在全国1941个水务局及承担管理职能的水利局中，省级水务局（厅）4个，分别是北京市、天津市、上海市、海南省，占31个省级行政区的12.9%；副省级水务局7个，分别为哈尔滨市、武汉市、广州市、成都市、西安市、大连市、深圳市，占15个副省级城市的46.7%；地级水务局213个，承担水务管理职能的地级市水利局50个，共计263个，占333个地级行政区的78.9%，承担水务管理职能的县级水务局（水利局）1667个，占县级行政区域比例81.0%。详见图2.2，2013年水务机构占同级行政区域比例图；2002-2013年我国水务局数量变化情况见表2.2，中国水务局组建情况（2002-2013）及图2.3中国水务局组建情况（2002-2013）。13 华北水利水电大学硕士学位论文图2.22013年水务机构占同级行政区域比例图Fig.2.2ThepercentageofWaterauthorityaccountedforatthesameleveladministrative表2.2中国水务局组建情况（2002-2013）Table2.2ThesituationofChina'swaterauthority（2002-2013）全国水务局省级水务局/副省级水务局地级水务局/县级水务局/年份/个个/个个个20028291586737200394735105834200410213613387920051051361289142006130536178111820071305361781118200810953713694920091286471891086201013514720711332012146947212124620131478472131254资料来源：根据各年城市水务管理统计年报数据整理。14 2我国重要城市水务一体化管理调查与分析图2.3中国水务局组建情况（2002-2013）Fig.2.3ThesituationofChina'swaterauthority（2002-2013）2.3.2研究重要城市水务管理机构涉水职能情况分析水务管理机构职能情况包括水行政、城乡防洪、供水、节水、排水、污水处理及回用。本文调查研究的36个城市中主要是从以上几方面水务管理职能进行分析研究。在调查研究36个重要城市（包括直辖市、计划单列市、省会城市）当中，已组建水务局有24个，占重要城市总数的67％。其中，4个直辖市成立水务局3个，27个省会城市成立水务局19个，5个计划单列市成立水务局2个。详见表2.3，重要城市水务职能情况统计表和表2.4，36个重要城市成立水务局及行使水务管理职能情况表及图2.3：36个重要城市各水务局水务职能纳入情况统计图。表2.3重要城市水务职能情况统计表Table2.3Thestatisticsoffunctionsaboutwateraffairsoftheimportantcities是否包括如下职能序城市城市是否成立机构名称水行污水处理号类别名称水务局防洪供水节水排水政回用1北京北京市水务局11111112天津天津市水务局11111113直辖上海上海市水务局11111114市重庆重庆市水利局0110100合计3443433所占比例75%100%100%75%100%75%75%5石家庄石家庄市水务局1111100省会6太原太原市水务局1110000城市7呼和浩特呼和浩特市水务局111111115 华北水利水电大学硕士学位论文是否包括如下职能序城市城市是否成立机构名称水行污水处理号类别名称水务局防洪供水节水排水政回用8沈阳沈阳市水利局01101009长春长春市水利局011111110哈尔滨哈尔滨市水务局111010011南京南京市水利局011010012合肥市合肥市水务局111000013杭州杭州市林业水利局011010014福州福州市水利局011010015南昌南昌市水务局111111116济南济南市水利局011010017郑州郑州市水务局111110018武汉武汉市水务局111111119长沙长沙市水务局111111120广州广州市水务局111111121南宁南宁市水利局011010022海口海口市水务局111111123贵阳贵阳市水务管理局111100024成都成都市水务局111111125昆明昆明市水务局111000026拉萨拉萨市水利局011010027西安西安市水务局111111028兰州兰州市水务局111110029西宁西宁市水务局111111130银川银川市水务局111011031乌鲁木齐乌鲁木齐市水务局1111111合计19272715231210所占比例70%100%100%56%85%44%37%32大连大连市水务局111110033宁波宁波市水利局011010034深圳深圳市水务局1111111计划35青岛青岛市水利局0110100单列市36厦门厦门市水利局0110000合计2552411所占比例40%100%100%40%80%20%20%合计24363620311614备注：表中“1”表示“是”，“0”表示“否”。16 2我国重要城市水务一体化管理调查与分析表2.436个重要城市成立水务局及行使水务管理职能情况表Table.2.4Thesituationofsettingupwaterauthorityandexercisingthefunctionsofwateraffairsin36importantcities成立水务局水行政防洪供水节水排水污水处理回用2436362031161467%100%100%56%86%44%39%图2.436个重要城市成立水务局及行使水务管理职能情况图Fig.2.4Thesituationofsettingupwaterauthorityandexercisingthefunctionsofwateraffairsin36importantcities由表2.3、表2.4可知，研究的36个重要城市中，水行政主管部门全都包括水行政和防洪职能，成立水务局的有24个，占比为67%，水务一体化的程度有了进一步的提高。水行政主管部门中，承担污水处理回用的职能仅有14个，是调研的36个重要城市中纳入职能比例最低的，仅占39%，这将对水污染治理及中水回用效率有一定影响。直辖市实行水务一体化管理的水平最高，4个直辖市中有3个成立水务局，达到75%，并且北京、天津、上海三个直辖市将水务职能全部纳入水务局，重庆市除供水、排水、污水处理回用之外，其他有关的涉水事务职能已全部纳入水行政管理职能。省会城市、计划单列市及地级城市水务职能的纳入情况则比较低，除水行政和防洪职能，其他各项职能纳入水务单位管理的比例都不高，特别是供水、排水、污水处理与回用职能。参照水利部水利发展研究中心水资源费专项项目（DRCYSM（2015）93）—《重要城市水务一体化推进对策研究》中调研数据，调研的50个地级市中，排水及污水处理回用职能纳入比例仅占16%。17 华北水利水电大学硕士学位论文2.4重要城市水务一体化管理现状总体分析（1）实行水务管理状况分析重要城市中，4个直辖市中，有三个成立了水务局；5个计划单列市中有两个城市成立了水务局；比例为40%；27个省会城市中，实行水务管理的个数为19，比例最高，为70%。直辖市中，北京、天津、上海三个城市的水务单位纳入水务管理职能的情况最好，所有水务职能全部纳入水务局。省会城市中水务单位纳入水务管理职能的情况也较好，其中水行政和防洪职能全部纳入，但排水和污水处理及回用职能纳入水务单位管理的比例仍不是很高，为44%和37%，供水和节水职能纳入比例为56%和85%。总之，经过近些年水务改革的不断探索，我国的水务一体化程度不断提高，全国水务管理体制改革取得一定的成效，水利产业步伐逐步加快，水务市场得到良性的发展，投资资金来源多元化，私人投资和国外水务企业争相进入中国水市场，表明水服务不在[30]是一种政府提供的公共产品。（2）未实行水务管理状况分析截止2013年底，调研城市中，四个直辖市中只有重庆市尚未成立水务局；5个计划单列市中有三位未成立水务局，为青岛市、厦门市、宁波市；27个省会城市中有8个未成立水务机构，为南京市、沈阳市、长春市、杭州市、济南市、福州市、南宁市和拉萨市。这些地区尚未实行水务一体化管理，主要存在以下几个方面原因。第一，领导的关注和重视程度不够，在可改可不改的情况下，便倾向于不改革。第二，现行体制仍有其适应性和发挥正面作用的余地。一些经济发展水平中等的中小城市，所面临的主要问题是发展城市基础设施，对于它们来说，将城市水务（供排水）置于城市建设部门控制之下，比较有利于在城市规划和建设中保持步调一致，对于城建一体化的要求比水务一体化的需求更加迫切。第三，行政效率较高，部门协调做的较好，尚不需要从体制上解决问题。这一方面与其水资源矛盾不突出有关，另一方面是其较高的行政效率和部门协调能力使得暂时不需要进行水务一体化改革。第四，传统体制束缚深，部门利益交错复杂，短期难以改变。第五，缺乏外部推动，比如国家层面的相关部门或省级政府的推动力和示范效应不明显。2.5我国水务一体化管理改革的成效经过20年的水务体制改革探索与实践，我国城市水务管理体制不断完善，取得了令人瞩目的成果，主要有以下几方面：（1）通过转变政府职能，统一涉水职能，促进了城市水业的巨大发展政府通过行政体制改革，将涉水事务统一起来管理，符合水资源利用形成的水源—供水—用水—节水—污水处理—回用—排水的循环规律，有利于城市水问题的解决。在3供水领域，供水行业已成相当规模，据统计2012年，全国总供水量达到6131.2亿m，18 2我国重要城市水务一体化管理调查与分析33万元GDP用水量130m，比2010年下降14%，万元工业值增加用水量72m，比20103年下降20%。