基于人水和諧的遼寧省水資源承載力綜合評價

張艷明

(營口市水政水資源辦公室，遼寧 營口 115000)

水資源作為城市發展的重要基礎，其承載力水平是影響區域經濟發展規劃以及城市生態建設的主要因素之一[1]。水資源承載力是反映水資源自然屬性與區域發展相互關系的重要指標。據此，水資源承載力可定義為在某特定區域和經濟發展條件下對維護該區域人類活動和經濟發展支撐能力的最大值，且該經濟發展以保持生態環境為基本原則并具有可預見性和可持續性等特征，結合水資源科學合理配置和高效利用基本理論最終實現人與生態環境的和諧相處[2]。許多學者自20世紀80年代就對人與水之間的相互關系采用了不同模型、不同方法開展了大量研究，其中較為常用的模型和方法主要有多目標分析法、綜合評價法、系統動力學法以及常規趨勢法等，對水資源承載力從不同角度進行了科學評價并取得了理想效果。左其亭[3]等基于人水和諧理論給出了相應的量化準則；Ding[4]等對水資源系統的不確定性和變化特征進行研究分析，并探討了人水之間的復雜關系，評價了城市人水和諧狀況。

本文以遼寧省為例結合水資源承載力已有評價方法和水資源實際狀況，在詳細分析了代表性評價指標體系的基礎上以和諧論為核心構建了水資源承載力評價準則，并定量評價了遼寧省各行政區的水資源承載力現狀。

1 評價指標體系構建

1.1 代表性指標體系分析

水資源承載力評價指標體系不僅需反映水資源系統自身特性，也受人類意識形態及活動能力等因素影響，它是一個涉及多目標、多因素的龐大復雜的綜合系統。目前，用于水資源承載評價的代表性指標體系有：惠泱河[5]等從承載對象的角度對水資源的供需關系和用水結構進行探討，所構建的評價指標體系可反映區域用水多少和經濟效益，主要包括人均日用水量、單位耗水產值、重復利用率等指標；程軍蕊[6]等從承載對象的角度構建了能夠反映水壓指數和承載指數的評價指標體系，主要包含水資源支撐指標、供用水指標和承載力評判指標等；王穎[7]等從影響因素的角度分析了水資源、水環境兩個方面特征并評估了開源和節流現狀；夏軍[8]等從影響因素的角度對西北地區水資源承載現狀、未來發展趨勢利用綜合評判法進行評價和對比，所建立的指標體系主要包括人均水資源量、用水量、水資源利用率、用水效率、城鎮化水平、COD濃度、林草覆蓋率等指標。

1.2 和諧論的指標體系構建

本研究基于定性定量相結合、系統性、科學性、合理性等原則對指標進行選取，并在人水和諧理論框架下實現人文和水系統的有效結合，最終確定水資源承載力評價應以“健康、發展、協調”為3大量化準則，其中健康準則是指對水資源承載能力從水系統的角度進行考量，并反映待評價區域水資源系統本身的質與量，如區域水資源在容量、河流自我修復能力以及供水模數等水資源天然稟賦；而發展準則是指對承載力從水文系統的角度考慮水資源支撐社會發展和經濟規模的程度，對社會經濟的可持續發展從社會經濟的角度進行反映和體現；協調準則是指對承載力利用人文與水二者之間的相互關系反映系統的發展狀態，它主要是反映水資源保障社會經濟發展的可持續性，即對人類社會及社會經濟提供安全保障和必要的支撐[9]。

利用健康、發展與協調的和諧論指標進行篩選時，首先應對城市用水和諧度、承載力以及可持續發展等指標采用頻度法統計各字表的使用概率，然后選出頻率較高的指標并建立專家咨詢表并征求相關意見，最后以“和諧”為目標結合咨詢分析統計結果對指標做進一步的分類，對定性和定量指標利用德爾菲和層次分析法篩選。本文所構建的基于和諧論的評價指標體系框見表1。

表1 評價指標體系

表1中指標層D1～D4分別代表產水模數、水面率、地下水資源量、降水量；D5～D8分別代表COD排放量、生態環境用水率、水功能區水質達標率、污水處理率；D9～D11分別為人口密度、人口增長率和城鎮化率；D12～D13分別為GDP增長率和產業結構；D14～D16分別為節水管概率、深層地下水共稅率和中水回用率；D17～D19分別為地面沉降狀況、飲水水質滿意度以及耕地保有量；D20～D22分別為綜合生活用水定額、水資源量和用水量指標；D23～D24分別為單位面積耕地用水量和萬元工業增加值用水量；D25為污經比指標；D26為公眾滿意度指標。

基于和諧論的指標體系相對于傳統的“社會-經濟-生態”指標體系不僅反映人水復合系統健康、穩定及協調運行的狀態，而且反映出人類主動維持水資源循環演化并提升系統自我修復和更新的能力，并且所構建的體系能夠反映橫向人類社會經濟未來可持續的特征。

