譚芬芳 鐘一葦黎昔春李景保

（1.湖南師范大學(xué) 長(zhǎng)沙市 410081；2.湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院 長(zhǎng)沙市 410007）

洞庭湖三口地區(qū)現(xiàn)狀年水資源承載力評(píng)價(jià)

譚芬芳1鐘一葦1黎昔春2李景保1

（1.湖南師范大學(xué) 長(zhǎng)沙市 410081；2.湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院 長(zhǎng)沙市 410007）

運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)洞庭湖三口地區(qū)2010水資源承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：（1）現(xiàn)狀年華容縣、安鄉(xiāng)縣的經(jīng)濟(jì)超載率為41.6%、10.6%，南縣人口規(guī)模超載率為14.0%。且3縣模糊綜合評(píng)價(jià)值均大于0.5，說(shuō)明3縣對(duì)水資源的開(kāi)發(fā)利用都已達(dá)到了相當(dāng)規(guī)模，應(yīng)采取措施節(jié)約用水，提高水資源利用率。（2）3縣現(xiàn)狀年水資源承載力綜合評(píng)價(jià)值大小排列為：安鄉(xiāng)縣＞南縣＞華容縣，這與水資源可承載的最大經(jīng)濟(jì)、人口規(guī)模排名一致。

水資源承載力 模糊綜合評(píng)價(jià)方法 洞庭湖三口河系

我國(guó)的水資源承載力研究始于20世紀(jì)80年代后期，1995～2000年進(jìn)入快速發(fā)展期。如高彥春和劉昌明[1]、傅湘和紀(jì)昌明[2]、王順久[3]分別采用模糊綜合法、主成分分析方法及投影尋蹤評(píng)價(jià)模型對(duì)水資源承載能力進(jìn)行了研究。21世紀(jì)以來(lái)，相關(guān)學(xué)者對(duì)水資源承載力進(jìn)行了更多的論述[4-5]，從此在水文學(xué)術(shù)界掀起了研究熱潮[6-7]。近幾十年來(lái)，受氣候變化與人類(lèi)活動(dòng)的雙重影響，長(zhǎng)江入湖徑流減少，三口河系斷流時(shí)間延長(zhǎng)，對(duì)水資源開(kāi)發(fā)利用產(chǎn)生了較大影響。鑒于此，本文在建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)三口地區(qū)現(xiàn)狀年水資源承載力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為制定水資源開(kāi)發(fā)利用及管理措施提供依據(jù)。

1 研究方法

1.1 水資源承載最大經(jīng)濟(jì)、人口規(guī)模計(jì)算方法

水資源承載的最大經(jīng)濟(jì)、人口規(guī)模是對(duì)水資源承載力的定量描述。由于水資源受其本身、社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及生態(tài)等各種因素的影響，實(shí)際情況非常復(fù)雜。本文經(jīng)濟(jì)、人口規(guī)模的相關(guān)研究是在被簡(jiǎn)化、理想的狀態(tài)下進(jìn)行的。計(jì)算公式如下：

術(shù)中 Emax——區(qū)域水資源支撐的最大經(jīng)濟(jì)規(guī)模（萬(wàn)元）；

WSa——區(qū)域水資源可利用量（億m3）；

WGDP——單位GDP需水量（m3/元）；

WD——社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水總量（萬(wàn)m3）；

GDP——用水量為WD時(shí)所產(chǎn)生的地區(qū)生產(chǎn)總值；

Pmax——區(qū)域水資源支撐的最大人口規(guī)模；

GDP——人均GDP（元/人），采用某一社會(huì)發(fā)展水平的人均GDP下限。

1.2 模糊綜合評(píng)價(jià)方法

令指標(biāo)集U={U1,U2，…,Us}，評(píng)語(yǔ)集V={V1，V2，…,Vm}，指標(biāo)集中的每一個(gè)指標(biāo)Ui對(duì)應(yīng)都有V1，V2，…,Vm個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，指標(biāo)Ui對(duì)于評(píng)語(yǔ)集中各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度分別為Bi={bi1,bi2,…,bim}（隸屬度可以通過(guò)模糊化處理構(gòu)建隸屬度函數(shù)求得），分別求出指標(biāo)集 1,2，…，s所有的指標(biāo)的隸屬度Bi，就組成了一個(gè)U*V的模糊矩陣R，即:

