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【摘 要】 本文建立了阜南县水资源承载能力评价指标体系和评价模型,在此基础上对阜南县的水资源承载能力进行评价,并提出了提高阜南县水资源承载能力的途径。
【关键词】 水资源承载能力;指标体系;评价
1 引言
阜南县地处淮北平原,地处河南和安徽省的西北部南端交界处,位于东经115°16′~115°57′,北纬32°24′~32°54′。阜南县南北长52km,东西宽66km,国土面积1880.40km2。阜南县多年平均水资源总量为64279万m3,人均水资源量水资源不足表现为水质型、资源型和工程型缺水,三者兼顾。近些年,随着社会经济的发展,阜南县水资源紧张的局面日益加剧,为使阜南县水资源的可持续利用,人口、经济合理的增长,指导阜南县产业结构的调整,进行阜南县的水资源承载能力的评价是十分必要的。
2 阜南县水资源承载能力模型建立
2.1阜南县水资源承载能力指标体系建立
在现有的研究中,水资源承载力评价指标体系通常包括三层结构:①目标层是水资源承载力评价指标体系的最高层;②准则层的五个指标反映了水资源承载力的影响因素,分别是水资源条件U1、水资源开发利用程度U2、水质状况U3、社会发展状况U4、经济发展状况U5;③指标层包含16个具体指标,从不同侧面反映五个方面的准则,能够准确体现区域水资源承载力的内涵。本文在现有理论研究成果基础上,根据阜南县社会经济发展状况、水资源特征以及数据的可获得性,选取16个相应指标构成阜南县水资源承载力评价指标体系。
2.2阜南县水资源承载能力评价模型
鉴于水资源承载力指标体系的多重复杂性,模糊综合评价是一个有效方法。同时,本文指标较多,采用层次分析法定量分析指标权重比较理想。因此,本文采用基于AHP构权的多层次综合模糊评价模型评价阜南县水资源承载能力。基于AHP构权的多层次模糊综合评价模型先进行多层次模糊综合评价,然后运用AHP对水资源承载力的准则以及具体指标进行分层次赋权。
(1)因素集的划分及评语集的建立
根据水资源承载力模型所选取的指标体系,可以将因素集划分为:
在借鉴已有研究成果和相关专家建议的基础上,本文将阜南县水资源承载能力评价模型中各个因素对水资源承载能力的影响程度划分为3个等级,每个因素的各等级数量指标如表2所示。
其中,V3级代表状况较差,说明水资源承载能力接近饱和值,未来开发潜力较小,在既定的社会经济发展方案下可能发生水资源短缺,需要制定相应的对策;V1级代表情况较好,说明区域内的水资源承载能力较大,水资源开发潜力较大,能够满足未来社会经济发展对水资源的需求;V2级介于V3级和V1级之间,表明区域内的水资源供给和开发利用已经达到相当程度,但仍然具有一定的开发潜力。如果加强对水资源的节约保护和合理利用,区域内的水资源可以在较大程度上满足国民经济发展的需求。
为客观评价各个因素对水资源承载力的影响程度,分别对Vl、V2、V3进行0~1区间的评分,取αl=0.95,α2=0.50,α3=0.05,数值大小反映水资源开发潜力的大小。在综合评定过程中,根据αi值和B矩阵中各等级隶属度bi值,按公式(1)计算水资源承载能力的综合值,α值越高,水资源承载能力的潜力就越大。
(2)基于AHP法的水资源承载力评价指标权重
根据上述指标体系,本文拟采用AHP法,确定各级指标的判断矩阵。
在建立各级指标判断矩阵之后,可以求得相应的单排序向量,在此基础上,对各判断矩阵进行一致性检验,这种一致性检验是循环的,如果没达到一致性要求,则重新建立判断矩阵直到达到一致性要求,最终得到承载力评价指标的权重,即为总排序。
(3)隶属函数的建立
