本溪市本溪滿族自治縣水資源可持續利用評價

劉 東

(本溪滿族自治縣水務和移民事務服務中心，遼寧 本溪 117100)

0 引 言

在水資源管理領域可持續發展理論的應用主要體現在區域水資源的可持續利用，其內涵概括為：通過高效利用和合理配置特定區域條件下的水資源，在其承載能力范圍之內實現生態環境—水資源—社會經濟復合系統的和諧有序，體現水資源區際公平和代際公平的利用方式[1-3]。科學評價水資源可持續利用程度，對促進區域經濟社會可持續發展、調整生產力布局以及實現水資源優化調度具有重要的現實意義。

近年來，從各自研究領域國內外學者提出了許多評價分析水資源可持續利用的方法，如人工神經網絡模型、模糊綜合評判法、主成分分析法、數據包絡分析法、灰色聚類分析法和層次分析法(AHP法)等。然而，評價指標體系受限于水資源系統的高維性、開放性和動態性特征，大多呈非線性交互耦合狀態，如何合理確定評價指標權重成為各評價方法亟待解決的關鍵問題。對于多目標、多準則難以完全定量描述的復雜系統問題層次分析法(AHP法)較為實用，能夠更加有效的對指標賦權。但傳統AHP法實際應用過程中，應首要考慮的問題是檢驗判斷矩陣的一致性是否滿足要求，這對各方案之間的客觀排序能否由該判斷矩陣求解的特征向量真實反映產生直接影響，在很大程度上決定著最終決策的選擇[4]。研究表明，相關調整法還無法保證層次分析的精準度，為解決此問題國內外學者運用多種算法，以AHP法實現流程為基礎修正判斷矩陣的一致性，采用改進的AHP法確保評價結果的科學合理性。鑒于此，文章以本溪市本溪滿族自治縣為研究對象，結合文獻資料[6-10]利用改進AHP法評價其水資源可持續利用程度。

1 水資源可持續利用評價

1.1 區域概況

本溪滿族自治縣位于太子河上游的遼東半島腹地，地理坐標為E40°48' 50″-41°33' 50″、N123°34' 53″-124°45' 42″，下轄11個鄉鎮，總面積3343.9km2，地貌特征為“八山一水一分田”。縣域地處中緯度屬于中溫帶濕潤氣候，氣候特點呈溫度適中、雨量充沛、雨熱同期、日照充足、四季分明，平均溫度6℃-8℃，年降水量800-1000mm，其中7-8月份降水量占全年的61%，水資源補給以降水為主。參考1956-2010年系列資料，地表水資源量(122 790萬m3)折合徑流深367.2mm，年均降水量(284 800萬m3)折合降水深851.7mm，其中95%、75%、50%、20%頻率年均徑流量53 168、85309、110 629和162 728萬m3；山丘區地下水資源23 899萬m3，其中河川基流量、潛在蒸發量為23 710萬m3和189萬m3，所占比例為99.2%、0.8%。借鑒1956-2010年系列資料，全縣95%、75%、50%、20%頻率水資源量53 250、85 441、110 802和162 980萬m3。理論上本溪滿族自治縣應該為多數區，但受自然條件和地形地貌等條件限制，其水資源存在開發難度大、開采成本高、可利用量少、用水效率低等特征，加之季節性降水分配不均以及水環境污染，長期以來始終處于缺水狀態。

1.2 梯階層次結構

從生態環境、水資源、經濟社會3個方面選擇17項典型指標，按從屬關系構造水資源復合系統梯階層次結構，初始數據如表1。其中，生態指標、經濟社會指標、水資源指標數據來源于2019年本溪統計年鑒以及遼寧省水資源公報等資料。