水务系统共有自来水厂达到3785座，供水能力达到17758万m/日，供3水管网长度达到49.1万km，年供水总量350.6亿m，自来水普及率达到91.58%。污水处理领域，截止到2012年底，我国已运行的污水处理厂达到2030座，排水管33网已达到24.2万km，年污水处理量231.3亿m，污水处理能力达到8786万m/日，污3水处理率为72.58%，污水处理回用量44.33亿m，除去污水处理回用量的其他非常规3水资源利用量达到575.8亿m，与2010年相比，已运行的污水处理厂个数增加了90%，排水管网长度增加33%，年污水处理量增加32.4%，污水处理回用量增加了56.5%，除去污水处理回用量的其他非常规水资源利用量增长40.5%。（2）水务一体化程度不断提高2008年住建部、环保部、水利部“三定方案”出台，地方政府可以自主进行水务管理体制的改革，水务管理体制的审批权限得到下放，截止2013年底，全国县级以上水务局1478个，承担水务管理职能的水利局463个，共计1941个，占全国县级以上行政区的79.6%。与2012年相比，2013年全国共增加18个水务局和承担水务管理职能的水利局，增加0.7个百分数。水务一体化程度的提高，可以克服传统管理体制“局部规划、功能单一、行业分割、城乡分割”的弊端，有利于水资源用水效率提高和水问题的解决，水务一体化管理体制今后的工作方向和重点是城乡水务一体化，对城乡水资源统一规划，城乡水设施同步建设，城乡水问题统筹解决，这也是水务一体化管理的优势所在。（3）遵循市场规律，推行政企分开，水务市场得到良性发展在以往的计划经济体制下，城市水务行业是由政府部门建设运营管理的，水务市场化程度低，随着城市水务体制改革的完善，水行政主管部门发挥市场的调节作用，积极推进政企分开，逐步允许多种水务经营主体进入水务行业，建立现代水务企业制度，促使水务企业成为市场主体和法人主体。国内水务市场的开放，吸引了不少外资企业诸如苏伊士里昂水务、威立雅水务泰晤士水务等进入中国水务市场，除此之外，近些年来民营企业也开始涉足自来水厂和污水处理厂。政府主要是加强监管职责，加强宏观调控。目前我国已形成了以政府、国有企业、民营企业及外资为四大参与主体的良性水务市场。（4）投资资金来源多元化，服务体系社会化近些年来，以特许经营制度为核心的水务改革，吸引了大批水行业竞争者进入水务市场，传统的水业体制被打破，水务企业迅速发展，据统计，已有约20%-50%的社会市场服务覆盖到城市供水和污水处理领域。对于水务行业发展，各地在加大公共财政投入的同时，吸收社会资本参与水行业建设，改进投融资管理方式，逐步建立政府主导、社会筹资、市场运作、法人负责的城市水务投融资机制。通过采取特许经营、股份制、BOT等多种方式，吸引国内外各种资本参与城市水行业建设。多元的投融资机制，不但加快了水务基础设施的建设，并且使得政府在财政少量投入情况下保持持续建设，并有稳定的收入以养护维修及设备技术更新。19 华北水利水电大学硕士学位论文2.6我国水务一体化管理体制改革的存在的不足水务一体化的改革在一定程度上解决了“政府失灵”带来的职责不清、效率低下等弊端，促进了水资源的高效利用和城市水务的发展，然而通过调研发现我国水务一体化的改革中仍存在一些问题，主要有以下几方面：（1）与水务一体化相适应的法律法规制度建设仍相对滞后自二十世纪八九十年代起，我国立法机关及各部门制定了一系列关于水的法律法规、部门规章及技术规范等，如《水法》、《水污染防治法》、《防洪法》，2013年国务院办公厅发布的《关于印发实行最严格水资源管理制度考核办法的通知》等等，这些法律法规和政府文件等尚没有吸收水务这一概念，关于水务管理体制改革的方向亦没有明确规定。而世界各国均有的供水行业的第一大法《饮用水安全法》，我国却缺失此法。对于新成立的水务局，也没有及时建立起适应本行业本地区的水务行业标准，这些情形，不利于水服务单位机构的发展转型，更无法实现对水服务单位的有效管理，使得新建的管理关系是不稳定和不牢靠的。（2）有些城市水务职能配置仍然不合理，职能转变不到位实行水务一体化管理改革的城市，除了承担原有的水行政主管部门职责外，还要承担供排水等职责，然而据调查，省级水行政主管部门基本都没实现供水、排水等方面的职能，国务院的有关部委也未理顺相关职能，造成水务管理机构上下脱节，水务统一管理难以真正落实到位。同时，水务一体化改革涉及多个相关部门职责，某些城市虽然挂牌成立水务局，涉水职能管理仍然停留在原来的工作状态，供水、排水、节水、污水处理回用等方面工作并没有实现真正的统一规划，统一管理，仍然存在相互脱节的问题。例如，在调查的36个，承担污水处理回用的职能仅有14个，是水务职能中纳入比例最低的，仅占39%。（3）水务管理社会参与不足水务行业根本上说是水服务行业，最终的落脚点在于用户，因此水务改革中用水者的充分参与至关重要。然而由于长期以来城市水务行业是由政府部门建设运营管理的，服务意识淡薄，用水者利益诉求的渠道不通畅，水管理体制中出现问题时反馈与解决机制不够完善，同时缺乏必要的监督机制，造成水务管理过程中公开透明度不足，水务管理的服务水平和效率不高，在水务体制改革过程中更是不能得到用水者的理解和支持。2.7本章小结本章首先介绍了水务相关概念，明确了“水务”和“水利”的区别，以及水务系统和水务一体化相关概念。之后对本次研究对象范围的确定，选取直辖市、省会城市、计划单列市共36个城市。首先对全国水务基本情况进行介绍，之后针对研究的36个重要城市的20 2我国重要城市水务一体化管理调查与分析水务职能落实情况进行分析，最后，对我国重要城市水务一体化管理的现状进行定性的总体评价，进而通过调研及评价，总结出我国当前实行水务一体化管理取得的成效及我国水务一体化改革中仍然存在的问题。下一章节将用定量的方法，选取神经网络和层次分析法相结合的方法，对北京、天津、郑州、济南、深圳、广州几个重要城市水务一体化管理进行综合评价。21 华北水利水电大学硕士学位论文22 3基于LM-BP神经网络的水务一体化管理综合评价3基于LM-BP神经网络的水务一体化管理综合评价3.1人工神经网络的基本原理人工神经网络（ArtificialNeuralNetwork），简称ANN，始于上世纪四十年代初，经过半个世纪发展研究，ANN已经发展成了一门相对成熟的科学。目前，人工神经网络是一门交叉学科,它融汇了信息学、神经学、计算机科学、工程学等学科，它已变成一[31]种复杂、大规模、并行的非线性系统。人工神经网络的工作原理及网络结构，是从大脑特性上反映过来的，它反映了人脑的一些基本特性，比如强大的自组织、自学习、自适应能力，但不可能实现人脑功能，只是对人脑的某一部分或某一功能进行简化、抽象、模仿。人工神经元是神经网络的基本组成部分，人工神经网络是一个多输入，单输出的处理单元。一个神经元的每个输入端都将与一个或者几个像它一样的神经元的输出端连接在一起,进而形成网络。神经元的输入信号是由与它相连接的其它神经元的输出信号再经[32]过一定的加权处理得到的。人工神经网络可分为两个阶段的实现过程：(1)训练过程（学习过程）阶段;(2)仿真过程（工作过程）阶段。训练过程，也称为学习过程是样本通过一定的学习规则，确定连接权系数的过程，例如BP神经网络，将一定数量的训练样本和期望输出提供给BP神经网络模型，神经网络通过一定的学习规则，确定连接权重，将实际输出值和期望输出对比，调节连接权重，是的两者之间的误差最小。仿真过程，即为工作过程，是将要处理的信息录入输入层,经过一系列的操作,从输出层得到输出结果的过程。神经网络的学习规则，归纳起来大体分为三类：有监督学习(SupervisedLearning)、无监督学习(UnsupervisedLearning)和增强型学习(ReinforcementLearning)。1）有监督学习，给网络提供样本集作为期望输出对其学习进行指导工作，故也叫有导师学习，将网络实际输出与目标输出之间的误差来调整网络的权值和阈值，当误差在指定范围内时，网络便完成了学习工作。2）无监督学习，也称为无导师学习，网络中没有外部信息对学习进行指导，是一种自组织的学习形式，网络的权值和阈值的调整只与输入有关，权值和阈值的调整是通过某些统计规律来进行调整的，这种学习方法类似于生物神经元的“条件反射”。3）增强型学习，是介于有监督学习和无监督学习之间的一种学习方式，类似于有监督学习，这种算法只是给出一个评分或者“对”与“错”的评价，对于一系列的样本输入，这个评分就是评价这个网络性能的指标。3.2BP神经网络的概述1986年,Rumelhart,Williams,Hinton,McCelland等科学家小组提出了BP(Back23 华北水利水电大学硕士学位论文[33]Propagation)神经网络，BP神经网络是采用误差反向传播学习算法的多层前馈神经网[34]络,它是当前被广泛应用的模型之一。该网络的主要特点是信号向前传播，而误差反向传播，BP神经网络能够学习并存储不同的输入模式和输出模式的映射关系，并且事先不需要揭示描述输入和输出模式之间的映射关系。BP神经网络由输入层、隐含层和输出层构成，基本原理是把一个输入矢量(训练样本提供)经过隐含层的一系列变换,然后得到一个输出矢量,从而实现输入数据与输出[35]数据间的一个映射关系。该网络模型信号前向传播，而误差反向传播的。在向前传递过程中，输入信号从输入层到隐含层再到输出层信号被逐层处理。每一层的神经元状态只影响下一层神经元状态。