由于水资源承载力模型的指标数量较多,需要对指标进行分类。与上级指标变化趋势一致的单项指标为“正指标”,不一致的则为“负指标”,可以根据各指标的实际值对照各评价因素的分级值获得该指标所对应的评语论域的值。为了消除不同等级之间数值差异不大,评价等级相差一级的跳跃现象,需要进行模糊化处理,实现各级之间的隶属函数平滑过渡。对将V2级落在区间中点的隶属度确定为1,两侧边缘点的隶属度为0.5,中间向两侧按线性进行递减。对于Vl和V3两侧区间,距离临界值越远,则两侧区间的隶属度越大,在临界值上将属于两侧等级的隶属度确定为0.5。据此,按照相对隶属度的定义,可以构造各评价等级相对隶属度的计算公式。Vl、V2级的临界值为kl,V2、V3级的临界值为k3,V2等级区间中点值为k2:
对于“负指标”,C21,C23,C25,C33,C41,C42,C52各评语级相对隶属度函数计算公式为:
对于“正指标”C11、C12、C22、C24、C31、C32、C43、C51、C53,各评语级相对隶属函数计算公式与上式相同,只需把自变量ui取值区间“≤”改为“≥”,“<”改为“>”即可。
3 阜南县水资源承载能力评价结果
综合本次规划阜南县的社会经济和水资源调查评价、预测成果,确定阜南县水资源承载力评价指标体系中各指标实际值,资料不足部分采用全国相同指标的平均值。见表4。
根据上述方法对阜南县水资源承载力综合评价计算结果见下表5。
从上面的评价结果来看,阜南县水资源承载能力存在着以下特点:
(1)现状年(2011年),阜南县水资源开发利用已经达到一定规模,水资源承载力总体情况偏弱。水资源承载能力综合评价结果bj对V3的隶属度最大,隶属度值为0.5383,对V1和V2的隶属度分别是0.0340和0.4277,而综合评分值为0.2731,这说明在现有经济技术条件下,阜南县水资源承载能力已接近饱和,应采取相应的对策和措施,否则将会发生水资源短缺现象;水环境状况和社会发展状况对V3隶属度较大,分别为0.6759和0.7691,說明水环境质量状况较差,社会发展水平亟待提高,水资源条件、水资源开发利用程度和经济发展状况对V2隶属度较大,分别为0.5492、0.3544和0.3504,说明经济发展状况相对较低,水资源条件较好,水资源开发利用还有一定潜力。
(2)近期规划水平年(2020年),与现状年相比,阜南县水资源承载力总评分值略有增加,但仍然处于比较低的水平。分析其原因是因为废污水处理率和工业水重复利用率的提高、水生态环境治理、以及人均用水效率的提高等,在一定程度上提高了水资源的承载力。
(3)远期规划水平年(2030年),阜南县水资源承载能力的潜力比2020年略有提高,但仍然处于比较低的水平。分析其原因是因为废污水处理率的提高,水生态环境治理,地表水的利用量的增大以及节水技术的提高,远期淮河地表水供水工程供水量的增加等在一定程度上提高了水资源的承载力。
总之,在充分考虑未来大力节水和广泛开源的条件下,虽然需水量发展趋缓,供水量也有所增加,但是总体分析结果依然是阜南县水资源承载力较危险,形势依然不容乐观。如果按照原定的社会经济目标发展,将会发生水资源不足现象,水资源因素将严重制约阜南县未来社会经济的可持续发展,对生态环境的稳定性也构成威胁,应采取相应的对策和措施。
4 结束语
针对阜南县的情况,可以采取以下措施提高阜南县的水资源承载能力。
(1)资源性提高水资源承载能力。随着阜南县地表河流的治理,加大对淮河、谷河和界南河的利用,可以有效的提高阜南县水资源承载能力,支撑城区的发展。
(2)结构性提高水资源承载能力。产业结构的配置直接影响到用水的数量,所以在保证国民经济发展目标实现的前提下,调整产业结构,根据当地的水资源状况,限制高耗水产业的发展,大力发展低耗水产业,从而提高水资源的利用率和水资源承载能力。
(3)通过经济和技术提高水资源承载能力。通过节约用水、统一水资源管理等提高水资源的利用效率,进而提高阜南县的水资源承载能力。
参考文献:
[1]阜南县统计局.安徽省阜南县2010年国民经济和社会发展统计资料,2011年
