高 躍，張 戈，李世龍，鞠學(xué)亮，王恒偉

(遼寧師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，遼寧大連116029)

可持續(xù)發(fā)展觀已成為全球經(jīng)濟發(fā)展的重要理念，為了促進人類社會經(jīng)濟與自然的可持續(xù)發(fā)展，人們對生態(tài)文明的建設(shè)日漸重視。水是生命之源，水資源不僅是基礎(chǔ)的自然資源，而且是戰(zhàn)略性的經(jīng)濟資源。水資源的可持續(xù)利用是自然資源可持續(xù)利用中最重要的問題之一［1］。隨著水資源的短缺、水污染、海水倒灌、旱澇災(zāi)害等現(xiàn)象頻繁發(fā)生，水安全問題已經(jīng)成為繼石油危機后全球研究的第二大焦點問題。隨著沈陽市城市化進程加快，城市人口增長速度、城市建設(shè)速度加快，用水量隨之大幅上升。沈陽市年均降水量小，年際、年內(nèi)降水量變化明顯，可開采地下水量少。沈陽水資源的安全面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)［2－3］。

目前，國內(nèi)外對水資源安全的研究是多角度、多層次的，但還沒有給出公認(rèn)概念或界定。關(guān)于水資源安全的研究也是定性研究多于定量研究。國內(nèi)外水資源安全評價方法研究處于初級階段，取得了一些成果。國外學(xué)者大多從資源環(huán)境，人口，社會經(jīng)濟等方面來討論水資源安全的內(nèi)涵和定義。對于水資源安全理論研究普遍應(yīng)用體系模式為以下幾種:“壓力－狀態(tài)－響應(yīng)”模式(PSR)、“驅(qū)動力－狀態(tài)－響應(yīng)”模式(DSR)、“資源－環(huán)境－經(jīng)濟－社會”模式(REES)、“人口－資源－環(huán)境－發(fā)展”模式(PRED)等。本文結(jié)合了沈陽市水資源安全現(xiàn)狀，運用三層模糊評價方法，選取壓力指標(biāo)、狀態(tài)指標(biāo)、響應(yīng)指標(biāo)建立模糊綜合評判模型，對沈陽市水安全進行分析［4－5］。

1 沈陽市水安全現(xiàn)狀

隨著東北老工業(yè)基地振興，沈陽市第二產(chǎn)業(yè)比重大幅加大，工業(yè)用水量大增導(dǎo)致水安全現(xiàn)狀面臨挑戰(zhàn)。沈陽的人均水資源量、人均日生活用水量和萬元GDP耗水量，均低于全國水平。單位面積農(nóng)田灌溉用水量為全國的2.45倍，農(nóng)業(yè)耗水量大。2009年沈陽市人均水資源量是288 m3，是全國人均量的5.86%，低于國際最低標(biāo)準(zhǔn)線1 000 m3［4］。沈陽市水質(zhì)達標(biāo)河段低于全國平均的17.2%，水環(huán)境問題嚴(yán)峻。因此，沈陽市水資源匱乏，水資源供需矛盾明顯。沈陽市用水指標(biāo)和遼寧省、全國指標(biāo)比較，見表1。

表1 沈陽市主要用水指標(biāo)與遼寧省、全國指標(biāo)對比情況(2009年)

2 模糊綜合評判模型

根據(jù)模糊集理論，建立水安全綜合評級模型［6］，步驟如下:

步驟一:建立兩個因素集 U={u1，u2，…，un}，V={v1，v2，…，vm};U為因素集，V為評語集。

步驟二:根據(jù)評判集建立評判矩陣R，R為U到V的模糊關(guān)系，即ui對vj的隸屬度。

步驟三:評判集中各因素起到的作用不同，需根據(jù)重要性確定權(quán)重a，權(quán)重組成集合A，

步驟四:模糊評價結(jié)果公式

根據(jù)上述方法可進行單層模糊判斷，由單層向上逐層判斷可得多層的綜合評判值［7－9］。

3 沈陽市水安全模糊綜合評判評價

3.1 評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

針對沈陽市水資源安全問題，采用綜合分析方式，將水資源安全系統(tǒng)看成一個由各子系統(tǒng)組合而成的復(fù)合系統(tǒng)，先對各子系統(tǒng)進行評價，最終得到目標(biāo)層的評價值。

根據(jù)操作性、代表性、可靠性和綜合性原則構(gòu)建水安全綜合評價體系，運用三層模糊評判方法確定沈陽市水安全狀態(tài)。一級評價指標(biāo)是壓力指標(biāo)、狀態(tài)指標(biāo)和響應(yīng)指標(biāo)，每個一級指標(biāo)選取3個指標(biāo)作為二級評價指標(biāo)，再選取16個具體指標(biāo)，建立沈陽市水安全評價體系［10］。詳見表2。