如果输出层得不到期望输出值，则反向传播，根据预测误差[36]来调整网络阈值和权值，从而使BP神经网络预测输出不断得到期望输出。但研究表明，BP神经网络具有较强的不确定性、随机性，学习收敛速度慢、易陷入局部极值等一些缺点，对于这些问题，国内外展开了相当多的研究，多数集中在对BP算法的改进上,并取得了大量的优秀成果,具体参看文献[37-38]，本文针对BP神经网络的一些不足，对神经网络算法采用LM（Learngdm）算法，大大提高了收敛速度和计算精度，后面章节对此有详细介绍。总之，BP是前向网络的核心部分，体现了人工神[39]经网络的精华。3.2.1BP神经网络的拓扑结构BP神经网络模型有输入层（InputLayer）、隐含层(HideLayer)、输出层(OutputLayer),每层都有若干个简单的能够执行并进行运算的神经元,相邻层的神经元互相连接，同一层神经元之间不连接,而只上层或下层神经元之间连接,是一种由非线性变换单元组成的前[40]馈型网络。该网络模型信号前向传播，而误差则是反向传播的。在向前传递过程中，输入信号从输入层到隐含层再到输出层逐层被处理。每一层的神经元状态仅对下一层神经元状态产生影响。如果输出层与期望输出值的误差超过特定的范围，则误差反向传播，网络模型会根据误差范围来调整网阈值和权值，从而使BP神经网络实际输出值不断逼近期望输出。BP神经网络的拓扑结构如图3-1所示。iωijjωjkkX1Y1X2Y2……XnYn输入层隐含层输出层图3.1BP神经网络的拓扑结构Fig.3.1Thetopologyoftheneuralnetwork24 3基于LM-BP神经网络的水务一体化管理综合评价图3.1中，神经网络的输入层，隐含层，输出层的神经元个数分别为i，j，k，神nmT经网络的输入矢量X∈R，输出矢量Y∈R,X=(X1，X2，…，Xn)是BP神经网络的输T入值，Y=(Y1，Y2，…，Yn)是BP神经网络的输出值，ij和jk分别是神经网络输入层到隐含层和隐含层到输出层的权值，θj为阈值，从图中可以看出，BP神经网络可以作为一个非线性函数，网络预测值和输入值分别为该函数的因变量和自变量。当输入的节点为n，输出节点为m时，神经网络就可以表达为从n个自变量到m个因变量的函数[41]映射关系。于是，各层神经元的输出为：n'Xjf(wijXij),j1,0,...ni0（1）nYf(wX'),k1,0,...mkjkjki0'其中X为隐含层的输出，激活函数f(x)为Lod-sigmoid函数j1f(x)（2）x1e在MATLAB中，有不同类型的激励函数，用户可根据实际情况选取不同的激励函数满足不同的需求，详见表3.1，激励函数表。表3.1激励函数表Table3.1Thetableofactivationfunction名称输入/输出关系MATLAB函数形式f(x)=0,x＜0硬极限函数Hardlimf(x)=1,x≥0f(x)=-1,x＜0对称硬极限函数Hardlimsf(x)=1,x≥0线性函数f(x)=xPurelinf(x)=0,x＜0饱和线性函数f(x)=x,0≤x≤1Satlinf(x)=1,x≥1f(x)=-1,x＜-1对称饱和线性函数Satlinsf(x)=x,-1≤x≤125 华北水利水电大学硕士学位论文名称输入/输出关系MATLAB函数形式f(x)=1,x≥11Log-sigmoidf(x)Logsigx1exxee双曲线正切sigmoidf(x)Tansigxxeef(x)=0,x＜0正线性函数Poslinf(x)=x,x≥03.2.2BP神经网络的学习算法标准BP神经网络模型把应用转换为了一个数学优化问题，它把训练样本的输入输[42,43]出问题转变成了一个非线性数学优化方面的问题。BP神经网络的学习算法即是对误差函数求极小值的过程，采用最速下降法，通过多组样本反复训练，通过反向误差传递不断修正权值和阈值，最后使得误差收敛于函数的最小点。BP算法是基于最小均方差的学习规则，A表示网络的输入值，T表示与之对应的正确的目标输出，提供一个合适的样本集{x1，t1}，{x2，t2}，…{xn，tn}，网络的实际输出为an,目标输出为tn，则：22F（x）E(e)E((ta))（3）那么权值ω和阈值θ的调整公式如下：mmF(k1)(k)ijijmijmmF(k1)(k)iimimFFni（4）mmmnijiijLm1mmmm1m，nim1（5）niijajjmajj1ij则近似梯度下降算法可表示为：mmFm1(k1)(k)a（6）ijijmjni26 3基于LM-BP神经网络的水务一体化管理综合评价mmF(k1)(k)（7）iimiFmn1FFnm（8）nm2FmnL3.2.3LM-BP神经网络的算法及流程图传统BP神经网络的算法主要有以下几个缺陷：（1）容易出现局部极小现象；（2）学习收敛速度较慢；（3）网络泛化能力不强，鲁棒性较差。针对这些缺陷，有必要拓宽思路，改进算法。[44]LM（Leven-berg-Marquardt）算法，是结合梯度算法和高斯-牛顿迭代算法，又称阻尼最小二乘法，它在最优值附近产生一个理想的搜索方向，从而保持较快的下降速度，这使得网络模型的收敛速度和泛化能力有了较大提高。LM-BP算法步骤简述如下：设yˆyˆ1,yˆ2,yˆn为期望输出向量；yy1,y2,yn为实际输出向量；exex，exex为误差向量。12n1n1n22则Exei2yˆiyi（9）2i12i1(k)设x为第K次迭代的阈值和权值所组成的向量，新的阈值和权值所组成的向量(k1)x计算公式如下：(k1)(k)xxx（10）式中：x为权值及阈值变化量。由于L-M算法是牛顿算法修正而来的，牛顿法I通过最小二乘法求解二阶泰勒公式极值得到，故21x-Ex*Ex（11）2式中：Ex为误差函数Ex的Hessian矩阵；Ex为梯度。TExJ（x）e(x)（12）TExJ（x）J(x)S(x)（13）27 华北水利水电大学硕士学位论文J(x)为Jacobian矩阵，即：e1xe1xx1x1J(x)（14）exex11x1x1n2S(x)ei(x)ei(x)，在靠近极值点时，S(x)0i1T1xJ（x）J（x）IJ（x）e（x）（15）式中：（>0）为比例系数，I为单位矩阵。L-M算法步骤可归纳为:①初始化各训练参数，包括误差目标、比例系数等；（k）（k）(k1)②按式(9)计算误差函数Ex，如果Ex，则结束；否则，计算x为新的权（k1）值和阈值，计算误差指标函数Ex；③按式(14)计算Jacobian矩阵J(x)；④按式(15)（k1）（k）计算x；⑤若Ex＜Ex，则转至②；否则不更新权值和阈值，转至④；⑥结束。3.3水务一体化管理综合评价指标体系的建立3.3.1指标选取的原则水务一体化管理是涉水事务的各项职能协调统一的管理，即是对防洪与水安全、供水、节水、排水及污水处理及回用及生态环境方面的统一管理，因此要有效地对水务一体化进行管理进行综合评价，需要建立一套与运行机制相配合的，实效性强，结构合理，层次分明，覆盖面广的统计指标体系。指标体系建立的原则主要有以下几点：（1）科学性。指标体系既要立足于现实，能够科学客观的反应不同资源条件下、不同地区的水务一体化综合管理的水平，要么避免指标间的重叠，还要能够反应水务一体化综合管理的涵义和实现程度，采用通用的指标体系，具有可比性。（2）层次性和系统性相结合。水务一体化管理是一个完整的体系，有不同的层次和要素组成，确定指标时，要分别确定目标层、主体层和群体层等不同层次，做到层次[45]性与系统性相结合。（3）动态性与静态性相结合。水务的发展是一个历史的、动态的发展过程，是静[46]态与动态的统一，因此指标的选取应当既要有静态指标，又要有动态指标。（4）综合性和具体性相结合。指标体系纪要对水务一体化的管理有综合全面的反映，又要有针对性，因此，应当是主体指标与群体指标相结合，全面详细与简要明确相结合。（5）可操作性。评价指标体系要以理论分析为基础，但是实际中会受到资料来源28 3基于LM-BP神经网络的水务一体化管理综合评价的限制，指标的选取应尽可能利用现有的统计资料，指标应该具有可测性，易于量化。3.3.2水务一体化管理指标体系的建立由城市水务一体化管理的概念、原则、目的，针对水务一体化管理的的评价的要求和实际情况，结合指标的设计理论，本文主要从水务管理体制改革、水务管理地区经济情况、防洪与水安全保障情况、供水、排水与污水处理回用、节水、生态环境保护7个方面综合考虑，共有26个子指标，具体的指标体系见表3.2，水务一体化管理现状综合评价指标体系表。对指标体系的具体说明如下：（1）水务管理体制的改革。近些年来，随着水务体制改革的推进，我国的水务一体化程度有了很大的提高，改革进展顺利。在水资源面临的各种严峻问题的形势下，建立符合水资源保护要求和生态规律的城市水务管理体制非常必要，按照涉水事务一体化管理的要求，本文将水务职能分为水行政、防洪、供水、节水、排水、污水处理及回用6各方面（与第二章水务职能统计一致），选取已组建水务局个数(P1)、拥有水行政职能水利局比率(P2)、水务局管理涉水事务(P3)的程度这三个指标来进行衡量。其中水务局管理涉水事物的程度是指评价区域的水务局承担的水务职能与总的水务职能的比值。（2）水务管理地区的经济状况。反映了一个地区经济发展的情况的直接指标是区域内的年内生产总值(P4)，为了衡量与水务相关的经济发展状况，本文又选取了水务企业的年度年销售收入(P5)和行政区内年度水务投资总额(P6)。（3）防洪与水安全保障，主要选取了城市防洪除涝达标率(P7)、饮水安全人口达标率(P8)、水旱灾害综合减灾指数(P9)、水功能区水质达标率(P10)这四个指标进行衡量。