李文寶

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)長沙市410128）

基于模糊綜合評價的湘西自治州水資源承載力研究

李文寶

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)長沙市410128）

文章以2006～2015年湘西自治州水資源和國民經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用模糊綜合指數(shù)評價方法，對湘西自治州水資源承載力進(jìn)行分析評價，并對該地區(qū)2020、2025、2030年的水資源承載能力進(jìn)行預(yù)測。研究結(jié)果表明未來湘西自治州水資源承載力逐步下降，水資源短缺將成為制約該地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、人民生活水平提高、生態(tài)環(huán)境可持續(xù)健康發(fā)展的重要因素。

湘西自治州水資源承載力綜合評價

湘西自治州地處武陵山區(qū)腹地，在全國主體功能區(qū)規(guī)劃中屬于國家限制開發(fā)區(qū)的重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)中的武陵山區(qū)生物多樣性及水土保持生態(tài)功能區(qū)[1]。湘西自治州又是國家西部大開發(fā)、武陵山片區(qū)區(qū)域發(fā)展與扶貧攻堅連片特困地區(qū)[2]，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展滯后，面臨著保護(hù)與發(fā)展的雙重壓力，到2020年要實(shí)現(xiàn)全面小康，任務(wù)十分艱巨。對湘西自治州水資源承載力進(jìn)行研究，判斷該地區(qū)水資源所能承載的人口、社會經(jīng)濟(jì)規(guī)模和開發(fā)潛力，一方面能為政府決策提供依據(jù)，另一方面能喚起公眾節(jié)水保水意識，以期水資源的可持續(xù)利用，因此，具有一定的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀簡述

水資源承載力是將承載力概念應(yīng)用于水資源領(lǐng)域的提法，國外很多專家把它納入可持續(xù)發(fā)展問題予以研究[3]。英國的斯萊瑟教授提出了ECCO模型，運(yùn)用系統(tǒng)動力學(xué)方法分析水資源承載力和人口之間的動態(tài)變化關(guān)系[4]。美國的URS公司采用模型方法對Keys流域生態(tài)系統(tǒng)的承受能力進(jìn)行了模擬和評價[5]。國內(nèi)學(xué)者對水資源承載力的研究起步較晚，主要從干旱缺水的西北地區(qū)開始，然后向其他地區(qū)擴(kuò)展。新疆水資源軟科學(xué)課題研究組率先對新疆水資源承載力進(jìn)行了研究[6]。施雅風(fēng)，曲耀光等采用常規(guī)趨勢法對新疆烏魯木齊河流域水資源承載力開展了研究[7]。隨著研究的深入，水資源承載力研究的理論基礎(chǔ)不斷豐富，逐步向系統(tǒng)性、專題性發(fā)展，方法更多樣，研究區(qū)域更廣泛，成果也更豐碩。

2 湘西自治州水資源承載力評價

2.1 水資源情況簡述

湘西自治州位于湖南西北部，地勢由西北向東南傾斜，地形以丘陵和山地為主，地勢較高，平均海拔200 m以上，山地地形特點(diǎn)易產(chǎn)生空氣對流形成積雨區(qū)，降水量豐富。匯總湘西自治州2006～2015年水資源量和各類用水指標(biāo)如表1表2所示。

數(shù)據(jù)來源：《湖南省水資源公報》（2006～2015年）、《湘西自治州國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》（2006～2015年）。

2.2 水資源承載力評價模型

本文主要采用模糊綜合評判法，通過建立模糊綜合評判模型能夠較好地對水資源承載力作多因素、多層次地綜合評價，比較全面地反映區(qū)域水資源承載力狀況[8～10]。綜合評判模型如下：

表1 2006～2015年湘西自治州水資源量億m3

給定兩個有限域U={U1，U2，…，Un}，V={V1，V2，…，Vn}其中U代表綜合評判因素所組成的集合，V代表評判所組成的集合，則模糊評判為B=A×R，式中A為U上的模糊子集，A={a1，a2，…，an},0＜ai＜1，ai為Ui對A的隸屬度，它是單因素Ui在評定因素中所起作用大小的變量，在一定程度上代表Ui評定等級的能力；而評判結(jié)果B則是V上的模糊子集，B={b1，b2，…，bn},0＜bj＜1，bj則為等級Vj對綜合評判所得模糊子集B的隸屬度，它表示綜合評判的結(jié)果。

具體模型為：

表2 湘西自治州2006～2015年各類用水指標(biāo)

