秦遠(yuǎn)清

（永州水文水資源勘測(cè)局 永州市 425000）

模糊綜合評(píng)判方法可為水資源短缺程度的評(píng)判提供一種有效途徑，它可以在對(duì)影響水資源短缺的各個(gè)因素進(jìn)行單因素評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，通過(guò)綜合評(píng)判矩陣對(duì)其短缺程度作出多因素綜合評(píng)價(jià)，從而可較全面地分析出流域水資源短缺的狀況。本文參考全國(guó)水資源供需分析中對(duì)有關(guān)問(wèn)題的處理方法，應(yīng)用模糊綜合評(píng)判法對(duì)湖南省及各市（州）的水資源緊缺程度進(jìn)行了全面的分析，找出了產(chǎn)生水資源短缺程度的主要原因、影響情況及變化趨勢(shì)。

1 綜合評(píng)判模型

設(shè)給定兩個(gè)有限論域 u=｛u1，u2， …，um｝，V=｛V1，V2…Vn｝，其中：u代表綜合評(píng)判的因素所組成的集合，V代表評(píng)語(yǔ)所組成的集合。則模糊綜合評(píng)判為下列模糊變換B=A·R，式中：A為u上的模糊子集，而評(píng)判結(jié)果B則是V上的模糊子集。 并且可表示為 A=（a1，a2，…，am），0≤ai≤1；B=（b1，b2，…，bn），0≤bi≤1，其中 ai即為 ui對(duì) A 的隸屬度，它表示單因素ui在總評(píng)定因素中所起作用大小的變量，也在一定程度上代表根據(jù)單因素ui評(píng)定等級(jí)的能力，而bi則為等級(jí)Vj對(duì)綜合評(píng)定所得模糊子集B的隸屬度，它們表示綜合評(píng)判的結(jié)果。

評(píng)判矩陣為：

式中rij表示因素ui的評(píng)價(jià)對(duì)等級(jí)Vj的隸屬度，因而矩陣 R 中第 i行 Ri=(ri1，ri2，…，rin)，即為對(duì)第 i個(gè)因素 ui的單因素評(píng)判結(jié)果。評(píng)價(jià)計(jì)算中 A=（a1，a2,…，am）代表了各因，同時(shí)素對(duì)綜合評(píng)判重要性的權(quán)系數(shù)。因此，滿足模糊變換A·R也即退化為普通矩陣計(jì)算，即：

2 評(píng)判方法與步驟

2.1 評(píng)判指標(biāo)選定

評(píng)價(jià)指標(biāo)的選定必須具有獨(dú)立性和代表性。評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇原則是：①代表性好，所選指標(biāo)能反映某一方面的特征。②表征性強(qiáng)，分析指標(biāo)與目標(biāo)函數(shù)具有較高的關(guān)聯(lián)度。③具有獨(dú)立性，選用指標(biāo)各自反映評(píng)價(jià)對(duì)象的某一方面，相互之間不重復(fù)。④指標(biāo)在分析過(guò)程中易于量化，便于操作，采用資料完整可靠。⑤所選指標(biāo)所組成的體系能比較全面反映評(píng)價(jià)對(duì)象各方面的特征。

根據(jù)以上原則，通過(guò)篩選，挑選出6大類25個(gè)指標(biāo)（u1，u2，…，u25）進(jìn)行評(píng)價(jià)，見(jiàn)表 1。

表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)及計(jì)算公式

水資源量類指標(biāo)主要反映天然水資源量的多寡等因素對(duì)水資源短缺程度產(chǎn)生的影響。社會(huì)經(jīng)濟(jì)類指標(biāo)主要反映由于各地區(qū)內(nèi)人口數(shù)量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水資源需求而引起的水資源短缺程度所產(chǎn)生的影響。供水類指標(biāo)主要反映供水工程建設(shè)程度與建設(shè)難度對(duì)水資源短缺產(chǎn)生的影響。需水類指標(biāo)則反映需用水水平和節(jié)水情況等對(duì)水資源短缺產(chǎn)生的影響。缺水類指標(biāo)是一個(gè)綜合影響指標(biāo)，其含義具有一定的綜合性。水環(huán)境類指標(biāo)因進(jìn)行定量分析的對(duì)應(yīng)指標(biāo)少，只選用了3個(gè)，以反映由于水污染因素對(duì)水資源短缺程度產(chǎn)生的影響。當(dāng)某一區(qū)域的上述指標(biāo)偏高時(shí)，表明該地區(qū)的水資源短缺現(xiàn)象是由其相關(guān)因素起主要作用。

