三河市水資源可持續利用評價

耿俊華，薛 冰

（河北廊坊水文水資源勘測局，河北 廊坊 065000）

三河市水資源可持續利用評價

耿俊華，薛 冰

（河北廊坊水文水資源勘測局，河北 廊坊 065000）

水資源已經成為限制經濟社會發展和進步的重要因素，水資源的可持續利用，是我國當前和未來水資源規劃管理急需解決的問題。三河市人均水資源占有量遠低于國際上的“極度缺水標準”，為典型的資源性缺水地區。為了有效緩解用水矛盾，提高水資源的利用效率，該文應用可持續發展理論，采用層次分析法針對三河市開展水資源可持續利用評價，對于三河市水資源調度與經濟、社會、環境協調發展戰略的實施具有現實的指導意義。

可持續利用；層次分析法；模糊優選

三河市位于華北平原東北部，廊坊市北部，鑲嵌在京、津兩市之間。三河市人均水資源占有量遠低于國際上的“極度缺水標準”，為典型的資源性缺水地區。為確保區域經濟發展，在地表水資源緊缺情況下，靠大量、大范圍超采地下水，靠擠占農業用水發展工業，以惡化水環境為代價發展經濟，造成了一系列的生態環境問題。為了有效緩解用水矛盾，提高水資源的利用效率，應用可持續發展理論對三河市水資源可持續程度進行評價，對于三河市水資源調度和經濟、社會與環境協調發展戰略的實施具有現實的指導意義。

1 水資源可持續利用評價指標

1.1 評價指標體系的建立

判斷一個區域以水資源為主要控制因素的水資源—社會—經濟—環境這一復合系統是否實現了可持續發展，必須建立該區域的水資源可持續利用評價指標體系和相應的衡量標準與評價方法，才能知道它的發展狀況。本文采用理論分析法、頻度統計表及專家咨詢法，經過指標篩選，建立了三河市水資源可持續利用評價指標體系［1-6］，具體情況詳見表1。

表1 三河市水資源可持續利用評價體系

（1）目標層。以水資源可持續利用程度作為評價體系的最高層，表達區域水資源開發利用狀況。

（2）準則層。包括水資源、社會、經濟和生態環境4個方面。水資源本身主要反映水資源的自然條件和研究區域的供需狀況；社會、經濟發展水平主要反映在以水資源為主要控制要素下人民生活質量和人口素質、社會文明程度及經濟運行的效果；生態環境效益主要反映區域生態環境的保護狀況，促進生態環境健康發展。

（3）指標層。選用具體的可測度指標為指標體系的最基層的要素。

1.2 評價指標分級標準的劃分

在三河市水資源可持續利用評價指標體系中，對各個基本指標評分標準的劃分，按照前面確定的評價集，將指標劃分為可持續狀況為高級、較高、中等、低級、不可5個等級。在各個指標的標準劃分過程中，參考相關文獻并結合三河市的實際情況，最終確定三河市水資源可持續利用評價指標體系中各個基本指標的分級標準，具體情況見表2。

1.3 三河市水資源可持續利用評價指標值的確定

三河市水資源可持續利用評價指標體系中各指標值，系根據《廊坊市水資源評價》、《三河市水資源評價》等有關資料中分析計算的相關數值，得到三河市水資源可持續利用評價指標值，詳見表3。

表2 三河市水資源可持續利用評價指標標準值

表3 三河市水資源可持續利用評價指標值

1.4 評價體系中各級指標權重的確定

本文利用層次分析法計算得到各狀況準則層相對應指標的權重分別為：

2 評價模型

本文選用的是模糊優選法進行水資源可持續利用評價。通過建立指標相對隸屬度概念體系和隸屬度計算方法，并以“決策的加權距優距離平方之和最小”為目標建立模糊優選模型，克服了由于傳統的模糊綜合評判模型依賴于隸屬函數的確定所帶來的“主觀任意性”，評判結果更為有效［7-9］。

設由待優選的n個方案組成優選方案集，評價每個方案優劣程度的評價因素集M。按評價因素的不同屬性，將M分解為l個子系統，每個子系統分別有m個評價因素，滿足且各子系統間不存在交集。首先考慮第h（h=1,2,…,l）個子系統中方案集的模糊優劣評價。設第h個子系統有n個待優選的方案組成系統的優選方案集，又有m個因素（或指標）組成對優選對象進行評判的系統的因素集，則該子系統因素特征值矩陣為：

式中 rij為方案j對指標i的相對隸屬度。

定義 1：設系統有評判因素優屬度矩陣 Rmn，若gi=（g1,g2,…,gm）T，其中 gi=max （ri1,ri2,…,rin） （i=1,2,…,m），則稱 g 為系統的優等方案。

