湖南省水資源現(xiàn)狀分析及對策研討

秦遠清

（永州水文水資源勘測局 永州市 425000）

模糊綜合評判方法可為水資源短缺程度的評判提供一種有效途徑，它可以在對影響水資源短缺的各個因素進行單因素評價基礎上，通過綜合評判矩陣對其短缺程度作出多因素綜合評價，從而可較全面地分析出流域水資源短缺的狀況。本文參考全國水資源供需分析中對有關問題的處理方法，應用模糊綜合評判法對湖南省及各市（州）的水資源緊缺程度進行了全面的分析，找出了產(chǎn)生水資源短缺程度的主要原因、影響情況及變化趨勢。

1 綜合評判模型

設給定兩個有限論域 u=｛u1，u2， …，um｝，V=｛V1，V2…Vn｝，其中：u代表綜合評判的因素所組成的集合，V代表評語所組成的集合。則模糊綜合評判為下列模糊變換B=A·R，式中：A為u上的模糊子集，而評判結果B則是V上的模糊子集。 并且可表示為 A=（a1，a2，…，am），0≤ai≤1；B=（b1，b2，…，bn），0≤bi≤1，其中 ai即為 ui對 A 的隸屬度，它表示單因素ui在總評定因素中所起作用大小的變量，也在一定程度上代表根據(jù)單因素ui評定等級的能力，而bi則為等級Vj對綜合評定所得模糊子集B的隸屬度，它們表示綜合評判的結果。

評判矩陣為：

式中rij表示因素ui的評價對等級Vj的隸屬度，因而矩陣 R 中第 i行 Ri=(ri1，ri2，…，rin)，即為對第 i個因素 ui的單因素評判結果。評價計算中 A=（a1，a2,…，am）代表了各因，同時素對綜合評判重要性的權系數(shù)。因此，滿足模糊變換A·R也即退化為普通矩陣計算，即：

2 評判方法與步驟

2.1 評判指標選定

評價指標的選定必須具有獨立性和代表性。評價指標的選擇原則是：①代表性好，所選指標能反映某一方面的特征。②表征性強，分析指標與目標函數(shù)具有較高的關聯(lián)度。③具有獨立性，選用指標各自反映評價對象的某一方面，相互之間不重復。④指標在分析過程中易于量化，便于操作，采用資料完整可靠。⑤所選指標所組成的體系能比較全面反映評價對象各方面的特征。

根據(jù)以上原則，通過篩選，挑選出6大類25個指標（u1，u2，…，u25）進行評價，見表 1。

表1 評價指標及計算公式

水資源量類指標主要反映天然水資源量的多寡等因素對水資源短缺程度產(chǎn)生的影響。社會經(jīng)濟類指標主要反映由于各地區(qū)內(nèi)人口數(shù)量、經(jīng)濟發(fā)展對水資源需求而引起的水資源短缺程度所產(chǎn)生的影響。供水類指標主要反映供水工程建設程度與建設難度對水資源短缺產(chǎn)生的影響。需水類指標則反映需用水水平和節(jié)水情況等對水資源短缺產(chǎn)生的影響。缺水類指標是一個綜合影響指標，其含義具有一定的綜合性。水環(huán)境類指標因進行定量分析的對應指標少，只選用了3個，以反映由于水污染因素對水資源短缺程度產(chǎn)生的影響。當某一區(qū)域的上述指標偏高時，表明該地區(qū)的水資源短缺現(xiàn)象是由其相關因素起主要作用。

2.2 指標權重分配

水資源短缺程度評價采用模糊數(shù)學中多因子二級評判法。第一級對所有評價指標進行綜合評價，第二級則對6類指標分別進行評價。

評價指標按類別分層次分配權數(shù)。第一層次6種類別中，反映水資源供需關系的指標與反映外界環(huán)境條件的水資源量、社會經(jīng)濟及水環(huán)境的指標各占一半權重。供水與需水等同權數(shù)，各為0.20；缺水類權數(shù)為0.10；水資源量、社會經(jīng)濟和水環(huán)境的權重分別為0.20、0.20和0.10。在供水類指標中，地下水供水比例及跨流域調(diào)水供水比例均為反映供水組成的指標，其權重(指占供水的權重)分別為0.125，其它指標權數(shù)分別為0.25。其余類別指標中的各項指標均為同等權重。

2.3 指標隸屬度

指標隸屬度是表征評價指標隸屬于水資源短缺的程度，取值在0~1之間。根據(jù)水資源短缺的程度，隸屬度分為 5 級（V1，V2，…，V5）。各項指標隸屬度的分級標準見表 2。

