洞庭湖三口地區(qū)現(xiàn)狀年水資源承載力評價

譚芬芳 鐘一葦黎昔春李景保

（1.湖南師范大學 長沙市 410081；2.湖南省水利水電勘測設計研究總院 長沙市 410007）

洞庭湖三口地區(qū)現(xiàn)狀年水資源承載力評價

譚芬芳1鐘一葦1黎昔春2李景保1

（1.湖南師范大學 長沙市 410081；2.湖南省水利水電勘測設計研究總院 長沙市 410007）

運用模糊綜合評價方法對洞庭湖三口地區(qū)2010水資源承載力進行評價，結(jié)果表明：（1）現(xiàn)狀年華容縣、安鄉(xiāng)縣的經(jīng)濟超載率為41.6%、10.6%，南縣人口規(guī)模超載率為14.0%。且3縣模糊綜合評價值均大于0.5，說明3縣對水資源的開發(fā)利用都已達到了相當規(guī)模，應采取措施節(jié)約用水，提高水資源利用率。（2）3縣現(xiàn)狀年水資源承載力綜合評價值大小排列為：安鄉(xiāng)縣＞南縣＞華容縣，這與水資源可承載的最大經(jīng)濟、人口規(guī)模排名一致。

水資源承載力 模糊綜合評價方法 洞庭湖三口河系

我國的水資源承載力研究始于20世紀80年代后期，1995～2000年進入快速發(fā)展期。如高彥春和劉昌明[1]、傅湘和紀昌明[2]、王順久[3]分別采用模糊綜合法、主成分分析方法及投影尋蹤評價模型對水資源承載能力進行了研究。21世紀以來，相關(guān)學者對水資源承載力進行了更多的論述[4-5]，從此在水文學術(shù)界掀起了研究熱潮[6-7]。近幾十年來，受氣候變化與人類活動的雙重影響，長江入湖徑流減少，三口河系斷流時間延長，對水資源開發(fā)利用產(chǎn)生了較大影響。鑒于此，本文在建立評價指標體系的基礎上，運用模糊綜合評價方法對三口地區(qū)現(xiàn)狀年水資源承載力進行綜合評價，為制定水資源開發(fā)利用及管理措施提供依據(jù)。

1 研究方法

1.1 水資源承載最大經(jīng)濟、人口規(guī)模計算方法

水資源承載的最大經(jīng)濟、人口規(guī)模是對水資源承載力的定量描述。由于水資源受其本身、社會經(jīng)濟以及生態(tài)等各種因素的影響，實際情況非常復雜。本文經(jīng)濟、人口規(guī)模的相關(guān)研究是在被簡化、理想的狀態(tài)下進行的。計算公式如下：

術(shù)中 Emax——區(qū)域水資源支撐的最大經(jīng)濟規(guī)模（萬元）；

WSa——區(qū)域水資源可利用量（億m3）；

WGDP——單位GDP需水量（m3/元）；

WD——社會經(jīng)濟用水總量（萬m3）；

GDP——用水量為WD時所產(chǎn)生的地區(qū)生產(chǎn)總值；

Pmax——區(qū)域水資源支撐的最大人口規(guī)模；

GDP——人均GDP（元/人），采用某一社會發(fā)展水平的人均GDP下限。

1.2 模糊綜合評價方法

令指標集U={U1,U2，…,Us}，評語集V={V1，V2，…,Vm}，指標集中的每一個指標Ui對應都有V1，V2，…,Vm個評價指標，指標Ui對于評語集中各個評價指標的隸屬度分別為Bi={bi1,bi2,…,bim}（隸屬度可以通過模糊化處理構(gòu)建隸屬度函數(shù)求得），分別求出指標集 1,2，…，s所有的指標的隸屬度Bi，就組成了一個U*V的模糊矩陣R，即:

（1）評價指標分級和評分。

將評語集 V={V1，V2，…,Vm}劃分為3等級，分別為V1，V2，V3，V1表示情況好，該區(qū)水資源仍有較大的開發(fā)潛力，V3表示情況差，水資源承載力已接近其飽和值。將三個評價等級進行0～1之間的評分，分別取值α1=0.95、α2=0.5、α3=0.05，數(shù)值越高，表明水資源開發(fā)潛力越大。

計算出隸屬度模糊矩陣R后，計算出不同權(quán)重下的水資源承載力的最終評價結(jié)果矩陣B，然后根據(jù)公式（6）即可求得區(qū)域水資源承載力綜合評價值，其計算公式如下：

（2）評價矩陣R的計算。

為消除各等級之間數(shù)值相差不大，而評價等級相差一級的跳躍現(xiàn)象，使隸屬函數(shù)在各級之間能平滑過渡，將其進行模糊化處理[8]構(gòu)建各評價等級隸屬函數(shù)，V1與V2，V2與V3的臨界值分別為k1、k3,V2等級中間值為k2，k2=（k1+k3）/2。起正作用的因子其對應的各級評語隸屬度計算公式為：

對于起負作用的因子只需將隸屬函數(shù)中右端的ui區(qū)間號“＜”改為“＞”，“≤”改為“≥”，其余計算過程一致。

2 2010現(xiàn)狀年水資源承載力評價結(jié)果與分析

2.1 現(xiàn)狀年水資源最大承載力的計算

社會經(jīng)濟發(fā)展水平常以人民生活水平來反映。而一般人民生活水平狀況以人均GDP為衡量指標。根據(jù)洞庭湖三口地各縣現(xiàn)狀年人均GDP，取數(shù)額最小的南縣人均GDP作為水資源承載最大經(jīng)濟、人口規(guī)模計算中人均GDP下限值。根據(jù)式（1）～式（3），計算該區(qū)域水資源承載的最大經(jīng)濟規(guī)模和人口規(guī)模（表1）。