2.2 指標(biāo)權(quán)重分配

水資源短缺程度評(píng)價(jià)采用模糊數(shù)學(xué)中多因子二級(jí)評(píng)判法。第一級(jí)對(duì)所有評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，第二級(jí)則對(duì)6類指標(biāo)分別進(jìn)行評(píng)價(jià)。

評(píng)價(jià)指標(biāo)按類別分層次分配權(quán)數(shù)。第一層次6種類別中，反映水資源供需關(guān)系的指標(biāo)與反映外界環(huán)境條件的水資源量、社會(huì)經(jīng)濟(jì)及水環(huán)境的指標(biāo)各占一半權(quán)重。供水與需水等同權(quán)數(shù)，各為0.20；缺水類權(quán)數(shù)為0.10；水資源量、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和水環(huán)境的權(quán)重分別為0.20、0.20和0.10。在供水類指標(biāo)中，地下水供水比例及跨流域調(diào)水供水比例均為反映供水組成的指標(biāo)，其權(quán)重(指占供水的權(quán)重)分別為0.125，其它指標(biāo)權(quán)數(shù)分別為0.25。其余類別指標(biāo)中的各項(xiàng)指標(biāo)均為同等權(quán)重。

2.3 指標(biāo)隸屬度

指標(biāo)隸屬度是表征評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬于水資源短缺的程度，取值在0~1之間。根據(jù)水資源短缺的程度，隸屬度分為 5 級(jí)（V1，V2，…，V5）。各項(xiàng)指標(biāo)隸屬度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表 2。

3 評(píng)判結(jié)果分析

3.1 短缺程度分析

表2 評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

湖南省各市(州)水資源短缺的隸屬度第一級(jí)評(píng)判（綜合隸屬度）計(jì)算成果如表3，從表中可以看出水資源短缺程度及地區(qū)分布情況。

隸屬度的大小劃分為四級(jí)。即嚴(yán)重短缺（隸屬度≥0.65）、短缺（0.50≤隸屬度<0.65）、輕微短缺（0.35≤隸屬度<0.50）及不短缺（隸屬度<0.35）四級(jí)。根據(jù)評(píng)判結(jié)果，湖南省的水資源現(xiàn)狀總體上不短缺，其中只有3個(gè)市輕微短缺，以衡陽(yáng)市最大，指標(biāo)達(dá)到0.43，水資源短缺的地方主要分布在湘水中下游地區(qū)。水資源總體狀況較好的有張家界和湘西自治州，隸屬度指標(biāo)都在0.20以下，其中以張家界市為最好，只有0.18，水資源狀況較好的地方主要分布在湖南西部。

表3 2000年湖南省各市(州)水資源短缺綜合隸屬度及短缺程度

3.2 短缺原因分析

表4為湖南省各市（州）水資源短缺隸屬度第二級(jí)評(píng)判的6類指標(biāo)（分類隸屬度）的計(jì)算結(jié)果，從表4可以看出水資源短缺的原因及各地區(qū)情況。

表4 2000年湖南省各市(州)水資源短缺隸屬度計(jì)算成果表

從全省情況看，產(chǎn)生水資源短缺的主要因素依次為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、需用水水平和節(jié)水情況、供水工程建設(shè)程度和水污染。

（1）全省各市(州)反映水資源量指標(biāo)的隸屬度都比較小，最大也只有0.07，說(shuō)明湖南省各地的水資源量是充沛的，不是造成水資源短缺的主要原因。

（2）全省各市(州)反映社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的隸屬度都比較大，超過(guò)0.60的有長(zhǎng)沙、株洲、湘潭、衡陽(yáng)、岳陽(yáng)、常德和益陽(yáng)等市，最大有0.75(常德市)，沒(méi)有0.35以下的，說(shuō)明湖南省各市(州)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高，是造成湖南省各地水資源短缺的主要原因。