表1 梯階層次評價體系和初始值

1.3 一致性檢驗

不再贅述傳統AHP法的運算流程，一致性檢驗結果顯示初始判斷矩陣R1和R2的一致性比率CR為0.195、0.178，均不符合<0.10的要求，所以要適當調整矩陣。對此，將判斷矩陣利用邏輯判斷與替代、查找初始判斷之間的最矛盾元素法加以優化，從而達到矩陣檢驗要求，詳細步驟見文獻[11]。

1.4 權重賦值

運用改進AHP法確定因素層R的各項指標權重W=(0.006，0.120，0.037，0.003，0.015，0.120，0.116，0.124，0.018，0.004，0.003，0.124，0.120，0.033，0.020，0.124，0.013)T，優化后的一致性比率CR值(0.048)符合<0.10的要求，權值排序如表2。

采用線性內插法對照能力刻度表(表3)，確定本溪滿族自治縣水資源可持續利用各項指標的刻度值R，即R=(0.265，0.701，0.282，0.235，0.600，0.724，0.216，0.027，0.281，0.433，0.600，0.021，0.128，0.300，0.801，0.155，0.500)。

1.5 評價指數計算

根據水資源可持續利用各評價指標刻度值Ri和權重值Wi，利用以下模型確定綜合評價指數E，即[12]：

(1)

水資源可持續利用程度隨著數值E的增大而增強，結合區域實際情況將其劃分為基本未開發(1級)、可持續(2級)、基本可持續(3級)、維持可持續利用困難(4級)、不可持續(5級)五個等級，不同評價等級下的綜合指數取0.8-1.0、0.6-0.8、0.4-0.6、0.2-0.4、0-0.2。采用以上模型，結合各指標刻度值Ri和權重值Wi計算水資源可持續利用評價指數E為0.315，按照劃分的評判標準隸屬于4級，即維持可持續利用困難等級。

表2 評價指標權重及排序

表3 評價指標刻度值

2 結果與分析

2.1 系統層權重

由表2系統層權重可知，所占權重最大的子系統為水資源的0.408，其次為生態環境和經濟社會子系統的0.296，可見本溪滿族自治縣水資源可持續利用主要受控于水資源條件，并且對區域內生態平衡、國民生計和經濟活動規模產生一定影響，歸其原因主要與水資源匱乏、干旱少雨、用水效率低等因素有關。所以，決策者應重點考慮如何實現水資源供需平衡的問題，從而保證本溪滿族自治縣生態、社會、經濟與水資源的協調發展。

2.2 指標層權重

評價指標權重在水資源可持續利用層次總排序中越大，則該指標的相對重要性按照改進層次分析理論就越高[13]。從表2因素層權重看出，共有7項評價指標對本溪滿族自治縣水資源可持續利用產生較大影響，具體如下：

1)城鎮化率R2、工業化率R6為經濟社會子系統的敏感因子，表明區域水資源受快速發展的工業化、城鎮化影響顯著。一方面，要高度重視水資源供需矛盾因常住人口激增、城鎮化快速推進而進一步加劇，2019年本溪滿族自治縣城鎮化率(35.2%)達到快速發展的中期，城鎮生活用水需求和城市用水量急劇增大，年新增用水量達到78.1萬m3，若按現行供水模式發展將難以維持100-130L/(人·d)的城鎮生活用水定額，用水缺口增加、人口嚴重超載勢必會對社會和諧穩定產生不利影響；另一方面，正處數量擴張階段的本溪滿族自治縣工業經濟發展缺乏核心內生變量的要素投入，2015-2018年全縣中小企業數量增長46%，年均工業產值增長12%，受工藝設備落后、用水觀念陳舊、資金投入不足等因素限制，其耗水量高且工業缺水量巨大，工業重復用水率極低。為保持本溪滿族自治縣工業經濟在水資源約束條件下能夠平穩增長，還要強調技術進步、生產要素投入等推動作用。

