摘要：適宜的評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法是確保水資源承載力評(píng)價(jià)科學(xué)、客觀的關(guān)鍵。為識(shí)別影響水資源承載力評(píng)價(jià)的關(guān)鍵因子，并探索高效的評(píng)價(jià)方法，以2020年中國(guó)各地區(qū)指標(biāo)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合水資源承載力的內(nèi)涵，從經(jīng)濟(jì)、人口、環(huán)境3個(gè)維度構(gòu)建了包含20項(xiàng)指標(biāo)的水資源承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用障礙度模型從定性和定量?jī)煞矫婧Y選關(guān)鍵指標(biāo)，對(duì)4種單一評(píng)價(jià)方法（熵權(quán)-TOPSIS、熵權(quán)-線性加權(quán)、模糊綜合評(píng)價(jià)和因子分析法）和3種組合評(píng)價(jià)方法（模糊Borda法、漂移度組合評(píng)價(jià)法、離差最大化組合評(píng)價(jià)法）開(kāi)展比較研究，并基于研究結(jié)果對(duì)2004～2022年中國(guó)水資源承載力演變趨勢(shì)開(kāi)展測(cè)度分析。結(jié)果表明：① 影響中國(guó)水資源承載力的關(guān)鍵因子是人均水資源占有量（障礙度指數(shù)高達(dá)0.556），其次是生態(tài)環(huán)境用水比例（障礙度指數(shù)0.181）和農(nóng)村生活污水處理率（障礙度指數(shù)0.057）等指標(biāo)。② 組合評(píng)價(jià)法在穩(wěn)定性和趨勢(shì)性方面的表現(xiàn)優(yōu)于單一評(píng)價(jià)法，但其計(jì)算過(guò)程較為復(fù)雜，組合評(píng)價(jià)法中，離差最大化組合評(píng)價(jià)法表現(xiàn)最優(yōu)，平均誤差僅為1.56%；單一評(píng)價(jià)法中，熵權(quán)-線性加權(quán)法表現(xiàn)最優(yōu)，平均誤差為4.30%。③ 2004～2022年中國(guó)水資源承載力指數(shù)從0.115增長(zhǎng)至0.867，主要得益于政府在推動(dòng)節(jié)約用水和生態(tài)環(huán)境改善方面發(fā)揮的關(guān)鍵作用。研究成果可為區(qū)域水資源管理提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān) 鍵 詞：水資源承載力；評(píng)價(jià)指標(biāo)；障礙度；單一評(píng)價(jià)法；組合評(píng)價(jià)法

中圖法分類號(hào)：TV213.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.12.019

0 引 言

水資源承載力評(píng)價(jià)對(duì)于指導(dǎo)區(qū)域水資源管理和促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法是水資源承載力評(píng)估是否科學(xué)客觀的關(guān)鍵因素。這兩者的成效直接關(guān)系到評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性和水資源管理策略的合理性與有效性。

水資源承載力指某一地區(qū)的水資源在某一具體歷史發(fā)展階段下，以可預(yù)見(jiàn)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展水平為依據(jù)，以可持續(xù)發(fā)展為原則，以維護(hù)生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)發(fā)展為條件，經(jīng)過(guò)合理優(yōu)化配置，對(duì)該地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最大支撐能力^［1］?？梢?jiàn)，水資源承載力是一個(gè)復(fù)雜的多層次系統(tǒng)，涉及水資源、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境等多個(gè)子系統(tǒng)的相互耦合^［2］。在構(gòu)建水資源承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的過(guò)程中，重要的是選取能夠全面而準(zhǔn)確地反映這一復(fù)雜系統(tǒng)特征的指標(biāo)。此外，為了降低主觀判斷對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，并提高評(píng)價(jià)體系的可操作性，所選指標(biāo)應(yīng)盡可能精簡(jiǎn)，同時(shí)保持其對(duì)水資源承載力關(guān)鍵維度的覆蓋。這樣的指標(biāo)體系不僅能夠提供清晰的評(píng)價(jià)視角，還能夠確保評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性和易于理解。目前，業(yè)界普遍采用“目標(biāo)-系統(tǒng)-指標(biāo)”的框架來(lái)構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，系統(tǒng)層主要包括水資源、生態(tài)環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)等方面^［3-4］。例如，于釙等^［5］通過(guò)耦合水足跡理論與主成分分析方法，構(gòu)建了一個(gè)包含12個(gè)指標(biāo)的指標(biāo)體系，對(duì)新疆2010～2015年間的水資源承載力變化進(jìn)行了評(píng)估。顧文權(quán)等^［6］利用主成分分析方法，識(shí)別了影響南方小流域水資源承載力的關(guān)鍵因素，包括人均水資源量、人口密度、人均供水量和農(nóng)業(yè)灌溉平均用水量。許朗等^［7］的研究則指出，經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口因素和水資源狀況是影響江蘇省水資源承載力的主要因子。此外，Lu等^［8］強(qiáng)調(diào)了水資源承載力與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、水資源量以及農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水之間的密切聯(lián)系。Zhang等^［9］的研究則指出，城鎮(zhèn)污水處理率、萬(wàn)元GDP用水量和人均水資源量是影響月塘區(qū)水資源水環(huán)境承載力的主要因素。這些研究不僅豐富了水資源承載力評(píng)價(jià)的理論框架和方法論，而且為實(shí)際的水資源管理實(shí)踐提供了寶貴的科學(xué)依據(jù)。但在指標(biāo)篩選方面，大部分文獻(xiàn)基本上均采用定性方法確定指標(biāo)，因受人為主觀影響，致使評(píng)價(jià)結(jié)果缺乏客觀性。