各个指标计算公式如下：2城市防洪除涝达标率(P7)=符合城市规划防洪除涝标准的区域面积（km）/全部城市2防洪除涝保护区面积（km）饮水安全人口达标率（包括农村）(P8)：饮水安全人口比例=饮水安全人口/总人口水旱灾害综合减灾指数是指干旱与洪涝灾害造成的经济损失总量占当年GDP的比重。其计算公式为水旱灾害综合减灾指数=旱、涝灾害损失值/当年GDP。水功能区水质达标率：水功能区水质达标率＝水功能区水质达标个数/水功能区总个数×100%。（4）供水（包括农村），城乡供水不仅要考虑一个区域的水资源可利用量，还要考虑该地区实际的供水量，因此，本文选取了水资源可利用量(P11)、实际供水量(P12)、自来水普及率(P13)、自来水供水能力(P14)这几个指标进行衡量。本次评价的几个城市中水资源总量资料来源于2013年的各地区水资源公报；实际供水量、自来水普及率、自来水供水能力资料来源于2013年的城市供水年鉴。（5）排水与污水处理回用主要选取了排水管网总长度(P15)、区域内污水处理总量29 华北水利水电大学硕士学位论文3(P16)、城市污水处理率(P17)、每m污水处理费(P18)等几个指标。排水管网总长度、区域内污水处理总量、城市污水处理率、每m3污水处理费用资料直接从2013年城市排水年鉴资料获取。（6）节水，2014年习总书记的治水新思路“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”中“节水优先”排在首位，说明了节水工作的重要性，本次节水选取了4个指标，分别是管网漏损率(P19)、万元GDP用水量(P20)、人均生活用水量(P21)、灌溉水利用系数(P22)。（7）生态环境保护，本文单独列出生态环境方面指标，是重点突出当前水环境和水生态保护的重要性。近些年来，水环境恶化，水生态系统退化，党的十八大，十八届三中、四中、五中全会对生态明文建设做出了顶层部署，水生态环境问题越来越得到重视，本文选取单位面积生态环境补水量、(P23)、水环境整治(调查问卷打分)(P24)、水土保持(调查问卷打分)(P25)公众对水环境的满意度(调查问卷打分)(P26)。其中单位面积生态环境补水量等于区域内的生态环境补水量与区域内的总面积比值。30 3基于LM-BP神经网络的水务一体化管理综合评价表3.2水务一体化管理现状综合评价指标体系表Table3.2Theindexsystemofcomprehensiveevaluationfortheintegratedmanagementofwateaffairs指标目标层准则层指标层性质已组建水务局个数占比(P1)正指标水务管理体制改革拥有水行政职能水务局（水利局）比率(P2)正指标(O1)水务局管理涉水事务的程度(P3)正指标行政区内年生产总值/万亿元(P4)正指标水务管理地区经济情况水务企业年销售收入/亿元(P5)正指标(O2)行政区内年度水务投资总额/亿元(P6)正指标水城市防洪除涝达标率(P7)正指标务防洪与水安全保障饮水安全人口达标率(P8)正指标一(O3)水、旱灾害综合减灾指数(P9)逆指标体水功能区水质达标率(P10)正指标3化水资源可利用量/亿m(P11)正指标3管供水实际供水量/亿m(P12)正指标理(O4)自来水普及率(P13)正指标3现自来水供水能力/(万m/d)(P14)正指标状排水管网总长度/万km(P15)正指标综3排水与污水处理回用区域内污水处理总量/亿m(P16)正指标合(O5)城市污水处理率(P17)正指标评每m3污水处理费用/元(P)逆指标18价管网漏损率(P19)逆指标节水（A）万元GDP用水量/m3(P)逆指标20(O6)人均生活用水量/(L/日)(P21)逆指标灌溉水利用系数(P22)正指标2单位面积生态环境补水量/（L/m）(P23)正指标生态环境保护水环境整治(调查问卷打分)(P24)正指标(O7)水土保持(调查问卷打分)(P25)正指标公众对水环境的满意度(调查问卷打分)(P26)正指标3.3.3水务一体化管理指标评分标准根据水务统计年报、水利方面专家打分和公众满意度调查表，设定的水务一体化管理现状评价的指标评分标准，具体见表3.3，水务一体化管理现状综合评价指标评分标准。31 华北水利水电大学硕士学位论文表3.3水务一体化管理现状综合评价指标评分标准Table3.3TheScoringstandardofcomprehensiveevaluationfortheintegratedmanagementofwateaffairs分数指标层优秀良好中等较差差90-10080-9060-8050-60<5070%～50%～30%～10%～已组建水务局个数占比(P1)≥90%90%70%50%30%70%～50%～30%～10%～拥有水行政职能水务局（水利局）比率(P2)≥90%90%70%50%30%70%～50%～30%～10%～水务局管理涉水事务的程度(P3)≥90%90%70%50%30%行政区内年生产总值/万亿元(P4)≥1.50.9～1.50.6～0.90.2～0.6<0.2水务企业年销售收入/亿元(P5)≥2010～205～101～5<1年度水务投资总额/亿元(P6)≥2512～256～122～6<290%～80%～75%～城市防洪除涝达标率(P7)100%<75%100%90%80%90%～80%～75%～饮水安全人口达标率(P8)100%<75%100%90%80%水、旱灾害综合减灾指数(P9)≤1%1%～2%2%～3%3%～5%>5%70%～50%～30%～10%～水功能区水质达标率(P10)≥90%90%70%50%30%3区域水资源总量/亿m(P11)≥5030～5015～305～15<53实际供水量/亿m(P12)≥5030～5015～305～15<570%～50%～30%～10%～自来水普及率(P13)≥90%90%70%50%30%3自来水供水能力/(万m/d)(P14)≥1000500～1000300～500100～300<100排水管网总长度/万km(P15)≥10.7～10.5～0.70.2～0.5<0.23区域内污水处理总量/亿m(P16)≥155～151.5～51～1.5<170%～50%～30%～10%～城市污水处理率(P17)≥90%90%70%50%30%每m3污水处理费用/元(P18)≤0.50.5～11～1.51.5～2>210%～20%～管网漏损率(P19)≤5%5%～10%>30%20%30%3万元GDP用水量/m(P20)≤1515～2020～2525～30>30人均生活用水量/(L/日)(P21)≤100100～125125～175175～200>200灌溉水利用系数(P22)≥0.70.65～0.70.6～0.650.55～0.6<0.552单位面积生态环境补水量/（L/m）(P23)≥5030～5010～305～10<5水环境整治(调查问卷打分)(P24)9-108～96～85～6<5水土保持(调查问卷打分)(P25)9-108～96～85～6<5公众对水环境的满意度9-108～96～85～6<5(调查问卷打分)(P26)32 3基于LM-BP神经网络的水务一体化管理综合评价3.4基于LM-BP神经网络的水务一体化管理现状综合评价模型的建立3.4.1评价对象的选取第二章节中，选取36个重要城市作为研究对象，对36个城市水务职能情况做了统计及总体评价，鉴于文章篇幅和资料的有限，考虑城市规模、经济发展水平、地域分布、水资源条件等，本次评价选取几个典型城市进行水务管理现状的综合评价，分别是华北地区的北京、天津，华中地区的郑州市，华东地区的济南市，华南地区的广州市和深圳市。一、北京市3北京地处半干旱、半湿润地区，人口已多达2000万，北京市人均水资源已降至100m/3年，按照国际公认标准，人均水资源量小于500m/年为极度缺水，北京水资源已明显低于极度缺水警戒线。1999～2004年，北京市5年持续干旱，降水量与年平均相比减少了25%，遭遇了新中国成立以来最严峻的水资源紧缺形势。特别是随着经济社会的发展，北京市水资源紧缺问题将更为严峻，当时北京市实行的是水资源“统一管理与分级、分部门管理相结合的制度”。在这种体制下，没有一个有实权的水资源统管机构，水资源难以统一规划、统一调度；同时，水资源的开发利用被人为分割成若干环节，相互间缺乏配合，为了改善北京的缺水状况，2004年，改革管水体制的工作正式开始，2004年5月19日，北京水务局正式成立。2006年，北京市彻底实现了四级水务管理体制，对供水、排水、节水、水环境治理、水源地保护进行全面的控制，有效地解决了水管理体制机构的重叠和权利分割问题，为应对北京市水资源短缺问题发挥了重大作用。二、天津市天津市的供水来源只要是地下水和引水（黄河，滦河），人均水资源占有量仅为1603m/年，不足全国人均占有量的1/15，按照国际公认标准，天津市也位于极度缺水线以下，天津市的水资源的极度匮乏和重度污染以及不合理的开发利用，是天津面临严峻的水资源问题，水资源问题已经制约了天津市的发展，天津市政府不得不进行改革，2009年天津市水务局正式成立，初步实现了水资源的统一管理，确立了“一龙管水，团结治水”的新格局，整合了水利、供水、排水三大行业，统一优化配置水资源，实现了全市涉水事务的统一管理，为解决天津水问题提供了有力保障。三、郑州市郑州市是河南省省会，全国第一批的十个节水型城市之一。流经市内的河流主要有贾鲁河、熊耳河、金水河、七里河、东风渠等，郑州市的地表水属淮河流域的沙颖河水系。