丹東市水資源承載力評價研究

史紅波

(遼寧省丹東水文局，遼寧 丹東 118000)

水資源不僅僅是自然環境不可缺少的一部分，也是人類生存和社會發展的重要物質基礎。近年來，我國很多城市普遍出現了水資源短缺的問題，主要是經濟發展與城市人口激增造成的，因此，提高水資源利用效率以及優化水資源配置就越來越得到人們的關注。水資源承載力作為地區可持續發展的重要前提條件，對該地區未來的發展和規劃有著非常重要的意義和影響。

丹東市位于我國遼寧省東南部，水資源豐富。其中，丹東降水量較多，是東北地區降水量最多的區域，占據遼寧降水量的70%。截至2021年，丹東市人均水資源占有量為3846m3/人，按照國際相關標準，屬于正常狀態。盡管丹東市水資源充足，但是近年來丹東市由于水資源的不合理利用，導致水資源利用效率較低，水污染事件頻發。在這種背景下，丹東市水資源能否實現社會、經濟以及環境的協調共同發展成為了當前急需研究的課題。基于此背景，本文采用組合賦權評價法，結合丹東市水資源現狀，對其進行科學的評價，以期為丹東市水資源可持續利用提供一定的借鑒。

1 構建丹東市水資源承載力指標體系

1.1 指標選取原則

(1)代表性，指的是在選擇水資源承載力指標的時候，要結合所需評價地區的地域特點，區域不同，評價指標要素不同。因此，所選擇的評價指標要符合該地區評價系統的內涵。

(2)合理性，指的是水資源承載力評價指標的選擇要符合2個方面：能夠有效結合所評價區域水資源現狀；選取的評價指標分層要符合實際情況和有關標準。

(3)可量化性，目前我國水資源承載力評價逐漸由定性研究轉變為定性研究和定量研究相結合的思路，選擇的指標應能夠量化。

(4)動態性，每個地區的水資源承載力在不同的時期也是不同的。因此，對某個地區水資源承載力的研究也應當是動態變化的，選擇的評價指標也要符合這個特點。

1.2 指標評價體系的構建

首先，以DPSIRM理論為基礎，通過參考相關學者的研究成果，以及國家、行業和地方標準，對水資源承載能力評價指標進行初步識別；其次，根據丹東市水資源特點，對識別的評價指標進行刪減和補充，得到丹東市水資源承載力評價體系，見表1。

表1 丹東市水資源承載力評價體系

1.3 評價指標分級標準

評價指標分級標準所依據數據主要為國家標準，結合對丹東市水資源承載力情況，劃分等級，分別分為一級、二級、三級、四級、五級，依次表示嚴重超載、超載、臨界超載、弱可承載以及可承載，分級標準見表2。

表2 丹東市水資源承載力評價指標分級情況

2 基于集對分析法的水資源承載力評價

2.1 熵值法

熵值法是常見的決策方法之一，目前在水利綜合評價方面得到了較為廣泛的應用，與其他綜合評價方法相比，熵值法克服了主觀因素過重的缺點，將其應用到水資源承載力的評價工作中，數據更加貼近實際。

2.1.1構造水資源承載力評價矩陣

(1)

2.1.2對數據進行標準化處理

處理公式為：

(2)

2.1.3確定熵值

(3)

(4)

2.1.4計算熵值

(5)

2.2 TOPSIS法

TOPSIS法是一種常見的多目標決策分析方法，本文采用熵值法與TOPSIS法相結合，采用熵值法確定指標權重并進行歸一化處理，避免對數據的再次處理，具體步驟如下所示。

2.2.1構建評價矩陣

(6)

2.2.2確定正負理想解

Y+={maxyij|i=1，2…m}

(7)

Y-={minyij|i=1，2…m}

(8)

2.2.3計算距離

(9)

(10)

2.2.4計算貼近度

(11)

式中，Cj—評價數據與方案的貼近度，Cj越大，則第j年水資源承載力越接近最優水平。

2.3 障礙度計算

對影響丹東市水資源承載力的障礙因子進行分析，并制定可行的水資源可持續利用技術方案，及時解決存在的問題。引入因素貢獻度Fi、指標偏離度Ij、障礙度Pi，其計算公式為：

(12)

2.4 水資源承載力臨界值

將承載力評價指標體系與丹東市水資源承載力特點相結合，得出丹東市水資源承載力貼近度臨界值，具體見表3。

表3 貼近度臨界值

3 水資源承載力評價結果與分析

3.1 指標權重的確定

根據熵值法求的評價指標權重，具體結果見表4。

根據表4可以得出各評價指標的權重系數，其中，權重最大的評價指標體系子系統為管理子系統，權重系數為20.35%；其后依次為響應、壓力、驅動、狀態以及影響子系統。

表4 丹東市水資源承載力指標權重

3.2 丹東市水資源承載力貼近度計算結果及分析

丹東市水資源承載力驅動力子系統貼近度計算結果及分析，如圖1所示。

由圖1可以看出，丹東市水資源承載力驅動力子系統呈現出了逐漸上升的趨勢。丹東市主要產業為裝備制造和礦產開發，是典型的工業城市，第三產業發展較慢，目前正處于經濟發展轉型的關鍵期，并且由于第二產業基礎也相對薄弱，也在一定程度上影響了丹東市水資源承載力評價指標體系中驅動力子系統的呈現。

