摘要：石河子市屬于干旱區(qū)綠洲城市，水資源已經(jīng)成為影響和制約全市經(jīng)濟(jì)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)瓶頸。選取水資源利用率、產(chǎn)水模數(shù)等１０個(gè)指標(biāo)，應(yīng)用模糊綜合評(píng)判法對(duì)石河子市２００２～２００９年水資源承載力進(jìn)行了評(píng)價(jià)研究。結(jié)果表明，石河子市水資源開(kāi)發(fā)利用已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)規(guī)模，在現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，水資源承載潛力已相對(duì)較小，水資源供需矛盾開(kāi)始顯現(xiàn)。提出應(yīng)加強(qiáng)水資源的綜合管理，以便科學(xué)、合理地利用有限的水資源。

關(guān)鍵詞：水資源承載力；模糊綜合評(píng)判法；石河子市

中圖分類(lèi)號(hào)：ＴＶ２１１．１ 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ 文章編號(hào)：0439－８114（２０12）17－3719-03

Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｎ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｃａｒｒｙｉｎｇ Ｃａｐａｃｉｔｙ iｎ Ｓｈｉｈｅｚｉ

ＳＨＡＮＧ Ｃｈａｎｇ－ｈｏｎｇ，ＭＡ Ｙｕ－ｘｉａｎｇ，ＦＡＮ Ｊｉａ－ｈｕａ，ＭＡ Ｓｉ－ｈｕｉ，ＹＡＮＧ Ｘｉｎ－ｌｉａｎｇ，ＳＨＡＮ Ｇｕａｎｇ－ｂｉｎ

（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈｉｈｅｚｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈｉｈｅｚｉ ８３２０００， Ｘｉｎｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｓｈｉｈｅｚｉ ｃｉｔｙ ｂｅｌｏｎｇｓ ｔｏ oasis city in ａｒｉｄ ａｒｅａｓ as ｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｈａｖｅ ｂｅｃｏｍｅ the ｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋ ｔｈａｔ ａｆｆｅｃｔｅｄ ａｎｄ ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｎｄ ｓｏｃｉａｌ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｉｔｙ． １０ ｉｎｄｅｘｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ and ｗａｔｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ were selected to evaluate ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｂｙ ａｄｏｐｔｉｎｇ ｔｈｅ ｆｕｚｚｙ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｉｎ Ｓｈｉｈｅｚｉ ｃｉｔｙ ｆｒｏｍ ２００２ ｔｏ ２００９． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｗａｔｅｒ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｈａｄ ｒｅａｃｈｅｄ ａ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅ ｓｃａｌｅ ｉｎ Ｓｈｉｈｅｚｉ. Tｈｅｒｅ ｗａｓ ｏｎｌｙ ａ ｖｅｒｙ ｌｉｍｉｔｅｄ ｗａｔｅｒ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｕｐｐｌｙ ａｎｄ ｄｅｍａｎｄ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｈａｓ ｐｒｏｍｉｎｅｎｔ． Ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ ｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｕｔｉｌｉｚｅ ｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｌｌｙ ａｎｄ ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ ｉｎ Ｓｈｉｈｅｚｉ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ；ｆｕｚｚｙ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ；Ｓｈｉｈｅｚｉ ｃｉｔｙ

水資源是人類(lèi)生存必不可少的基礎(chǔ)性自然資源，是制約自然環(huán)境、人類(lèi)生存和社會(huì)發(fā)展最重要的因素之一。水資源承載力從不同研究角度出發(fā)有不同定義。施雅風(fēng)等［１］認(rèn)為：水資源承載力是指某一地區(qū)的水資源在一定社會(huì)歷史和科學(xué)技術(shù)發(fā)展階段，在不破壞社會(huì)和生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，最大可承載（容納）的農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城市規(guī)模和人口的能力，是一個(gè)隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)發(fā)展而變化的綜合目標(biāo)。