郑州的水资源主要依靠黄河水和部分地下水，郑州市是人口大市，工业较多，近些年水资源紧缺问题越来越严重，特别是1999年之前，黄河水断流现象非常严重（1997年利津断流时间长达226天），且河流污染严重，城市地下水开采处于超常开采状态，33 华北水利水电大学硕士学位论文水源危机形势更加严峻。2009年，河南省成立河南水利投资有限公司（简称“河南水投”），河南省水投主要功能定位是为河南省政府从事水利工程建设的投融资平台。2010年郑州市正式挂牌成立水务局，整合涉水事务，加快了水利事业的的快速发展。四、济南市济南市又称泉城，是山东省省会，华东五大城市之一，山东省政治、文化、教育中心，也是国家批准的十五个副省级城市之一。济南市是一个资源型缺水城市，年径流量集中在6-9月份，地表径流自南至北呈递减趋势，由于径流特点，济南市在汛期时洪水暴涨暴落，而在非汛期降雨偏少，河流呈干涸状，这使得济南市水资源开发利用较为困难。现如今，济南市各区县基本上都已成立水务局，但济南市水利局仍未改制成水务局。五、广州市广州市地处我国亚热带地区，在东南地区有珠江水系穿城而过，而且雨量充沛，但广州仍然面临水资源问题，是典型的水质性缺水城市，据调查广州的自来水有60%有着不同程度的污染。广州市2008年开始推行水务体制改革，之后广州的水资源管理成效显著，水务服务水平也有明显提高。事实也证明，涉水事务一体化的管理的优势是传统水资源管理体制无法比拟的。六、深圳市3深圳市多年平均水资源总量约为19亿m，是全国严重缺水的城市之一，深圳水务未改革之前的水资源只要有以下特点：①本地水资源匮乏。深圳仅有中型水库10座，70%的用水需从市外的东江引入；②台风暴雨频繁；③河流污染较严重，城市排污量远远大于河流的自净能力，水环境治理压力较大。1993年9月，深圳市正式组建水务局，2001年，在供水公司的基础上吸收排水业务，组建大型水务集团，资产近60亿，深圳水务公司是我国最早实现市场化运营的水务国有企业，其管理能力、供水质量、技术服[47]务能力都在同行业中名列前茅。3.4.2基于LM-BP神经网络的评价模型的建立本次评价根据表3.3的评分标准，将评价结果分为优秀、良好、中等、较差、差五个等级，5个等级可以提供5组训练样本，然而对于BP神经网络，需要大量的样本进行学习训练，5组训练样本不足以反应内部之间的蕴含规则，这会导致BP神经网络评价模型鲁棒性不强，泛化能力差，精度低，没有实用价值，因此，需要对样本进行扩充[48]。本次评价应用MATLAB中的随机函数rand进行扩充，每个等级生成500组样本序列，共2500组训练样本。模型建立的具体步骤如下：(1)输入层、隐含层和输出层的确定本次水务一体化管理现状指标体系中，一共有26个群体指标，故网络模型输入层34 3基于LM-BP神经网络的水务一体化管理综合评价为26个，本次综合评价等级：90～100（优秀）、80～90（良好）、60～80（中等）、50～60（较差）、＜50（差），输出的结果是量化的分值，故输出层为1个神经元。神经网络设计中的关键步骤是隐含层节点的确定，它直接影响到神经网络对复杂问题的映射能力，对于隐含层神经元，许多学者在理论上做出了不少研究，最著名的是Kolmogorow定理，该定理证明了隐含层的节点数只要足够多，只含有一个隐含层的BP神经网络可以以任意精度去逼近一个非线性连续函数。然而隐含层节点数太多，会增加训练的复杂度，还有可能使网络在训练过程中出现一些不相干的因素影响整个网络，造成“过度吻合”的现象。然而，对于隐含层节点数的确定，目前尚无一种科学的解决办法，这也是BP神经网络的缺陷之一。本次评价，采用的是经验公式：隐含层神经元个数=mn，其中m为输入神经元个数，n为输出神经元个数，为1～10的常数[49]，根据此公式可得出隐含层的初始值，经过多次试算，本次评价模型的隐含层个数为14层，从而得出一个结构为26→14→1的BP神经网络模型，如下图所示：图3.1神经网络模型结构图Fig3.1.ThemodelstructureofNeuralnetwork(2)数据归一化对于神经网络输入信息，必须进行归一化，目的是加快网络的收敛速度，数据的归一化需将训练数据转化为（0,1）之间的数据，这是为了取消各维之间的数量级差别，从而避免了因数量级差别而造成的较大的网络预测误差，同时加快收敛速度。数据归一化的方法为最大最小法，具体公式如下：对于负向指标（越小越优型），函数形式：xk(xmaxxk)/(xmaxxmin)；对于正向指标（越大越优型），函数形式：xk(xkxmin)/(xmaxxmin)。式中：xmax是数据序列的最大值，xmin为数据序列的最小值。(3)LM-BP神经网络模型的训练及仿真本次神经网络的训练，根据表3.3的评分标准，生成共2500组训练样本，输入层有26个神经元，神经网络的结构为26→14→1，设置的网络训练参数为：最大训练次数（epochs）为1000，训练目标（goal）为0，显示间隔（show）为25，误差目标设为0.000001，本次模型计算，是在MATLAB神经网络的工具箱GUI（图形用户界面）进35 华北水利水电大学硕士学位论文行的，当训练达到精度要求后，对需要评价的城市数据进行了仿真，神经网络具体参数设置见图3.2，神经网络各参数情况。由图3.2可知，神经网络迭代了12次就达到了精度要求。为了使得计算结果更加精确，本次评价用神经网络模型进行了三次训练和仿真，具体输出结果见表3.4。图3.2神经网络各参数情况Fig3.2TheParametersofNeuralnetwork表3.4神经网络评价模型输出结果Table3.4Theoutputoftheneuralnetworkevaluationmodel第一次训练第二次训练第三次训练城市评价输出反归输出反归输出反归均值名称等级结果一化结果一化结果一化北京0.93393.30.93593.50.85685.690.8优秀天津0.88688.60.87387.30.78378.384.7良好郑州0.67867.80.79679.70.74174.273.9中等济南0.68868.80.71471.40.70670.670.3中等深圳0.88488.40.92192.10.85485.488.6良好广州0.90190.10.87487.40.83883.887.1良好3.4.3基于层次分析法的评价模型的建立为了与神经网络评价模型进行对比分析，本文用层次分析法对选取的6个城市进行水务一体化管理现状的综合评价。36 3基于LM-BP神经网络的水务一体化管理综合评价层次分析法（AnalyticHierarchyProcess），简称AHP，是由SaatyAL教授提出[50-51]的一种系统分析方法，层次分析法已广泛应用于各种工程风险等的分析。由表3.2可知，评价指标是有目标层（Target）、准则层（Layer）和指标层（Indicator）组成的，建立层次分析法模型的步骤如下：（1）构造判断矩阵判断矩阵的构建是层次分析法中的关键，对层次分析法正确的使用有重要的作用，以目标层A和准则层O为例，可构造出A-O层的判断矩阵为：15333111/511/31/31/31/51/51/331111/31/3A1/331111/311/331111/31/315333111531311同理，由表3.2的评价指标体系，可以构造出准则层对于指标层的O1、O2、O3、O4、O5、O6、O7的判断矩阵，此处不一一列举。（2）指标权重的计算对于每一层次的指标权重，就是对应的判断矩阵最大特征值λmax对应的标准化的特征向量，本次计算结果由MATLAB求出，具体的指标权重计算结果见表3.5。（3）一致性检验对于构造的判断矩阵，有时会难免出现判断上的不一致性，因此需要用一致性指标进行检验，一致性指标的检验公式如下：nCImaxCI，CRn1RI其中，对于RI，1至9阶判断矩阵分值见表3.6。一般要求，CR≤0.1，可认为，判断矩阵具有满意的一致性，否则，需要对判断矩阵从新调整。经过计算，A、O1、O2、O3、O4、O5、O6、O7判断矩阵的CR均小于0.1，满足一致性要求，具体计算结果见表3.7。37 华北水利水电大学硕士学位论文表3.5权重计算结果Table3.5TheresultsofweightcalculationO1O2O3O4O5O6O7指标权重0.2380.0370.0860.1060.0860.2380.209P10.2810.067P20.1350.032P30.5840.139P40.1630.006P50.2970.011P60.5400.020P70.2000.017P80.2000.017P90.2000.017P100.4000.034P110.1250.013P120.3750.040P130.1250.013P140.3750.040P150.1220.011P160.2270.020P170.4240.036P180.2270.020P190.2510.060P200.1580.037P210.1030.025P220.4880.116P230.0880.018P240.2720.057P250.1570.033P260.4830.101表3.6RI值查询表Table3.6thelookuptableofRI1234567890.000.000.580.901.121.241.321.411.45表3.7CR计算结果表Table3.7TheresultsofCR判断矩阵LO1O2O3O4O5O6O7λmax7.1653.0183.0094.0004.0004.0104.1434.015CI0.0280.009150.0046000.00350.04770.0048RI1.3200.580.580.90.90.90.90.9CR0.0210.015780.0079000.00390.0530.005438 3基于LM-BP神经网络的水务一体化管理综合评价（4）基于层次分析法的评价结果由表3.3的评分标准，结合北京、天津、郑州、济南、深圳、广州的收集的实际资料，用线性插值法将各项评价指标进行评分。