塔里木河流域“四源一干”環境承載力對比分析

艾克熱木·阿布拉,徐 俏

(1.塔里木河流域干流管理局，新疆 庫爾勒 841000；2.新疆師范大學地理科學與旅游學院，烏魯木齊 830054)

0 引 言

近60a來，受全球氣候變化和人類活動的影響，塔里木河流域目前面臨著春旱、夏洪、等一系列生態環境問題，嚴重影響了塔里木河流域經濟可持續發展。流域的環境承載力決定著其經濟社會發展的速度和規模，它對于流域的可持續發展、生態環境建設和資源的合理配置有至關重要的影響和意義。目前，關于環境承載力評價有許多方法，如指標體系法、多標模型最優化法、單口標最優化法、模糊綜合評價法、人工神經網絡法等。本研究建立了適合塔里木河流域環境承載力評價指標體系，以2010年數據資料，通過流域水資源系統、土地資源系統、生態環境系統和社會經濟系統4個方面全面分析塔里木河流域“四源一干”環境承載能力，并比較不同源流環境承載能力和等級，探究各源流環境承載力差異性，旨在為流域生態環境綜合治理和生態恢復提供理論依據[1]。

1 研究區概況與方法

1.1 研究區概況

塔里木河是我國最大的內陸河，地處新疆南部塔克拉瑪干沙漠邊緣，流域降水量少，屬于極端干旱區，是環塔里木盆地的阿克蘇河、渭干河、喀什噶爾河、塔里木河、和田河、開都河孔雀河等九大水系144條河流的總稱，多年平均徑流量約4.10×1010m3，流域總面積1.027×106km2，降水量少，屬于極端干旱區。流域分為源流區和干流區，因九大向心聚流水系中，只有阿克蘇河、和田河、葉爾羌河和開都河孔雀河四條源流與干流有地表水聯系，呈現“四源一干”的局面，見圖1。塔里木河流域各源流存在一系列生態環境問題，主要表現為：山區水土流失嚴重，平原區地下水位下降、河道斷流、沙塵暴增加、荒漠化程度加劇等。

1.2 研究方法

1.2.1 指標的選取

塔里木河流域生態系統是一個由水資源、土地資源、生態環境、社會經濟系統共同組成的相互影響的復雜系統，影響流域生態系統環境承載力涉及的因素很多[2]。選擇塔里木河流域環境承載力包括水資源系統、土地資源系統、生態環境系統和社會經濟系統4個方面。

1.2.2 模糊綜合評價模型構建

1)確定評價因子集：

設定評價因素集U= {U1，U2…，Un} ，其中i= 1，2，…，n，n為塔里木河流域環境承載力一級評估指標U的個數；Ui= {Ui1，Ui2…，Uij，Uiq}，其中j= 1，2，…，q，q為塔里木河流域環境承載力二級評估指標Ui的個數。

圖1 塔里木河流域概況圖

2)確定評價因子權重集：

在綜合評價中，各個評價因子的重要程度是不相同的。用模糊集合W 來表示這個重要程度。塔里木河流域環境承載力一級評估指標的權重為:Wi =[W1，W2，…，Wn]，Wi為相應Ui中相應因素的權重，且Wi∈[0，1]，i = 1，2，…，n；并且Σni= 1，Wi= 1。環境承載力二級評估指標的權重為:Wi =[Wil，Wi2，…，Win]，Wij為相應Uij中相應因素的權重，且Wij∈[0，1]，i = 1，2，…，n；并且Σni= 1，Wij= 1。

3)確定評估因子評價集V：

設定塔里木河流域環境承載力評語集為V ={ V1，V2，…，Vm} ，其中Vm為評估結果，k = 1，2，…，m，m 為評估等級的個數。各級因子的評價等級個數相等，即V 對Ui，Cj，Wk，……均適應。對于塔里木河流域生態環境承載力的評價，將最終評價結果分為完全可載、可載、適載、超載、嚴重超載5個等級，見表1。