3.2 權(quán)重與相對隸屬度的確定

水安全評價指標(biāo)體系中，各個評價指標(biāo)重要程度存在差異，這需要先確定各個指標(biāo)的權(quán)重。本文用的是層次分析法確定權(quán)重，層次分析法是把復(fù)雜問題中的各因素劃分成相關(guān)聯(lián)的有序?qū)哟?，使之條理化的多目標(biāo)、多準(zhǔn)則的決策方法，是一種定量分析與定性分析相結(jié)合的有效方法。其優(yōu)點思路簡單明了，將決策者的思維過程數(shù)量化，便于計算，容易被人們接收。在安全度綜合評判過程中，決策目標(biāo)通常分為越大越優(yōu)型和越小越優(yōu)型。相對隸屬度是參考連續(xù)系統(tǒng)上的兩極和中介線性變化作為相對統(tǒng)一的參照系來衡量指標(biāo)對系統(tǒng)的優(yōu)屬度。其優(yōu)點是減小甚至消除主觀任意性的缺陷，使隸屬度與隸屬函數(shù)的概念更加完善［11－12］，見表 3。

3.3 沈陽市水安全現(xiàn)狀評價

水資源安全評判標(biāo)準(zhǔn)是結(jié)合沈陽市的實際情況制定的，見表4。1－10級分別為極端不安全、嚴(yán)重不安全、中部不安全、輕度不安全、瀕臨不安全、勉強安全初級安全、中級安全、良好安全和優(yōu)質(zhì)安全。根據(jù)各項指標(biāo)，運用模糊綜合評判模型，按式(3)計算出遼寧省沈陽市水資源安全度見表5。

表2 沈陽市水安全綜合評價及權(quán)重

表3 沈陽市水資源安全指標(biāo)相對隸屬度

表4 水資源安全評判標(biāo)準(zhǔn)

表5 基于模糊綜合評判模型的沈陽市水安全度

4 評價結(jié)果分析

4.1 沈陽市水資源安全各子系統(tǒng)分析

水資源壓力安全度:由表5可看出，水資源壓力系統(tǒng)安全度變化明顯。2002—2005年，水資源壓力系統(tǒng)安全度不斷提高，相對隸屬度從0.164升高到0.946。主要原因是，沈陽市水源主要為大氣降水，2002年到2005年，沈陽市年降水量持續(xù)增長，2005年達到822.2 mm。降水量增加，人均水資源量和地均水資源量隨之上升，水資源壓力減輕，且每公頃化肥使用量降低，使農(nóng)業(yè)化肥污染程度降低，所以2005年的水安全度最高。2005年之后，水資源壓力系統(tǒng)安全度下降趨勢明顯，在瀕臨不安全限度內(nèi)上下浮動，最低水資源安全度出現(xiàn)在2006年，屬于中度不安全。由于2006年沈陽市降水量達到八年來最低，而且每公頃耕地化肥使用量的相對隸屬度為0.551，僅次于2008年，導(dǎo)致2006年水安全度大幅下降。

水資源狀態(tài)安全度:水資源狀態(tài)安全度從2002年到2005年間逐漸上升，2005年達到最高。2006年水資源狀態(tài)安全度下降明顯，跌到0.135，成為8年最低值。2007年至2009年水資源狀態(tài)安全度逐年上升。從各年份來看，2002年至2004年，水資源供需比持續(xù)增加，到2004年達到最大1.984。2005年開始，供需比呈波動變化，但變化幅度不大。水質(zhì)達標(biāo)河段百分比逐年提高，從2002年的17.9%到2009年的41.7%，充分說明了政府對水質(zhì)安全的重視。工業(yè)廢水達標(biāo)排放率，保持在較高的水平，八年平均達標(biāo)率在90%以上，為水安全提高做出進一步保障。人均GDP也在逐年上升，說明沈陽市民的人均收入水平和生活水平有所提高?？傮w來看沈陽市經(jīng)濟發(fā)展迅速，且政府節(jié)水、凈水意識高，但水資源狀態(tài)安全仍需提高。

社會響應(yīng)安全度:社會響應(yīng)安全度在勉強安全限度內(nèi)波動變化，2006年最高，達到0.760，2009年跌到最低0.271，說明水安全隱患依舊存在。從子系統(tǒng)看，第二產(chǎn)業(yè)的比重逐年提升，第三產(chǎn)業(yè)比重下降，但總體變化幅度小。隨著國家振興東北老工業(yè)基地戰(zhàn)略的實施，第二產(chǎn)業(yè)比重持續(xù)上漲，恩格爾系數(shù)變化很小，人民生活水平不斷提高。環(huán)保投資整體呈增長趨勢，說明沈陽市對水安全問題的重視。

4.2 沈陽市水安全綜合分析評價

從沈陽市水資源綜合安全度變化趨勢來看，見圖1。沈陽市綜合水安全度由2002年的中度不安全逐漸提升到2005年的良好安全的狀態(tài)，達到8年最大值。其原因為水資源壓力安全度和水資源狀態(tài)安全度在2002年到2005年間逐漸上升，分別在2005年達到最大值0.946和0.680，社會響應(yīng)在2005年的安全度很高，所以2005年的水資源綜合安全度最高。2006年水安全度降為中度不安全，而后好轉(zhuǎn)，到2009年達到瀕臨不安全的程度。