最后根据表3.5的各指标权重和各指标评T分值，进行水务一体化管理现状综合评价，具体评价公式为：SW*L()(l)，i1nijknW为各评价指标权重构成的矩阵，L为评价对象各指标评分值构成的矩阵，具体计算结果见表3.8。表3.8基于层次分析法的综合评价结果Table3.8TheresultsofcomprehensiveevaluationbasedonAHP评价指标北京天津郑州济南深圳广州已组建水务局个数占比(P1)5.796.014.565.726.685.79拥有水行政职能水务局（水利局）比率(P2)3.213.213.213.213.213.21水务局管理涉水事务的程度(P3)13.9013.908.348.3413.9013.90行政区内年生产总值/万亿元(P4)0.600.540.370.350.540.56水务企业年销售收入/亿元(P5)1.101.100.630.640.921.10年度水务投资总额/亿元(P6)2.002.001.641.631.661.74城市防洪除涝达标率(P7)1.381.241.031.031.201.20饮水安全人口达标率(P8)1.511.501.381.411.531.50水、旱灾害综合减灾指数(P9)1.441.411.201.171.381.39水功能区水质达标率(P10)1.991.891.381.783.102.043区域水资源总量/亿m(P11)0.970.790.700.900.981.33实际供水量/亿m3(P12)3.312.852.512.502.603.98自来水普及率(P13)1.331.331.331.271.331.32自来水供水能力/(万m3/d)(P14)2.742.701.992.122.283.04排水管网总长度/万km(P15)1.050.580.570.530.990.94区域内污水处理总量/亿m3(P16)1.711.471.351.281.721.70城市污水处理率(P17)3.183.333.493.323.503.28每m3污水处理费用/元(P18)1.171.521.611.541.481.38管网漏损率(P19)4.434.304.274.194.544.03万元GDP用水量/m3(P20)3.143.261.991.713.751.57人均生活用水量/(L/日)(P21)1.171.611.901.751.471.34灌溉水利用系数(P22)10.538.468.695.615.505.82单位面积生态环境补水量/（L/m2）(P23)1.531.011.441.401.791.14水环境整治(调查问卷打分)(P24)5.124.554.554.554.555.12水土保持(调查问卷打分)(P25)2.632.632.632.952.952.95公众对水环境的满意度(调查问卷打分)(P26)9.088.077.068.078.079.08总分86.081.369.869.081.680.5评价结果良好良好中等中等良好良好39 华北水利水电大学硕士学位论文3.4.4评价结果的分析与对比根据表3.4，3.8，将两种评价方法进行汇总，详见表3.9，两种模型评价结果对比表。表3.9两种模型评价结果对比表Table3.9TheevaluationresultsoftwokindsofmodelsLM-BP神经网络层次分析法城市名称综合分值等级综合分值等级北京90.8优秀86.0良好天津84.7良好81.3良好郑州73.9中等69.8中等济南70.3中等69.0中等深圳88.6良好81.6良好广州87.1良好80.5良好由两种不同的模型方法得出的结果可以得出如下结论：（1）基于LM-BP神经网络的评价模型的评价结果显示，水务一体化管理程度最好的是北京市，评价结果显示优秀。这也和客观情况相符，北京市将涉水事务一体化后，管理效率大大提高，水环境、污水处理回用、节水等方面的工作比其他是城市更有效果。水务管理体制的改革，大大提高了用水效率，一定程度上缓解了北京的水问题。（2）天津、深圳、广州三市水务一体化管理水平程度结果显示为良好。深圳、广州、三个城市也均已实现水务一体化，所有的水务职能均已纳入水务局，并且深圳市是全国第一个进行水务一体化改革的城市，这就表明了水务一体化管理与传统的水资源管理模式相比，大大提高了水资源的管理效率。（3）评价结果显示郑州市和济南市的水务一体化管理等级为中等。其中济南市并未成立水务局，并未进行水务一体化改革，而郑州市虽然成立水务局，但水务管理职能中的排水和污水处理回用职能并未完全纳入水务局，这些因素对水务一体化综合管理的评价结果有一定的影响，同时也不利于水行政主管部门水务一体化管理。（4）基于层次分析法的评价模型，与LM-BP神经网络评价模型相比，评价结果几乎一致，这表明基于LM-BP神经网络评价模型的实用性和有效性。（5）基于LM-BP神经网络的评价模型优势有两点，一是克服了传统的神经网络模型的缺点，其收敛速度和精度都有所提高。二是与层次分析法相比，神经网络批量数据的处理的效率大大提高。（6）评价模型的客观性，准确性，效率性，为今后的水务一体化的管理决策和水行政主管部门绩效评价提供了科学的评价方法。3.5本章小结本章为本文的核心章节，主要介绍了LM-BP神经网络模型的理论基础，水务一体化管理综合评价指标体系的建立以及基于LM-BP神经网络模型的水务一体化管理综合40 3基于LM-BP神经网络的水务一体化管理综合评价评价的应用研究，选取北京、天津、郑州、济南、广州、深圳几个有代表性的城市进行模型的应用，并用层次分析法的评价结果和LM-BP神经网络的结果进行对比分析，结果显示评价模型的客观、准确、有效，这为今后的水务一体化的管理决策和水行政主管部门绩效评价提供了科学的评价方法。41 华北水利水电大学硕士学位论文42 4深化我国城市水务一体化管理改革的对策4深化我国城市水务一体化管理改革的对策4.1深化我国水务一体化管理体制改革面临的新形势及新要求4.1.1水务一体化管理是落实治水新方针的需要治水新方针，是习总书记在2014年针对保障水安全问题时提出的，主要内容是“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”，这十六字的治水新方针是新时期水利工作的科学指南，对推进水务行业的进一步发展具有深远意义。一“节水优先”，我国目前的用水方式属于粗放型，万元工业增加值用水量为世界先进水平的2—3倍，农田水灌溉系数也远低于世界先进水平，所以必须要求我们必须落实节水优先战略。在调研的36个城市中，水务局或水利局涉水事务职能中，承担节水职能的占比85%，大部分都已实现将节水职能划入水务局或水利局。将节水职能与其他涉水事务统一起来，有利于节水工作的顺利开展。二“空间均衡”，要求我们要深刻认识到水资源和生态环境的承载能力，树立生态文明理念，坚守空间均衡的原则，实现人与水、人与自然的和谐相处，做到空间均衡，要坚持“以水定城、以水定人、以水定地、以水定产”的原则，统筹涉水事务，统筹城乡发展，由重视城市供排水管理向城乡供排水统筹兼管并重转变。三“系统治理”，要求我们用系统论的思维理论去看待和解决问题。城市水务系统的供用水、节水、排水、污水处理与回用是一个复杂的大系统，只有统一筹划，系统治理，才能突破水利行业发展的瓶颈，创造水务发展新契机。四“两手发力”，要充分发挥市场和政府的作用。水行政主管部门要加快转变政府职能，统一涉水事务，组建水务局，主要负责行政职能和监管职能。而水务企业，要引入市场机制，实现水务行业市场化、多元化和竞争化，政府应由“管理型政府”向“服务型政府”转变，充分利用市场来优化配置水资源，让政府和市场“两只手”相辅相成、相得益彰。4.1.2水务一体化管理是加快建设生态文明和推进生态文明制度体系的需要中央高度重视生态文明建设，十八大、十八届三中全会、十八届四中全会、十八届五中全会都对生态文明制度建设做出顶层部署。生态文明建设是中国特色社会主义事业的重要内容，关系人民福祉，民族未来，“两个一百年”奋斗目标和中国梦的实现。但是总体上，我国生态文明建设程度不高，当前情势资源约束趋紧，生态系统退化，环境污染严重，经济发展与资源环境之间的矛盾日益突出，中国的经济发展处于瓶颈状态。而水生态文明是生态文明建设的核心内容，怎样解决水问题与经济发展的矛盾，怎样还百姓青山绿水是当前水利工作者亟待解决的问题。为此，水利部明确提出水生态文明建设的五大目标，参见文献[52],这五大目标涉及供用水、节水、水污染防治及污水处理回用等方面，以往的涉水事务分散多个部门，多龙管水的情形下对实现水利部水生态文明建设的目标是不利的，只有将涉水事务统一起来，成立水务局，统一规划，统一管理，构43 华北水利水电大学硕士学位论文建系统完整的水生态文明制度框架才能快速有效地实现水生态文明建设的五大目标。4.1.3水务一体化管理是推进国家新型城镇化的需要《国家新型城镇化规划(2014-2020年)》（以下简称《规划》）于2014年3月17日正式公布，推进以人为核心的城镇化是最大亮点。