基于模糊綜合評價法對水資源承載能力模型的研究

馬秀梅

(遼寧省葫蘆島水文局，遼寧 葫蘆島125000)

遼陽市位于遼寧省中部城市群的中心，地理位置在E122°35′04″～123°41′00″，東西橫跨經度1°05′56″;N40°42′19″～41°36′32″，南北縱占緯度0°54′13″。東西寬92.3 km，南北長100.3 km。總行政面積4 735.78 km2。遼陽市1956—2010 年多年平均地表水資源量為88 427.8 萬m3，多年平均地表水入境水量為213 000 萬m3，多年平均地表水資源可利用量為75 163.6 萬m3，地表水開發利用率為48.8%。

1 水資源供需平衡分析

1.1 人口發展指標和城鎮化率

以《遼陽市城鎮體系規劃》為主要依據，參考《國民經濟發展布局與產業結構預測研究》以及市“十二五”規劃、城市發展規劃、創建創新型遼陽五年發展規劃(2013—2017 年)等相關資料，考慮到機械增長的可能，并通過與全省其他市預測情況相比較，確定遼陽市2015、2020、2030 年總人口分別為190 萬人、192.91 萬 人、193.00 萬 人，年 均 增 長 率 分 別 為1.02%、0.30%、0.01%。也就是說在2015 年之前遼陽市總人口發展速度較快，2020 年、2030 年總人口增長趨緩。2030 年以后逐步達到零增長甚至負增長。其中城鎮人口分別為133.00 萬人、144.68 萬人、154.40 萬 人，城 鎮 化 率 分 別 為 70.0%、75.0%、80.0%。

1.2 國內生產總值

根據遼陽市的戰略規劃，參考《國民經濟發展布局與產業結構預測研究》以及市十二五規劃、城市發展規劃、創建創新性遼陽五年發展規劃(2013—2017年)、《遼寧省區域經濟可持續發展水資源優化配置規劃》等相關資料，預測2015、2020、2030 年遼陽市GDP 分 別 為1560.0 億 元、2087.6 億 元、3090.2億元，

1.3 水資源“一次平衡”分析

一次供需平衡就是按照總量控制原則，分析供水量與需水量的平衡關系。具體計算結果見表1。

表1 遼陽市一次平衡分析表 萬m3

由表1 可以看出:按現狀用水水平分析，各種保證率情況下，2015 年以后不能滿足需水要求。

1.4 水資源“二次平衡”分析

水資源“二次平衡”分析，將“一次平衡”的供需缺口作為“二次平衡”的新增需水項，以外調水和擴大非常規水源利用量去面對一次供需平衡缺口在統一的配置系統層面所進行的供需平衡。水資源“二次平衡”需水預測同“一次平衡”。

根據遼陽市當地調水工程建設規劃，在2015 年以前，大伙房水庫二期工程將向遼陽市輸送21 800 萬m3，利用入境地表水量346 360 萬m3;通過節水、治污和挖潛，在2015 年、2020 年和2030 年中水回用率達到30%、50%、70%，水量分別是2 492 萬m3，4 994 萬m3和8 852 萬m3計入可供水量具體見表2。

表2 遼陽市二次平衡分析表 萬m3

由表2 可以看出，遼陽市在保持現有用水水平不變的前提下，通過實施調水工程后缺水量明顯減少。到2020 年，保證率為50%和75%時，能夠滿足總用水需求，保證率為90%時不能滿足用水需求;到2030 年，保證率50%，能夠滿足總用水需求，保證率為75%和90%時不能滿足用水需求。

由此可見，遼陽市即使有調水工程，其未來的水資源供需矛盾依然存在，因此，有必要加強節水、挖潛、擴大以中水回用為主的非常規水源利用等工作。

1.5 水資源“三次平衡”分析

水資源“三次平衡”分析，主要是在“二次平衡”分析的基礎上，立足于當地水資源，在水資源需求方面通過各項節水措施進一步壓縮需求的增長速度，并輔助于水價調整和管理措施的增強來抑制需求的增長態勢等;在水資源供給方面通過中水回用等措施實現在提高用水水質的同時增加當地水資源的可利用量，通過當地水資源開源等措施進一步挖掘供水潛力。在抑制需求和增加供給雙側共同作用下，水資源“三次平衡”分析的供需缺口將有較大幅度的下降，即得到“三次平衡”分析的結果。