在評(píng)價(jià)方法的選取上，主成分分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、TOPSIS模型、灰色關(guān)聯(lián)度模型等被廣泛應(yīng)用于水資源承載力的量化評(píng)估^［10］。這些方法各具特色，能夠從多維度對(duì)水資源承載力進(jìn)行深入分析。例如，劉玒玒^［11］基于熵權(quán) TOPSIS-耦合協(xié)調(diào)度-灰色關(guān)聯(lián)度方法對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水資源承載力開(kāi)展了綜合評(píng)價(jià)；程芳芳^［12］、許淑娜^［13］等均基于主成分分析方法開(kāi)展了水資源承載力評(píng)價(jià)研究；方國(guó)華^［14］、張曉鵬^［15］、段新光^［16］等均基于模糊綜合評(píng)價(jià)法開(kāi)展了水資源承載力評(píng)價(jià)；崔麗影^［17］、后含玉^［18］等均基于TOPSIS模型開(kāi)展了水資源承載力評(píng)價(jià)。這些研究揭示了以上評(píng)價(jià)方法在水資源承載力評(píng)價(jià)中的適用性。然而，大部分研究均著眼于單一評(píng)價(jià)方法，對(duì)這些評(píng)價(jià)方法系統(tǒng)性的比較研究尚不充分。

本次研究主要從定性到定量?jī)煞矫娲_定評(píng)價(jià)指標(biāo)，首先通過(guò)查閱文獻(xiàn)梳理現(xiàn)有學(xué)者在水資源承載力評(píng)價(jià)中所使用的各類指標(biāo)構(gòu)建指標(biāo)全集，通過(guò)障礙度分析，篩選影響水資源承載力的關(guān)鍵因子；然后對(duì)4種單一評(píng)價(jià)方法（熵權(quán)-TOPSIS、熵權(quán)-線性加權(quán)、模糊綜合評(píng)價(jià)和因子分析法）和3種組合評(píng)價(jià)方法（模糊Borda法、漂移度組合評(píng)價(jià)法、離差最大化組合評(píng)價(jià)法）進(jìn)行比較研究，從而識(shí)別出最適合評(píng)價(jià)水資源承載力的方法；最后根據(jù)篩選到的指標(biāo)及最優(yōu)評(píng)價(jià)方法探討中國(guó)水資源承載力的演變過(guò)程。

1 材料與方法

1.1 構(gòu)建指標(biāo)集

全面梳理現(xiàn)有學(xué)者在水資源承載力評(píng)價(jià)中所使用的各類指標(biāo)，根據(jù)指標(biāo)科學(xué)性、可行性、客觀性、定量性等要求，構(gòu)建包含經(jīng)濟(jì)、人口和環(huán)境3個(gè)維度的20個(gè)指標(biāo)作為水資源承載力評(píng)價(jià)的指標(biāo)全集。鑒于本次研究的范圍覆蓋中國(guó)31個(gè)省市區(qū)，為減少地區(qū)間差異對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的潛在影響，有意避免使用如總?cè)丝?、GDP、總用水量^［2］和水資源總量等可能引起偏差的總量指標(biāo)。需要說(shuō)明的是，人均綜合用水量指標(biāo)主要受用水量較大的農(nóng)業(yè)、工業(yè)影響，因此將該指標(biāo)歸入經(jīng)濟(jì)承載能力中。具體指標(biāo)及數(shù)據(jù)來(lái)源見(jiàn)表1（2020年）。

1.2 指標(biāo)篩選

為確定影響中國(guó)水資源承載力系統(tǒng)的關(guān)鍵因子，引入障礙度模型。障礙度模型（barrier degree model）是一種用于分析和評(píng)估影響因素之間相互作用的模型，可以幫助識(shí)別和理解系統(tǒng)或問(wèn)題中的關(guān)鍵障礙^［19］。障礙度模型有因子貢獻(xiàn)度（F）、指標(biāo)偏離度（D）和障礙度（h，H）3個(gè)指標(biāo)，其中F為各單項(xiàng)因素對(duì)水資源承載力系統(tǒng)的影響程度，即各單項(xiàng)指標(biāo)對(duì)總目標(biāo)的權(quán)重；D表示各單項(xiàng)指標(biāo)與水資源承載力目標(biāo)之間的差距，即各單項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值與100%之差；h和H分別表示各單項(xiàng)指標(biāo)和各子系統(tǒng)對(duì)水資源承載力系統(tǒng)影響程度的大小，它是水資源承載力系統(tǒng)障礙因素診斷的目標(biāo)和結(jié)果。計(jì)算公式如下：