國(guó)外大多將水資源承載力納入可持續(xù)發(fā)展理論中，例如Ｒｉｊｉｓｂｅｒｍａｎ等［２］將水資源承載力作為城市水資源安全保障的衡量標(biāo)準(zhǔn)；Ｈａｒｒｉｓ等［３］著重研究了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域水資源農(nóng)業(yè)承載力；Ｆａｌｋｅｎｍａｒｋ等［４］用較簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)計(jì)算研究了一些發(fā)展中國(guó)家的水資源使用限度。我國(guó)對(duì)水資源承載力的研究最早始于２０世紀(jì)８０年代后期，而且研究區(qū)域主要集中在干旱半干旱地區(qū)，其中以新疆水資源承載力的研究為代表。施雅風(fēng)等［１］采用常規(guī)趨勢(shì)法對(duì)新疆烏魯木齊河流域的水資源承載力進(jìn)行了研究；許有鵬［５］采用模糊分析法對(duì)新疆和田河流域的水資源承載力進(jìn)行了研究；唐湘玲等［６］采用相對(duì)水資源承載力，對(duì)新疆石河子地區(qū)２５年水資源承載狀況的變化和區(qū)域差異進(jìn)行分析。本研究應(yīng)用模糊綜合評(píng)判法對(duì)石河子市水資源承載力現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期為協(xié)調(diào)石河子市水資源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系提供參考。

１ 研究區(qū)概況

石河子市位于新疆北部，南臨天山北麓中段，北靠古爾班通古特大沙漠南緣，地形南高北低，海拔３６０～６００ ｍ，城市行政區(qū)域 ４６０ ｋｍ２，截至２００９年底，人口總數(shù)約為３４萬(wàn)。其發(fā)展主要依靠瑪納斯河流域水源和開(kāi)采地下水，流域地表水補(bǔ)給源主要來(lái)自地區(qū)降水和冰雪消融。市區(qū)年降水量２００～４００ ｍｍ，蒸發(fā)量達(dá)２ ０００ ｍｍ以上，屬于干旱綠洲區(qū)。水文勘測(cè)表明，市區(qū)地下水儲(chǔ)量８ ９８８萬(wàn)ｍ３，其中，年可開(kāi)采量約６ ０００萬(wàn)ｍ３，地下水人均占有量（按市區(qū)人口３４萬(wàn)人計(jì)）僅為２64 ｍ３。２００５年市區(qū)年地下水開(kāi)采量已達(dá)６ ０５９萬(wàn)ｍ３，水的需求量已達(dá)到年可開(kāi)采量６ ０００萬(wàn)ｍ３的警戒線(xiàn)。

２ 模糊綜合評(píng)判模型

２．１ 模型概述

給定兩個(gè)有限域Ｕ＝｛ｕ１，ｕ２，…ｕｉ｝，Ｖ＝｛ｖ１，ｖ２，…ｖｊ｝；對(duì)ｕｉ進(jìn)行單因素評(píng)價(jià)，確定其對(duì)評(píng)價(jià)等級(jí)ｖｊ的隸屬度ｒｉｊ，得到ｍ個(gè)評(píng)價(jià)因素的評(píng)價(jià)集構(gòu)造的評(píng)判矩陣Ｒ，

Ｒ＝r11 r12 … r1nr21 r22 … r2n… … … …rm1 rm2 … rmn （１）

根據(jù)各評(píng)判因素對(duì)水資源承載力大小的影響程度，分別賦予其不同的權(quán)重，得權(quán)重矩陣Ａ＝（ａ１，ａ２，…，ａｍ）。則水資源承載力的評(píng)判結(jié)果為Ｂ＝Ａ×Ｒ。