现阶段，我国城镇化处于快速发展阶段，据统计，2012年我国城镇化已达到52.6%，预计2020年将会达到60%左右。国外研究表明：当城镇化达到50%-60%时，将会凸显“城市病”现象，一系列的问题诸如环境污染，能源短缺、交通拥堵等随之而来。正如我国现阶段的资源环境与经济社会发展的矛盾日益突出，环境污染严重，生态系统退化，因此我国新型城镇化势必不能再走“先污染后治理”的老路，要由偏重数量规模增加向注重质量内涵的提升转变，必须坚持城镇化、工业化和生态环境的和谐可持续发展。新型城镇化要以人为本，协调好城市生活、生产、文明创造等功能，更重要的是实现从工业文明向生态文明的思维模式的转变，创造“人城和谐”的空间环境。生态文明要求的城镇化，应该是集约、智能、绿色、低碳的新型城镇化发展道路，即科学空间布局，严格管控水源，集约利用土地，推动低碳交通，普及绿色建筑，循环利用资源，发展再生能源，优化生态环境。面对新型城镇化的要求及以往“城市病”和“先污染后治理”的教训，水务行业的发展势必要转变以往的管理模式，实现水资源的集约发展，这就要求涉水事务要统一规划，统一管理。水利基础设施建设要事先科学规划，优化空间布局和规模结构，就必须实行水务一体化管理，涉水事务的分散，管理职能的不统一，势必会阻碍新型城镇化的推进。只有城乡水务一体化的发展才能够实现水资源高效可持续利用，提高基础设施和公共服务设施等资源的利用率，实现污染集中治理，减少投入成本，提高治理水平和效率。4.1.4水务一体化管理是水务行业适应国家“大数据战略”的需要2008年9月，一篇名为“BigData:ScienceinthePetabyteEra”的文章在Science杂志发表了，BigData即“大数据”这个词开始被广泛传播。2015年中国共产党第十八届五中全会报告指出：“……实施网络强国战略，实施“互联网+”行动计划，发展分享经济，实施国家大数据战略……”。在长期的建设运营管理实践中，水利行业积累了大量的业务数据，诸如水文基础信息、用水户用排水信息、污水处理及回用信息等，而遥感、射频技术、GIS等现代化信息化术的迅速发展,全面拓展了水利信息的要素类型和空间尺度。这些数据都进一步丰富了水利行业的大数据集。然而，我国的水利行业对于数据的管理水平滞后于行业发展的需求，主要表现在两个方面:一是水利行业内数据的管理制度不健全，部分协调机制不完善。水利数据信息的采集存储是碎片化的状态，不同的部门存储有不同的数据，很多数据仅仅是局部范围使用，并且重复劳动现象普遍，水利信息资源未实现全系统共建共享。二是面对快速增长44 4深化我国城市水务一体化管理改革的对策的数据，分类管理和集中存放缺乏有效手段，很多有价值的数据无法长期保存使得数据无法追溯对比。这些问题的存在，都不利于水利大数据的价值真正实现。要求水利行业要对涉水事务进行统一管理，将区域内的防洪、排涝、供水、需水、节水、水资源保护、污水处理及回用等实施统一管理，建立统一的水利数据信息处理平台，全面整合分散的各类水利信息资源，实现信息共享，并对数据进行深度挖掘，以满足水利业务和事物发展的需要。随着大数据时代的发展，涉水事物的统一管理是其发展的必然结果。4.2深化我国水务一体化管理体制改革的对策4.2.1构建新型城市水务治理结构在政府、社会、市场三方共同作用下，引入治理理念，构建新型的城市水务治理结构。首先，政府要加快水务管理职能转变，进一步突出社会管理和公共服务职能，强化监管职责。政府要区分定位好自身的几个角色：一是制度的供给者。政府的地位和性质确定政府是水务治理结构中的权威来源，政府要充分制定和完善各种管理制度，要进一步简政放权，深化水行政审批制度改革，明确各类主体的责任、权利和义务，激发市场的活力及创造力，提高水行政的管理效率和质量。二是监管者，政府的监管职责是政府管理中的重中之重，是水务管理的核心，政府需及早完善监管体系，成立独立的水务监管机构，明确各个主体的权、责、利及惩罚机制并通过立法保障水务市场监管，拓宽公众参与渠道，赋予公众参与监管的权力。三是扶持者和激励者。水务行业的基础设施建设投资额度大，投资回报期比较长，沉淀成本较高，因此，政府要鼓励社会资本或者组织参与水务行业建设，这就需要政府相应的激励和扶持政策，如资源支持、财政支持、税收减免等。四是最终责任人。水务行业的公益性特性决定政府是城市水业服务的最终责任人，特别是一些城市水务的管网建设及污水处理设施建设，政府的财政投入是必不可少的。其次，依据社会发展环境的变化和行业特性，合理确定社会和市场的分工，积极引入市场和社会共同参与到水务行业，面对水务基础设施建设和维护的巨大资金缺口，大力引入民间资本是必然选择，目前构建政府、市场、社会多主体的城市水治理结构体系是城市水管理发展的趋势所在。最后，要完善社会公众参与的渠道和途径。社会公众是城市水产品及服务的消费者，也是最终评价者。社会公众有效地参与充分保证了城市水务服务真正处于社会监督之下，因此它也是重要的制约机制，保证水务行业提高服务的质量和效率。因此要积极扩大公众的参与范围和途径，促进水务决策的制度化、科学化和民主化。45 华北水利水电大学硕士学位论文4.2.2整合水务产业结构，健全多元化投融资机制城市水务的发展离不开强有力的资金保障，当前我国正处于大规模的城镇化建设时期，因此水务基础设施投融资渠道的多元化和市场化是实现水务市场化改革目标的基本条件。建设部发布的《关于加快市政公用行业市场化进程的意见》已经明确提出投融资体制市场化改革的实现形式是:经营性市政公用设施的建设和运营实行特许经营制度；鼓励社会资金、外国资本采取独资、合资、合作等多种形式，参与市政公用设施的建设，形成多元化的投资结构；对供水、污水处理等经营性市政公用设施的建设，应公开向社会招标选择投资主体。实现融资渠道的多元化，多途径、合理吸纳社会资本，采用包括BOT、TOT等投融资方式，吸引外资、民间资本进入城市水务行业，并充分利用证券市场进行筹资。以逐步形成公共设施建设投资和经营主体的多元化，多渠道的投融资机制。但是，必须明确，公共财政是水务行业发展的最稳定的资金来源和根本保障，除此之外，还要鼓励金融机构为城市水务建设提供长期的低息贷款，制定财政贴息的贷款扶持政策等。4.2.3建立合理的水价形成机制合理的水价连接着生产和消费，是市场经济体制的核心标志。比如澳大利亚的供水业改革中水价改革是关键。长期以来，中国的水价一直偏低，低微的水价不但不能弥补服务和生产成本，给企业造成了经营性亏损，还给政府造成了沉重的财政负担，更糟糕的是，不合理的水价造成水资源的浪费，不利于节约资源和保护环境。因此，为了给居民提供长期优质公共服务和吸引投资，同时保证公共基本利益前提下，充分发挥水价在资源合理配置和水资源保护中的基础性作用，故依据市场规律，综合考虑居民接受能力、物价指数和供水企业制水成本，建立合理的城市供水水价形成机制和调整机制是当前加强城市水务管理工作中的一个重要手段。4.2.4完善水务行业相关法律法规只有完善水务行业相关的法律法规体系，才能为水务改革提供法律依据和保障，根据世界城市水务改革的经验启示，必须要先立法，通过法律形式不断规范水资源开发、[54-55]利用、保护、节约等行为，为改革提供明确的方向和法律保障，减少改革的风险。水务相关法律同时也赋予各管理机构职权，这些法律文件成为政府职能部门管理体制改革的纲领性文件。然而，就我国现状而言，我国的法治基础薄弱，法律、法规相关的立法内容庞大且立法过程较长。所以单纯通过立法机构主导改革是不太容易实现的，这使得中国的改革是先通过以往改革的经验，制定相关的政策法规，条件成熟后再上升为法律文件，即有“先改革后立法”的特点。完善水务行业相关的法律法规，可以先制定法规或政策性文件，通过实践，时机成熟时可以上升为城市水务行业管理的法律法规体系。所指定的法律法46 4深化我国城市水务一体化管理改革的对策规要公开、透明，各地方根据本地实际情况制定出适合本地的地方性法规，增强可操作性，真正的发挥法律法规保障改革，减少风险和成本的作用，确保水务行业公平竞争和有序发展。4.2.5实现城乡水务一体化管理，为水资源优化配置提供有力体制保证城乡水务一体化管理是以城乡为一体进行水量与水质的统一管理，以水为纽带对管辖区域内的人口、环境、资源和经济进行综合协调管理。城乡水务一体化的主要任务是通过城乡水务一体化管理体制改革，提高水行政管理部门的公共服务水平和社会管理能力，实现水资源高校利用、优化配置和科学保护，致力于建设水生态与环境保障体系、城乡一体的供水安全保障体系，建设节水型社会。由于我国长期的城乡二元结构的发展模式。造成城乡差距、地域差距、收入差距不断拉大，成为经济发展中不和谐因素的体现，“十二五”规划中提出要统筹城乡发展，促[59]进城乡基础设施、公共服务、社会管理一体化。城乡水务一体化是实现城乡公共服务均等化和城乡可持续发展的前提和基础。在城乡水环境改善、防洪安全保障及基础设施建设及城乡水资源优化配置方面，通过城乡涉水事务的统一规划，城乡水源统一调度，城市供水向周边农村延伸，区域联网供水等多种措施支持新农村建设。城乡水务一体化管理是城乡水务发展的趋势所在，是使生产力发展由外延式向内涵式转变的动力，通过改变传统发展方式，转变经济增长方式，提高发展的效率，从而实现经济规律和生态规律在生产力的运动过程中的完美统一。4.2.6构建合理高效的竞争机制城市水务改革成效是否显著，行业能否高效运转，一个重要的条件是能否打破水务行业的行政垄断，建立合理高效的竞争机制。城市水务行业具有自然垄断性和规模经济型，这就使得垄断成为水务现行市场结构的基本形态，这就要求水务行业进一步的发展必须对垄断加以制约，否则可能会影响水务行业的高效运转。