（1）評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)和評(píng)分。

將評(píng)語(yǔ)集 V={V1，V2，…,Vm}劃分為3等級(jí)，分別為V1，V2，V3，V1表示情況好，該區(qū)水資源仍有較大的開(kāi)發(fā)潛力，V3表示情況差，水資源承載力已接近其飽和值。將三個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)進(jìn)行0～1之間的評(píng)分，分別取值α1=0.95、α2=0.5、α3=0.05，數(shù)值越高，表明水資源開(kāi)發(fā)潛力越大。

計(jì)算出隸屬度模糊矩陣R后，計(jì)算出不同權(quán)重下的水資源承載力的最終評(píng)價(jià)結(jié)果矩陣B，然后根據(jù)公式（6）即可求得區(qū)域水資源承載力綜合評(píng)價(jià)值，其計(jì)算公式如下：

（2）評(píng)價(jià)矩陣R的計(jì)算。

為消除各等級(jí)之間數(shù)值相差不大，而評(píng)價(jià)等級(jí)相差一級(jí)的跳躍現(xiàn)象，使隸屬函數(shù)在各級(jí)之間能平滑過(guò)渡，將其進(jìn)行模糊化處理[8]構(gòu)建各評(píng)價(jià)等級(jí)隸屬函數(shù)，V1與V2，V2與V3的臨界值分別為k1、k3,V2等級(jí)中間值為k2，k2=（k1+k3）/2。起正作用的因子其對(duì)應(yīng)的各級(jí)評(píng)語(yǔ)隸屬度計(jì)算公式為：

對(duì)于起負(fù)作用的因子只需將隸屬函數(shù)中右端的ui區(qū)間號(hào)“＜”改為“＞”，“≤”改為“≥”，其余計(jì)算過(guò)程一致。

2 2010現(xiàn)狀年水資源承載力評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

2.1 現(xiàn)狀年水資源最大承載力的計(jì)算

社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平常以人民生活水平來(lái)反映。而一般人民生活水平狀況以人均GDP為衡量指標(biāo)。根據(jù)洞庭湖三口地各縣現(xiàn)狀年人均GDP，取數(shù)額最小的南縣人均GDP作為水資源承載最大經(jīng)濟(jì)、人口規(guī)模計(jì)算中人均GDP下限值。根據(jù)式（1）～式（3），計(jì)算該區(qū)域水資源承載的最大經(jīng)濟(jì)規(guī)模和人口規(guī)模（表1）。

表1 現(xiàn)狀年水資源最大承載規(guī)模

按照該地區(qū)人均GDP下限值計(jì)算，華容縣、安鄉(xiāng)縣現(xiàn)狀經(jīng)濟(jì)規(guī)模均超出水資源可承載的最大經(jīng)濟(jì)規(guī)模，經(jīng)濟(jì)超載率分別為41.6%、10.6%，說(shuō)明這兩個(gè)地區(qū)需合理配置水資源，特別是要協(xié)調(diào)好水資源開(kāi)發(fā)利用與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的關(guān)系。按人均GDP下限，即南縣人均GDP，計(jì)算出來(lái)的南縣最大人口規(guī)模小于其現(xiàn)狀人口規(guī)模，人口規(guī)模超載率為14.0%。綜合經(jīng)濟(jì)規(guī)模與人口規(guī)模超載率計(jì)算結(jié)果的各縣超載率排序?yàn)椋喊侧l(xiāng)縣＜南縣＜華容縣。

2.2 現(xiàn)狀年水資源承載能力的綜合評(píng)價(jià)

（1）構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

區(qū)域水資源承載力受水資源本身、經(jīng)濟(jì)社會(huì)及生態(tài)環(huán)境等多因素的影響，根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系選擇原則，參照惠泱河流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)承載能力、人口承載能力、水環(huán)境容量、可供水量、需水量所建立的指標(biāo)

