高照

哈密市石城子流域水資源評價研究

高照

（新疆哈密水文勘測局，新疆哈密839000）

為解決石河子流域水資源短缺的問題，結合石河子流域的調(diào)研資料，采用模糊評判法進行石河子流域的水資源承載力評價研究，研究表明：石河子流域的水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀已具有一定的規(guī)模，但是還有進一步開展的潛力；石河子流域的回城鄉(xiāng)、哈密等7個行政分區(qū)中，哈密市人口最多，總供水量最大，可開發(fā)利用的空間較少，需采取措施加強對哈密市的水資源保護。石河子流域的水資源承載力評價研究可為流域水資源開發(fā)提供參考。

石城子流域；水資源評價；承載力；模糊評判法

水資源承載力作為水資源評價的關鍵指標，有助于為水資源保護提供理論支撐，進而解決干旱地區(qū)的水資源短缺問題。水資源承載力評價包括區(qū)域水資源的開發(fā)利用情況、水資源的需求等多方面內(nèi)容，在干旱地區(qū)具有重要的意義。石河子流域地處干旱地區(qū)，作為哈密市的重要供水水源，對其研究具有重要的實際意義[1-4]。

1 研究區(qū)概況

1.1 地理位置概況

哈密市地處中緯度氣候區(qū)，受吐哈盆地地形的綜合影響，降水量分布具有山區(qū)多于平原，北部多于南部，東部多于西部，隨海拔高程的增加而增加。年平均降水量占新疆年平均降水量154.8 mm的23.5%，占全國年降水量650.5 mm的5.6%，均為全國，全疆之末位。

1.2 河流水系分布概況

石城子河發(fā)源于喀爾里克山南麓，石城子河流域發(fā)育了2條河溪，按河流出山口的位置由東向西依次為榆樹溝、石城子河（故鄉(xiāng)河由二道溝河與三道溝河匯流成；故鄉(xiāng)河與頭道溝在山口匯流后成為）。

1.3 氣候、降雨、蒸發(fā)等特征

哈密市具有夏季炎熱，冬季寒冷，春季多風，晝夜溫差大，干旱少雨的典型溫帶大陸性氣候的特點。降水量分布具有山區(qū)多于平原，北部多于南部，東部多于西部，隨海拔高程的增加而增加。年平均降水量占新疆年平均降水量154.8 mm的23.5%，占全國年降水量650.5 mm的5.6%，均為全國，全疆之末位。哈密市氣象站多年平均蒸發(fā)量2881 mm（Ф20 cm），降水量的年內(nèi)分配很不均勻。

1.4 國民經(jīng)濟、工業(yè)和生活用水指標和效率分析

現(xiàn)狀年流域內(nèi)各業(yè)總用水量為4億m3，總人口29.93萬人，人均用水量1336 m3/人，2006年全疆平均水平2506m3/人，哈密地區(qū)平均水平1901 m3/人，哈密市平均水平1880 m3/人，石城子流域人均用水量低于地區(qū)和全疆平均水平；哈密市國內(nèi)生產(chǎn)總值為65.89億元，單位GDP用水量為1200 m3/萬元。全疆單位GDP用水量1597 m3/萬元，哈密地區(qū)單位GDP用水量為1330 m3/萬元，哈密市單位GDP用水量低于全疆和地區(qū)單位GDP用水量。

2 模糊綜合評判模型的構建

2.1模糊綜合評判模型

模糊評判法的應用包括以下四個步驟：

（1）評價因素集U=｛u1，u2，u3，…，un｝。

（2）評判集V=｛v1，v2，v3，…，vm｝。

（3）單因素評判f～:U→（V）。模糊映射可以誘導出模糊關系矩陣Rf，即

（4）綜合評判。根據(jù)權重的計算A=｛a1，a2，a3，…，an｝，運用模型M（∧，∨）進行計算，可得到綜合評價值B=A·R。

2.2 石河子流域模糊評判法的構建

模糊評判法是在水資源承載力的影響因素單因子評判的基礎上，對水資源承載力進行的綜合評價，能夠有效、全面的分析區(qū)域的水資源承載力，為進一步的水資源利用和開發(fā)提供依據(jù)。模糊評判法包括評價因素的選取、分級、評分等，了解模糊評判法的步驟，深化水資源區(qū)域承載力的理解和認識，為區(qū)域水資源評價奠定基礎。

2.2.1 評價因素的選取、分級、評分

水資源數(shù)量、質(zhì)量、水資源開發(fā)利用程度、生態(tài)需水量、灌溉面積等都是影響水資源承載力的重要因素。依據(jù)哈密市水資源利用現(xiàn)狀以及石河子流域開發(fā)現(xiàn)狀和指標選取的定性與定量相結合的原則、科學性、可行性、動靜結合的等原則，選取水資源利用率（u1）、水資源開發(fā)率（u2）、人均水資源量（u3）、人均供水量（u4）、供水模數(shù)（u5）、需水模數(shù)（u6）、生活需水定額（u7）、生態(tài)環(huán)境缺水率（u8）八個作為評價指標。其中水資源評價的各指標分類和標準見表1。

表1 水資源評價的各指標分類和標準

表中其中:水資源承載狀況較差用V1級表示，說明水資源承載力已接近飽和值，進一步開發(fā)利用的潛力較小，水資源已成為制約國民經(jīng)濟的發(fā)展的重要因素，繼續(xù)供給或開發(fā)利用將導致水資源短缺日益嚴重；水資源承載狀況用V3級表示，表明水資源仍有較大潛力，基本可以保障人們對于水資源的需求，水資源供給情況良好；V2級介于兩者之間，表明水資源供給和開發(fā)利用仍有潛力，可以進一步開發(fā)利用。