构建高效的竞争机制主要有两个方面：一是正确处理垄断与竞争的关系，恰当合理的市场结构对形成高效的竞争机制非常重要，所以必须防止垄断行为，构建竞争机制，以实现水务行业高效运转。二是完善水务行业的特许经营制度。特许经营其实质是将企业的长期垄断行为改变为不同区间与不同时间上的竞争行为。通过特许经营可以引入两种竞争：一方面企业可以在获取水务特许经营权时在招标时段产生竞争，另一方面在特许经营期间，有特许经营权的企业与其他具有潜在进入可能的企业之间产生的竞争。总之，构建合理高效的竞争机制，有助于激发各竞争主体的活力和创新力，促使各竞争主体不断提高其产品质量、服务水平及管理水平以适应市场需求，从而促进水务行业发展，增加社会福利，提高人民生活水平。47 华北水利水电大学硕士学位论文4.2.7加强水务信息化建设，实现智能水务在这个“大数据”和“互联网+”的时代，水务行业更是要充分认识并实现水利大数据的价值，加强水务信息化建设，为水务相关工作提供有价值的数据支撑，进一步提高水务各项工作决策效率和科学化程度。然而，我国的水务行业对数据管理的水平落后于行业发展的要求，水利数据收集、存储等处于碎片化状态，不同的数据存于不同的部门，部门协调机制不完善，使得对信息的综合利用几乎为零，重复劳动力现象大量存在，故加强水务信息化建设，构建水务综合管理信息化平台迫在眉睫。智慧水务是在水务信息化的基础上高度整合水务信息资源并加以开发利用，通过物联网技术、云计算、无线宽带等新兴技术与水务信息系统的结合，实现水务信息共享和智能管理。智慧水务涵盖了水资源、水质、供排水、防汛抗旱等各个方面。智能水务的实施，能够实现水务信息共享，提高水务信息化水平，实现水务部门对水资源的实时监测和管理，以满足水务行业对信息的需求，实现水资源合理开发利用，优化配置和有效保护。4.3本章小结本章首先论述当前水务改革的必要性，最后提出深化我国水务一体化改革的对策，多方面的促进水务体制改革，使之适应当前形势，促进经济社会发展。48 5结论与展望5结论与展望5.1主要研究结论本文对我国重要城市水务一体化的管理现状进行调查，并用定性和定量的方法进对水务管理现状水平进行评价，具有一定的理论意义和实践意义，主要研究结论如下：（1）本文第二章对36个重要城市进行全面调研，并进行定性评价，水行政主管部门全都包括水行政和防洪职能，36个城市中成立水务局的有24个，占比为67%，水务一体化的程度有了进一步的提高。承担供水、节水、排水、污水处理及回用的职能占比分别为56%、86%、44%、14%，其中污水处理回用纳入职能比例是最低的的。通过调研，总结得出我国的水务一体化管理取得成效主要有以下几方面：一、通过转变政府职能，统一涉水职能，促进了城市水业的巨大发展；二、水务一体化程度不断提高；三、遵循市场规律，推行政企分开，水务市场得到良性发展；四、投资资金来源多元化，服务体系社会化。我国水务一体化管理体制改革存在的不足为：与水务一体化相适应的法律法规制度建设仍相对滞后；有些城市水务职能配置仍然不合理，职能转变不到位；水务管理社会参与不足。（2）第三章主要是运用LM-BP神经网络数学模型进行水务管理现状评价，对选取的北京、天津、郑州、济南、深圳、广州6个典型城市进行定量评价，为了验证模型的实用有效性，结合层次分析法进行对比分析，基于层次分析法的评价模型与LM-BP神经网络评价模型相比，综合分值相差不大，评价等级几乎一致，这表明基于LM-BP神经网络评价模型的实用性和有效性。同时评价的6个城市中，北京市评价结果显示优秀，天津、深圳、广州评价结果为良好，而郑州和济南略差，为中等水平。（3）第四章主要提出了深化我国水务一体化改革的对策：一、构建新型城市水务治理结构；二、整合水务产业结构，健全多元化投融资机制；三、建立合理的水价形成机制；四、完善水务行业相关法律法规；五、实现城乡水务一体化管理，为水资源优化配置提供有力体制保证；六、构建合理高效的竞争机制；七、加强水务信息化建设，实现智能水务。5.2主要研究创新本文主要的研究创新点：（1）本文对于水务一体化现状管理水平的调研，是从水行政主管部门涉水职能管理角度着手，通过对水行政、防洪、供水、节水、排水、污水处理回用职能纳入情况进行统计，更加具有针对性，通过研究，对政府进一步的管理决策有一定的实际意义。（2）本文将神经网络数学模型应用于水务一体化管理综合评价。首先建立评价指标体系及评价标准，然后建立LM-BP神经网络综合评级模型并运用，并与层次分析法49 华北水利水电大学硕士学位论文综合评价模型进行对比，结果显示本文建立的LM-BP神经网络评价模型实用有效，相对于层次分析法，提高了计算效率，对于批量数据的处理，神经网络显示了它的优越性。评价模型的客观性，准确性，效率性，为今后的水务一体化的管理决策提供了科学的评价方法。（3）针对当前经济社会面临的新形势及国家对水利行业改革的新要求，提出了进一步深入水务一体化改革的对策，具有一定的实用性和可操作性。5.3研究中的不足研究中的不足有以下几点：（1）水务行业的复杂性和广泛性决定水务行业是一个广阔的领域，本文的不足之一是在限定研究重点的同时，可能忽略了其他重要问题，尤其是在调研过程中偏重对政府涉水职能的调研，而弱化了对企业承担水管理职能的调研。此外在关注宏观问题和归纳规律的同时，可能忽略了某些细节、局部或例外，而这些细节也许或者甚至是未来发展或者创新的突破口。（2）本文水务一体化综合管理指标体系的建立及评价标准是水利部专家依据经验及历年的水务统计指标制定的，有待进一步完善，使得指标体系和评价标准更加科学客观。（3）某些支撑性的资料和数据有待进一步的完善，本文由于资料不足，只选取了北京、天津、郑州、济南、广州、深圳6个城市进行定量评价，如果基础资料能够进一步完善，对调研的36个重要城市进行定量评价，得出结果，找出规律及存在的问题进而提出解决方法则更具有说服力。5.4进一步研究展望论文写作过程中，诸多因素限制，许多问题难以尽述，而且在研究过程中又会有新研究课题出现，在本文研究基础上，有待进一步完善的问题：（1）要进一步完善指标体系及评价标准的建立，使得评价指标体系和标准能够更加客观科学、实用有效。（2）完善城市水务管理的分析框架，从城市水务宏观资源配置、中观组织管理、微管技术管理等几个层面系统研究城市水务一体化管理。这些涉及各个方面，例如今后的水行政主管部门与水企业之间，水行业组织与水企业，水企业之间的关系等需要进一步研究完善相关理论。50 攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文参加项目情况：1、新乡市水资源管理指标方案编制项目来源：河南省水生态文明城市试点项目项目编号：2012DY0252、河南地下水资源评价与开发利用红线指标体系研究项目来源：河南省水利厅项目项目编号：201208013、我国再生水利用与综合评价研究项目来源：水利部水资源费专项项目编号：DRCW(2011)164、泰沂山谷丘陵区土地流转节水灌溉与水生态改善关键技术研究项目来源：全国小农水重点县建设项目项目编号：财农[2009]92-20145、重要城市水务一体化现状与推进对策研究项目来源：水利部水资源费专项项目编号：DRCYSM（2015）93发表论文情况：1.周振民，刘俊秀等，LM-BP神经网络水质评价模型应用研究-以新乡市卫河为例,中国农村水利水电，2015，7：64-67（中文核心）2.周振民，刘俊秀，郭威.郑州市水系格局与连通性对比评价,人民黄河，2015,10：54-57.（中文核心）3.周振民，刘俊秀，范秀等，河道生态需水量计算方法及应用研究,中国农村水利水电.2015,11.（中文核心）51 华北水利水电大学硕士学位论文52 致谢致谢年难留，时易损。真是时光如梭，岁月如流，一眨眼的时间就又到了毕业季，三年的时间收获了不少却也感慨颇多，再次回首，内心充满无限的感恩。首先要感谢自己的导师周振民教授，没有老师耐心帮助和悉心指导我的硕士论文是完不成的。周老师的平易近人的性格、认真务实的精神、严谨的科研态度对我产生了重大的影响，从老师的身上我们学习到搞科研要从基础做起，要踏实勤奋，遇事沉着冷静，戒骄戒躁。老师给我们提供了一个相对自由而又充满活力的学术环境，使我们充分发挥自己的创造力，带领我们不断创新。在老师的带领和指导下，我们的科研团队攻克了一个又一个科研项目。三年的学习中取得的点点滴滴的进步都离不开老师的指点和帮助，论文的选题、开题、资料获取和定稿都凝聚了老师的心血。值此毕业之际，谨向尊敬的导师表达衷心的感谢和最崇高的敬意。在论文调研和资料收集过程中，感谢王学超师兄和侯煜堃老师的帮助，论文写作过程中感谢师兄王学超、梁士奎、叶飞的指导和帮助。同时感谢师兄刘海颖，师姐肖焕焕、徐峥，同门巴晓杰、管财、李延峰，师弟刘兆旋、刘朔等在学习和生活上给予我的帮助、指导和支持。感谢室友史静、于晶晶对我生活和学习上的关心支持，有你们才使我在异地他乡有家的温暖。最后特别感谢我的父母、哥哥、男友以及亲朋好友，你们的对我的无私关爱和默默支持才使我顺利完成学业。你们的亲情给我最持久的动力和最真诚的陪伴，让我感到无比的温馨和安慰。谢谢你们！在此，向为论文评审和答辩付出辛劳的各位专家教授们表示最真诚的谢意！毕业不是终点，而是新的起点，路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。衷心祝愿相知、相遇、相离的每一个人身体健康，工作顺利，幸福开心！姓名：刘俊秀2015年3月653 华北水利水电大学硕士学位论文54 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