大連市水資源可持續利用潛力評價

趙景生

(遼寧省大連水文局，遼寧 大連 116023)

水資源是保障特定區域經濟社會可持續發展以及人類生存不可獲取的基礎性資源，我國屬于人均水資源較少的區域，且隨著人口規模的擴大及經濟的快速發展，各行業及生活用水急劇增大，加之水環境污染及水資源空間分布的不均，水資源可利用量呈不斷降低的變化趨勢[1]。位于遼東半島南端的大連市屬于遼寧省副省級城市，是我國東南沿海地區旅游、工業、港口、貿易及經濟發展的重要城市。然而，資源環境特別是水資源的短缺為區域經濟發展必然面臨的問題，為優化大連市產業結構布局和經濟重點發展區域調整有必要研究其水資源可持續利用潛力。

根據現有研究成果和文獻資料可將水資源可持續利用潛力概括為：在滿足可持續發展要求的條件下，現有科技水平和經濟發展能夠被使用的潛在水資源量。從社會經濟、區域環境、政策制度及水資源的角度構建指標體系，采用特定的數學方式揭示各分區水資源的變化趨勢即為可持續利用潛力的計算分析流程。本研究選擇大連市下轄的各分區為研究對象，利用AHP法分析了各子區域水資源開發潛力的差異，揭示了不同地區水資源的發展變化變化特征[2- 7]。

1 評價方法

1.1 研究區概況

大連市屬于遼東半島副省級城市，是我國東部沿海地區旅游、港口、貿易、工業及經濟發展的重要城市。該區域占地面積12573.85km2，主要包括長海縣、莊河市、主城區以及瓦房店和普蘭店市，具有溫暖帶大陸性季風氣候，近鄰海洋海岸線較長且氣候適宜。境內年均降水量550～950mm，夏季多暴雨且占全年60%～70%的降水，年均氣溫10.5℃，日照時數2500～2800h。黃海和渤海為該地區的主要水系，大沙河、清水河、莊河、英那河及碧流河等為注入黃河的主要河流，且以碧流河最大；三十里堡河、李官村河及復州河等為注入渤海的較大河流。據統計，大連市淡水、地下水和地表水分別為37.86億、8.84億、34.2億m3，其中重復水為5.8億m3。水資源人均占有量438m3/人，遠遠低于我國的平均水平，根據聯合國人均水資源劃分標準屬于水危機區(低于500m3/人的屬于水危機區)[8- 13]。

1.2 評價方法

20世紀70年代T.L.Saaty教授基于多目標與系統網絡法提出了的AHP層次分析法，最早應用于國家各行業電力分配的問題研究。該方法是將待評價對象的影響因素按照達到目標的程度和問題的性質分解為若干個層次，通過對比分析兩兩元素間的相對重要性構造具有一定關聯性的遞階層次結構，其特點是通過定量描述兩兩因素在某一層次中的相對重要度，對各層級要素之間的相對重要次序利用數學方法進行計算，從而給出評價體系中所有元素的總排序計算值及其權重。詳細的計算流程為：基于理論框架建立層次結構體系，結合專家意見和待評價對象實際情況構造判斷矩陣；通過特征向量與特征根計算確定單排序，為保證評價結果的可靠性需檢驗矩陣的一致性；根據單排序結果對本層級各元素相對于上層級的重要度進行求解，從而得到滿足一致性檢驗的各指標權重值。

2 構建評價體系

在遵循可行性、協調性、層次性和科學性等原則的基礎上，根據水資源可持續利用目標要求及其內涵特征，建立包含因素層、準則層和目標層的評價體系。

2.1 關鍵指標

綜合考慮水資源、經濟發展與生態保護間的影響關系，對可持續利用的評價必須理清自三者間的影響機理，本文選擇水資源、生態環境、經濟社會以及制度政策4個方面作為評價體系的準則層，具體如下：

(1)政策制度影響因素。考慮到生態環境、經濟社會系統的動態性和復雜性特征，尤其是在當前形勢下，大連市水資源可持續利用潛力受各種水資源政策的影響較為顯著[14]。因此，本文在評價體系中納入政策因素具有科學合理性。結合該區域水資源管理相關措施及其制度政策，借鑒其他區域的有關做法選擇能夠反映政策因素的6項。

(2)經濟社會因素。水資源可持續利用和經濟社會發展密切相關，二者相互影響，本文選擇能夠反映區域經濟發展的10項主要因子。

(3)生態環境因素。科學有效的利用水資源，不僅可降低生活污水和工業廢水的排放，改善水源涵養條件和生態環境，而且具有顯著的經濟效益，選擇6個能夠生態環境與水資源影響關系的指標。

(4)水資源因素。水資源可持續利用潛力還與水資源的空間分布特征及其數量大小相關[15]，根據區域水資源利用狀況提取4個代表性指標。

2.2 數據的標準化處理

由于參評指標的量綱不同無法直接用于計算分析，所以在評價指標需要標準化處理各指標初始數據，從而消除各指標在不同數量級上的不可通透性，并用于指標的比較、加權計算等，確保評價結果的可靠性與合理性。目前，按小數定標標準化、Z-score標準化及最小-最大標準化為評價指標歸一化處理的常用方法，本文對水資源可持續利用潛力各指標初始數據考慮利用最大-最小標準化法進行處理，即：

