(1.南昌大學(xué) 建筑工程學(xué)院,江西 南昌 330031； 2.昆明理工大學(xué) 電力工程學(xué)院,云南 昆明 650500)

1 研究背景

水資源是人類生產(chǎn)生活必需的基礎(chǔ)性資源，對推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會穩(wěn)定具有重要的作用[1]。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活水平的不斷提高，水資源的供求矛盾日益突出[2]。水資源是支撐自然生態(tài)系統(tǒng)和社會生態(tài)系統(tǒng)不可替代的重要資源，也是一種動態(tài)的、可再生但是又非常脆弱的資源[3]。在經(jīng)濟(jì)粗放式發(fā)展的大背景下，我國大部分城市都面臨著水資源利用率低、水資源短缺和水資源污染嚴(yán)重等問題[4]，雖然我國的水資源總量豐富，但人均占有量少，另外水資源時空分布不均，更加制約了經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)發(fā)展。在此背景下，區(qū)域水資源綜合利用現(xiàn)狀受到了學(xué)者的廣泛關(guān)注。水資源利用評價是實(shí)現(xiàn)區(qū)域水資源可持續(xù)發(fā)展的前提和基礎(chǔ)。

目前，國內(nèi)外學(xué)者對水資源綜合利用評價有較多的研究，并取得了較好的成果。國外水資源綜合利用評價研究主要關(guān)注的是資源的可持續(xù)性和資源管理的可持續(xù)性[5]、限制污水對接收水體中的富營養(yǎng)化的影響[6]、不同尺度下的評價應(yīng)用效果、評估方法和模型、流域水源中微量元素的發(fā)生與人類健康風(fēng)險的評估[7]、水資源的不確定性模擬、水資源利用的管理決策、水資源開發(fā)的協(xié)調(diào)度及其空間差異協(xié)調(diào)[8]等。國內(nèi)對于水資源綜合利用評價的常用方法有：主成分分析、因子分析法、模糊評價法、熵權(quán)法、層次分析法(AHP)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論綜合法(BP)、投影尋蹤理論等方法。

雖然國內(nèi)對不同水資源綜合利用方面的研究很多，且成果顯著，但是針對江西省省域水資源綜合利用評價方面的研究目前還非常欠缺。因此，本文采用AHP-模糊綜合評價模型，從資源、社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)以及科技5個維度，對江西省的水資源利用情況進(jìn)行了綜合評價。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 研究區(qū)域概況

江西省位于長江中下游的南岸，全省有大小河流2 400多條，總長約18 400 km，主要河流有5條。全省總面積16.69萬 km2，人口4 280萬，全省多年平均降水量1 638 mm；多年平均水資源總量1 565.0億m3，人均水資源量3 557.0 m3。以2017年為例，全省水資源總量1 655.1億m3,人均水資源占有量3 867.0 m3，地區(qū)生產(chǎn)總值20 006.31億元，全省平均氣溫為18.9℃，降水量為1 739 mm，日照為1 669 h。

2.2 數(shù)據(jù)來源

本文研究數(shù)據(jù)來源為：2006～2017年《江西省水資源公報》《江西省統(tǒng)計年鑒》和《江西省環(huán)境狀況公報》以及國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)庫。

2.3 研究方法

2.3.1評價指標(biāo)體系的建立

本次研究指標(biāo)選取的原則是：科學(xué)性、可獲得性。結(jié)合現(xiàn)有的統(tǒng)計資料，建立了水資源與自然條件、水資源與社會發(fā)展、水資源與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、水資源與生態(tài)環(huán)境、水資源與技術(shù)水平5個評價維度[9-10]，以此來反映江西省水資源系統(tǒng)的發(fā)展水平以及同社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)程度[11-13]。為此，構(gòu)建了如表1所示的評價指標(biāo)體系。

表1 水資源綜合利用評價體系Tab.1 Water resources comprehensive utilization evaluation system

2.3.2評價標(biāo)準(zhǔn)的劃分

由于原始數(shù)據(jù)量綱不同，判別標(biāo)準(zhǔn)不一，因此，在進(jìn)行模糊綜合評價之前，需要對其進(jìn)行等級劃分，以此作為指標(biāo)滿意程度的劃分依據(jù)。本文依據(jù)江西省水資源利用實(shí)際狀況和國內(nèi)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料，將水資源綜合利用評價標(biāo)準(zhǔn)劃分為5個等級，各級評價指標(biāo)取值范圍和含義如表2所示。