綜合評定采用數(shù)量化評判集的值以及B矩陣中各等級隸屬度賦值，根據(jù)下式計算：

式中α值即為基于綜合評判結(jié)果矩陣B的水資源承載力綜合評分值。

2.3 評價結(jié)果

根據(jù)前面的建模分析，選取人均水資源可利用量，水資源利用率，人均供水量，供水模數(shù)，萬元工業(yè)產(chǎn)值需水量，耕地灌溉率，生活需水定額，需水模數(shù)，生態(tài)環(huán)境需水率等9個能夠較好反映湘西自治州水資源特征的指標(biāo)進(jìn)行評價。

根據(jù)各評判因素對水資源承載能力影響強(qiáng)弱，結(jié)合湘西自治州水資源實(shí)際開發(fā)利用現(xiàn)狀，將各評判因素對水資源的承載力所產(chǎn)生的影響賦予不同的權(quán)重值。權(quán)重矩陣A=（0.11，0.15，0.13，0.13，0.1，0.1，0.13，0.09，0.06）。

根據(jù)文中水資源承載力模糊評價各指標(biāo)隸屬度關(guān)系，計算出各指標(biāo)因素不同年份關(guān)于V1、V2、V3的隸屬度矩陣R，然后結(jié)合權(quán)重矩陣A，通過計算得出湘西自治州不同年份水資源承載力的評判結(jié)果矩陣B。

湘西自治州2015、2020、2025、2030年矩陣分別為R1，R2，R3，R4。

表3 湘西自治州水資源承載力評價因素指標(biāo)

根據(jù)以上矩陣計算，可以得出湘西自治州2015～2030年水資源承載力多因素綜合評價指數(shù)值。計算結(jié)果如表4。

表4 湘西自治州水資源承載力綜合指數(shù)評價值

從上述結(jié)果可以看出，湘西自治州水資源承載力綜合評價指數(shù)值由2015年的0.428 6下降至2020年的0.407 6、2025年的0.351 9，2030年的0.329 7，反映出湘西自治州未來水資源承載力整體呈下降趨勢，水資源供需問題開始逐步凸現(xiàn)。

3 結(jié)論與建議

（1）本文采用的模糊綜合指數(shù)評價法，通過導(dǎo)入湘西自治州以往水資源數(shù)據(jù)資料，對各因子進(jìn)行量化分析計算，得出的數(shù)據(jù)結(jié)果反映了湘西自治州水資源承載力的真實(shí)情況及未來發(fā)展趨勢。

（2）本研究僅收集了該地區(qū)最近10年的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料，采用模糊綜合評價法分析求得水資源承載力綜合評價指數(shù)，不可避免的存在一些誤差因素的影響及模型本身的缺陷，但分析結(jié)果仍能反映水資源承載能力的強(qiáng)弱程度。今后對水資源承載綜合指數(shù)評價應(yīng)收集更多資料，改進(jìn)評價模型，減少失真度，精確評價指標(biāo)，以期作出更科學(xué)的評價。

（3）湘西自治州應(yīng)從水資源規(guī)劃整體戰(zhàn)略出發(fā)提高水資源承載力，通過加強(qiáng)對天然降水的利用，建設(shè)蓄水調(diào)水工程，擴(kuò)大地表水儲備量，合理的工業(yè)農(nóng)業(yè)等產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

[1]國發(fā)[2010]46號.國務(wù)院關(guān)于印發(fā)全國主體功能區(qū)規(guī)劃的通知[Z].

[2]國開辦發(fā)[2011]95號.國務(wù)院扶貧辦國家發(fā)展改革委關(guān)于印發(fā)武陵山片區(qū)區(qū)域發(fā)展與扶貧規(guī)劃的通知[Z].

[3]劉曉，陳雋，范琳琳，崔勝玉．水資源承載力研究進(jìn)展與新方法[J]．北京師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2014，50（3）:312-318.

[4]張保成，國鋒.國內(nèi)外水資源承載力研究綜述[J].上海經(jīng)濟(jì)研究，2006，（10）:39-43.

[5]Peterson D H.Florida keys carrying capacity study[J]. Proceedings of the Water Environment Federation，2002，（13）：489-501.

[6]郭海丹.水資源承載能力基礎(chǔ)理論及實(shí)證研究[D].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)，2009.

[7]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.

[8]馬薔.基于模糊綜合評價的黑龍江省水資源承載力研究[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

[9]田靜宜，王新軍.熵權(quán)模糊物元模型的干旱區(qū)水資源承載力研究—以甘肅民勤縣為例[J].復(fù)旦學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，52（1）:86-93.

[10]段新光，欒芳芳.基于模糊綜合評判的新疆水資源承載力評價[J].中國人口資源與環(huán)境，2014，（S1）:119-122.

2016-11-03）

李文寶（1982-），男，湖南桂陽人，大學(xué)本科，目前從事水資源管理與研究工作。