（1）根據(jù)指標(biāo)屬性，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

正指標(biāo)：

X′_ij=（X_ij-minX_j）/（maxX_j-minX_j）（1）

逆指標(biāo)：

X′_ij=（maxX_j-X_ij）/（maxX_j-minX_j）（2）

（2）計(jì)算i地區(qū)第j指標(biāo)的比重Y_ij。

Y_ij=X′_ij/∑m/i=1X′_ij（3）

（3）計(jì)算指標(biāo)信息熵e_j。

e_j=-k∑m/i=1（Y_ij×lnY_ij）（4）

令k=1/lnm，則有0≤e_j≤1，且當(dāng)Y_ij=0時(shí)，令Y_ij×lny_ij=0。

（4）計(jì)算信息熵冗余度d_j。

d_j=1-e_j（5）

（5）計(jì)算指標(biāo)權(quán)重F_j。

F_j=d_j/∑n/j=1d_j（6）

（6）計(jì)算障礙度。

D_j=1-X′_ij（7）

h_j=D_j×F_j/∑m/j=1（F_j×D_j）×100%（8）

H_j=∑h_ij（9）

式中：X′_ij為標(biāo)準(zhǔn)化處理之后的指標(biāo)數(shù)據(jù)，取值范圍為 0～1；X_ij為原始指標(biāo)數(shù)據(jù)；minX_j和maxX_j分別為各地區(qū)第j項(xiàng)指標(biāo)的最小值與最大值；m為評(píng)價(jià)地區(qū)數(shù)量，n為指標(biāo)數(shù)。

1.3 評(píng)價(jià)方法

分別采用熵權(quán)-TOPSIS、熵權(quán)-線性加權(quán)、模糊綜合評(píng)價(jià)和因子分析法等4種單一評(píng)價(jià)法以及模糊Borda法、漂移度組合評(píng)價(jià)法、離差最大化組合評(píng)價(jià)法等3種組合評(píng)價(jià)法開(kāi)展評(píng)價(jià)分析。將4種單一評(píng)價(jià)法的排序結(jié)果作為組合評(píng)價(jià)的初始數(shù)據(jù)。其中，4種單一評(píng)價(jià)采用SPSSAU軟件計(jì)算，3種組合評(píng)價(jià)方法的計(jì)算過(guò)程詳見(jiàn)文獻(xiàn)［20］。

1.4 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

因幾種單一評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)結(jié)果整體具有一致性，但又不完全一致，而目前也沒(méi)有理論上的最優(yōu)評(píng)價(jià)結(jié)果。因此，本次引入數(shù)學(xué)期望的概念，認(rèn)為4種單一評(píng)價(jià)方法的平均結(jié)果為最優(yōu)評(píng)價(jià)結(jié)果。具體方法如下：

（1）對(duì)每種評(píng)價(jià)方法的綜合評(píng)價(jià)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

v_ij=x_ij/max（x_j）（10）

（2）計(jì)算i地區(qū)的最優(yōu)評(píng)價(jià)值。

V_opt，i=?（v_i1+v_i2+v_i3+v_i4）（11）

（3）計(jì)算i地區(qū)每種評(píng)價(jià)方法排序（s_ij）與最優(yōu)值排序（S_opt，i）相對(duì)誤差。

δ_ij=S_ij-S_opt，i/m×100% （12）

（4）計(jì)算每種評(píng)價(jià)方法相對(duì)誤差絕對(duì)值的平均值。

δ_j=1/m∑m/i=1|δ_ij|（13）

式中：x_ij為第j種單一評(píng)價(jià)方法下某一評(píng)價(jià)對(duì)象i的評(píng)價(jià)值，m為樣本數(shù)，V_opt，i為i地區(qū)的最優(yōu)評(píng)價(jià)值，δ_j為每種評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)值與最優(yōu)評(píng)價(jià)值的相對(duì)誤差絕對(duì)值的平均值。認(rèn)為δ最小的評(píng)價(jià)方法為最優(yōu)評(píng)價(jià)方法。

2 結(jié)果分析

2.1 水資源承載力評(píng)價(jià)關(guān)鍵因子

根據(jù)障礙度模型，以2020年中國(guó)各省區(qū)（含中國(guó)平均）的數(shù)據(jù)為樣本，計(jì)算各指標(biāo)障礙度。根據(jù)障礙度分析結(jié)果，同時(shí)考慮指標(biāo)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，每個(gè)系統(tǒng)層均選取3個(gè)障礙度最高的指標(biāo)作為篩選后最終評(píng)價(jià)指標(biāo)，見(jiàn)表2。由表2可知，影響水資源承載力的關(guān)鍵指標(biāo)包括人均水資源占有量、生態(tài)環(huán)境用水比例、農(nóng)村生活污水處理率等。在評(píng)估水資源承載力時(shí)，人均水資源占有量直接反映了一個(gè)地區(qū)水資源的豐富程度。本次研究中，該指標(biāo)所展現(xiàn)的障礙度高達(dá)0.556，符合客觀實(shí)際。此外，值得注意的是，經(jīng)濟(jì)承載能力受制的關(guān)鍵因素全部聚焦于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，這一發(fā)現(xiàn)與農(nóng)業(yè)用水在中國(guó)總用水量中占據(jù)主導(dǎo)地位（約62%）的實(shí)際情況高度吻合，進(jìn)一步印證了農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)水資源構(gòu)成的重大壓力。