1.2.3 白及種子的無菌萌發(fā) 以MS和1∕2MS為基本培養(yǎng)基，MS和1∕2MS培養(yǎng)基母液的配制及保存參考文獻(xiàn)〔13〕的方法。添加蔗糖30 g∕L，瓊脂9 g∕L以及不同濃度的生長調(diào)節(jié)劑6-芐氨基腺嘌呤（6-BA），6-BA添加量見表1，pH 5.8，每種處理接種10瓶，分別置于光照培養(yǎng)室及暗培養(yǎng)室培養(yǎng)。

2.3.3確定各指標(biāo)權(quán)重

計算原理及步驟如下。

(1) 主觀權(quán)重ωz。層次分析法是對評價指標(biāo)體系中兩兩元素的相對重要性程度進(jìn)行比較計算[14-16]，是基于人為判定某個指標(biāo)比另一個指標(biāo)重要，可以較好地體現(xiàn)指標(biāo)本身的重要程度，但是也具有較大的主觀性，利用層次分析法可以得到指標(biāo)權(quán)重ωz。

(2) 客觀權(quán)重ωk。熵值法是一種客觀賦權(quán)法，它通過計算指標(biāo)的信息熵，根據(jù)指標(biāo)的相對變化程度來確定權(quán)重，是一種客觀賦權(quán)法，避免了人為因素帶來的偏差，但是由于忽略了指標(biāo)本身重要程度，有時確定的權(quán)數(shù)會與預(yù)期結(jié)果相差甚遠(yuǎn)，而利用熵值法可得到指標(biāo)權(quán)重ωk。

(3) 最優(yōu)組合權(quán)重ω?；谏鲜鲈?，本次研究采用層次分析法和熵值法的耦合來求最優(yōu)組合權(quán)重ω，從而具有較大的可信度，研究結(jié)果也更加可靠[17-19]。建立目標(biāo)函數(shù)F，使得最優(yōu)組合權(quán)重ω接近ωz與ωk：

(1)

利用 Lagrange 乘子法求解后得到：

(2)

得到的結(jié)果如表3所示。

2.3.4隸屬度函數(shù)的確定

水資源可持續(xù)利用能力的指標(biāo)均為定量指標(biāo),對于正向指標(biāo)，可指派半升梯形隸屬度函數(shù)，逆向指標(biāo)采用半降梯形隸屬度函數(shù)，在此基礎(chǔ)上加以修正；對于中間型，使其在中間點(diǎn)的隸屬度為1.0，向兩側(cè)邊緣遞減到0.5；對于偏大和偏小型，使其距臨界值越遠(yuǎn)隸屬度越大，在臨界值上屬于兩側(cè)的等級均為0.5[20-22]。

3 結(jié)果與分析

江西省水資源綜合利用評價變化趨勢如圖1所示。評價結(jié)果表明：2006 年到 2017 年間，江西省水資源綜合利用的能力處于良好水平，整體呈上升的趨勢。2010年和2012年發(fā)生突變的主要原因是年降雨特別豐富，地表水資源量和地下水資源量均有較大的增加，同時，水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率得到了明顯提高，從而使得2010年和2012年的江西省水資源綜合利用評價結(jié)果上升較大。但是值得注意的是，江西省水資源綜合利用能力雖然呈上升的趨勢，但也只是處于良好階段，也就是說，仍然有較大的提升空間。

江西省水資源與自然條件、社會發(fā)展、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境、技術(shù)水平等評價結(jié)果見圖2與表4。評價結(jié)果表明：

表3 評價指標(biāo)權(quán)重值Tab.3 Evaluation index weight value

圖1 江西省水資源綜合利用評價結(jié)果Fig.1 Evaluation results of comprehensive utilization of water resources in Jiangxi Province