（3）全省各市(州)反映需水指標(biāo)的隸屬度也相對(duì)比較大，超過(guò)0.40的有長(zhǎng)沙、株洲、湘潭、衡陽(yáng)、岳陽(yáng)、常德、益陽(yáng)和婁底等市，最大有0.51(湘潭市)，說(shuō)明湖南省這些市(州)較高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平導(dǎo)致較高的需用水，也是造成湖南省水資源短缺的主要原因。需水指標(biāo)的隸屬度低于0.30的市(州)有張家界市、懷化市和湘西自治州。

（4）全省反映供水指標(biāo)的隸屬度總體不算高，全省的供水能力、水利工程建設(shè)程度總體是比較好的，供水工程建設(shè)程度不是造成湖南省水資源短缺的主要原因。但是，長(zhǎng)沙、衡陽(yáng)、婁底三市的供水指標(biāo)的隸屬度大于0.30，這3個(gè)市的供水能力相對(duì)較弱。

（5）總體水量上看全省不缺水，但是長(zhǎng)沙、湘潭、衡陽(yáng)和郴州市在一定程度上有缺水現(xiàn)象，衡陽(yáng)缺水相對(duì)最大，評(píng)價(jià)指標(biāo)達(dá)到了1.00。

（6）從全省總體上看，水環(huán)境問(wèn)題對(duì)水資源短缺影響不大。但是長(zhǎng)沙、湘潭、衡陽(yáng)、邵陽(yáng)、岳陽(yáng)、常德、婁底的評(píng)價(jià)指標(biāo)均達(dá)到0.25以上，湘潭最高，達(dá)到0.54，岳陽(yáng)達(dá)到0.32，這7個(gè)市水環(huán)境與其它市(州)相比相對(duì)較差，主要是排污量大。工業(yè)排污量指標(biāo)隸屬度偏大的主要有株州、湘潭、衡陽(yáng)、岳陽(yáng)、常德和婁底市，以湘潭最大，達(dá)到0.57；生活排污量指標(biāo)隸屬度偏大的主要有長(zhǎng)沙、湘潭、岳陽(yáng)等市，以湘潭最大，達(dá)到0.29。

3.3 綜合對(duì)比分析

（1）湖南省經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)、人口密集，需水類指標(biāo)比社會(huì)經(jīng)濟(jì)類指標(biāo)一般低0.2左右 （表5），常德市偏低最多，達(dá)到0.32，反映出湖南省水資源條件與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不相匹配，但全省的用水效率較高，取用水定額低，節(jié)水水平較好，只有婁底市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與需水水平比較協(xié)調(diào)，同時(shí)也說(shuō)明其節(jié)水水平不高。

（2）供水類指標(biāo)比社會(huì)經(jīng)濟(jì)類指標(biāo)一般低0.38左右（表6），常德市偏低最多，達(dá)到0.52，反映出全省水利工程條件與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不相匹配，水利工程建設(shè)投入與社會(huì)發(fā)展投入的比例偏少，與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不相適應(yīng)，但全省的水利工程利用效率較高，大部份水利工程帶病運(yùn)行。為了與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相適應(yīng)，重點(diǎn)需加大水利投入的有長(zhǎng)沙、株洲、湘潭、岳陽(yáng)、常德、益陽(yáng)、郴州等市。

（3）水環(huán)境類指標(biāo)比社會(huì)經(jīng)濟(jì)類指標(biāo)一般低0.39左右（表7），常德市偏低最多，達(dá)到0.51，反映出湖南省水污染治理總體較好，水環(huán)境惡化情況沒(méi)有與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平同步發(fā)展。水環(huán)境治理相對(duì)慢一點(diǎn)的有湘潭、邵陽(yáng)、張家界、懷化和湘西自治州等市（州）。

表5 湖南省各市(州)需水指標(biāo)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差值表

表6 湖南省各市(州)供水指標(biāo)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差值表

表7 湖南省各市(州)水環(huán)境指標(biāo)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差值表

