基于模糊綜合評價模型的菏澤市水資源承載力預測

周艷梅

(山東省菏澤市東明縣水務局，山東 菏澤 274500)

水資源承載力分析是規劃經濟發展規模與模式，實現經濟、環境、生態、社會這個復合大系統持續協調發展的重要依據[1]。因此，對水資源承載力的基礎支撐理論的研究，客觀度量地區水資源對人口、生態環境和社會經濟的承載能力，進行水資源的合理配置，達到地區水資源的可持續利用，實現地區社會經濟的可持續發展，具有十分重要的意義[2-3]。研究水資源的方法較多，本文主要采用模糊評價法對區域水資源承載力進行分析。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

菏澤市位于山東省西北部，土壤質地肥沃，雨量適中，光照充足，水陸交通便利，歷史悠久，是我國重要的糧棉生產基地和能源基地。20世紀70年代后，隨著社會經濟的快速發展，用水量也急劇增加，由于缺乏對水資源合理分配及有效利用，導致水資源浪費等問題日益突出，且水資源問題已發展為社會經濟可持續發展的制約因素。本文選擇菏澤市作為研究對象區域，對菏澤市10縣區進行水資源承載力分析，獲取水資源合理分配的有效依據。

1.2 模糊綜合評價法

本文運用模糊綜合評價法對菏澤市各縣未來10年的用水狀況進行了預測，并且基于模糊綜合評價理論，給出水資源承載力評價的模糊評價模型。

承載力評價等級為U，U的最終評估等級由公式(1)給出的等級特征值函數H確定

(1)

本研究將水資源承載力劃分為三個級別，當0≤H<2.5時為Ⅰ級，即承載力強，2.5≤H<3.5時為Ⅱ級，即承載力中等，H≥3.5時為Ⅲ級，即承載力比較弱。

1.3 評價指標體系

本研究評價社會經濟與水環境關系的評價指標體系如表1。我們對模糊評價模型各子系統中所有變量和參數的完整類別得出的所有潛在指標進行了初步確定。結合菏澤市的社會經濟和水環境特點，通過定性分析進一步優化了這些指標。

表1 社會經濟與水環境關系評價指標體系

2 菏澤市水資源承載力預測

2.1 菏澤市未來10年(2020—2030年)生產需水量預測

(1)方案一。根據菏澤市工農業情況，農業需水量以每年0.2%的速度減少，工業需水量以每年3.6%的速度增長，工業用水包括第三產業用水。以2010年菏澤市全市需水量為初始設定值，通過動態模型預測未來10年的需水量。

(2)方案二。以山東省人均GDP對應的水資源消耗量為基礎，對未來10年的用水平均增長率進行預測。2010—2020年的用水增長率為-5.71%，2020—2030年為-3.33%。然后根據菏澤市的實際情況和技術發展情況，2010—2020年平均增長率下的人均GDP水資源消耗量為-4.83%，2020—2030年為-3.83%。以2010年各縣人均GDP水資源消耗量為初始值，并運用動力學方法對菏澤市各縣未來10年人均GDP水資源消耗量進行了預測模型。計算結果乘以相應的需水量和菏澤市可利用水，等于未來10年各縣的生產用水。

(3)方案三。①每萬元工業增加值需水量預測。山東省萬元工業用水以每年8%的速度下降，因此根據菏澤市的實際情況，運用動力學模型對菏澤市未來10年工業萬元增加值需水量進行預測。②每萬元農業增加值需水量預測。山東省萬元農業用水以每年5%的速度下降，根據菏澤市的實際情況，萬元農業用水以4%的速度下降。以2010年各縣萬元農業增加值需水量為初始值，運用動力學模型對菏澤市各縣未來10年萬元農業增加值需水量進行預測。③工農業增加值和用水總量根據《菏澤市綜合年鑒》和《菏澤市水資源公報》的數據，計算了工農業增加值增長率，山東省工農業增加值平均增長率分別為5.5%和4.9%。以其為初始值，運用動態模型對菏澤市各縣未來10年工農業增加值進行預測。用工農業增加值乘以每萬元工農業增加值所需水量，再加上前20年(2000—2020年)山東省工農業需水量。

2.2 菏澤市各縣未來10年生活需水量預測

菏澤市各縣未來10年生活用水動態變化數據來源于《菏澤市綜合年鑒》和《菏澤市水資源公報》，根據這些數據可以計算出平均年增長率，經計算其增長率為2.01%。利用《山東省水資源規劃》數據，對菏澤市缺失的數據進行了生活用水預測需求。2020年山東省城鎮化水平為60%，2030年為70%。其他各縣城鎮化水平2020年為50%，2030年為60%。

2.3 菏澤市未來10年總需水量預測

菏澤市各縣區未來10年用水總量預測數據如表2所示。

從表2可以看出，近10年來，水資源狀況穩定，在現有供水條件下，只要采取合理措施，可以滿足未來10年的用水需求。菏澤市共包括十個用水區域，其中牡丹區用水量最大，開發區用水量最小。共設計三種用水方案， 方案一需水量最小，用水量增速最慢，最適合現狀發展；方案二及方案三用水總量相當，但方案二用水量增長趨勢較大，說明方案二更適合經濟發展較快地區使用。

3 菏澤市水資源承載力動態評價

本文采用上述指標篩選法，確定了不同指標的權重，剔除對可持續發展評價(即權重較小)和水資源利用率影響不明顯、難以收集數據的指標。最終確定了人口密度(R1)、人均日用水量(R2)、水資源量(R3)、萬元GDP用水量(R4)、灌溉水的有效利用系數(R5)、森林覆蓋率(R6)和生態環境用水率(R7)七個主要指標，作為菏澤市水資源承載力的評價指標，并對其進行收集整理。指標值數據見表3。其中2025年和2030年為規劃水平年，相關數據參考菏澤市規劃數據。同時，在查閱相關文獻和咨詢專家意見的基礎上，確定了各指標的相應評價標準并匯總，見表4。

表2 菏澤市未來10年不同規劃的總需水量 108 m3

表3 菏澤市水資源承載力評價指標

表4 水資源承載力評價指標分級標準

計算結果：分別采用熵權法和二元比較法確定指標的主客觀權重。指標權重見表5。根據上述模糊綜合評價模型，得到了連續五年和長期規劃年的評價值，見表6。

表5 指標綜合權重

表6 各年水資源承載力水平值

4 結 論

本文以水資源承載力評價指標體系和模糊綜合評價方法作為預測水資源承載力的模型，對菏澤市未來10年需水量進行預測，結果表明，菏澤市水資源承載力處于中等水平。也就是說，承載能力水平在逐步提高，但效果并不明顯，這是目前需要關注的問題。而規劃水平的年度評價結果是承載力較好，說明未來規劃的目標是水資源的可持續開發利用和水生態的良性循環。