[2]安徽省水资源调查与评价项目组.安徽省水资源调查与评价报告.2004年10月
[3]安徽省.·水利部淮委水利科学研究院.阜南县水资源综合规划,2013年12月
【关键词】 水资源承载能力;指标体系;评价
1 引言
阜南县地处淮北平原,地处河南和安徽省的西北部南端交界处,位于东经115°16′~115°57′,北纬32°24′~32°54′。阜南县南北长52km,东西宽66km,国土面积1880.40km2。阜南县多年平均水资源总量为64279万m3,人均水资源量水资源不足表现为水质型、资源型和工程型缺水,三者兼顾。近些年,随着社会经济的发展,阜南县水资源紧张的局面日益加剧,为使阜南县水资源的可持续利用,人口、经济合理的增长,指导阜南县产业结构的调整,进行阜南县的水资源承载能力的评价是十分必要的。
2 阜南县水资源承载能力模型建立
2.1阜南县水资源承载能力指标体系建立
在现有的研究中,水资源承载力评价指标体系通常包括三层结构:①目标层是水资源承载力评价指标体系的最高层;②准则层的五个指标反映了水资源承载力的影响因素,分别是水资源条件U1、水资源开发利用程度U2、水质状况U3、社会发展状况U4、经济发展状况U5;③指标层包含16个具体指标,从不同侧面反映五个方面的准则,能够准确体现区域水资源承载力的内涵。本文在现有理论研究成果基础上,根据阜南县社会经济发展状况、水资源特征以及数据的可获得性,选取16个相应指标构成阜南县水资源承载力评价指标体系。
2.2阜南县水资源承载能力评价模型
鉴于水资源承载力指标体系的多重复杂性,模糊综合评价是一个有效方法。同时,本文指标较多,采用层次分析法定量分析指标权重比较理想。因此,本文采用基于AHP构权的多层次综合模糊评价模型评价阜南县水资源承载能力。基于AHP构权的多层次模糊综合评价模型先进行多层次模糊综合评价,然后运用AHP对水资源承载力的准则以及具体指标进行分层次赋权。
(1)因素集的划分及评语集的建立
根据水资源承载力模型所选取的指标体系,可以将因素集划分为:
在借鉴已有研究成果和相关专家建议的基础上,本文将阜南县水资源承载能力评价模型中各个因素对水资源承载能力的影响程度划分为3个等级,每个因素的各等级数量指标如表2所示。
其中,V3级代表状况较差,说明水资源承载能力接近饱和值,未来开发潜力较小,在既定的社会经济发展方案下可能发生水资源短缺,需要制定相应的对策;V1级代表情况较好,说明区域内的水资源承载能力较大,水资源开发潜力较大,能够满足未来社会经济发展对水资源的需求;V2级介于V3级和V1级之间,表明区域内的水资源供给和开发利用已经达到相当程度,但仍然具有一定的开发潜力。如果加强对水资源的节约保护和合理利用,区域内的水资源可以在较大程度上满足国民经济发展的需求。
为客观评价各个因素对水资源承载力的影响程度,分别对Vl、V2、V3进行0~1区间的评分,取αl=0.95,α2=0.50,α3=0.05,数值大小反映水资源开发潜力的大小。在综合评定过程中,根据αi值和B矩阵中各等级隶属度bi值,按公式(1)计算水资源承载能力的综合值,α值越高,水资源承载能力的潜力就越大。
(2)基于AHP法的水资源承载力评价指标权重
根据上述指标体系,本文拟采用AHP法,确定各级指标的判断矩阵。
在建立各级指标判断矩阵之后,可以求得相应的单排序向量,在此基础上,对各判断矩阵进行一致性检验,这种一致性检验是循环的,如果没达到一致性要求,则重新建立判断矩阵直到达到一致性要求,最终得到承载力评价指标的权重,即为总排序。
(3)隶属函数的建立
