康德奎 谷豐佑 周偉達(dá)

摘 要：為客觀評(píng)價(jià)石羊河流域地下水管理水平，分析石羊河流域地下水管理工作取得的成效和存在的不足，以2011—2016年的地下水?dāng)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，綜合考慮石羊河流域基本情況，從管理措施、措施執(zhí)行和管理成果3個(gè)方面，優(yōu)選出全面反映地下水管理水平的10個(gè)指標(biāo)，將地下水管理水平分為Ⅰ～Ⅴ級(jí)，以組合賦權(quán)法確定權(quán)重，并采用傳統(tǒng)評(píng)分體系和多級(jí)模糊評(píng)價(jià)模型相結(jié)合的雙重評(píng)價(jià)方法，對(duì)石羊河流域地下水管理水平進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：2011—2016年石羊河流域地下水管理得分為74.72分，管理水平為Ⅲ級(jí);石羊河流域法律法規(guī)與規(guī)章制度健全且實(shí)施到位，地下水有效監(jiān)測(cè)率高但監(jiān)測(cè)井密度過(guò)低;流域地下水漏斗區(qū)面積雖略有減小，但地下水供水占比持續(xù)增大，地下水位下降，水質(zhì)屬一般水平。

關(guān)鍵詞：地下水管理;綜合評(píng)價(jià);組合賦權(quán);石羊河流域

中圖分類(lèi)號(hào)：P641.8;TV882.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.08.012

引用格式：康德奎，谷豐佑，周偉達(dá).石羊河流域地下水管理綜合評(píng)價(jià)[J].人民黃河，2021，43（8）：65-69.

Abstract： In order to objectively evaluate the groundwater management level of Shiyang River basin， this paper analyzed the effectiveness and deficiencies of groundwater management in Shiyang River basin， based on groundwater data from 2011 to 2016. Comprehensively considering the basic situation of Shiyang River basin， it preferably selected 10 indicators that comprehensively reflected the groundwater management level from 3 aspects of management measures and measured implementation and management results. The groundwater management level was classified into Ⅰ to Ⅴ， and the weights were determined by the combined weighting method， and a dual evaluation method combining traditional scoring system and multi-level fuzzy evaluation model was used to quantitatively evaluate the groundwater management level in Shiyang River basin. The results show that the groundwater management score of Shiyang River basin from 2011 to 2016 is 74.72， and the management level is Ⅲ; the laws， regulations and rules of Shiyang River basin are sound and implemented; the effective monitoring rate of groundwater is high but the density of monitoring wells is too low; the leakage area of the basin plain area is slightly reduced， but the proportion of groundwater supply continues to increase， and the groundwater level is decreased. The water quality is at an average level.

Key words： groundwater management; comprehensive evaluation; portfolio empowerment; Shiyang River Basin

我國(guó)西北地區(qū)人口眾多，耕地面積較大，但可利用水資源量匱乏，嚴(yán)重制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。石羊河流域?qū)俚湫偷馁Y源性缺水地區(qū)，河流水系不發(fā)達(dá)，地表水資源緊缺，只能通過(guò)開(kāi)采地下水緩解日趨緊張的區(qū)域水資源供需矛盾，保障經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。但由于缺乏科學(xué)的水資源開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃和調(diào)度管理，經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式與水資源承載能力不匹配，因此導(dǎo)致地下水超采嚴(yán)重。針對(duì)水資源利用和生態(tài)環(huán)境存在的問(wèn)題，石羊河流域管理局積極開(kāi)展地下水管理工作，緩解了地下水超采狀況。已有學(xué)者對(duì)石羊河流域地下水開(kāi)采和管控制度[1-3]進(jìn)行過(guò)研究，但缺乏針對(duì)管理水平進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)的研究。國(guó)內(nèi)地下水資源管理研究已有很多成果，王偉[4]使用專(zhuān)家賦權(quán)法對(duì)江蘇省蘇錫地區(qū)和河北省進(jìn)行了地下水管理評(píng)價(jià)，張士杰等[5]對(duì)華北平原邯鄲地區(qū)地下水位動(dòng)態(tài)及成因進(jìn)行了分析，錢(qián)涵[6]運(yùn)用層次分析法分別對(duì)河北省、江蘇省超采區(qū)和深圳市的地下水管理進(jìn)行評(píng)價(jià)，薛偉鋒等[7]運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)大連市地下水質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，高世毅[8]構(gòu)建模糊層次分析模型對(duì)四平市地下水資源管理現(xiàn)狀進(jìn)行了評(píng)價(jià)。上述研究只使用單一賦權(quán)方法和評(píng)價(jià)手段，沒(méi)有考慮單一賦權(quán)和單一評(píng)價(jià)方法的局限性。筆者以石羊河流域?yàn)檠芯繀^(qū)，利用層次分析法與熵權(quán)法得到指標(biāo)主觀與客觀權(quán)重，采用組合賦權(quán)法得出綜合權(quán)重，引入模糊數(shù)學(xué)理論進(jìn)行評(píng)價(jià)，并與傳統(tǒng)的評(píng)分方法相結(jié)合，以期找出管理中的薄弱點(diǎn)，為流域地下水的科學(xué)化管理提供參考。

