河南省各地級市水資源承載力評價研究

劉建廳 劉芮妍 續衍雪

關鍵詞：水資源承載力;熵權法;變異系數法;TOPSIS模型;“以水四定”;河南省

中圖分類號：TV213.4 文獻標志碼：A doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2022.03.011

引用格式：劉建廳，劉芮妍，續衍雪.河南省各地級市水資源承載力評價研究[J].人民黃河，2022，44（3）：53-58.

習近平總書記在黃河流域生態保護和高質量發展座談會上提出，“要堅持以水定城、以水定地、以水定人、以水定產，把水資源作為最大的剛性約束”[1]。隨著全球氣候變化和人類活動的影響，黃河流域水資源緊缺的問題日益凸顯，給經濟社會發展帶來不利影響[2-3]。開展水資源承載力研究對水資源優化配置、經濟可持續發展和生態保護具有重要意義[4-5]。

河南省位于黃河流域中下游，在黃河流域生態保護和高質量發展國家戰略中發揮重要作用，但隨著經濟社會的快速發展，河南省水資源短缺問題更加突出，如何以有限的水資源保障經濟社會的可持續發展成為當前的重要課題。相關學者對河南省水資源研究的成果頗多，涉及水資源短缺[6]、水資源污染[7]、水資源管理[8]等多個方面，其中關于水資源承載力的研究多為對全省、某個市或幾個市水資源承載力進行評價，例如：陳海濤等[9]對河南省2008—2017年水資源承載力進行評價，安強等[10]對河南省中原城市群10個城市的水資源承載力進行評價，劉明洋[11]對2011—2015年周口市的水資源承載力進行評價，李小萌[12]對鄭州市1999—2013年的水資源承載力進行評價，杜華民[13]對河南省18個地級市2011年的水資源承載力進行評價。整體來看，對河南省各地級市進行連續多年水資源承載力評價的研究不多。

水資源承載力研究中，一般通過主觀權重、客觀權重、主客觀權重組合的方式確定權重。主觀權重沒有統一的標準，沒有客觀權重可靠，但是客觀權重也有自身的缺陷，將主觀權重與客觀權重進行組合可使研究結果更具有科學性和參考性[14]。筆者采用變異系數法和熵權法，結合最小信息熵原理的組合權重TOPSIS模型，對2010—2020年河南省18個地級市的水資源承載力進行評價，以期為河南省水資源優化配置和可持續利用提供參考。

1研究區概況與數據來源

1.1研究區概況

河南省大部分地處暖溫帶氣候區，南部跨亞熱帶，氣候特征顯著，四季分明。全省轄18個地級市，國土面積約16.7萬km，占全國總面積的1.74%。境內有黃河、淮河、海河、長江四大水系，多年平均降水量771mm，多年平均水資源量403.5億m（其中地表水資源量304億m，地下水資源量189億m，重復計算量為89.5億m3）;人均水資源量約為383m，僅為全國人均水資源量的20%。

1.2數據來源

2010—2020年河南省各地級市人均生活用水量、灌溉面積、人均GDP等數據來源于《河南統計年鑒》《河南省水資源公報》以及各地級市水資源公報、水利廳官網等，人均水資源量、供水模數等數據通過相應公式計算得出。

2研究方法

2.1指標體系構建

本文從“以水定城、以水定地、以水定人、以水定產”（簡稱“以水四定”）的思路出發，通過分析河南省各地級市水資源狀況，并參閱相關研究成果[15-16]，選取11個評價指標，構建包含“以水定人”“以水定地”“以水定產”3個準則層的水資源承載力評價指標體系（見表1）。

根據河南省水資源現狀，參考河南省《農業與農村生活用水定額》（DB41_T958—2020）、《工業與城鎮生活用水定額》（DB41_T385—2020），將水資源承載力分為Ⅰ級（可載）、Ⅱ級（弱可載）、Ⅲ級（臨界）、Ⅳ級（超載）、Ⅴ級（強超載）5個等級，分級標準[17]見表2。

2.2權重確定

鑒于水資源系統具有隨機性、模糊性等特點[18]，為避免人為因素影響，采用熵權法和變異系數法計算水資源承載力評價指標的客觀權重。采用組合權重法計算權重，可避免單一方法計算權重的不足，能更準確地反映指標的重要程度，使評價結果更為可靠。

2.2.1熵權法

熵權法是根據各個指標提供的信息量大小確定權重的方法，指標的信息熵越小，表明指標值變異程度越大，在評價中越重要，權重越大[14]。它根據指標變異程度，利用信息熵計算指標的熵權，進而對權重進行修正，使評價結果更客觀精確，主要步驟如下。