表1 塔里木河流域環境承載力評價等級

4)環境承載力的綜合評價：

將塔里木河流域環境承載力評價因素集合U這一論上的一個模糊集合A經過模糊關系R轉化為評語集合V上的一個模糊集合C，即為模糊綜合評價的數學模型。C =W ☉ R式中C為模糊綜合評價的結果，是m維的模糊行向量；W指模糊評價因素權重集合，是n維的模糊行向量；R指從U到V的一個模糊關系，是一個n×m的矩陣；☉是一種模糊向量運算，運算規則類似于矩陣的乘法，將行與列的元素分別相乘再相加作為運算結果。進一步對環境承載力綜合評價得到的向量C歸一化處理，得出具有綜合評價結果[3]。

2 結果與分析

2.1 和田河流域各系統環境承載力評價分析

和田流域各系統承載力各指標分析結果見圖2。

圖2 和田流域各系統承載力各指標分析結果

根據圖2顯示，和田河流域的水資源系統承載力處于完全可載的概率是8.4%，處于可承載狀態的概率是22.3%，處于適載狀態的概率是20.9%，處于超載狀態的概率是38.0%，處于嚴重超載的概率是10.5%。根據最大隸屬度原則，和田河流域水資源系統承載力處于超載狀態。土地資源系統的承載力隸屬度最大值出現在處于可承載力范圍。生態環境系統處于完全可載的概率是0.0%，處于可載狀態的概率是0.3%，處于適載狀態的概率是18.2%，處于超載狀態的概率是43.3%，處于嚴重超載的概率是38.1%。社會經濟系統的承載力隸屬度最大值出現在處于嚴重超載范圍，其概率是29.2%，對比和田河流域四大系統環境承載能力可以看出，承載力由高到低排序為：土地資源系統承載力>水資源系統承載力>生態環境系統承載力>社會經濟系統承載力。

2.2 葉爾羌河流域各系統承載力評價分析

葉爾羌河流域各系統承載力各指標分析結果見圖3。

圖3 葉爾羌河流域各系統承載力各指標分析結果

根據圖3顯示，葉爾羌河流域的水資源系統承載力處于完全可載的概率是13.8%，處于可載狀態的概率是33.9%，處于適載狀態的概率是37.9%，處于超載狀態的概率是1.2%，處于嚴重超載的概率是13.3%。根據最大隸屬度原則，葉爾羌河流域水資源系統承載力處于適承載狀態。土地資源系統的承載力隸屬度最大值出現在處于完全承載力范圍，其概率是33.8%，生態環境系統處于完全可載的概率是0.0%，處于可載狀態的概率是0.3%，處于適載狀態的概率是28%，處于超載狀態的概率是12.7%，處于嚴重超載的概率是59%。社會經濟系統的承載力隸屬度最大值出現在處于可承載力范圍，其概率是31.3%。對比葉爾羌河流域四大系統環境承載能力可以看出，承載力由高到低排序為：土地資源系統承載力>社會經濟系統承載力>水資源系統承載力>生態環境系統承載力[4]。

2.3 阿克蘇流域各系統承載力評價分析

阿克蘇河流域環境承載力各指標分析結果見圖4。

圖4 阿克蘇河流域環境承載力各指標分析結果

根據圖4顯示，阿克蘇河流域的水資源系統承載力處于完全可載的概率是0.0%，處于可載狀態的概率是33.0%，處于適載狀態的概率是18.9%，處于超載狀態的概率是5.9%，處于嚴重超載的概率是42.3%。根據最大隸屬度原則，阿克蘇河流域水資源系統承載力處于嚴重超載狀態。土地資源系統的承載力隸屬度最大值出現在處于超載范圍，其概率是45.8%。生態環境系統處于完全可載的概率是0.0%，處于可載狀態的概率是0.0%，處于適載狀態的概率是37.8%，處于超載狀態的概率是34.0%，處于嚴重超載的概率是28.1%。社會經濟系統的承載力隸屬度最大值出現在處于超載范圍，其概率是47.7%。對比阿克蘇河流域四大系統環境承載能力可以看出，承載力由高到低排序為：生態環境系統承載力>土地資源系統承載力>社會經濟系統承載力>水資源系統承載力[5-7]。

