張 婷

(新疆昌吉方匯水電設(shè)計(jì)有限公司,新疆 昌吉 831100)

1 指標(biāo)體系及研究方法

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

結(jié)合現(xiàn)有研究成果及昌吉市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與水資源時(shí)空分布特征,構(gòu)建昌吉市水資源承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[1],對(duì)水資源承載力的評(píng)價(jià)主要是從區(qū)域水資源條件、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境、用水管理水平等角度展開,并以此作為指標(biāo)體系準(zhǔn)則層,在此基礎(chǔ)上選取相關(guān)度較高的二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)作為指標(biāo)層,共同構(gòu)成水資源評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,見表1。

表1 水資源承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.2 研究方法

1.2.1 確定指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)所建立的水資源承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,采用熵值法計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重,具體計(jì)算步驟如下[2-3]：

(1)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

為消除各指標(biāo)原始數(shù)據(jù)由于量綱不同所引起的計(jì)算誤差,采用極差標(biāo)準(zhǔn)化的方法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,公式如下：

(1)

(2)

(3)

(2)權(quán)重計(jì)算

①第j個(gè)指標(biāo)在第i年的比重Pij

(4)

②第j個(gè)指標(biāo)信息熵Ej

(5)

③第j個(gè)指標(biāo)的效用值Dj

Dj=1-Ej

(6)

④第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重Wj

(7)

式中,m為統(tǒng)計(jì)年數(shù);n為指標(biāo)數(shù)。以加權(quán)求和法計(jì)算研究區(qū)水資源承載力評(píng)價(jià)體系指標(biāo)權(quán)重。

1.2.2 構(gòu)建水資源承載力的模糊關(guān)系矩陣

結(jié)合有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及已有文獻(xiàn),確定水資源承載力評(píng)價(jià)等級(jí)劃分,見表2[1、4、5],考慮到評(píng)價(jià)體系中部分評(píng)價(jià)指標(biāo)模糊性強(qiáng),本文采用模糊綜合評(píng)價(jià)法來定量評(píng)價(jià)研究區(qū)水資源承載力,具體過程如下[6-7]：

表2 水資源承載力評(píng)價(jià)等級(jí)劃分

(1)建立評(píng)價(jià)對(duì)象因素集及評(píng)價(jià)等級(jí)

水資源承載力評(píng)價(jià)對(duì)象因素集由評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)成,總的因素集U={x1、x2、x3、x4……xn},依次代表n項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。評(píng)價(jià)等級(jí)依據(jù)本文所確定的水資源承載力評(píng)價(jià)等級(jí)確定。

(2)隸屬度確定

在各評(píng)價(jià)指標(biāo)中,部分指標(biāo)表現(xiàn)為越小越優(yōu),而另一部分指標(biāo)則為越大越好,在確定指標(biāo)隸屬度時(shí),兩者采用的方法是不相同的,對(duì)隨等級(jí)升高而因子標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值增大的偏小型分布指標(biāo)一般采用降半梯形分布來描述,對(duì)降半梯形分布,各指標(biāo)的隸屬度rij解析式如式(8)-式(10),而對(duì)偏大型分布則相反。

第i項(xiàng)指標(biāo)對(duì)1級(jí)承載力的隸屬度函數(shù)為：

(8)

第i項(xiàng)指標(biāo)對(duì)j級(jí)承載力的隸屬度函數(shù)為：

(9)

第i項(xiàng)指標(biāo)對(duì)n級(jí)承載力的隸屬度函數(shù)為：

(10)

式中,ci為第i項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)測(cè)值;sij為第i項(xiàng)指標(biāo)對(duì)j級(jí)承載力的標(biāo)準(zhǔn)值;rij為第i項(xiàng)指標(biāo)對(duì)j級(jí)承載力的隸屬度。

(3)模糊評(píng)價(jià)結(jié)果

2 實(shí)例應(yīng)用

2.1 研究區(qū)概況

昌吉市位于天山北麓、亞歐大陸腹地、準(zhǔn)噶爾盆地南緣,介于東經(jīng)86°24′～87°37′,北緯43°06′～45°20′,南北長(zhǎng)260 km,東西寬30 km,總面積7 971.03 km2。全市多年平均降水量190 mm,不足全國(guó)多年平均降水量的1/3,人均水資源量?jī)H為全國(guó)人均水平的70%,屬于典型的干旱缺水地區(qū)。2021全市地區(qū)生產(chǎn)總值(GDP)471.76億元,其中：第一產(chǎn)業(yè)增加值50億元,第二產(chǎn)業(yè)增加值155.21億元,第三產(chǎn)業(yè)增加值266.55億元。2021年末全市總戶數(shù)15.19萬(wàn)戶,總?cè)丝?0.45萬(wàn)人,其中：城鎮(zhèn)人口25.87萬(wàn)人。2021年全市總用水量4.07億m3,其中,生活用水0.5億m3,工業(yè)用水0.16億m3,農(nóng)業(yè)用水3.1億m3,人工生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水0.31億m3。