各子系統(tǒng)中影響水資源承載力最大的是人口系統(tǒng)（障礙度指數(shù)0.594），凸顯了人口增長(zhǎng)對(duì)水資源可持續(xù)利用帶來(lái)的嚴(yán)峻考驗(yàn)。其次是環(huán)境系統(tǒng)（障礙度指數(shù)0.255），最后是經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)（障礙度指數(shù)0.078）。環(huán)境系統(tǒng)的影響更多體現(xiàn)在水質(zhì)污染、生態(tài)退化等方面，而經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)則反映了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、水資源利用效率等因素對(duì)水資源承載力的綜合作用。

2.2 評(píng)價(jià)方法比較分析

采用4種單一評(píng)價(jià)方法（熵權(quán)-TOPSIS、熵權(quán)-線性加權(quán)、模糊綜合評(píng)價(jià)、因子分析）和3種組合評(píng)價(jià)方法（模糊Borda法、漂移度組合評(píng)價(jià)法、離差最大化組合評(píng)價(jià)法）對(duì)2020年中國(guó)各地區(qū)水資源承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)。因本次篩選到的指標(biāo)KMO值僅為0.332，小于0.6，Bartlett球形度檢驗(yàn)近似卡方值為110.422，df值為36，p值為0，說(shuō)明本次篩選到的指標(biāo)系列并不適合采用因子分析方法。

因此，采用3種單一評(píng)價(jià)方法和3種組合評(píng)價(jià)方法開(kāi)展評(píng)價(jià)，評(píng)估結(jié)果詳見(jiàn)表3。從表3可以看出，各種評(píng)價(jià)方法在整體上呈現(xiàn)出較為一致的排名趨勢(shì)，顯示出各評(píng)價(jià)方法在水資源承載力評(píng)價(jià)中的有效性和一致性。從評(píng)價(jià)值的角度分析，模糊Borda法的評(píng)價(jià)值與其他方法存在顯著的差異。這種差異主要源于模糊Borda法將被評(píng)價(jià)對(duì)象的名次轉(zhuǎn)換為得分，從而在一定程度上放大了評(píng)價(jià)樣本之間的差異性。這一特性使得模糊Borda法在某些情況下能夠提供更為細(xì)致和差異化的評(píng)價(jià)結(jié)果。

圖1（a）展示了3種單一評(píng)價(jià)方法排序與最優(yōu)排序的相對(duì)誤差，圖1（b）則展示了3種組合評(píng)價(jià)方法排序與最優(yōu)排序的相對(duì)誤差。從圖1中可以看出，組合評(píng)價(jià)法在穩(wěn)定性和趨勢(shì)性方面明顯優(yōu)于單一評(píng)價(jià)法。這主要得益于組合評(píng)價(jià)法集成了多個(gè)單一評(píng)價(jià)方法的結(jié)果，從而更全面、多角度地反映評(píng)價(jià)對(duì)象的實(shí)際情況，減少了單一評(píng)價(jià)方法可能帶來(lái)的偏見(jiàn)或片面性。

在3種單一評(píng)價(jià)方法中，熵權(quán)-線性加權(quán)法的排序與最優(yōu)排序最為接近，各地區(qū)排序誤差均控制在±20%以內(nèi)，平均誤差為4.30%（見(jiàn)表4）。而在組合評(píng)價(jià)法中，離差最大化組合評(píng)價(jià)法表現(xiàn)最優(yōu)，其評(píng)價(jià)結(jié)果平均誤差僅為1.56%；其次是漂移度組合評(píng)價(jià)法和模糊Borda法，其評(píng)價(jià)結(jié)果平均誤差為3.71%和4.49%。

3種組合評(píng)價(jià)方法的結(jié)果差異主要體現(xiàn)在其計(jì)算方法上。模糊Borda法在賦權(quán)時(shí)可能因歸一化導(dǎo)致結(jié)果失真，且其得分轉(zhuǎn)換函數(shù)采用非線性形式，可能引發(fā)評(píng)價(jià)偏差。漂移度組合評(píng)價(jià)法雖考慮了評(píng)價(jià)值序列與參照序列的相關(guān)性，但相關(guān)系數(shù)在反映差異性時(shí)存在局限性，特別是存在倍數(shù)關(guān)系時(shí)。相對(duì)而言，離差最大化組合評(píng)價(jià)法更為合理，它通過(guò)構(gòu)建最大化總離差的目標(biāo)規(guī)劃模型，并利用拉格朗日法求解，使得計(jì)算過(guò)程與評(píng)價(jià)目標(biāo)保持一致，且結(jié)果便于排序。

2.3 各地區(qū)水資源承載力評(píng)價(jià)