2.4 開-孔河流域環境承載力各指標評價分析

開-孔河流域環境承載力各指標分析結果見圖5。

圖5 開-孔河流域環境承載力各指標分析結果

根據圖5顯示，開-孔河流域的水資源系統承載力處于完全可載的概率是28.4%，處于可載狀態的概率是32.1%，處于適載狀態的概率是33.5%，處于超載狀態的概率是6.2%，處于嚴重超載的概率是0.0%。根據最大隸屬度原則，開-孔河流域水資源系統承載力處于適載狀態[8]。土地資源系統的承載力隸屬度最大值出現在處于可承載力范圍，其概率是44.1%。生態環境系統處于完全可載的概率是0.0%，處于可載狀態的概率是45.6%，處于適載狀態的概率是24.5%，處于超載狀態的概率是29.8%，處于嚴重超載的概率是0.0%。社會經濟系統的承載力隸屬度最大值出現在處于適承載范圍，其概率是34.8%，說明，開-孔河流域社會經濟系統處于適承載狀態。對比開-孔河流域四大系統環境承載能力可以看出，承載力由高到低排序為：土地資源系統承載力>生態環境系統承載力>水資源系統承載力>社會經濟系統承載力。

2.5 干流流域環境承載力各評價分析

干流流域環境承載力各指標分析結果見圖6。

圖6 干流流域環境承載力各指標分析結果

根據圖6顯示，干流流域的水資源系統承載力處于完全可載的概率是40.2%，處于可載狀態的概率是21.1%，處于適載狀態的概率是17.6%，處于超載狀態的概率是0.0%，處于嚴重超載的概率是21.2%。根據最大隸屬度原則，干流流域水資源系統承載力處于完全可載狀態。土地資源系統的承載力隸屬度最大值出現在處于嚴重超載范圍，其概率是75.0%。生態環境系統處于完全可載的概率是0.0%，處于可載狀態的概率是33.3%，處于適載狀態的概率是36.7%，處于超載狀態的概率是29.9%，處于嚴重超載的概率是0.0%。社會經濟系統的承載力隸屬度最大值出現在處于完全承載范圍，其概率是48.8%。對比干流流域四大系統環境承載能力可以看出，承載力由高到低排序為：水資源系統承載力>社會經濟系統承載力>生態環境系統承載力>土地資源系統承載力。

2.6 塔里木河流域“四源一干”環境承載力現狀比較

對比塔里木河流域“四源一干”環境承載力現狀，可以看出阿克蘇河流域2010年現狀年環境承載力處于嚴重超載狀態。和田河流域和葉爾羌河流域環境承載力處于超載狀態。開都-孔雀河流域以及塔里木河干流環境承載力處于適載狀態，如表3所示。

表3 塔里木河流域“四源一干”環境承載力現狀比較

3 主要結論

分別對塔里木河流域四源一干的水資源系統承載力、土地資源系統承載力、生態資源環境承載力、社會環境資源承載力進行評價之后綜合評定四源一干現狀，得出和田河流域、葉爾羌河流域和阿克蘇河流域都處于超載狀態，而開都-孔雀河處于適載狀態。

塔里木河流域四源一干2010年環境承載力狀況比較結果顯示，阿克蘇河流域于嚴重超載狀態，這個流域環境承載壓力最大；和田河流域和葉爾羌河流域環境承載力處于超載狀態，生態環境己受到破壞；開都-孔雀河流域以及塔里木河干流環境承載力處于適載狀態，環境己處于破壞的臨界點。

在四源一干中對塔里木河流域環境承載力影響最為嚴重的是阿克蘇河流，其環境承載力壓力極大，生態環境嚴重遭到破壞，急需對其采取保護與修復措施，以便于對塔里木河流域整體環境得到些許改善。

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