3 評判結果分析

3.1 短缺程度分析

表2 評價指標隸屬度分級標準

湖南省各市(州)水資源短缺的隸屬度第一級評判（綜合隸屬度）計算成果如表3，從表中可以看出水資源短缺程度及地區(qū)分布情況。

隸屬度的大小劃分為四級。即嚴重短缺（隸屬度≥0.65）、短缺（0.50≤隸屬度<0.65）、輕微短缺（0.35≤隸屬度<0.50）及不短缺（隸屬度<0.35）四級。根據(jù)評判結果，湖南省的水資源現(xiàn)狀總體上不短缺，其中只有3個市輕微短缺，以衡陽市最大，指標達到0.43，水資源短缺的地方主要分布在湘水中下游地區(qū)。水資源總體狀況較好的有張家界和湘西自治州，隸屬度指標都在0.20以下，其中以張家界市為最好，只有0.18，水資源狀況較好的地方主要分布在湖南西部。

表3 2000年湖南省各市(州)水資源短缺綜合隸屬度及短缺程度

3.2 短缺原因分析

表4為湖南省各市（州）水資源短缺隸屬度第二級評判的6類指標（分類隸屬度）的計算結果，從表4可以看出水資源短缺的原因及各地區(qū)情況。

表4 2000年湖南省各市(州)水資源短缺隸屬度計算成果表

從全省情況看，產(chǎn)生水資源短缺的主要因素依次為社會經(jīng)濟發(fā)展水平、需用水水平和節(jié)水情況、供水工程建設程度和水污染。

（1）全省各市(州)反映水資源量指標的隸屬度都比較小，最大也只有0.07，說明湖南省各地的水資源量是充沛的，不是造成水資源短缺的主要原因。

（2）全省各市(州)反映社會經(jīng)濟指標的隸屬度都比較大，超過0.60的有長沙、株洲、湘潭、衡陽、岳陽、常德和益陽等市，最大有0.75(常德市)，沒有0.35以下的，說明湖南省各市(州)社會經(jīng)濟發(fā)展水平較高，是造成湖南省各地水資源短缺的主要原因。

（3）全省各市(州)反映需水指標的隸屬度也相對比較大，超過0.40的有長沙、株洲、湘潭、衡陽、岳陽、常德、益陽和婁底等市，最大有0.51(湘潭市)，說明湖南省這些市(州)較高的社會經(jīng)濟發(fā)展水平導致較高的需用水，也是造成湖南省水資源短缺的主要原因。需水指標的隸屬度低于0.30的市(州)有張家界市、懷化市和湘西自治州。

（4）全省反映供水指標的隸屬度總體不算高，全省的供水能力、水利工程建設程度總體是比較好的，供水工程建設程度不是造成湖南省水資源短缺的主要原因。但是，長沙、衡陽、婁底三市的供水指標的隸屬度大于0.30，這3個市的供水能力相對較弱。

（5）總體水量上看全省不缺水，但是長沙、湘潭、衡陽和郴州市在一定程度上有缺水現(xiàn)象，衡陽缺水相對最大，評價指標達到了1.00。

（6）從全省總體上看，水環(huán)境問題對水資源短缺影響不大。但是長沙、湘潭、衡陽、邵陽、岳陽、常德、婁底的評價指標均達到0.25以上，湘潭最高，達到0.54，岳陽達到0.32，這7個市水環(huán)境與其它市(州)相比相對較差，主要是排污量大。工業(yè)排污量指標隸屬度偏大的主要有株州、湘潭、衡陽、岳陽、常德和婁底市，以湘潭最大，達到0.57；生活排污量指標隸屬度偏大的主要有長沙、湘潭、岳陽等市，以湘潭最大，達到0.29。

3.3 綜合對比分析

（1）湖南省經(jīng)濟比較發(fā)達、人口密集，需水類指標比社會經(jīng)濟類指標一般低0.2左右 （表5），常德市偏低最多，達到0.32，反映出湖南省水資源條件與社會經(jīng)濟發(fā)展不相匹配，但全省的用水效率較高，取用水定額低，節(jié)水水平較好，只有婁底市的經(jīng)濟發(fā)展與需水水平比較協(xié)調(diào)，同時也說明其節(jié)水水平不高。