2 實例應用

遼寧省不僅是我國東北部地區重要的農業糧食生產中心，而且位于我國重工業和文化發展的核心區域，全省占地面積14.8萬km2，主要包括沈陽、大連、撫順、鞍山、本溪、丹東等14個省轄市。屬于大陸性季風氣候區，冬季寒冷干燥夏季炎熱多雨，全年降雨量和流經量分布不均勻，其中東南部水資源面積較大，境內主要包括大凌河、遼河、渾河、太子河和繞陽河等河流。水資源問題主要體現在水供應能力不足，局部地下水過度開采、水污染和浪費情況嚴重、工農業廢水排放不達標、水資源凈化設施不完善等。遼寧省人均水資源占有量遠遠低于全國平均水平，并且在空間分布上不均衡，東南部沿海區域水資源較為充足，西北部區域較為匱乏?？紤]到水資源承載力的模糊性和不確定性特征，本文對評價指標權重采用層次分析法進行確定，以2016年為例利用模糊綜合評判模型綜合評價遼寧省水資源承載能力，以期為該區域人水和諧以及水資源可持續開發利用提供參考和依據[10]。

2.1 評價標準的建立

本文結合全國水資源承載力平均水平以及遼寧省實際狀況將評價標準劃分為Ⅰ～Ⅴ5個標準等級，分別代表強、較強、一般、較弱和弱，其中Ⅰ級代表人水關系和諧，水資源承載力水平很好，不會制約城市可持續發展；Ⅱ級代表水資源承載力水平較好并且基本符合城市發展；Ⅲ級代表水資源基本能滿足城市用水需求但未達到人水和諧狀態，水資源承載力處于一般水平，并在一定程度上制約城市未來可持續發展；Ⅵ級為水資源對城市未來發展支撐潛力較小并接近于飽和狀態，人水關系不和諧成為制約城市發展的主要因素；Ⅴ級為人水關系極不和諧，已沒有水資源開發潛力，城市社會發展受到水資源制約影響顯著。各標準等級內涵及指標取值區間見表2。利用層次分析法對遼寧省各水資源承載力評價指標進行計算，并對指標體系總層次和各個層次一致性進行檢驗，各指標權重計算結果見表2。

表2 遼寧省水資源承載力評價等級及劃分標準

2.2 模糊綜合評為價法的應用

模糊綜合評價模型可較好處理評價等級的不確定性與模糊性問題，并較好地反映區域水資源承載力狀況，據此本文利用該方法對遼寧省水資源承載力進行評價[11]。將評價指標和等級標準利用模糊綜合評價法劃分為兩個有效集合，即U={u1，u2，…，un};V={v1，v2，…，vm}，利用單因素法對二者之間進行評價并得到模糊關系矩陣R如下：

(1)

式中，rij—指標集合中第i個因素對應于第j個等級的相對隸屬度。

利用實際數值及分級指標確定模糊矩陣中的相對隸屬度，不同隸屬度函數對計算結果及特征計算影響存在顯著差異，因此本文中隸屬度函數選取“降半梯形分布圖法”，文中所采用的隸屬度函數表達式如下：

(2)

式中，x—單因子樣本值；a1、a2—分別為評價指標相鄰的標準值。

對模糊隸屬度矩陣R以及各評價指標的權重W可利用上述模型進行求解，通過二者的乘積計算得到評判矩陣，即B=WR。結合評判矩陣結果最終可判定研究區域水資源承載力水平和現狀。

2.3 結果分析

首先對各評價指標進行標準化歸一處理，并利用上述模型和權重計算公式最終求得評判矩陣和評價結果，利用B=WR公式對承載力進行綜合評分值計算，結果見表3。

表3 遼寧省各行政區水資源承載力評價結果

由表3看出，遼寧省水資源承載力整體處于較弱水平，各行政區整體水平存在一定差異，其中沈陽和撫順市承載壓力最大，其次為本溪、大連和鞍山等區域，承載壓力相對較低區域為葫蘆島和丹東等區域。區域水資源的實際承載力水平應作為城市產業空間布局和產業遴選的重要判別依據，并且遼寧省西北部以及城市中心區域應作為外調水源配置的重點區域。基于和諧論的評價指標體系和模糊綜合評價模型評價結果能較好地反映遼寧省水資源承載力實際狀況，模型評價結果科學、合理[12]。

3 結論

本文在對水資源承載力評價指標體系總結和歸納的基礎上，分析了代表性指標體系，然后基于人水和諧理論探討了水資源承載力的內涵和特征，并確定了指標量化準則。通過對各量化準則的詳細分析，構建了包含目標層、指標層和領域層的評價指標體系，對指標的權重采用層次分析法進行確定，并基于和諧理論構建了模糊綜合評價模型，利用模型評價了遼寧省各行政區水資源承載力水平。結果顯示，水資源承載力整體壓力相對較大。相對于傳統的評價方法，基于和諧理論的綜合評價結果能客觀地反映水資源承載程度和水平現狀。