劉 麗

(遼寧省水利事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 沈陽(yáng) 110003)

0 引 言

在人類社會(huì)進(jìn)步發(fā)展中水資源發(fā)揮著重要的作用，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與城市規(guī)模的不斷擴(kuò)展，各行業(yè)用水量需求急劇增大，世界各國(guó)均呈現(xiàn)不同程度的缺水問(wèn)題。調(diào)查顯示，全世界約80%的人口均在不同程度上受到水資源安全的影響，水污染、旱澇災(zāi)害及水資源短缺等問(wèn)題人類社會(huì)發(fā)展造成嚴(yán)重的不利影響[1]。因此，關(guān)于水資源安全的內(nèi)涵、評(píng)價(jià)方法和理論模型的研究國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了大量的工作。例如，Olli等[2]從四個(gè)維度上定量分析了世界范圍內(nèi)的水資源狀況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)發(fā)展受水資源的影響最為顯著；Dong等[3]對(duì)洛陽(yáng)市2006-2016年的水安全狀態(tài)利用集對(duì)分析原理進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，研究表明社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展為造成研究區(qū)水資源壓力的關(guān)鍵因素；張斌等[4]對(duì)連云港市2008年的水資源壓力、困乏度和虛擬水赤字運(yùn)用水足跡理論進(jìn)行計(jì)算，綜合評(píng)價(jià)了研究區(qū)水安全現(xiàn)狀；石衛(wèi)等[5]在流域尺度上，利用水資源抗壓性和敏感性分析法評(píng)價(jià)分析了山東省水資源安全現(xiàn)狀。綜上分析，現(xiàn)有研究對(duì)區(qū)域水資源安全狀況大多從社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、水資源量等單一維度分析，考慮各方面因素和區(qū)域水安全實(shí)際情況的綜合評(píng)價(jià)較少。

文章結(jié)合遼寧省水安全現(xiàn)狀，對(duì)評(píng)價(jià)因子權(quán)重利用AHP法和熵權(quán)法計(jì)算確定，綜合評(píng)價(jià)了遼寧省2009-2018年水安全水平，以期為遼寧省水資源管理規(guī)劃和水生態(tài)環(huán)境包體提供科學(xué)的依據(jù)。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

為收集整理2009-2018年遼寧省經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和水資源數(shù)據(jù)，選取遼寧省水資源公報(bào)、統(tǒng)計(jì)年鑒、全國(guó)城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒以及各地市社會(huì)發(fā)展相關(guān)資料作為數(shù)據(jù)來(lái)源。另外，考慮到局部地區(qū)的個(gè)別數(shù)據(jù)缺失的情況，在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中選用相鄰年份的均值進(jìn)行填補(bǔ)。

1.2 水資源安全評(píng)價(jià)指標(biāo)

當(dāng)前，水生態(tài)安全、可持續(xù)發(fā)展、社會(huì)經(jīng)濟(jì)及供需關(guān)系等為水資源安全評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容。結(jié)合研究區(qū)水資源狀況和劉斌濤等評(píng)價(jià)體系相關(guān)研究成果，從水生態(tài)環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和水資源量三個(gè)維度選擇15項(xiàng)典型指標(biāo)構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)體系，見(jiàn)表1。

表1 遼寧省水安全綜合評(píng)價(jià)體系及指標(biāo)權(quán)重

1.3 水資源綜合評(píng)價(jià)方法

遼寧省水資源安全狀況運(yùn)用多因子綜合評(píng)價(jià)模型分析，模型表達(dá)式如下：

(1)

式中：Ii、Wi為歸一化的各評(píng)價(jià)因子值及其權(quán)重；I為水資源安全指數(shù)，其值越大則水安全程度越高。

根據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)屬性選取相應(yīng)的歸一化公式進(jìn)行處理，其中正向指標(biāo)的歸一化處理公式如下：

(2)

(3)

式中：Imin、Imax為評(píng)價(jià)因子最小與最大值；Fi為各評(píng)價(jià)指標(biāo)初始值。

水資源安全評(píng)價(jià)等級(jí)按照等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)確定，關(guān)于等級(jí)的劃分當(dāng)前還沒(méi)有形成統(tǒng)一的方法，本研究按照不安全、臨界安全、一般安全、較安全和安全等級(jí)將水資源安全綜合指數(shù)劃分為5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。然后結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)和遼寧省水資源分布特點(diǎn)，確定不同分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)下15個(gè)評(píng)價(jià)因子的閾值，見(jiàn)表2。