２．２ 評(píng)價(jià)因素的選取及評(píng)價(jià)等級(jí)論域的建立

從石河子市水資源承載力指標(biāo)體系中選取１０個(gè)評(píng)價(jià)因素，按照各個(gè)因素對(duì)區(qū)域水資源承載力的影響程度，將其劃分為３個(gè)等級(jí)Ｖ１、Ｖ２和Ｖ３。其中，Ｖ１表示理想承載狀態(tài)，水資源仍有較大的承載潛力，可開(kāi)發(fā)利用的空間較大，供需情況較為樂(lè)觀；Ｖ３ 表示不可承載狀態(tài)，水資源承載力已接近飽和，可利用開(kāi)發(fā)的潛力較小，這時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的對(duì)策；Ｖ２介于以上兩者之間，是可承載狀態(tài)，表明研究區(qū)的水資源開(kāi)發(fā)利用已經(jīng)有相當(dāng)規(guī)模，仍有一定的開(kāi)發(fā)潛力，水資源的供給對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有一定的保證。

２．３ 單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)及隸屬函數(shù)的建立

為了消除各等級(jí)之間數(shù)值相差不大而評(píng)語(yǔ)等級(jí)相差一級(jí)的跳躍現(xiàn)象，使隸屬函數(shù)在各級(jí)之間能平滑過(guò)渡，將其進(jìn)行模糊化處理。對(duì)于Ｖ２，即中間區(qū)間，令其落在區(qū)間中點(diǎn)隸屬度為１，兩側(cè)邊緣點(diǎn)的隸屬度為０．５，中點(diǎn)向兩側(cè)按線(xiàn)性遞減處理。對(duì)于Ｖ１和Ｖ３兩側(cè)區(qū)間，則令距臨界值越遠(yuǎn)屬兩側(cè)區(qū)間的隸屬度越大，在臨界值上則屬于兩側(cè)等級(jí)的隸屬度各為０．５。

令公式中ｋ１為Ｖ１和Ｖ２等級(jí)的臨界值，ｋ３為Ｖ２和Ｖ３等級(jí)的臨界值，ｋ２為Ｖ２等級(jí)區(qū)間中點(diǎn)值，ｋ２＝（ｋ１＋ｋ３）／２。評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)于各等級(jí)的相對(duì)隸屬函數(shù)的計(jì)算公式［7］為

μw1（ｕi）＝0.51+■ ui＜ｋ１0.51-■ ｋ１≤ui＜ｋ2 0 ui≥ｋ2 （２）

μw2（ｕi）＝0.51-■ ui＜ｋ１0.51+■ ｋ１≤ui＜ｋ20.51+■ ｋ2≤ui＜ｋ30.51-■ ui≥ｋ3 （３）

μw3（ｕi）＝0.51+■ ui≥ｋ30.51-■ ｋ2≤ui＜ｋ3 0 ui≤ｋ2 （４）

對(duì)于指標(biāo)數(shù)值越大，水資源承載力水平越低的評(píng)價(jià)指標(biāo)，各等級(jí)相對(duì)隸屬度函數(shù)的計(jì)算公式只需將以上公式右端ui區(qū)間號(hào)“＜”改為“＞”、“≤”改為“≥”，再采用同樣計(jì)算即可。

２．４ 綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的計(jì)算

水資源綜合評(píng)價(jià)指數(shù)是衡量水資源可承載程度的綜合性指標(biāo)，為了便于定量地分析各等級(jí)因素對(duì)水資源承載能力的影響因素，對(duì)各等級(jí)進(jìn)行０～１區(qū)間的評(píng)分，Ｖ１（優(yōu)）、Ｖ２（中）、Ｖ３（差）對(duì)應(yīng)的評(píng)分分別為ｖ１＝０．９５、ｖ２＝０．５０、ｖ３＝０．０５，根據(jù)下式計(jì)算綜合評(píng)價(jià)指數(shù)α，

α=■ （５）

式中，ｂｊ為結(jié)果評(píng)判矩陣Ｂ的第ｊ個(gè)值；ｖｊ為等級(jí)論域中第ｊ個(gè)評(píng)分值；ｋ值為了突出占優(yōu)勢(shì)等級(jí)的作用，干旱區(qū)通常ｋ＝１，最后計(jì)算的α值越高，水資源承載能力的潛力就越大［8］。