2.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

按照熵值法計(jì)算步驟,采用極差標(biāo)準(zhǔn)化的方法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后,依次計(jì)算昌吉市水資源承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重,結(jié)果見表3。

表3 昌吉市水資源承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系權(quán)重

2.3 模糊關(guān)系矩陣的確定

根據(jù)隸屬度計(jì)算公式,依次計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)Ⅰ-Ⅴ級(jí)承載力標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度數(shù)值,匯總得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度模糊關(guān)系矩陣,見表4。

表4 昌吉市水資源承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度計(jì)算

根據(jù)表4中各評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度計(jì)算值,可得出區(qū)域水資源條件、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境、用水管理水平等準(zhǔn)則層的二級(jí)隸屬度模糊關(guān)系矩陣。

2.4 水資源承載力模糊綜合評(píng)價(jià)

2.4.1 準(zhǔn)則層評(píng)價(jià)

根據(jù)熵值法計(jì)算得到的指標(biāo)權(quán)重Wi及二級(jí)隸屬度矩陣可分別對(duì)該市水資源稟賦條件、水資源開發(fā)利用程度、供水能力、水環(huán)境狀況、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平進(jìn)行多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)。

根據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)最大隸屬度原則,昌吉市水資源承載力評(píng)價(jià)準(zhǔn)則層中區(qū)域水資源條件、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境、用水管理水平評(píng)價(jià)等級(jí)依次為Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)、Ⅱ級(jí)。

2.4.2 水資源承載力綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)準(zhǔn)則層評(píng)價(jià)結(jié)果,對(duì)昌吉市水資源承載能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)最大隸屬度原則,昌吉市水資源承載力綜合評(píng)價(jià)等級(jí)應(yīng)為Ⅲ級(jí)。

2.4.3 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

從準(zhǔn)則層評(píng)價(jià)結(jié)果來看,2021年昌吉市水資源系統(tǒng)整體達(dá)到Ⅲ級(jí),這與當(dāng)?shù)厮Y源短缺的客觀條件是分不開的,同時(shí),當(dāng)?shù)厮こ坦┧芰ο鄬?duì)較弱,一定程度上形成工程性缺水,表明昌吉市在水資源條件方面承載水平中等;昌吉市經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)評(píng)價(jià)為Ⅳ級(jí),該評(píng)價(jià)結(jié)果與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平相關(guān)度較高,表明昌吉市在經(jīng)濟(jì)社會(huì)方面承載水平一般;昌吉市生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)評(píng)價(jià)等級(jí)為Ⅴ級(jí),這主要是由于全市生態(tài)環(huán)境用水率較低,地表水、地下水達(dá)標(biāo)率不高造成的,表明昌吉市在生態(tài)環(huán)境方面承載水平較低;昌吉市用水管理系統(tǒng)評(píng)價(jià)為Ⅱ級(jí),昌吉市實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理制度以來成效顯著,在水管理方面表現(xiàn)為承載水平較強(qiáng)。

從綜合評(píng)價(jià)結(jié)果來看,2021年昌吉市水資源承載力綜合評(píng)價(jià)等級(jí)為Ⅲ級(jí),水資源承載力達(dá)到中等水平,評(píng)價(jià)結(jié)果與該市的實(shí)際情況較為相符,考慮當(dāng)?shù)厮Y源短缺的客觀條件,為進(jìn)一步提高當(dāng)?shù)厮Y源承載力,應(yīng)進(jìn)一步配套完善區(qū)域內(nèi)蓄水、供水工程,防止出現(xiàn)工程性缺水的問題。從供用水構(gòu)成上來看,昌吉市農(nóng)業(yè)用水總量達(dá)到全市用水總量的76%以上,應(yīng)進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)灌溉用水效率,積極發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè),在保產(chǎn)增產(chǎn)的前提下逐步降低農(nóng)業(yè)用水量。從經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展來看,近年來全市城鎮(zhèn)化率在不斷提高,對(duì)當(dāng)?shù)厮Y源的承載力提出了更高的要求。在用水管理上要強(qiáng)化“三條紅線”的目標(biāo)管理,積極調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),因地制宜發(fā)展當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè),實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展。

3 結(jié)語(yǔ)

本文以昌吉市為研究區(qū)域,構(gòu)建了水資源承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,采用熵值法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重,并引入模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)昌吉市水資源承載力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：昌吉市在區(qū)域水資源條件、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境、用水管理水平等維度下承載力評(píng)價(jià)等級(jí)為Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)、Ⅱ級(jí),昌吉市水資源承載力綜合評(píng)價(jià)等級(jí)為Ⅲ級(jí),評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況較為相符。結(jié)合評(píng)價(jià)結(jié)果,從水資源條件、供用水構(gòu)成、城鎮(zhèn)化建設(shè)等角度對(duì)昌吉市水資源管理提出了相關(guān)建議。