（1）將樣本數為m、指標數為n的一組數據進行正向化處理，即對n個指標中逆向指標對應的數據進行正向化處理，公式為

由圖1可知，水資源承載力評價指標體系“以水定人”準則層組合權重最大，“以水定產”準則層組合權重次之，“以水定地”準則層組合權重最小。

由圖2可知：“以水定人”準則層下，平頂山、安陽、三門峽組合權重較大，主要原因是其人均水資源量較大而人均生活用水量相對較小;“以水定地”準則層下，新鄉、周口、許昌組合權重較大，主要原因是其農田有效灌溉率較高;“以水定產”準則層下，漯河、商丘、開封組合權重較大，主要原因是其三次產業用水量較小;其他地級市各準則層組合權重相差不大，說明水資源承載力空間分布差異不明顯。

加入指標分級臨界值，與指標值共同構成決策矩陣，結合TOPSIS模型計算河南省各地級市的貼近度[20]，結果見表4。由表4可知，河南省各地級市2010—2020年水資源承載力貼近度Ci值具有差異性，其中2011年Ci值為0.367～0.609（最大值與最小值的差值最大，為0.242），各地水資源承載力差異相對最大;2016年Ci值為0.373～0.532（最大值與最小值的差值最小，為0.159），各地級市水資源承載力差異相對最小。研究期內Ci值最大值與最小值的差值整體變化不大，表明研究期內各地級市水資源承載力差異不大。

2010—2020年河南省各地級市水資源承載力評價等級臨界貼近度見表5。以2020年為例，（0，0.188）、[0.188，0.386）、[0.386，0.612）、[0.612，0.773）、[0.773，1.000]區間分別代表Ⅴ級（強超載）、Ⅳ級（超載）、Ⅲ級（臨界）、Ⅱ級（弱可載）、Ⅰ級（可載）。

2010—2020年河南省各地級市水資源承載力評價等級見表6。由表6可知，河南省各地級市水資源承載力等級整體偏低，在Ⅲ級（臨界）與Ⅳ級（超載）之間波動，雖均未達到Ⅱ級（弱可載）及以上等級，但也未出現Ⅴ級（強超載）等級，差異性不明顯;安陽、新鄉、商丘、周口4個地級市研究期內出現Ⅳ級（超載）等級，鄭州等其他14個地級市研究期內始終保持在Ⅲ級（臨界）等級。

4結論與建議

（1）2010—2020年河南省各地級市水資源承載力等級整體偏低，在Ⅲ級（臨界）與Ⅳ級（超載）之間波動，雖均未達到Ⅱ級（弱可載）及以上等級，但也未出現Ⅴ級（強超載）等級，差異性不大;安陽、新鄉、商丘、周口4個地級市研究期內出現Ⅳ級（超載）等級，鄭州等其他14個地級市研究期內始終保持在Ⅲ級（臨界）等級。

（2）2010—2020年河南省各地級市水資源承載力存在波動，人均水資源量、人口密度、單位面積農田灌溉用水量、人均GDP對水資源承載力影響較為顯著。總體來看，“以水定人”及“以水定產”相關指標是影響水資源承載力的重要因素。

水資源承載力相對較好的鄭州等14個地級市可在控制開發強度的前提下，有計劃地加快發展步伐;其他水資源承載壓力較大的地級市，可在原有基礎上尋求節水發展之路。各地級市既要因地制宜制定水資源相關的產業發展政策，又要相互合作，協同聯動，緊跟國家戰略導向。應加快建立由省級有關部門、18個地級市共同參與的水資源統一協調管理機制，并合作投資建設調水工程，加強地區間供水聯系;聯合制定公平合理的調水價格，引導受水區節約用水;嚴格把控供水質量，保證供水安全，嘗試分質供水，促進水資源優化配置，充分發揮各地級市（尤其是沿黃地區）的水資源稟賦。首先，從“以水定產”準則層考慮，各地需加快產業結構調整，加快制造業轉型升級，把節水作為水資源開發、利用與經濟發展的前提，全面實施新用水定額標準，限制高耗水行業發展。其次，從“以水定地”準則層考慮，應大力推進農業等重點領域節水，因地制宜擴大耐旱型低耗水作物種植面積并推廣農業節水灌溉等技術，農作物種植調整與節水技術雙向發力。最后，從“以水定人”準則層考慮，繼續提升生活供水保障水平，推進跨區域水量分配，保障地區供水安全平衡。為更科學地“以水定城”，盡快建立嚴格的水資源剛性約束制度，對水資源臨界區與超載區實施差別化管理（如對超載區暫停新增取水許可），加強各地級市之間的水資源合作，構建水資源共同體，共同提高水資源承載力，實現區域生態保護和經濟高質量發展。

【責任編輯 張華興】