由于水资源承载力模型的指标数量较多,需要对指标进行分类。与上级指标变化趋势一致的单项指标为“正指标”,不一致的则为“负指标”,可以根据各指标的实际值对照各评价因素的分级值获得该指标所对应的评语论域的值。为了消除不同等级之间数值差异不大,评价等级相差一级的跳跃现象,需要进行模糊化处理,实现各级之间的隶属函数平滑过渡。对将V2级落在区间中点的隶属度确定为1,两侧边缘点的隶属度为0.5,中间向两侧按线性进行递减。对于Vl和V3两侧区间,距离临界值越远,则两侧区间的隶属度越大,在临界值上将属于两侧等级的隶属度确定为0.5。据此,按照相对隶属度的定义,可以构造各评价等级相对隶属度的计算公式。Vl、V2级的临界值为kl,V2、V3级的临界值为k3,V2等级区间中点值为k2:
对于“负指标”,C21,C23,C25,C33,C41,C42,C52各评语级相对隶属度函数计算公式为:
对于“正指标”C11、C12、C22、C24、C31、C32、C43、C51、C53,各评语级相对隶属函数计算公式与上式相同,只需把自变量ui取值区间“≤”改为“≥”,“<”改为“>”即可。
3 阜南县水资源承载能力评价结果
综合本次规划阜南县的社会经济和水资源调查评价、预测成果,确定阜南县水资源承载力评价指标体系中各指标实际值,资料不足部分采用全国相同指标的平均值。见表4。
根据上述方法对阜南县水资源承载力综合评价计算结果见下表5。
从上面的评价结果来看,阜南县水资源承载能力存在着以下特点:
(1)现状年(2011年),阜南县水资源开发利用已经达到一定规模,水资源承载力总体情况偏弱。水资源承载能力综合评价结果bj对V3的隶属度最大,隶属度值为0.5383,对V1和V2的隶属度分别是0.0340和0.4277,而综合评分值为0.2731,这说明在现有经济技术条件下,阜南县水资源承载能力已接近饱和,应采取相应的对策和措施,否则将会发生水资源短缺现象;水环境状况和社会发展状况对V3隶属度较大,分别为0.6759和0.7691,說明水环境质量状况较差,社会发展水平亟待提高,水资源条件、水资源开发利用程度和经济发展状况对V2隶属度较大,分别为0.5492、0.3544和0.3504,说明经济发展状况相对较低,水资源条件较好,水资源开发利用还有一定潜力。
(2)近期规划水平年(2020年),与现状年相比,阜南县水资源承载力总评分值略有增加,但仍然处于比较低的水平。分析其原因是因为废污水处理率和工业水重复利用率的提高、水生态环境治理、以及人均用水效率的提高等,在一定程度上提高了水资源的承载力。
(3)远期规划水平年(2030年),阜南县水资源承载能力的潜力比2020年略有提高,但仍然处于比较低的水平。分析其原因是因为废污水处理率的提高,水生态环境治理,地表水的利用量的增大以及节水技术的提高,远期淮河地表水供水工程供水量的增加等在一定程度上提高了水资源的承载力。
总之,在充分考虑未来大力节水和广泛开源的条件下,虽然需水量发展趋缓,供水量也有所增加,但是总体分析结果依然是阜南县水资源承载力较危险,形势依然不容乐观。如果按照原定的社会经济目标发展,将会发生水资源不足现象,水资源因素将严重制约阜南县未来社会经济的可持续发展,对生态环境的稳定性也构成威胁,应采取相应的对策和措施。
4 结束语
针对阜南县的情况,可以采取以下措施提高阜南县的水资源承载能力。
(1)资源性提高水资源承载能力。随着阜南县地表河流的治理,加大对淮河、谷河和界南河的利用,可以有效的提高阜南县水资源承载能力,支撑城区的发展。
(2)结构性提高水资源承载能力。产业结构的配置直接影响到用水的数量,所以在保证国民经济发展目标实现的前提下,调整产业结构,根据当地的水资源状况,限制高耗水产业的发展,大力发展低耗水产业,从而提高水资源的利用率和水资源承载能力。
(3)通过经济和技术提高水资源承载能力。通过节约用水、统一水资源管理等提高水资源的利用效率,进而提高阜南县的水资源承载能力。
参考文献:
[1]阜南县统计局.安徽省阜南县2010年国民经济和社会发展统计资料,2011年
[2]安徽省水资源调查与评价项目组.安徽省水资源调查与评价报告.2004年10月
[3]安徽省.·水利部淮委水利科学研究院.阜南县水资源综合规划,2013年12月