1 研究區(qū)概況

石羊河是甘肅省河西走廊三大水系之一，流域位于河西走廊東部、烏鞘以西、祁連山北麓，東南與白銀、蘭州兩市相連，西北與張掖市毗鄰，西南緊靠青海省，東北與內(nèi)蒙古自治區(qū)接壤。流域總面積4.16萬(wàn)km2，降水少、蒸發(fā)強(qiáng)、空氣干燥，地表水資源極度短缺，地下水超采嚴(yán)重，區(qū)域性地下水位持續(xù)下降，土地出現(xiàn)沙化、鹽堿化。流域現(xiàn)有地下水取水井超3萬(wàn)眼，地下水超采區(qū)（見(jiàn)圖1）面積6 890.7 km2，占流域總面積的16.56%，地下水污染嚴(yán)重，地下水礦化度逐年增大，不同地域水質(zhì)在Ⅱ類(lèi)至劣Ⅴ類(lèi)之間。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源和研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究數(shù)據(jù)來(lái)源于石羊河流域47個(gè)地下水位監(jiān)測(cè)井和11個(gè)地下水質(zhì)監(jiān)測(cè)井（見(jiàn)圖1）2011—2016年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、《石羊河流域水資源公報(bào)》《甘肅省統(tǒng)計(jì)年鑒》。

2.2 賦權(quán)方法

根據(jù)賦權(quán)依據(jù)的不同，賦權(quán)方法可分為主觀賦權(quán)法與客觀賦權(quán)法。主觀賦權(quán)法主要由行業(yè)內(nèi)的專(zhuān)家根據(jù)多年的研究經(jīng)驗(yàn)對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行重要性比對(duì)得出權(quán)重，有專(zhuān)家賦權(quán)法、層次分析法、德?tīng)柗品ǖ萚9-10]?？陀^賦權(quán)法以數(shù)學(xué)方法為基礎(chǔ)，對(duì)各個(gè)指標(biāo)的客觀信息進(jìn)行差異性分析，根據(jù)影響度確定權(quán)重，主要有熵權(quán)法、因子分析法、主成分分析法等[11]。主觀賦權(quán)法依賴(lài)專(zhuān)家意見(jiàn)，主觀隨意性較強(qiáng);客觀賦權(quán)法雖不依賴(lài)主觀判斷，但容易偏離現(xiàn)實(shí)情況。單一賦權(quán)法有各自的局限性，影響評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。組合賦權(quán)法可以結(jié)合兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，提升評(píng)價(jià)的科學(xué)性[12]。本研究采用較為成熟的層次分析法和精度較高的熵權(quán)法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，并邀請(qǐng)地下水管理方面的專(zhuān)家和石羊河流域管理人員對(duì)各指標(biāo)打分。

2.2.1 構(gòu)建指標(biāo)體系

地下水管理水平主要通過(guò)所采取的各項(xiàng)措施和所取得的成果來(lái)反映。遵循全面性和代表性兼顧的原則，參考前人經(jīng)驗(yàn)[13]，并咨詢(xún)流域地下水管理人員和從事相關(guān)研究的專(zhuān)家學(xué)者，結(jié)合所收集到的數(shù)據(jù)，針對(duì)石羊河流域地下水超采嚴(yán)重等特點(diǎn)，從管理措施、措施執(zhí)行和管理成果3個(gè)方面，優(yōu)選出能夠反映流域地下水管理水平的10個(gè)指標(biāo)，建立石羊河流域地下水管理水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（見(jiàn)表1）。

2.2.2 層次分析法

采用層次分析法，對(duì)相同層次的指標(biāo)進(jìn)行比較，構(gòu)造判斷矩陣，計(jì)算后得出權(quán)重。具體流程見(jiàn)圖2。

2.2.3 熵權(quán)法

熵權(quán)法[14-15]主要根據(jù)指標(biāo)對(duì)整體的影響性大小來(lái)進(jìn)行賦值，結(jié)果客觀準(zhǔn)確，是一種應(yīng)用較廣的客觀賦權(quán)方法，步驟如下。