表1 現(xiàn)狀年水資源最大承載規(guī)模

按照該地區(qū)人均GDP下限值計算，華容縣、安鄉(xiāng)縣現(xiàn)狀經(jīng)濟規(guī)模均超出水資源可承載的最大經(jīng)濟規(guī)模，經(jīng)濟超載率分別為41.6%、10.6%，說明這兩個地區(qū)需合理配置水資源，特別是要協(xié)調(diào)好水資源開發(fā)利用與經(jīng)濟社會發(fā)展的關(guān)系。按人均GDP下限，即南縣人均GDP，計算出來的南縣最大人口規(guī)模小于其現(xiàn)狀人口規(guī)模，人口規(guī)模超載率為14.0%。綜合經(jīng)濟規(guī)模與人口規(guī)模超載率計算結(jié)果的各縣超載率排序為：安鄉(xiāng)縣＜南縣＜華容縣。

2.2 現(xiàn)狀年水資源承載能力的綜合評價

（1）構(gòu)建綜合評價指標體系。

區(qū)域水資源承載力受水資源本身、經(jīng)濟社會及生態(tài)環(huán)境等多因素的影響，根據(jù)評價指標體系選擇原則，參照惠泱河流域社會經(jīng)濟承載能力、人口承載能力、水環(huán)境容量、可供水量、需水量所建立的指標

體系[9]，同時考慮該地區(qū)數(shù)據(jù)的可獲得性，建立多層次指標體系。指標體系分為三層：目標層A、準則層B和指標層C，準則層B分為支持力指標B1、壓力指標B2和協(xié)調(diào)指標B3，主要反映水資源自身條件、社會經(jīng)濟對水資源的需求壓力和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)狀態(tài)，詳細指標及各指標含義、計算方法見表2。通過計算，得出現(xiàn)狀年洞庭湖三口地區(qū)水資源承載能力的各評價指標值（表3）。

表2 水資源承載能力評價指標體系

表3 2010現(xiàn)狀年各評價指標計算結(jié)果

（2）評價等級指標值確定。

參考國內(nèi)外相關(guān)研究成果，結(jié)合洞庭湖區(qū)實際情況，對各指標的V1，V2，V3值進行等級劃分。水資源承載力綜合評價指標值劃分等級見表4，對V1隸屬度越大，說明水資源開發(fā)條件越好，對V3隸屬度越小，水資源開發(fā)條件越差。

（3）指標權(quán)重確定。

運用層次分析法（AHP）確定準則層B的權(quán)重為A=（0.56，0.32，0.12），檢驗其隨機一次性比例CR=0.016< 0.1，滿足要求；指標層的權(quán)重分別為B1=（0.55，0.25， 0.20）、B2=（0.21，0.21，0.21，0.11，0.06，0.10，0.10）、B3=（0.52，0.08，0.20，0.20），其CR值分別為0.016、0.009、0.016，均小于0.1，滿足矩陣的一致性要求。

（4）模糊矩陣R的計算。

將現(xiàn)狀年的評價指標根據(jù)表4的等級劃分，將構(gòu)建的隸屬函數(shù)用式（7）進行模糊化處理，求得各指標隸屬于V1，V2，V3的值分別為 ri1、ri2、ri3,現(xiàn)狀年各縣關(guān)于各指標的對應隸屬度見表5。

由表5可知，3縣需水模數(shù)、耕地有效灌溉率、人均水資源可利用量、人均耕地面積和人均用水量這幾個指標均隸屬于V2、V3，對V1的隸屬度均為0，說明3縣需水量均過高，人均可利用的水資源量較低。因生產(chǎn)時水資源利用率并不高，所以在日常生活以及生產(chǎn)中，我們都應加強節(jié)水意識，提高水資源利用率。

表4 2010現(xiàn)狀年水資源承載力綜合評價等級指標

表5 2010現(xiàn)狀年各指標對應隸屬度

（5）評價結(jié)果。

計算出隸屬度之后，根據(jù)各指標的權(quán)重計算出各縣水資源承載能力的最終評價結(jié)果矩陣bi，最后根據(jù)式（6）求得三口地區(qū)各縣的水資源承載能力綜合評價指標值（表6）。

表6 2010現(xiàn)狀年各縣水資源承載能力綜合評價結(jié)果

對3縣水資源承載能力的最終評價結(jié)果矩陣bi各指標求和，由結(jié)果可知，華容縣、安鄉(xiāng)縣、南縣對應ri2的隸屬度分別為0.55、0.58、0.56，均已超過0.5，說明3縣水資源的開發(fā)利用程度都已經(jīng)具有了相當?shù)囊?guī)模。再由3縣水資源承載能力綜合評價值可知，3縣現(xiàn)狀年水資源承載力綜合評價值大小排列為：安鄉(xiāng)縣＞南縣＞華容縣，這與水資源可承載的最大經(jīng)濟、人口規(guī)模排名完全一致。參考文獻

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2015-12-23）

譚芬芳（1988-），女，湖南長沙人，碩士研究生，研究專業(yè)為水文水資源，手機：13574893643。