３ 石河子市水資源承載力分析

３．１ 水資源承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及標(biāo)準(zhǔn)

水資源承載力指標(biāo)體系是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，它不僅是水資源承載力大小的評(píng)判依據(jù)，也是水資源承載力大小的決策工具，對(duì)其選擇及確定關(guān)系到綜合評(píng)判的精度。因此確定指標(biāo)體系系數(shù)量要適度，同時(shí)還要做到科學(xué)合理、符合實(shí)際。水資源承載力指標(biāo)體系的各評(píng)判因素要全面分析水資源承載能力的各影響因素，這里參照了全國(guó)供需分析中的指標(biāo)體系和其他水資源的一些評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及其標(biāo)準(zhǔn)［9，10］，并結(jié)合石河子市水資源開(kāi)發(fā)利用情況，采用量化分析與專(zhuān)家打分相結(jié)合的方法，最終確定水資源利用率、產(chǎn)水模數(shù)、農(nóng)業(yè)灌溉率、年平均降水量、人均水資源量、生活用水定額、工業(yè)萬(wàn)元產(chǎn)值用水量、灌溉水利用系數(shù)、生態(tài)環(huán)境用水率、污徑比等１０個(gè)指標(biāo)作為石河子市水資源承載力指標(biāo)體系。按照上述１０個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)區(qū)域水資源承載力的影響程度，借鑒水資源的一些評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以及專(zhuān)家建議將上述指標(biāo)對(duì)水資源承載能力影響程度劃分為３個(gè)等級(jí)，每個(gè)指標(biāo)及其各等級(jí)的數(shù)量指標(biāo)見(jiàn)表１。

３．２ 評(píng)價(jià)結(jié)果及分析

運(yùn)用評(píng)價(jià)因素隸屬度的計(jì)算方法，計(jì)算得出２００２～２００９年各年份評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度，再利用公式（５）得到石河子市２００２～２００９年水資源承載力綜合評(píng)分值，見(jiàn)表２。

根據(jù)石河子市２００２～２００９年水資源承載力綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，作數(shù)據(jù)變化情況曲線(xiàn)圖，如圖１所示。由圖１可以看出，各年份對(duì)Ｖ１、Ｖ２的隸屬度雖有波動(dòng)，但整體呈上升趨勢(shì)，而對(duì)Ｖ３的隸屬度整體呈下降趨勢(shì)。石河子市水資源承載力綜合評(píng)分值在２００２～２００９年期間的波動(dòng)變化為：２００２～２００４年呈上升趨勢(shì)，２００４～２００６年呈下降趨勢(shì)，２００６～２００９年呈上升趨勢(shì)，特別是２００８年到２００９年上升趨勢(shì)比較明顯。說(shuō)明石河子市水資源承載力整體向好的方向發(fā)展，尤其是近年來(lái)由于工業(yè)萬(wàn)元產(chǎn)值用水量和生活用水定額這兩個(gè)指標(biāo)有明顯的下降，石河子市水資源承載力明顯提高。但是還應(yīng)該看到，２００２～２００８年期間，各年份對(duì)Ｖ３的隸屬度都高居在０．４以上，只有２００９年有所下降，因此石河子市水資源承載力整體狀況并不容樂(lè)觀。

２００９年石河子市水資源開(kāi)發(fā)利用已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)規(guī)模。水資源承載能力綜合評(píng)價(jià)結(jié)果ｂｊ對(duì)Ｖ１的隸屬度為０．２３６ ７，對(duì)Ｖ２和Ｖ３的隸屬度分別是０．４４０ ８、０．３２２ ５， 而綜合評(píng)分值為０．４６１ ４。這說(shuō)明在現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，仍有一定的開(kāi)發(fā)利用潛力，但是必須對(duì)水資源加以合理利用，注重節(jié)約保護(hù)的同時(shí)，更要擴(kuò)大供給量，縮減耗水量，這樣石河子市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源的需求供給才能有一定的保證。