（1）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理：

（2）計(jì)算第i個(gè)指標(biāo)值在所有指標(biāo)值中所占的比例：

（3）計(jì)算指標(biāo)熵值：

（4）計(jì)算指標(biāo)權(quán)重：

2.2.4 組合權(quán)重

結(jié)合主觀權(quán)重和客觀權(quán)重，計(jì)算地下水管理水平各指標(biāo)的組合權(quán)重：

2.3 評(píng)價(jià)方法

傳統(tǒng)評(píng)價(jià)過(guò)程較為簡(jiǎn)單，但無(wú)法保證評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)性。模糊綜合評(píng)價(jià)是根據(jù)模糊數(shù)學(xué)原理由指標(biāo)間的相互作用在總體上體現(xiàn)出的模糊性來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法，能較好地解決模糊的、難以量化的問(wèn)題，與傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法相結(jié)合可使評(píng)價(jià)結(jié)果更具科學(xué)性。

2.3.1 傳統(tǒng)評(píng)分方法

參考前人的研究[5-7]，結(jié)合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)[16]和《中國(guó)水資源公報(bào)》《甘肅省水資源公報(bào)》，綜合考慮甘肅省地下水利用現(xiàn)狀及石羊河流域發(fā)展規(guī)劃，確定的地下水管理各指標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)與計(jì)算方法（見(jiàn)表2）。評(píng)分計(jì)算公式為

2.3.2 模糊綜合評(píng)價(jià)模型

地下水管理水平模糊綜合評(píng)價(jià)模型構(gòu)建步驟如下。

（1）建立屬性因素集U和評(píng)語(yǔ)集V。U={管理措施，措施執(zhí)行，管理成果}={u1，u2，u3}，V={Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ}={v1，v2，v3，v4，v5}，見(jiàn)表3。

（2）隸屬度計(jì)算。根據(jù)專(zhuān)家對(duì)各指標(biāo)的打分，歸一化后構(gòu)建評(píng)價(jià)矩陣：

3 結(jié)果和分析

3.1 最終權(quán)重

根據(jù)式（1）～式（5）計(jì)算得到評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各指標(biāo)的權(quán)重，結(jié)果見(jiàn)表4。

3.2 指標(biāo)評(píng)分

按照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)石羊河流域地下水管理各指標(biāo)進(jìn)行打分（見(jiàn)表5），由表4和式（6）計(jì)算出石羊河流域地下水管理水平最終得分為74.72分，依據(jù)表3可得管理水平為Ⅲ級(jí)。

由表5可知：石羊河流域地下水管理有效數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)率、法律法規(guī)與規(guī)章制度、地下水取水許可率、地下水取水計(jì)量設(shè)施安裝率均為100分，說(shuō)明流域地下水的使用較為合理和資料獲取精度高;地下水質(zhì)和地下水漏斗區(qū)面積變化得分分別為74.54分和62.5分，說(shuō)明需要繼續(xù)進(jìn)行流域地下水環(huán)境治理、控制地下水開(kāi)采;地下水監(jiān)測(cè)井密度、萬(wàn)元GDP用水量、地下水位變化、地下水供水占比變化均低于60分，說(shuō)明流域監(jiān)測(cè)井密度過(guò)低、地下水資源利用效率不高、地下水開(kāi)采量過(guò)大。

3.3 地下水管理水平模糊綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)所得組合賦權(quán)，可得研究區(qū)地下水管理水平的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，見(jiàn)表6。

由表6可以得到單因素評(píng)價(jià)矩陣：

由式（9）可得二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)向量為M=（0.178，0.228，0.288，0.151，0.102），根據(jù)最大隸屬度原則，石羊河流域地下水管理水平為Ⅲ級(jí)，與指標(biāo)評(píng)分結(jié)果一致。

4 結(jié) 語(yǔ)

（1）根據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況，從管理措施、措施執(zhí)行和管理成果3個(gè)方面，選取具有代表性的10個(gè)指標(biāo)。采用組合賦權(quán)法賦權(quán)，進(jìn)行二次模糊評(píng)價(jià)與指標(biāo)得分雙重評(píng)價(jià)，對(duì)石羊河流域地下水管理水平進(jìn)行了量化評(píng)價(jià)，明確了地下水管理工作的成效和不足。

（2）石羊河流域2011—2016年地下水管理水平得分為74.72分，管理水平為Ⅲ級(jí)。從各指標(biāo)得分可以看出：流域目前監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)獲取狀況較好，法律法規(guī)與規(guī)章制度較為完善且嚴(yán)格執(zhí)行;雖然超采情況有所改善，但是地下水監(jiān)測(cè)井密度不夠、萬(wàn)元GDP用水量和地下水供水占比過(guò)高、地下水位和水質(zhì)情況仍不容樂(lè)觀。

（3）為提高石羊河流域地下水管理水平，建議加強(qiáng)監(jiān)測(cè)體系和節(jié)水設(shè)施建設(shè)，加快用水結(jié)構(gòu)調(diào)整和替代水源工程建設(shè)。

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【責(zé)任編輯 張華興】