（2）供水類指標比社會經(jīng)濟類指標一般低0.38左右（表6），常德市偏低最多，達到0.52，反映出全省水利工程條件與社會經(jīng)濟發(fā)展不相匹配，水利工程建設投入與社會發(fā)展投入的比例偏少，與社會經(jīng)濟發(fā)展水平不相適應，但全省的水利工程利用效率較高，大部份水利工程帶病運行。為了與社會經(jīng)濟發(fā)展水平相適應，重點需加大水利投入的有長沙、株洲、湘潭、岳陽、常德、益陽、郴州等市。

（3）水環(huán)境類指標比社會經(jīng)濟類指標一般低0.39左右（表7），常德市偏低最多，達到0.51，反映出湖南省水污染治理總體較好，水環(huán)境惡化情況沒有與社會經(jīng)濟發(fā)展水平同步發(fā)展。水環(huán)境治理相對慢一點的有湘潭、邵陽、張家界、懷化和湘西自治州等市（州）。

表5 湖南省各市(州)需水指標與社會經(jīng)濟指標差值表

表6 湖南省各市(州)供水指標與社會經(jīng)濟指標差值表

表7 湖南省各市(州)水環(huán)境指標與社會經(jīng)濟指標差值表

3.4 趨勢分析

為了分析有關因素影響水資源短缺程度的變化趨勢，根據(jù)前述方法，利用1993年的社會經(jīng)濟資料和水資源等資料，進行湖南省各市(州)水資源短缺程度各指標的隸屬度計算，并與2000年的計算成果比較，綜合隸屬度成果如表8。

根據(jù)1993年和2000年的資料計算成果看，全省水資源短缺程度總體上持平，水資源短缺程度呈上升趨勢的市(州)有長沙、常德、張家界、懷化、婁底和湘西自治州，呈下降趨勢的市(州)有株洲、衡陽、邵陽、益陽、郴州、永州，持平的有湘潭和岳陽。各市 （州）6大類隸屬度指標2000年比1993年相比，升降情況如表9所示。

表8 湖南省各市(州)水資源短缺綜合隸屬度及短缺程度

表9 2000年比1993年水資源短缺隸屬度升降情況表

從表10可知，社會經(jīng)濟發(fā)展對水資源短缺的隸屬度都呈增大趨勢；供水能力對水資源短缺的隸屬度也呈增大趨勢；需水水平和節(jié)水情況對水資源短缺的隸屬度總體呈下降趨勢，需水隸屬度沒有與社會經(jīng)濟隸屬度同步增長，說明總體節(jié)水水平、節(jié)水意識和水資源回收利用能力增強了；水環(huán)境對水資源短缺的隸屬度各市(州)有升和降，總體持平，水環(huán)境影響增長較快的有湘潭、邵陽、張家界和湘西自治州，與3.2節(jié)第3條分析結論是一致的。

4 對策措施

綜合以上分析成果，針對湖南省各市（州）在水資源供需方面發(fā)現(xiàn)的主要問題，提出不同的對策方案，供制定宏觀水資源規(guī)劃、在水利建設、水資源管理和保護工作時參考。湖南省各市(州)水資源短缺對策見表10。

以上方案是針對不同市（州）在水資源供需方面發(fā)現(xiàn)的主要問題從面上而言提出的，雖經(jīng)科學分析計算而得，但實際情況卻非常復雜，也許還有沒考慮到的因素，所用的統(tǒng)計資料也不一定都十分準確，每個市（州）不同的縣（區(qū)）又有不同的情況，因此僅供參考。

5 結語

湖南省目前的水資源狀況總體上是好的，隨著人口數(shù)量的增加和社會經(jīng)濟發(fā)展，社會經(jīng)濟各部門對水資源的需求量在一定的時間內(nèi)也將不斷增加，水資源的短缺程度也將不斷上升。影響水資源短缺程度的因素是多方面的，但在一定的時間內(nèi)，可能會以某種因素或某幾個因素起主要作用。本文對湖南省的水資源短缺狀況僅基于湖南省的14個市（州）的資料分析，對于各縣及各流域的情況，以及各季節(jié)的水資源供需矛盾情況、未來年份的分析預測，還有待進一步研究。

表10 湖南省各市(州)水資源短缺對策表

1遼寧省水利學校.水資源評價與管理[M].北京：中國水利水電出版社，2000.

2南京水文水資源研究所，水利水電科學研究院水資源研究所.21世紀中國水供求[M].北京：中國水利水電出版社，1999.

3王光遠.論綜合評判幾種數(shù)學模型的實質(zhì)和應用[J].模糊數(shù)學，1984.