研究在“三次平衡”計算時，進行內部挖潛，提高水利用率，降低用水指標，進行“三次平衡”分析，具體見表3。

表3 遼陽市三次平衡分析表 萬m3

由表3 可以看出，在保證率為90%時，需水量超過總量控制指標;在保證率為50%和75%時，全市需水量沒有超過總量控制指標，用水處于可控狀態。

遼陽市通過節水型社會建設及供水水源工程的建設，到2020 年和2030 年遼陽市總體水資源供水量滿足用水需求，經濟發展尚有一定空間，但總體保證率不高。

根據遼陽市社會經濟指標及3 次平衡分析結果，采用模糊綜合評價法對遼陽市水資源承載能力開展模型計算。

1)評價矩陣R 的計算:綜合以上遼陽市社會、經濟、資源的預測結果，將與水資源承載能力綜合評價因子有關的基本情況匯總，在基準年2011 年的基礎上對未來不同水平年，2015 年、2020 年和2030 年的預測結果見表4。

表4 遼陽市水資源承載能力多目標情景分析預測表

根據遼陽市節水目標及確定的研究區水資源承載能力綜合評價指標體系，選取人均水資源量、人均水資源可利用量、生態環境用水率、生活用水定額、萬元工業增加值用水量、需水模數、農田灌溉水有效利用系數、工業用水重復率這8 個與遼陽市水資源可持續發展密切相關的主要因子作為評價因素，根據遼陽市人口、社會經濟發展速度、需水量和供水量的預測結果，進行水資源承載能力模糊綜合評價具體見表5。

表5 遼陽市水資源多目標評價因素指標統計表

2 矩陣A 的確定

根據各評價因素對水資源承載能力影響程度大小，參考全國水資源評價標準，結合遼陽市水資源實際情況運用層析分析法，對影響遼陽市承載能力的各因素進行權重系數的計算，分別將上述6 個評價因子設為x1，x2，x8，計算過程見表6。

表6 遼陽市水資源承載能力綜合評價指標權重系數計算表

則權重系數為:

3 綜合評分值計算

根據指標因素在水資源承載能力綜合評價指標的隸屬函數，求得各指標在不同年份，不同保證率關于V1，V2，V3的隸屬度矩陣R，然后結合上述權重矩陣A，可以計算出遼陽市水資源承載能力的評價結果矩陣B。

水資源承載能力的綜合評分值(2011 年，50%)計算如下:

則該年度的綜合評分值為:

按同樣的方法可以計算出遼陽市各水平年水資源承載能力多層次綜合評價結果B 的數值，矩陣B中所有元素bj都是各個評價因素共同影響的結果。根據B 中各bj的值與對應的aj值即可推求出水資源承載能力的綜合評分值，遼陽市水資源承載能力的綜合評分值見表7。

表7 遼陽市水資源承載能力綜合評價結果表

4 承載能力評價結論

綜上所述，在不同供水保證率和社會、經濟、技術發展水平條件下，水資源承載能力情況如下:

1)在沒有考慮節水戰略和新增引調水和非常規水源利用等水利工程的投入使用條件下，遼陽市可利用水資源量已經不能承受社會發展對水資源的需求，計算結果表明處于不可承載狀態。實踐表現為地表水功能區水質達標率不滿足目標要求，地下水水質超標嚴重［1］。

2)考慮外調水、加大非常規水源利用后，在保持現有用水效率水平不變的情況下，2020 年水資源承載能力已接近飽和，到2030 年處于不可承載狀態。

3)考慮外調水、加大非常規水源利用后，在提高用水效率前提下，水資源能夠滿足研究區社會經濟發展對水資源的需求，尚有一定潛力。同時從綜合評價結果來看，2011 年的0.448 上升到2030 年的0.528，在一定程度上提高了當地水資源的承載能力。

4)綜合考慮經濟社會發展與水資源承載能力的協調性，社會經濟發展應按適度增長考慮，為2030年以后留有一定用水空間，支撐遼陽市經濟社會長期可持續發展。

［1］張麗，董增川，張偉.水資源承載能力研究進展與展望［J］.水利水電技術，2003(04):1-4