圖1 驅動力子系統貼近度計算

丹東市水資源承載力壓力子系統貼近度計算結果及分析，如圖2所示。

圖2 壓力子系統貼近度計算

由圖2可知，丹東市水資源承載力指標評價體系中的壓力子系統雖然存在波動，但是總體呈現上升趨勢。近年來，丹東市的每萬元GDP的用水量逐漸減少，導致評價指標體系中壓力子系統發生變化的主要原因是城鎮人均用水量和農業用水量發生變化。同時，丹東市可利用的水資源較多，其自然降水量也比較大，并且與近年來丹東市大力推行節水措施也有密切關系。

丹東市水資源承載力狀態子系統貼近度計算結果及分析，如圖3所示。

圖3 狀態子系統貼近度計算

由圖3可知，丹東市水資源承載力評價指標體系中的狀態子系統達到峰值是在2016年，雖然丹東市境內存在鴨綠江的支流，但是該年丹東市的自然降水量較少。因此，造成丹東市水資源承載力評價指標體系中的狀態子系統達到峰值。

丹東市水資源承載力影響子系統貼近度計算結果及分析，如圖4所示。

圖4 影響子系統貼近度計算

由圖4可知，丹東市水資源承載力評價指標體系中的影響子系統變化主要分為2個階段：第一階段為2011—2015年，整體處于相對比較低的水平；第二階段為2016—2019年，產生了較大的波動。丹東市的工業產值的增長水平遠遠大于廢水的排放量增長水平，并且隨著經濟發展和政府的重視，可以看出萬元產值污水排放量在不斷的降低。

丹東市水資源承載力響應子系統貼近度計算結果及分析，如圖5所示。

圖5 響應子系統貼近度計算

由圖5可知，丹東市的水資源承載力評價指標中的響應子系統也明顯分為2個階段：第一階段為2011—2016年，在這個時間段內，響應子系統處于較低水平；第二階段為2016—2019年，響應子系統在該段時間內上升迅速。其主要原因是丹東市高度重視污水的排放問題，并采取了有效措施，如擴容污水處理廠等。

丹東市水資源承載力管理子系統貼近度計算結果及分析，如圖6所示。

圖6 管理子系統貼近度計算

由圖6可知，丹東市水資源承載力評價指標體系中管理子系統呈現逐年上升趨勢，并且在2018年，管理子系統指標達到峰值，在2019年稍微下降。在丹東市政府的積極推進下，丹東市的森林面積不斷增加，地下水開發逐漸降低。值得注意的是2019年丹東市水資源承載力評價指標中的管理子系統下降主要是政府對公共管理的投資有所降低造成的。

3.3 丹東市水資源承載力總體水平情況

丹東市水資源承載力貼近度計算結果及分析，如圖7所示。

圖7 丹東市水資源承載力貼近度計算

由圖7可知，丹東市水資源較為豐富，處于可承載狀態。在2011—2012年處于臨界超載狀態，總體來看，丹東市水資源承載力水平呈現逐年上升的趨勢。丹東市為了達到城市的可持續發展和社會、經濟與環境的協調發展，緩解經濟發展與水資源供需之間存在的矛盾，采取了諸多措施，如擴容污水處理廠，提高污水處理效率，提高廢水重復利用率以及水資源配置效率等，取得了良好的成績。

3.4 指標因子障礙度分析

對丹東市水資源承載力障礙因子進行計算，按照評價指標障礙度數據大小進行排序，本次只對前3項進行排序，具體結果見表5。

表5 丹東市水資源承載力指標障礙度

盡管近年來丹東市水資源承載力障礙因子在不斷的變化，但是可以看出，未來影響丹東市水資源承載力水平的主要障礙因子為人口的密度、城鎮生活用水以及地下水開發。雖然丹東市水資源豐富，但是隨著經濟發展，水資源并不是無限的。因此，丹東市應當做好節約用水的宣傳工作，營造良好的節水氛圍。同時，在現有水價的基礎上，根據實際情況分析提高水價的可行性，為長期大量用水的企業造成一定的壓力；在公共場所推廣節水器具，發展節水器具市場，以此達到水資源的充分利用。

4 結論

將DPSIRM模型引入到丹東市水資源承載力研究工作中，建立了符合丹東市實際情況的水資源承載力評價指標體系；同時，將熵權法與TOPSIS法相結合，建立基于組合賦權的丹東市水資源承載力評價方法，極大豐富了水資源承載力評價理論。同時，在對水資源承載力進行評價時，應重點關注所在區域的特點，將政府政策、地理氣候等因素充分考慮進去。最后，本文研究存在一些不足之處，如識別的水資源承載力影響因素不全面，還需要進一步完善。在未來的工作和研究中，將重點關注經濟發展、水資源優化配置與水資源承載力之間關系的研究。