根據(jù)理論最優(yōu)評(píng)價(jià)結(jié)果分析中國(guó)2020年各地區(qū)水資源承載力，按照評(píng)價(jià)值排序?qū)⒏鞯貐^(qū)水資源承載力分為“強(qiáng)”“較強(qiáng)”“較弱”和“弱”4個(gè)等級(jí)，2020年各地區(qū)水資源承載力評(píng)價(jià)值及等級(jí)劃分見(jiàn)圖2。由圖2可見(jiàn)，水資源承載力“強(qiáng)”的省份包括西藏、北京、天津、山東、河北、河南、江蘇和上海。其中，西藏憑借其得天獨(dú)厚的自然條件，即豐富的水資源與較低的人口密度，使得其人均水資源占有量高居全國(guó)榜首（約為全國(guó)平均的56倍），加之人均水資源占有量指標(biāo)的高權(quán)重（熵值法權(quán)重為0.498），使其即便在灌溉用水效率及污水處理等方面表現(xiàn)稍遜，但其綜合水資源承載力仍穩(wěn)居首位。北京、天津、山東、河北、河南等省市雖本地水資源匱乏，但通過(guò)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高用水效率等工作也呈現(xiàn)出較高的水資源承載力。不考慮人均水資源占有量指標(biāo)的話，以上5個(gè)地區(qū)其他指標(biāo)合計(jì)得分均領(lǐng)先于其他地區(qū)，使以上地區(qū)最終得到“強(qiáng)”的評(píng)級(jí)。這種即使在水資源有限的情況下，也可以通過(guò)提高水資源利用效率等措施來(lái)支持經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的現(xiàn)象稱為“脫鉤力”。這與當(dāng)前高質(zhì)量發(fā)展的理念高度契合，即通過(guò)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、創(chuàng)新變革驅(qū)動(dòng)、資源高效利用、跨區(qū)域水資源調(diào)度等，可以提升水資源承載能力^［21］。江蘇省、上海市兩地降水量豐富，水資源管理基礎(chǔ)較好，即便面臨較高的人口密度挑戰(zhàn)，依然展現(xiàn)出強(qiáng)勁的水資源承載力。

水資源承載力“弱”的省份則包括廣西、海南、江西、四川、湖南、廣東、青海、黑龍江。廣西、海南兩省份人均水資源占有量均略高于全國(guó)平均水平（分別為全國(guó)平均的1.9倍和1.1倍），但除城鎮(zhèn)污水處理率外，其他指標(biāo)均低于全國(guó)平均水平，其中農(nóng)田畝均灌溉用水量為全國(guó)平均水平的2倍左右，生態(tài)用水比例僅為全國(guó)平均水平的1/3，而農(nóng)村生活污水處理率分別只有全國(guó)平均的1/2和1/10，由此導(dǎo)致其綜合承載能力最弱。江西、四川、湖南三省雖人均水資源占有量略高于全國(guó)平均，但因生態(tài)環(huán)境用水比例嚴(yán)重不足（僅為全國(guó)平均的1/3左右），且其他指標(biāo)相對(duì)落后，也被劃入“弱”評(píng)級(jí)。青海省雖然水資源總量豐富，但在農(nóng)業(yè)灌溉效率、污水處理及生態(tài)用水等多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域均存在明顯短板，導(dǎo)致整體水資源承載力評(píng)估結(jié)果偏低。黑龍江省盡管人均水資源占有量高于全國(guó)平均，但受水稻種植高耗水特性及低效用水、低污水處理率和生態(tài)用水比例不足等因素影響，其綜合水資源承載力也被劃入“弱”類別。

綜合以上分析，在探討中國(guó)各地區(qū)水資源承載力的差異性時(shí)，必須認(rèn)識(shí)到其復(fù)雜性。水資源承載力的區(qū)域差異不僅取決于水資源稟賦，而且與當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、水資源利用效率以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施等因素緊密相關(guān)。這些因素共同作用，形成了水資源承載力的地域性特征，這與高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)涵不謀而合。在高質(zhì)量發(fā)展框架下，提升水資源承載力的關(guān)鍵在于：通過(guò)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整減少對(duì)水資源的過(guò)度依賴；通過(guò)水資源的高效利用，減少水資源浪費(fèi)；通過(guò)跨區(qū)域水資源調(diào)配和市場(chǎng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置；通過(guò)保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境，維持水資源的質(zhì)量和數(shù)量。

2.4 中國(guó)水資源承載力演變分析

因組合評(píng)價(jià)法以3種單一評(píng)價(jià)法的評(píng)價(jià)值為基準(zhǔn)開(kāi)展評(píng)價(jià)，不利于對(duì)評(píng)價(jià)過(guò)程的分析。本次以單一評(píng)價(jià)法中表現(xiàn)較優(yōu)的熵權(quán)-線性加權(quán)法分析2004～2022年中國(guó)水資源承載力的演變。

2.4.1 中國(guó)水資源承載力綜合演變分析

中國(guó)水資源承載力系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重見(jiàn)表5。由表5可以看出，就水資源承載力的3個(gè)子系統(tǒng)而言，環(huán)境承載能力子系統(tǒng)具有最大的權(quán)重（0.469），其次為經(jīng)濟(jì)承載能力子系統(tǒng)（0.300）和人口承載能力子系統(tǒng)（0.233）。這一結(jié)果反映出生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)對(duì)于維護(hù)水資源承載力尤為重要，說(shuō)明從系統(tǒng)角度研究水資源承載力時(shí)，生態(tài)環(huán)境問(wèn)題必須予以重點(diǎn)考慮，該結(jié)論與其他研究具有較高的一致性^［22-24］。

從水資源承載力的單項(xiàng)指標(biāo)來(lái)看，生態(tài)環(huán)境用水比例（0.234）、農(nóng)村生活污水處理率（0.178）和農(nóng)田畝均灌溉用水量（0.116）這3個(gè)指標(biāo)對(duì)水資源承載力系統(tǒng)影響最為顯著，其權(quán)重總和高達(dá)0.528。這一數(shù)據(jù)表明，在2004～2022 年間，政府對(duì)提升農(nóng)村污水集中收集處理、生態(tài)環(huán)境用水比例和農(nóng)業(yè)用水效率等方面的工作對(duì)中國(guó)水資源承載力的提升起著重要的作用。