圖1 沈陽市水資源綜合安全度

從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變更來考慮，沈陽市在這八年間經(jīng)濟增長的主動力是第二產(chǎn)業(yè)。第二產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中比重加大，工業(yè)需水量增加，水安全度的挑戰(zhàn)增加。沈陽市第三產(chǎn)業(yè)所占比重下降，隨著時間的推移，第三產(chǎn)業(yè)對經(jīng)濟的驅(qū)動力將加強，會成為沈陽市經(jīng)濟增長的主要動力。第三產(chǎn)業(yè)，特別是現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，用水主要是生活用水，相對于第二產(chǎn)業(yè)用水量較小，利于水資源壓力安全度的提高。第一產(chǎn)業(yè)對經(jīng)濟的驅(qū)動力會降低，所占比重會逐年下降，對水安全的影響會變得更?。?3－15］。

5 結(jié)語

通過模糊綜合評判模型對沈陽市水安全進行評價，2002—2005年間，沈陽市降水量持續(xù)增長，人均水資源量和地均水資源量都持續(xù)上升，加上沈陽市大力完善節(jié)水凈水系統(tǒng)，使沈陽市水安全度持續(xù)上升，在2005年達到最大值0.830。由于2006年降水量達到最低，水安全也達到最低。之后兩年安全度逐漸上升，2009年略有下降達到瀕臨不安全的程度。沈陽市水安全變化波動很大，有一半年份安全度在瀕臨不安全以下，沈陽市已采取措施提高水的安全度，但降雨量對水安全度影響很大。由于自然因素對水安全的影響過大，需加大人為改善水資源安全度的力度，從而保證城市的水安全度是可控的。

通過對評價結(jié)果分析，要想進一步提高沈陽市水安全度，需要大力建設(shè)水利設(shè)施，可以調(diào)節(jié)水資源的時空分布差異，避免由于降水少而引起的水安全度下降。還可以調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，在重視第一、二產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時，提高科學(xué)技術(shù)，發(fā)展節(jié)水型現(xiàn)代工業(yè)、服務(wù)業(yè)，降低萬元GDP耗水量。采取預(yù)防為主，防治結(jié)合，促進沈陽市水資源的可持續(xù)發(fā)展。

［1］劉昌明.二十一世紀(jì)中國水資源若干問題的討論［J］.水利水電技術(shù)，2001，1(33):15 －19.

［2］嚴(yán)登華，王浩.國際水文計劃發(fā)展與中國水資源研究體系構(gòu)建［J］.地理學(xué)報，2004，59(2):249 －259.

［3］World Health Organization(WHO).Global Water Supply and Sanitation Assessment 2000 report，World Health Organization and United Nations Children＇s Fund，2000.

［4］張寶東，王殿武.遼寧省水資源可持續(xù)利用存在的突出問題及解決對策［J］.東北水利水電，2010，08:32 －38.

［5］束月月，蓋美，耿雅冬.基于可變模糊識別模型的遼寧省水資源安全評價研究［J］.資源開發(fā)與市場，2013，29(1):20 －23.

［6］凌紅波，徐海量.基于AHP和模糊綜合評判的瑪納斯河流域水資源安全評價［J］.中國沙漠，2010，30(4):899 －994.

［7］趙曉梅，蓋美.基于模糊綜合評判的遼寧省水資源可持續(xù)利用研究［J］.水資源研究，2010，31(2):4 －6.

［8］劉昕.模糊綜合評價法在水安全評價中的應(yīng)用［J］.漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2010，12(4):24 －29.

［9］徐建華.現(xiàn)代地理學(xué)中的數(shù)學(xué)方法［M］.北京:高等教育出版社，2012.

［10］尹發(fā)能.基于模糊數(shù)學(xué)方法的洞庭湖區(qū)水安全評價［J］.襄樊學(xué)院學(xué)報，200，27(3):91 －96.

［11］常建娥，蔣太立層.次分析法確定權(quán)重的研究.武漢理工大學(xué)學(xué)報，2007，29(1):153 －157.

［12］林彬，曽萃林.基于層次分析法的城市用地水安全評價［J］.浙江科技學(xué)院學(xué)報，2012，24(1):58 －63.

［13］陳吉文，孫集平.沈陽市水資源開發(fā)和保護的問題建議.環(huán)境保護與循環(huán)經(jīng)濟，2009(6):39 －41.

［14］李春榮，耿涌.沈陽市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動與經(jīng)濟增長因果關(guān)系分析.生態(tài)經(jīng)濟，2011，243(9):99 －102.

［15］董鳳麗，呂杰.沈陽市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)綜合效益指數(shù)分析［J］.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010，12(3):288 －291.