定義 2：若 b=（b1,b2,… ,bm）T，其中 bi=min（ri1,ri2,…,rin）（i=1,2,…,m），則稱b為系統的劣等方案。

系統中的每個方案分別以一定的隸屬度隸屬于優等方案與劣等方案。可用下列模糊矩陣表示：

式中 ukj為第j個方案隸屬于優等方案（當k=1）或劣等方案（當k=2）的隸屬度。

在對系統n個方案優選時，每個評價因素所起的作用一般來說是不一樣的，必須考慮不同的權重。設其權向量為：

由模糊矩陣可見，第j個方案以隸屬度u1j隸屬于優等方案，同時又以隸屬度u2j隸屬于劣等方案。但由于u1j，u2j均在［0，1］中取值，故有無窮多個模糊矩陣，需要根據一定的優化準則來求解最優矩陣，從而確定出第j（j=1,2,…,n）個方案從屬于系統優等方案隸屬度的最優值，然后根據最大隸屬原則得出n個方案的優選結果。方案的廣義優距離。它表示考慮評價因素權重后第j個方案與優等方案的差異程度。特別當p=2時，稱廣義歐氏優距離。

利用以上公式可以得出各子系統的評價結果并將該結果作為系統高一層模糊優劣評價的依據，設uhj*=uhj，則可得到比子系統高一層次系統的優屬度矩陣Uh。

得到高一層次系統的優屬度矩陣后，按照h子系統多目標模糊優選模型的求導方法，可以導出高一層次系統的多目標模糊優選模型。

3 計算步驟

利用模糊優選模型理論，根據表2和表3中的指標標準值和指標數據值，并將數據值和標準值進行混合編組，可得到水資源可持續利用系統的指標數據值和標準值的混合矩陣。

利用公式（2）和（3）將系統指標混合矩陣 X1、X2、X3、X4變為指標相對隸屬度矩陣 R1、R2、R3、R4。

利用各狀況準則層的相對隸屬度矩陣 R1、R2、R3、R4，其相對應的指標權向量 ω1、ω2、ω3、ω4及公式（7）可以得出水資源可持續利用系統各狀況準則層對持續利用級別的相對優屬度向量，計算結果如下：

水資源可持續利用系統4個準則層的相對優屬度向量導出后，令u*hj=uhj，則可以得到水資源可持續利用系統的優屬度矩陣U。

按照公平性原則，本文確定水資源可持續利用系統的4個子系統同等重要，導出4個子系統的權向量ω=（0.25,0.25,0.25,0.25）。利用公式（9）和權向量ω，可以導出水資源可持續利 用 系 統 的 優 屬 度 向 量 為 S*j=(0.089，0.0005，0.001，0.010，0.344，1)，從向量S*j中可以得出三河市水資源可持續利用程度值為0.089。

4 評價結果

三河市水資源狀況準則層可持續利用程度值為0.121，介于0.083～0.159，即處于中等與較高之間；社會發展狀況準則層可持續利用程度值為0.055，介于0.024～0.183，即處于中等與較高之間；經濟發展狀況準則層可持續利用程度值為0.991，介于0.464～1，即處于較高與高級之間；生態環境狀況準則層可持續利用程度值為0.045，介于0～0.049，即處于不可持續與低級之間。

綜合各個準則層的情況，三河市水資源可持續利用程度值為0.089，介于0.010～0.344，即三河市水資源可持續利用程度處于中等和較高之間，評價結果與三河市的現狀實際情況基本相符。

5 結語

水資源已經成為限制經濟社會發展和進步的重要因素，做好各地水資源可持續利用評價，更好地開發和利用已極度短缺的水資源，實現水資源持續發展，是眾人所思考的問題。相信在專家和地方各級人員的共同探索和努力下，會在不久的將來找到更科學合理的水資源開發利用模式，解決各地經濟發展中的水資源短缺問題，以實現水資源的良性可持續發展。

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Water Resources Sustainable Utilization Evaluation of Sanhe City

GENG Jun-hua,XUE Bing
（Hydrology and Water Resources Suruey Bureau of Lanfang City,Langfang 065000,China）

Water has become the limit factor of the economic social development and progress.Sustainable use of water resources is the problem needed to resolve of China's current and future water resources planning management.In Sanhe City，per capita water resources far below the international desperately absent standard.In order to effectively relieve the contradiction of water utilize and improve the use efficiency of water resources,using the theory of water resources sustainable development to evaluate the level of Sanhe City,which will generate realistic significance for its water resources scheduling and the implementation of economic,social and environmental coordination development strategy.

sustainable utilization； analytic hierarchy process； the fuzzy optimization

P333

B 文獻標識碼：1672-9900（2011）03-0016-04

2011-04-22

耿俊華（1964—），女(漢族)，河北東光人，高級工程師，主要從事水文水資源研究，（Tel）18631679696。