圖3顯示了研究期間中國(guó)水資源承載力系統(tǒng)的整體變化情況。從變化過(guò)程上看，可以將中國(guó)水資源承載力變化分為3個(gè)階段：波動(dòng)增長(zhǎng)期（2004～2011年）、快速增長(zhǎng)期（2012～2020年）和相對(duì)穩(wěn)定期（2021～2022年）。第1階段水資源承載力水平呈波動(dòng)式緩慢增長(zhǎng)，水資源承載力指數(shù)值從2004年的0.115增加到2011年的0.267，年均增長(zhǎng)速度為12.7%，波動(dòng)的原因主要受降水影響；第2階段水資源承載力水平呈現(xiàn)出快速上升趨勢(shì)，其指數(shù)值由0.267上升到0.867，年均增長(zhǎng)速度為14.0%，這一階段雖受降水影響，但已經(jīng)看不出明顯的波動(dòng)特征，說(shuō)明其他指標(biāo)的影響成為更關(guān)鍵因素；第3階段水資源承載力水平呈現(xiàn)出穩(wěn)定發(fā)展趨勢(shì)，主要因?yàn)?020～2022年各項(xiàng)指標(biāo)變化均較?。ǜ黜?xiàng)指標(biāo)年均變化率均不超過(guò)0.2%）。

2.4.2 水資源承載力各子系統(tǒng)演變分析

圖4顯示了研究期間中國(guó)水資源承載力各子系統(tǒng)的變化情況。從圖4可以看出，經(jīng)濟(jì)承載能力子系統(tǒng)的變化整體呈緩慢增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，其承載力指數(shù)從2004年的0.000 03提升至2022年的0.286。主要因?yàn)閺?004年以來(lái)，中國(guó)單位面積糧食產(chǎn)量、農(nóng)田畝均灌溉用水量、灌溉水有效利用系數(shù)均呈現(xiàn)逐年緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)。2022年略有下降的原因是受干旱影響，畝均灌溉用水量較前幾年略有增長(zhǎng)。

人口承載能力子系統(tǒng)的變化整體處于穩(wěn)定波動(dòng)狀態(tài)。其承載力指數(shù)在0.06～0.16之間波動(dòng)。深入分析人口承載能力子系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)，可以發(fā)現(xiàn)人口承載能力指數(shù)波動(dòng)的主要原因在于降水量的年際波動(dòng)，這直接導(dǎo)致了人均水資源占有量的變化。同時(shí)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的穩(wěn)步提升促使人均日生活用水量不斷增加，農(nóng)村供水普及率也逐年攀升，這些正、負(fù)面因素共同作用使水資源對(duì)人口的承載能力在動(dòng)態(tài)中保持總體穩(wěn)定。

環(huán)境承載能力子系統(tǒng)的變化過(guò)程可分為3個(gè)階段：快速增長(zhǎng)期（2004～2010年）、平穩(wěn)發(fā)展期（2011～2014）、快速增長(zhǎng)期（2015～2022年）。第1階段環(huán)境承載力水平呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，其指數(shù)值從0.000 05增長(zhǎng)到0.091；第2階段環(huán)境承載能力水平呈現(xiàn)出平穩(wěn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，其指數(shù)值由0.086增長(zhǎng)到0.099，年均增長(zhǎng)速度為4.5%；第3階段環(huán)境承載力水平又開(kāi)始快速上升，其指數(shù)值由0.124上升到0.469，年均增長(zhǎng)速度為20.9%。由圖3和圖4可以看出，環(huán)境承載力子系統(tǒng)發(fā)展指數(shù)的變化趨勢(shì)與水資源承載力系統(tǒng)的變化趨勢(shì)具有相似性。根據(jù)Pearson相關(guān)分析可知，兩者的相關(guān)系數(shù)達(dá)0.982，可見(jiàn)環(huán)境承載力子系統(tǒng)對(duì)水資源承載力系統(tǒng)的影響最大（其他2個(gè)子系統(tǒng)發(fā)展指數(shù)與水資源承載力系統(tǒng)發(fā)展指數(shù)的相關(guān)系數(shù)分別為0.967和0.506）。這也說(shuō)明，在水資源承載力研究中，生態(tài)指標(biāo)的重要性不容忽視。

從發(fā)展的軌跡來(lái)看，中國(guó)水資源承載力展現(xiàn)出逐年增強(qiáng)的趨勢(shì)。特別是2012年國(guó)務(wù)院頒布《關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見(jiàn)》（國(guó)發(fā)〔2012〕3號(hào)），實(shí)施水資源開(kāi)發(fā)利用控制、用水效率控制和水功能區(qū)限制納污“三條紅線”控制以來(lái)，隨著節(jié)水措施的深入實(shí)施和環(huán)境保護(hù)力度的不斷加大，用水效率顯著提升，環(huán)境保護(hù)指標(biāo)亦取得顯著進(jìn)步。農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)從0.516提升至0.572，農(nóng)村供水普及率從65.7%穩(wěn)步提升至84.7%，農(nóng)村生活污水處理率也從6.7%大幅躍升至45.7%。這一系列成就不僅彰顯了政府在推動(dòng)節(jié)水與生態(tài)環(huán)境改善中的核心引領(lǐng)作用，更深刻反映了中國(guó)社會(huì)對(duì)于生態(tài)文明建設(shè)重要性的深刻理解與積極踐行。