3.4 趨勢(shì)分析

為了分析有關(guān)因素影響水資源短缺程度的變化趨勢(shì)，根據(jù)前述方法，利用1993年的社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料和水資源等資料，進(jìn)行湖南省各市(州)水資源短缺程度各指標(biāo)的隸屬度計(jì)算，并與2000年的計(jì)算成果比較，綜合隸屬度成果如表8。

根據(jù)1993年和2000年的資料計(jì)算成果看，全省水資源短缺程度總體上持平，水資源短缺程度呈上升趨勢(shì)的市(州)有長(zhǎng)沙、常德、張家界、懷化、婁底和湘西自治州，呈下降趨勢(shì)的市(州)有株洲、衡陽(yáng)、邵陽(yáng)、益陽(yáng)、郴州、永州，持平的有湘潭和岳陽(yáng)。各市 （州）6大類隸屬度指標(biāo)2000年比1993年相比，升降情況如表9所示。

表8 湖南省各市(州)水資源短缺綜合隸屬度及短缺程度

表9 2000年比1993年水資源短缺隸屬度升降情況表

從表10可知，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水資源短缺的隸屬度都呈增大趨勢(shì)；供水能力對(duì)水資源短缺的隸屬度也呈增大趨勢(shì)；需水水平和節(jié)水情況對(duì)水資源短缺的隸屬度總體呈下降趨勢(shì)，需水隸屬度沒(méi)有與社會(huì)經(jīng)濟(jì)隸屬度同步增長(zhǎng)，說(shuō)明總體節(jié)水水平、節(jié)水意識(shí)和水資源回收利用能力增強(qiáng)了；水環(huán)境對(duì)水資源短缺的隸屬度各市(州)有升和降，總體持平，水環(huán)境影響增長(zhǎng)較快的有湘潭、邵陽(yáng)、張家界和湘西自治州，與3.2節(jié)第3條分析結(jié)論是一致的。

4 對(duì)策措施

綜合以上分析成果，針對(duì)湖南省各市（州）在水資源供需方面發(fā)現(xiàn)的主要問(wèn)題，提出不同的對(duì)策方案，供制定宏觀水資源規(guī)劃、在水利建設(shè)、水資源管理和保護(hù)工作時(shí)參考。湖南省各市(州)水資源短缺對(duì)策見(jiàn)表10。

以上方案是針對(duì)不同市（州）在水資源供需方面發(fā)現(xiàn)的主要問(wèn)題從面上而言提出的，雖經(jīng)科學(xué)分析計(jì)算而得，但實(shí)際情況卻非常復(fù)雜，也許還有沒(méi)考慮到的因素，所用的統(tǒng)計(jì)資料也不一定都十分準(zhǔn)確，每個(gè)市（州）不同的縣（區(qū)）又有不同的情況，因此僅供參考。

5 結(jié)語(yǔ)

湖南省目前的水資源狀況總體上是好的，隨著人口數(shù)量的增加和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，社會(huì)經(jīng)濟(jì)各部門對(duì)水資源的需求量在一定的時(shí)間內(nèi)也將不斷增加，水資源的短缺程度也將不斷上升。影響水資源短缺程度的因素是多方面的，但在一定的時(shí)間內(nèi)，可能會(huì)以某種因素或某幾個(gè)因素起主要作用。本文對(duì)湖南省的水資源短缺狀況僅基于湖南省的14個(gè)市（州）的資料分析，對(duì)于各縣及各流域的情況，以及各季節(jié)的水資源供需矛盾情況、未來(lái)年份的分析預(yù)測(cè)，還有待進(jìn)一步研究。

表10 湖南省各市(州)水資源短缺對(duì)策表

1遼寧省水利學(xué)校.水資源評(píng)價(jià)與管理[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2000.

2南京水文水資源研究所，水利水電科學(xué)研究院水資源研究所.21世紀(jì)中國(guó)水供求[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，1999.

3王光遠(yuǎn).論綜合評(píng)判幾種數(shù)學(xué)模型的實(shí)質(zhì)和應(yīng)用[J].模糊數(shù)學(xué)，1984.