體系[9]，同時(shí)考慮該地區(qū)數(shù)據(jù)的可獲得性，建立多層次指標(biāo)體系。指標(biāo)體系分為三層：目標(biāo)層A、準(zhǔn)則層B和指標(biāo)層C，準(zhǔn)則層B分為支持力指標(biāo)B1、壓力指標(biāo)B2和協(xié)調(diào)指標(biāo)B3，主要反映水資源自身?xiàng)l件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)對(duì)水資源的需求壓力和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)狀態(tài)，詳細(xì)指標(biāo)及各指標(biāo)含義、計(jì)算方法見(jiàn)表2。通過(guò)計(jì)算，得出現(xiàn)狀年洞庭湖三口地區(qū)水資源承載能力的各評(píng)價(jià)指標(biāo)值（表3）。

表2 水資源承載能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

表3 2010現(xiàn)狀年各評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果

（2）評(píng)價(jià)等級(jí)指標(biāo)值確定。

參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果，結(jié)合洞庭湖區(qū)實(shí)際情況，對(duì)各指標(biāo)的V1，V2，V3值進(jìn)行等級(jí)劃分。水資源承載力綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值劃分等級(jí)見(jiàn)表4，對(duì)V1隸屬度越大，說(shuō)明水資源開(kāi)發(fā)條件越好，對(duì)V3隸屬度越小，水資源開(kāi)發(fā)條件越差。

（3）指標(biāo)權(quán)重確定。

運(yùn)用層次分析法（AHP）確定準(zhǔn)則層B的權(quán)重為A=（0.56，0.32，0.12），檢驗(yàn)其隨機(jī)一次性比例CR=0.016< 0.1，滿足要求；指標(biāo)層的權(quán)重分別為B1=（0.55，0.25， 0.20）、B2=（0.21，0.21，0.21，0.11，0.06，0.10，0.10）、B3=（0.52，0.08，0.20，0.20），其CR值分別為0.016、0.009、0.016，均小于0.1，滿足矩陣的一致性要求。

（4）模糊矩陣R的計(jì)算。

將現(xiàn)狀年的評(píng)價(jià)指標(biāo)根據(jù)表4的等級(jí)劃分，將構(gòu)建的隸屬函數(shù)用式（7）進(jìn)行模糊化處理，求得各指標(biāo)隸屬于V1，V2，V3的值分別為 ri1、ri2、ri3,現(xiàn)狀年各縣關(guān)于各指標(biāo)的對(duì)應(yīng)隸屬度見(jiàn)表5。

由表5可知，3縣需水模數(shù)、耕地有效灌溉率、人均水資源可利用量、人均耕地面積和人均用水量這幾個(gè)指標(biāo)均隸屬于V2、V3，對(duì)V1的隸屬度均為0，說(shuō)明3縣需水量均過(guò)高，人均可利用的水資源量較低。因生產(chǎn)時(shí)水資源利用率并不高，所以在日常生活以及生產(chǎn)中，我們都應(yīng)加強(qiáng)節(jié)水意識(shí)，提高水資源利用率。

表4 2010現(xiàn)狀年水資源承載力綜合評(píng)價(jià)等級(jí)指標(biāo)

表5 2010現(xiàn)狀年各指標(biāo)對(duì)應(yīng)隸屬度

（5）評(píng)價(jià)結(jié)果。

計(jì)算出隸屬度之后，根據(jù)各指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算出各縣水資源承載能力的最終評(píng)價(jià)結(jié)果矩陣bi，最后根據(jù)式（6）求得三口地區(qū)各縣的水資源承載能力綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值（表6）。

表6 2010現(xiàn)狀年各縣水資源承載能力綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

對(duì)3縣水資源承載能力的最終評(píng)價(jià)結(jié)果矩陣bi各指標(biāo)求和，由結(jié)果可知，華容縣、安鄉(xiāng)縣、南縣對(duì)應(yīng)ri2的隸屬度分別為0.55、0.58、0.56，均已超過(guò)0.5，說(shuō)明3縣水資源的開(kāi)發(fā)利用程度都已經(jīng)具有了相當(dāng)?shù)囊?guī)模。再由3縣水資源承載能力綜合評(píng)價(jià)值可知，3縣現(xiàn)狀年水資源承載力綜合評(píng)價(jià)值大小排列為：安鄉(xiāng)縣＞南縣＞華容縣，這與水資源可承載的最大經(jīng)濟(jì)、人口規(guī)模排名完全一致。參考文獻(xiàn)

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2015-12-23）

譚芬芳（1988-），女，湖南長(zhǎng)沙人，碩士研究生，研究專(zhuān)業(yè)為水文水資源，手機(jī)：13574893643。