3 結(jié) 論

水資源承載力評(píng)價(jià)是實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。本研究采用定性與定量相結(jié)合的方法，利用障礙度模型確定關(guān)鍵影響因子，對(duì)多種評(píng)價(jià)方法開(kāi)展比較評(píng)價(jià)，并系統(tǒng)地揭示了中國(guó)各地區(qū)的水資源承載力狀況及中國(guó)2004～2022年水資源承載力的變化趨勢(shì)。主要研究結(jié)論如下：

（1）在水資源承載力評(píng)價(jià)中，人均水資源占有量、生態(tài)環(huán)境用水比例、農(nóng)村生活污水處理率、灌溉水有效利用系數(shù)、人均日生活用水量、單位面積糧食產(chǎn)量、農(nóng)田畝均灌溉用水量、城鎮(zhèn)污水處理率、農(nóng)村供水普及率、管網(wǎng)漏失率等指標(biāo)對(duì)水資源承載力評(píng)價(jià)具有更高的敏感性，其中，人均水資源占有量指標(biāo)最為關(guān)鍵。

（2）不同的評(píng)價(jià)方法在評(píng)價(jià)效果上存在差異，組合評(píng)價(jià)方法可以提高評(píng)價(jià)的穩(wěn)定性和可靠性，但評(píng)價(jià)過(guò)程較為復(fù)雜。在本次研究中，單一評(píng)價(jià)方法以熵權(quán)-線性加權(quán)法分析結(jié)果表現(xiàn)最佳，組合評(píng)價(jià)方法以離差最大化組合評(píng)價(jià)法表現(xiàn)最佳。

（3）中國(guó)各地區(qū)水資源承載力的差異不僅取決于水資源稟賦，而且與當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、水資源利用效率以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施等因素緊密相關(guān)。在高質(zhì)量發(fā)展框架下，提升水資源承載力的關(guān)鍵在于優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高利用效率、實(shí)施水資源的跨區(qū)域調(diào)度和配置、保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境。

（4）從中國(guó)水資源承載力系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重來(lái)看，生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)對(duì)于維護(hù)水資源承載力尤為重要，從系統(tǒng)角度研究水資源承載力時(shí)，生態(tài)環(huán)境問(wèn)題應(yīng)予以重點(diǎn)考慮。從水資源承載力的單項(xiàng)指標(biāo)來(lái)看，生態(tài)環(huán)境用水比例、農(nóng)村生活污水處理率和農(nóng)田畝均灌溉用水量這 3 個(gè)指標(biāo)對(duì)水資源承載力系統(tǒng)影響最為顯著，表明政府對(duì)提升農(nóng)村污水集中收集處理、生態(tài)環(huán)境用水比例和農(nóng)業(yè)用水效率等方面的工作對(duì)中國(guó)水資源承載力的提升起著重要的作用。

（5）2004～2022 年中國(guó)水資源承載力綜合測(cè)度的定量分析表明，經(jīng)濟(jì)承載能力子系統(tǒng)和環(huán)境承載能力子系統(tǒng)均呈現(xiàn)快速提升。主要原因是用水效率和環(huán)境保護(hù)指標(biāo)的快速提升，體現(xiàn)了政府在推動(dòng)節(jié)水與生態(tài)環(huán)境改善中的核心引領(lǐng)作用。

參考文獻(xiàn)：

［1］惠泱河，蔣曉輝，黃強(qiáng)，等.水資源承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究［J］.水土保持通報(bào)，2001，21（1）：30-34.

［2］何偉，陳素雪，仇瀘毅.長(zhǎng)江三峽生態(tài)經(jīng)濟(jì)走廊地區(qū)水資源承載力的綜合評(píng)價(jià)及時(shí)空演變研究［J］.長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2022，31（6）：1208-1219.

［3］劉曉平.基于可持續(xù)發(fā)展的水資源承載力研究［D］.哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，2008.

［4］孫雅茹，董增川，周毅，等.基于結(jié)構(gòu)熵權(quán)法的長(zhǎng)江下游水資源承載力評(píng)價(jià)：以南京市為例［J］.人民長(zhǎng)江，2018，49（2）：47-51.

［5］于釙，尚熳廷，姚梅，等.水足跡與主成分分析法耦合的新疆水資源承載能力評(píng)價(jià)［J］.水文，2021，41（1）：49-54.

［6］顧文權(quán)，胡雅潔，包秀鳳，等.典型南方小流域水資源承載能力分析［J］.武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2021，54（5）：381-386.

［7］許朗，黃鶯，劉愛(ài)軍.基于主成分分析的江蘇省水資源承載力研究［J］.長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2011，20（12）：1468-1474.

［8］LU L U，LEI Y L，WU T，et al.Evaluating water resources carrying capacity：the empirical analysis of Hubei Province，China 2008-2020［J］.Ecological Indicators，2022，144：109454.

［9］ZHANG J，ZHANG J，SHI W L，et al.Quantitative evaluation and optimized utilization of water resources-water environment carrying capacity based on nature-based solutions［J］.Journal of Hydrology，2019，568：96-107.