2)人均水資源量R12、水資源總量R8和水資源開發利用率R7為水資源系統的敏感因子，結合權重排序最高的人均水資源量、水資源總量，本溪滿族自治縣人均水資源量處于較低水平且水資源總量嚴重短缺、水資源稟賦較差。評價層中水資源開發利用率的重要性也較高，其原因為本溪滿族自治縣境內渤海水系、黃海水系的開發利用率較低約20%，其余地表水可利用率極低且開采難度大；局部地下水資源處于嚴重超采狀態，開發利用率超過95%，近年來地下水位呈波動下降的變化特征。由此表明，本溪滿族自治縣水資源開發利用潛力有限不能突破臨界閾值，提高利用效率和保持適度水平為解決水資源問題的核心。

3)水土流失面積R16、生態用水比例R13為生態子系統的敏感因子，這主要與本溪地區特殊的地貌形態和地理位置有關。本溪滿族自治縣地處遼東半島腹地，境內山地面積占82.7%，海拔高度600m，生態環境的易變性、邊緣性和過渡型極強，生態本底脆弱極易引起水土流失問題。調查顯示，全縣土壤侵蝕區達到37.5%，水土流失造成旱澇災害頻發、土地肥力減退、溝壑縱橫等一系列問題，加劇對水資源、林草植被的破壞。此外，本溪滿族自治縣生態用水量少而生態需水量較大，生態系統修復效果有效且抵御外界干擾能力較弱，對維持水資源可持續利用和再生性產生不利作用。

2.3 對策建議

1)優化區域產業結構體系。在保障糧食安全的戰略目標下調整種植業結構，調減低效益、不適銷、高耗水品種，著力發展中藥材、本地夏菜、油料等經濟作物，實現高效益農作物種植與農業內部水權的流轉；此外，通過壓縮單位工業產品取水量、加強企業節水技術改造等措施，充分挖掘重復用水潛力，支持金融保險、文化旅游、現代物流等服務業發展，促進更高效益的水資源生產型轉變。

2)優化配置區域水資源。考慮到水資源不可替代性、生態型和公益性特征，區域水資源合理配置應滿足維持生態系統平衡、社會穩定、人民生活的基本需求，并且協調各類用水戶在不同水競爭領域的目標與利益。所以，應不斷優化水資源配置方案確保農業有效灌溉用水，滿足城鄉居民生活用水以及工業用水的合理配置，堅持以較高的優先級賦予生態環境用水，實現生態環境、區域經濟、社會效益與水量分配的平衡，最大程度的挖掘水資源效益。

3)保護生態環境與水資源。以可持續發展為原則興建、修復一批小型水利，嚴格控制地下水超采以及有效攔蓄地表水，為形成雨水、地下水、地表水共治的格局繼續實施“121”雨水集流工程。加大土壤侵蝕治理力度和天然林管護力度，提高水源涵養能力以及退耕還林規模，通過實施坡耕地整治、淤地壩建設、小流域治理等措施促進本溪滿族自治縣生態系統良性循環，減輕風沙、旱澇災害破壞。

4)推進節水型社會建設。實施農業節水工程提高灌溉水利用效率，通過完善田間配套節水設施、加強灌排骨干工程改造力度和普及滴管噴灌節水技術，切實提升農業用水率；采取淘汰高耗水工藝設備和合理限制高耗水項目等措施，建立節水考核制度、節水技術標準體系、用水總量控制指標體系，促進企業節水意識的主動形成；加快供水管網三級城鎮體系改造，全面普及節水型用水器具和居民用水階梯水價制度，通過合理控制水價切實提高全民節水意識。

3 結 論

采用改進層次分析法，結合本溪滿族自治縣水資源系統特點科學評價其水資源可持續利用程度，結果顯示本溪滿族自治縣總體處于“維持困難”的水資源可持續利用狀態，結合評價結果詳細分析了7項敏感因子。考慮生態環境-水資源-經濟社會復合系統特征，提出優化區域產業結構體系、優化配置區域水資源、保護生態環境與水資源、推進節水型社會建設等措施，為促進區域經濟發展、調整生產力布局和實現水資源優化調度提供科學依據。