圖2 江西省水資源評價對比Fig.2 Comparison of water resources evaluation in Jiangxi Province

年份自然條件評價評價值等級社會發(fā)展評價評價值等級經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)評價評價值等級生態(tài)環(huán)境評價評價值等級技術(shù)水平評價評價值等級綜合利用評價評價值等級20060.820E10.629E20.299E40.825E10.380E40.589E320070.629E20.611E20.321E40.823E10.528E30.583E320080.733E20.628E20.346E40.825E10.517E30.606E220090.663E20.623E20.343E40.815E10.608E20.604E220100.881E10.629E20.384E40.818E10.509E30.632E220110.614E20.596E30.407E30.780E20.734E20.614E220120.882E10.634E20.446E30.784E20.562E30.646E220130.736E20.602E20.457E30.782E20.667E20.636E220140.817E10.613E20.491E30.778E20.639E20.652E220150.879E10.636E20.524E30.779E20.602E20.670E220160.878E10.636E20.554E30.760E20.586E30.670E220170.816E10.630E20.575E30.765E20.649E20.676E2

(1) 2006～2017年間，江西省水資源與自然條件的整體評價結(jié)果處于優(yōu)良水平，基本處于上升趨勢。其中，2006，2010年和2012年降雨量較多，使得這幾年的自然資源評價結(jié)果有較大的波動。

(2) 2006～2017年間，江西省水資源與社會發(fā)展評價結(jié)果處于良好的水平。其中，2007，2011，2013年和2014年發(fā)生降低的主要原因是人均用水量較多，從而導(dǎo)致水資源與社會發(fā)展評價結(jié)果有所降低。

(3) 2006～2017年間，江西省水資源與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)處于上升趨勢，評價結(jié)果從E4(較差)逐漸到E3(一般)的水平。這一成果得益于中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，江西省政府及時調(diào)整和優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，將經(jīng)濟(jì)增長從高速增長轉(zhuǎn)為中高速增長，使得經(jīng)濟(jì)發(fā)展更加合理，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提高。

(4) 2006～2017年間，水資源與生態(tài)和諧評價結(jié)果呈下降的趨勢，其主要原因是工業(yè)廢水和生活污水排放量的增加。因此，為了保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展，必須嚴(yán)格執(zhí)行水資源管理“三條紅線”，處理好經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)的關(guān)系。

(5) 2006～2017年間，水資源與技術(shù)水平總體呈上升的趨勢，其原因是江西省始終致力于推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，貫徹執(zhí)行節(jié)水方針，不斷推進(jìn)技術(shù)革新。

4 結(jié) 論

本文以江西省為研究區(qū)域，構(gòu)建了科學(xué)性、可操作性較強(qiáng)的水資源綜合利用評價體系，比較全面地分析評價了2006～2017年江西省水資源綜合利用的演變過程，針對存在的問題提出了適宜的解決方法，以期為合理開發(fā)利用水資源、提高用水效益提供技術(shù)參考，推動社會的可持續(xù)發(fā)展。評價結(jié)果反映出了2006～2017年間，江西省水資源的綜合利用能力基本上處于良好的水平，整體呈上升的趨勢；但同時也存在一些問題，歸納如下。

(1) 萬元GDP用水量較高。對此，可以通過循環(huán)用水來提高工業(yè)用水的重復(fù)利用率。

(2) 生態(tài)環(huán)境呈下降的趨勢。對此，可以加大對污廢水的處理能力，加強(qiáng)對污廢水排放的監(jiān)管，將其處理后再排放。

(3) 農(nóng)田灌溉水有效系數(shù)較低。可以采用加大農(nóng)業(yè)節(jié)水改造力度，以灌區(qū)節(jié)水改造為重點(diǎn)，實(shí)施大、中、小型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造，采用噴灌、微灌等節(jié)水灌溉技術(shù)，積極推廣節(jié)水器具和節(jié)水產(chǎn)品，推進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)水示范項目建設(shè)，有效提高農(nóng)業(yè)用水效率；在工業(yè)生產(chǎn)方面，積極推進(jìn)工業(yè)節(jié)水技術(shù)改造；對于生活方面，加強(qiáng)節(jié)水器具的普及和技術(shù)推廣。