［10］彭書(shū)范，吳學(xué)兵.中國(guó)水資源承載力與農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展耦合協(xié)調(diào)研究［J］.人民長(zhǎng)江，2023，54（10）：52-59.

［11］劉玒玒.基于熵權(quán) TOPSIS-耦合協(xié)調(diào)度-灰色關(guān)聯(lián)度的長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水資源承載力綜合評(píng)價(jià)［J］.武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2023，56（5）：532-541.

［12］程芳芳.基于主成分分析法的太原市水資源承載力評(píng)價(jià)［J］.中國(guó)管理信息化，2021，24（1）：212-215.

［13］許淑娜，李長(zhǎng)坡.對(duì)主成分分析法三個(gè)問(wèn)題的剖析［J］.數(shù)學(xué)理論與應(yīng)用，2011，31（4）：116-121.

［14］方國(guó)華，郭天翔，黃顯峰.區(qū)域水資源承載能力模糊綜合評(píng)價(jià)研究［J］.海河水利，2010（4）：1-4.

［15］張曉鵬，張?chǎng)?基于模糊綜合評(píng)價(jià)法的區(qū)域水資源承載力研究［J］.中國(guó)農(nóng)村水利水電，2009（7）：18-21.

［16］段新光，欒芳芳.基于模糊綜合評(píng)判的新疆水資源承載力評(píng)價(jià)［J］.中國(guó)人口·資源與環(huán)境，2014，24（增1）：119-122.

［17］崔麗影，錢龍．基于熵權(quán) TOPSIS 模型的黑龍江省水資源承載力評(píng)價(jià)研究［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2024，14（3）：114-117.

［18］后含玉，康亞梨，蘭海.新型城鎮(zhèn)化與水資源承載力耦合協(xié)調(diào)的空間聯(lián)系：基于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的實(shí)證［J］.人民長(zhǎng)江，2023，54（9）：1-10.

［19］雷彩秀，敖源鴻，王和俊，等.江西省水資源開(kāi)發(fā)保護(hù)與綠色發(fā)展耦合協(xié)調(diào)關(guān)系［J］.人民長(zhǎng)江，2023，54（4）：123-129.

［20］王靜雯.高質(zhì)量發(fā)展水平評(píng)價(jià)方法比較研究：以西北地區(qū)為例［D］.蘭州：蘭州大學(xué)，2022.

［21］王喜峰，李富強(qiáng).經(jīng)濟(jì)安全、高質(zhì)量發(fā)展與水資源承載力關(guān)系研究［J］.價(jià)格理論與實(shí)踐，2019（1）：22-26.

［22］徐翔宇，唱彤，酈建強(qiáng)，等.我國(guó)水資源承載力的布局特征與調(diào)控對(duì)策［J］.中國(guó)水利，2020（19）：31-33.

［23］周燕，羅稚文，禹佳寧，等.流域國(guó)土空間水資源承載力評(píng)價(jià)及保護(hù)方法研究［J］.人民長(zhǎng)江，2024，55（2）：125-133.

［24］幸朋磊，季曉云，單婷婷，等.基于主成分分析法的江蘇省水資源承載力評(píng)價(jià)［J］.水利水電快報(bào)，2023，44（7）：27-32.

（編輯：謝玲嫻）

Research on evaluation key factors and efficient evaluation methods

for water resource carrying capacity

XIN Penglei，SHAN Tingting

（Nantong Branch，Jiangsu Hydrology and Water Resources Survey Bureau，Nantong 226006，China）

Abstract： Appropriate evaluation indicators and methods are crucial for ensuring the scientific and objective assessment of water resource carrying capacity.This study aims to identify key factors affecting the evaluation of water resource carrying capacity and to explore efficient evaluation methods.Based on indicator data from various regions in China in 2020，an evaluation index system for water resource carrying capacity was constructed from three dimensions：economy，population，and environment.An obstacle degree model was employed to qualitatively and quantitatively screen key indicators.Comparative studies were conducted on four single evaluation methods （Entropy weighting-TOPSIS，entropy weighting-linear weighting，fuzzy comprehensive evaluation，and factor analysis method） and three combined evaluation methods （fuzzy Borda method，drift degree combined evaluation method，and variance maximization combined evaluation method）.Based on the research results，a measurement analysis of the evolution trend of China′s water resource carrying capacity from 2004 to 2022 was conducted.The results indicate：① The key factor affecting China′s water resource carrying capacity is the per capita water resource possession （obstacle degree index up to 0.556），followed by the proportion of ecological environment water use （obstacle degree index 0.181） and the rural domestic sewage treatment rate （obstacle degree index 0.057） among other indicators.② Combined evaluation methods outperform single evaluation methods in terms of stability and trend，but their calculation process is more complex.Among the combined evaluation methods，the variance maximization combined evaluation method performs the best，with an average error of only 1.56%；among the single evaluation methods，the entropy weighting-linear weighting method performs the best，with an average error of 4.30%.③ From 2004 to 2022，China′s water resource carrying capacity index increased from 0.115 to 0.867，mainly due to the key role of the government in promoting water conservation and ecological environment improvement.The research outcomes can provide a scientific basis for regional water resource management.

Key words： water resource carrying capacity；evaluation indicators；obstacle degree；single evaluation method；combined evaluation method