４ 結(jié)論

目前石河子市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源的需求供給雖有一定的保證，但水資源承載能力一直不高，水資源供需矛盾開(kāi)始顯現(xiàn)。當(dāng)?shù)厮Y源中地下水開(kāi)采不斷增大，開(kāi)發(fā)潛力在逐漸變小；地表水則是主要靠當(dāng)?shù)亟涤旰蛷倪^(guò)境河流引水，而降雨量多年以來(lái)相對(duì)較為恒定且嚴(yán)重偏少，若要擴(kuò)大供給量，除了繼續(xù)開(kāi)發(fā)地下水，還可考慮增加從過(guò)境河流的引水量。縱觀全局，最重要的是，政府應(yīng)在宏觀上對(duì)水資源進(jìn)行優(yōu)化配置和加強(qiáng)監(jiān)管控制，嚴(yán)格控制耗水量較大的工廠和企業(yè)在當(dāng)?shù)芈鋺?hù)，嚴(yán)格控制城市的規(guī)模，確保人口規(guī)模適度，加強(qiáng)對(duì)水資源循環(huán)再利用工程的建設(shè)，從全方位做到對(duì)水資源的合理利用和節(jié)約使用。

參考文獻(xiàn)：

［１］ 施雅風(fēng)，曲耀光．烏魯木齊河流域水資源承載力及其合理利用［Ｍ］．北京：科學(xué)出版社，１９９２．

［２］ ＲＩＪＩＳＢＥＲＭＡＮ Ｍ Ａ， ＦＲＡＮＳ Ｈ． Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ ｔｏ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｕｒｂａｎ ｗａｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］.Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｉｍｐａｃｔ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ Ｒｅｖｉｅｗ，２０００，１２９（３）：３３３－３４５．

［３］ ＨＡＲＲＩＳ Ｊ， ＫＥＮＮＥＤＹ Ｓ． Ｃａｒｒｙｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｎ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ： ｇｌｏｂａｌ ａｎｄ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｉｓｓｕｅｓ［Ｊ］． Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ，１９９９，２９（３）：４４３－４６１．

［４］ ＦＡＬＫＥＭＡＲＫ Ｍ，ＬＵＮＤＱＶＩＳＴ Ｊ． Ｔｏｗａｒｄｓ ｗａｔｅｒ ｓｅｃｕｒｉｔｙ：ｐｏｌｉｔｉｃａｌ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｈｕｍａｎ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ ｃｒｕｃｉａｌ［Ｊ］． Ｎａｔｕｒａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｆｏｒｕｍ，１９９８，２１（１）：３７－５１．

［５］ 許有鵬．干旱區(qū)水資源承載能力綜合評(píng)價(jià)研究——以新疆和田河流域?yàn)槔郏剩荩匀毁Y源學(xué)報(bào)，１９９３，８（３）：２２９－２３７．

［６］ 唐湘玲，劉月蘭，何 瑛．石河子地區(qū)相對(duì)水資源承載力的分析［Ｊ］．石河子大學(xué)學(xué)報(bào)，２００９，２７（４）：４９０－４９４．

［7］ 范通達(dá)．水資源承載力評(píng)價(jià)及其在安徽省的應(yīng)用研究［D］．合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，２００7．

［8］ 馮耀龍，王宏江．區(qū)域水資源承載力研究［Ｊ］．水科學(xué)進(jìn)展，２００３， １４（１）：１０９－１１３．

［9］ 張戈平．城市水資源承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究［Ｄ］．哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，２００３．

［10］ 肖滿(mǎn)意，董翊立．山西省水資源承載能力評(píng)估［Ｊ］．山西水利科技，１９９８（４）：５－１１．