(1)

式中，Ximin、Ximax—分別為第i項指標在不同地區的最小、最大值；Xi、Zi—分別代表指標i在不同地區的取值及其標準化值。

根據水資源可持續利用的具體內涵將各影響因子劃分為正向、負向兩種類型，分別采用“+”、“-”表示見表1。

3 實例分析

3.1 研究區指標數據預處理

本文選擇2015年大連市水資源公報、統計年鑒、大連市節水型社會建設規劃等資料，提取各地區的指標初始數據見表1。然后采用標準化計算公式將各指標初始護具進行處理，使得各參數值均處于0～1范圍，選用Excel軟件作為數據計算工具，結果見表2。

3.2 確定指標權重

在計算評價前應先對各指標權重進行合理的計算，對指標體系各因素權重利用Excel工具和AHP法計算確定。首先，結合區域水資源利用實際狀況采用專家調查法構建判斷矩陣，邀請10位資源環境方面的專家、教授組成參評小組，在滿足隨機一致性比例CR值小于0.1的條件下確定各指標組合權重，見表1。

3.3 綜合得分及排序

根據標準化處理后的各指標數值和層次分析法確定的組合權重，對大連市研究單元的綜合得分進行計算，即將標準化數值與組合權重作乘積運算確定5個研究單元綜合得分見表3。

3.4 評價結果分析

(1)政策因素。根據表3可知，政策因素得分較高的為莊河市、市區，而其次為長海縣，而瓦房店市和普蘭店市的政策因素得分相對較低，該評價結果和大連市水資源管理和政策措施實際情況保持較好的一致性。

(2)社會經濟因素。普蘭店和瓦房店地區的經濟社會得分相對較少，位于較低層次，而莊河市和長海縣的得分較高，其主要原因為萬元GDP耗水量與GDP增長率指標在經濟社會子系統中的占比最高，而普蘭店與瓦房店目前正處于快速發展時期，這兩項比重較高的負向指標時造成總體得分較

表1 水資源可持續利用潛力評價體系及其初始數據

表2 大連市各區域評價指標標準化值

(續表)

表3 評價體系中準則層各因素綜合得分及排序

低的主要因素，而長海縣和莊河市的經濟發展速度較為平穩，在節能降耗等措施作用下萬元GDP耗水量較少，因此得分相對較高。

(3)生態環境因素。從表3可以看出，在生態環境子系統中得分較高的為長海縣和莊河市，而其他各地區的得分相對較低且差異水平較為明顯。工業廢水占比和單位GDP工業廢水排放量在生態環境子系統中的占比較大，而這兩項負向指標在瓦房店和普蘭店地區的指標值較大，從而使得綜合得分相對較低。

(4)水資源因素。根據表3計算結果，水資源因素得分最高分的為長海縣，其次為普蘭店市和莊河市。客水和地下水供水比例在水資源子系統中的占比較大，同時相對于整個評價體系而言，這兩個負向因子的權重值最大，而在莊河市和普蘭店市這兩項因子值最小，因此得分最高。

總體而言，莊河市、長海縣具有較大的水資源可持續利用潛力，其次為市區，而普蘭店市和瓦房店市的可利用利用潛力較小。

4 提升水資源可持續利用潛力的對策

對評價體系中各指標權重考慮采用層次分析法和專家調查法計算，結果顯示指標權重較大的指標主要有客水和地下水供水比例、水價調整幅度、GDP增長率、人均水資源量、單位面積水資源、工業COD排放量等。為進一步提升區域水資源可持續利用潛力需要從如下方面做出努力。

(1)增加城市匯水和地表滲水面積，積極推廣雨水綜合利用和非常規水資源利用技術。采用成本低、能耗少的雨洪水處理技術提高污廢水利用效率，可將其用于洗車、城市綠化以及園林綠化等，有效補充城市地下水提高城市綠化面積。

(2)改變生產用水方式和改進耗水大、工藝落后的技術工藝，提高重復用水和循環用水率，尤其是要提高石油石化、鋼鐵、造紙以及火力發電等行業用重復用水率，特高苦咸水與海水的工業用水占比，最大限度的降低地下水的使用和減少污廢水的排放。提高水資源利用費用和居民積水意識，加強用水保護力度并定期開展水源清理專項行動等。

5 結論

本文對評價體系中各指標權重考慮采用層次分析法和專家調查法計算，結果顯示指標權重較大的指標主要有客水和地下水供水比例、水價調整幅度、GDP增長率、人均水資源量、單位面積水資源、工業COD排放量等。莊河市、長海縣具有較大的水資源可持續利用潛力，其次為大連市區，而普蘭店市和瓦房店市的可利用利用潛力較小，該評價結果和大連市水資源管理和政策措施實際情況保持較好的一致性。結合評價結果和區域水資源利用現狀，為進一步提升區域水資源可持續利用潛力提出了有效的措施建議。