表2 不同等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)下的評(píng)價(jià)因子閾值

1.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

各評(píng)價(jià)因子權(quán)重利用層次分析法計(jì)算確定，為保證評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性對(duì)各因子權(quán)重系數(shù)采用熵值法加以修正，其計(jì)算公式為：

(4)

式中：rj為熵值法修正后的權(quán)系數(shù)；vj、pj——為第j項(xiàng)信息權(quán)重和指標(biāo)層權(quán)重。采用上式計(jì)算確定各因子權(quán)重，如表1。

1.5 建立影響因素模型

為定量分析各要素對(duì)水資源安全的影響程度建立因素強(qiáng)度系數(shù)模型分析，利用下式計(jì)算確定因素強(qiáng)度系數(shù)D，即：

(5)

其中，優(yōu)勢(shì)因素和劣勢(shì)因素的判別依據(jù)為D≥1.30、D≤0.70，中等因素的強(qiáng)度系數(shù)D介于0.70-1.30范圍。通過(guò)對(duì)劣勢(shì)或優(yōu)勢(shì)因素的分析，可以在全省范圍內(nèi)體現(xiàn)該因素的影響強(qiáng)度及其排名情況，由此建立歸一化后的因素值F。根據(jù)因素值F判別劣勢(shì)、優(yōu)勢(shì)和中等因素的依據(jù)為：F≤0.30、F≥0.70、0.30

表3 因素強(qiáng)度判別準(zhǔn)則

2 結(jié)果分析

2.1 水安全事件變化特征

隨時(shí)間的變化遼寧省2009-2018年的水資源安全指數(shù)見(jiàn)圖1。

圖1 遼寧省2009-2018年水安全指數(shù)變化特征

從圖1可以看出，遼寧省2009-2018年水資源量安全總體處于一般安全水平，指數(shù)值處于0.4-0.6范圍且變化趨勢(shì)不顯著；水生態(tài)安全指數(shù)自2009年的較安全下降為2018年的一般安全等級(jí)，指數(shù)值由0.641減少至0.548，水生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)出不斷惡化的變化特征；除2011年社會(huì)經(jīng)濟(jì)安全指數(shù)呈下降趨勢(shì)外，研究期有一般安全增大至較安全水平，指數(shù)值由2009年的0.442增大至2018年的0.715；水資源綜合安全指數(shù)總體呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，平均值為0.562，處于一般安全標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 水安全空間格局

為準(zhǔn)確反映區(qū)域水資源稀缺程度設(shè)定水資源壓力指數(shù)為人均水資源量，對(duì)遼寧省各地市人均水資源量等級(jí)選用Falkenmark等提取的等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。研究表明，在空間分布上遼寧省水資源量分布極不均衡，大連和丹東地區(qū)的人均占有量較少處于較為緊缺狀態(tài)。盤錦、營(yíng)口、鞍山等遼東地區(qū)的人均水資源量存在短缺風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)遼寧省水安全綜合評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，遼寧省14個(gè)地級(jí)市2009-2018年的水安全綜合支出處于較安全與一般安全之間的狀態(tài)，其中較安全等級(jí)由8個(gè)地市，一般安全有6個(gè)。其中，水資源安全指數(shù)最高和最低的區(qū)域分別為營(yíng)口市、大連市，所對(duì)應(yīng)的指數(shù)值分別為0.741和0.406，地域上研究區(qū)水安全狀況存在明顯的差異。其中，水資源屬于一般安全等級(jí)除遼東沿海地區(qū)外，還有沈陽(yáng)、本溪、遼陽(yáng)等地區(qū)，其它地區(qū)均為較安全水平。研究區(qū)人均水資源量與水安全指數(shù)分布格局保持較好的一致性。大連、葫蘆島、盤錦、朝陽(yáng)地區(qū)的水資源量較為緊張，這些地區(qū)處于臨界安全水平，而撫順、鐵嶺、營(yíng)口、鞍山等地區(qū)的水資源量較為豐富；在水生態(tài)子系統(tǒng)中，遼陽(yáng)、本溪、沈陽(yáng)、撫順等地區(qū)的水生態(tài)環(huán)境處于不安全狀態(tài)，其他地區(qū)均處于一般安全至安全等級(jí)。社會(huì)經(jīng)濟(jì)安全指數(shù)最高的區(qū)域?yàn)楸鞠?、沈?yáng)和撫順，而其它地區(qū)相對(duì)較低。