為了便于計算，模糊評判法計算中采用1分制的計算法，即a1=0.05，a2=0.5，a3=0.95。這樣量化有助于反應不同水資源影響因素的影響程度，為水資源開發(fā)利用提供依據(jù)。依據(jù)B矩陣、ai值以及突出分級優(yōu)勢的k值（干旱區(qū)k一般為1）可以綜合評判水資源承載力的綜合值，其計算公式如下：

2.2.2 石河子流域模糊評判法綜合評價

以石河子流域的回城鄉(xiāng)、花園鄉(xiāng)、南湖鄉(xiāng)、陶家宮鎮(zhèn)、天山鄉(xiāng)、白石頭及哈密等7個行政分區(qū)為基本單元，選取水資源利用率、水資源開發(fā)率、人均水資源量、人均供水量、供水模數(shù)、需水模數(shù)、生活需水定額、生態(tài)環(huán)境缺水率八個評價指標，進行石河子流域的水資源承載力綜合評價，其評價因素集如下：

（1）U={u1（水資源利用率），u2（水資源開發(fā)率），u3（人均水資源量），u4（人均供水量），u5（供水模數(shù)），u6（需水模數(shù)），u7（生活需水定額），u8（生態(tài)環(huán)境缺水率）}。

（2）V={v1（回城鄉(xiāng)），v2（花園鄉(xiāng)），v3（南湖鄉(xiāng)），v4（陶家宮鎮(zhèn)），v5（天山鄉(xiāng)），v6（白石頭），v7（哈密）}。

其中隸屬函數(shù)的值可以利用各評價因素的實際值和分級指標來計算，對于u1（水資源利用率）、u2（水資源開發(fā)率）、u3（人均水資源量）、u4（人均供水量）、u5（供水模數(shù)）、u6（需水模數(shù)）、u7（生活需水定額）、u8（生態(tài)環(huán)境缺水率）等隸屬函數(shù)計算公式如下：

（3）單因子評價矩陣：

（4）權重的確定：

依據(jù)水資源利用率（u1）、水資源開發(fā)率（u2）、人均水資源量（u3）、人均供水量（u4）、供水模數(shù)（u5）、需水模數(shù)（u6）、生活需水定額（u7）、生態(tài)環(huán)境缺水率（u8）等八個評價指標，進行石河子流域區(qū)域水資源評價，結合國家水資源評價標準進行綜合分析，結合石河子流域水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀，確定這八個評判因素的權重，其權重為：

A=(0.1，0.15，0.15，0.1，0.15，0.15，0.1，0.1)。

最后再經(jīng)模糊評判綜合判斷公式B=A·R，得到：

B=(0.09745，0.10965，0.08875，0.14325，0.13425，0.10965，0.352)

利用變異系數(shù)法求得：a=0.3321

基于模糊評判法的判斷標準可知，石河子流域水資源承載力的綜合值為0.3321，屬于V2級，這表明石河子流域的水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀已具有一定的規(guī)模，但是還有進一步開展的潛力，對于人們的日常生活和生產(chǎn)有一定的保障。進一步開發(fā)利用石河子流域的水資源需要注重適度原則，在充分保障水資源承載力的前提下，合理的進行開發(fā)。此外，模糊評判法綜合評判集的評價結果排序為（5，4，6，2，3，4，1），由此可見，哈密市的排名是第一，這是由于哈密市人口最多，總供水量最大，可開發(fā)利用的空間較少所決定的。

由此可見，哈密市的水資源開發(fā)要注重水資源開發(fā)過程中的管理環(huán)節(jié)，實行合理適度的開發(fā)原則，實行水資源開發(fā)管理優(yōu)化，推廣采取跨流域調(diào)水措施，以滿足哈密市水資源的供應需求，實現(xiàn)水資源開發(fā)的跨越式發(fā)展。

3 結語

基于石河子流域調(diào)研資料，本文采用模糊評判法選取水資源開發(fā)率、水資源利用率等評價指標，以石河子流域的回城鄉(xiāng)、花園鄉(xiāng)、南湖鄉(xiāng)、陶家宮鎮(zhèn)、天山鄉(xiāng)、白石頭及哈密等7個行政分區(qū)為基本單元，堅持定性與定量相結合的原則等原則對石河子流域的水資源進行承載力評價。研究表明：

（1）石河子流域水資源承載力的綜合值為0.3321，屬于V2級，這表明石河子流域的水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀已具有一定的規(guī)模，但是還有進一步開展的潛力，對于人們的日常生活和生產(chǎn)有一定的保障。

（2）石河子流域的回城鄉(xiāng)、花園鄉(xiāng)、南湖鄉(xiāng)、陶家宮鎮(zhèn)、天山鄉(xiāng)、白石頭及哈密等7個行政分區(qū)中，哈密市人口最多，總供水量最大，可開發(fā)利用的空間較少，需要措施加強對哈密市的水資源保護。

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[2]王學全,盧琦,李保國.應用模糊綜合評判方法對青海省水資源承載力評價研究[J].中國沙漠,2005,25(6):944-949.

[3]蔣春林.基于模糊綜合評判模型的區(qū)域水資源承載力評價[J].水利科技與經(jīng)濟,2015(12):1-3.

[4]王浩,仇亞琴,賈仰文.水資源評價的發(fā)展歷程和趨勢[J].北京師范大學學報自然科學版,2010,46(3):274-277.

P333

A

1673-9000（2017）02-0029-03

2016-01-19

高照（1968-），男，陜西咸陽人，工程師，主要從事水文水資源工作。