為了能夠在時(shí)空分布上反映水資源安全變化特征，對(duì)研究區(qū)各地市水安全指數(shù)斜率利用最小二乘法擬合。結(jié)果顯示，遼寧省各地市2009-2018年水安全指數(shù)變化不顯著，鐵嶺市水資源量安全指數(shù)呈現(xiàn)出不斷上升的變化趨勢(shì)，而阜新、朝陽(yáng)、錦州等地區(qū)呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)；沈陽(yáng)、營(yíng)口、大連等地區(qū)的水生態(tài)環(huán)境在一定程度上得到改善，但部分區(qū)域的水生態(tài)安全仍存在下降趨勢(shì)；遼寧省各地市2009-2018年的社會(huì)經(jīng)濟(jì)安全指數(shù)除撫順、鐵嶺地區(qū)有所下降外，其它地區(qū)均呈上升趨勢(shì)；撫順、錦州、朝陽(yáng)地區(qū)的水資源安全指數(shù)上升最為，這些區(qū)域的水安全狀況得到明顯的改善。

表4 遼寧省各地市2009-2018年水資源安全評(píng)價(jià)

2.3 水安全影響因素

遼寧省水安全劣勢(shì)、優(yōu)勢(shì)因素分析，見(jiàn)表5。研究表明，大連地區(qū)的水安全劣勢(shì)、優(yōu)勢(shì)因素為水生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)，遼西地區(qū)的水生態(tài)和水資源量為優(yōu)勢(shì)因素，社會(huì)經(jīng)濟(jì)為劣勢(shì)因素?？偠灾|寧省水安全因素存在較為顯著的差異性特征。

表5 遼寧省水安全劣勢(shì)、優(yōu)勢(shì)因素分析

3 結(jié) 論

結(jié)合遼寧省水資源現(xiàn)狀和相關(guān)文獻(xiàn)資料，從3個(gè)不同維度選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)建立指標(biāo)體系，然后利用層次分析和熵權(quán)法綜合評(píng)價(jià)了研究區(qū)2009-2018年水安全現(xiàn)狀，得出的主要結(jié)論如下：

1) 遼寧省2009-2018年水安全綜合指數(shù)平均值為0.562，處于0.4-0.6的一般安全水平。研究期間，社會(huì)經(jīng)濟(jì)和水資源安全指數(shù)呈不斷增大趨勢(shì)，而水資源量變化不明顯，但水生態(tài)呈不斷減少趨勢(shì)。

2) 在空間分布上遼寧省水安全指數(shù)存在明顯的分異，大連和遼東沿海地區(qū)的水安全指數(shù)等級(jí)較低，在遼西及遼寧外圍地區(qū)的水安全等級(jí)相對(duì)較高，自大連向西北方向社會(huì)經(jīng)濟(jì)安全指數(shù)呈減少趨勢(shì)。

3) 在時(shí)空分布上遼寧省水安全因素存在一定差異，大連地區(qū)的水安全劣勢(shì)、優(yōu)勢(shì)因素為水生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)，遼西地區(qū)的水生態(tài)和水資源量為優(yōu)勢(shì)因素，社會(huì)經(jīng)濟(jì)為劣勢(shì)因素。

4) 綜合評(píng)價(jià)顯示，遼寧省社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度與水資源安全狀況呈不匹配現(xiàn)狀，其中沈陽(yáng)、大連等經(jīng)濟(jì)相對(duì)較大及沿海地區(qū)的水資源安全程度較低，在發(fā)展社會(huì)經(jīng)濟(jì)的同時(shí)還要注重改善當(dāng)?shù)厮鷳B(tài)環(huán)境、加強(qiáng)水資源管理提升用水效率，最大程度的解決社會(huì)經(jīng)濟(jì)受水資源制約的問(wèn)題。