基于四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)的區(qū)域水資源承載力評價

關(guān)鍵詞：水資源承載力；四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)；減法集對勢；半偏減法集對勢；淮北平原

中圖分類號：ＴＶ２１３．４ 文獻標(biāo)志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２３．０５．０１５

引用格式：劉凌，陳浩，周戎星，等．基于四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)的區(qū)域水資源承載力評價［Ｊ］．人民黃河，２０２３，４５（５）：６９－７５．

水資源與人類的生存發(fā)展休戚相關(guān)，科學(xué)評價水資源承載力可為合理利用及保護水資源提供依據(jù)［１］ 。水資源承載力是用來衡量水問題發(fā)展趨勢的重要綜合性指標(biāo)［２］ ，同樣也是判斷區(qū)域水資源是否可持續(xù)利用的指標(biāo)［３］ 。國外一般將水資源承載力納入可持續(xù)發(fā)展研究中，常用可持續(xù)利用水量表征［４］ 。我國對水資源承載力的研究較多，成果也很豐富，其研究方法主要有集對分析法［５］ 、系統(tǒng)動力學(xué)法［６］ 、模糊綜合評價法［７］ 、主成分分析法［８］ 等。魯佳慧等［９］ 將壓力－環(huán)境－響應(yīng)（ＰＳＲ）模型和物元可拓模型相耦合，對宿遷市的水資源承載力變化趨勢進行預(yù)測，結(jié)果表明宿遷市水資源承載力不容樂觀，原因是經(jīng)濟社會發(fā)展與城鎮(zhèn)化發(fā)展導(dǎo)致水資源緊缺。李征等［１０］ 將半偏聯(lián)系數(shù)和動態(tài)減法集對勢相結(jié)合，利用遷移率矩陣修正聯(lián)系數(shù)分量值，解釋了研究對象內(nèi)部聯(lián)系數(shù)的分量動態(tài)變化趨勢，并運用到安徽省水資源承載力評價中。薛晴等［１１］提出了ＢＰ 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)－系統(tǒng)動力學(xué)耦合模型，并將其運用到江蘇省水資源承載力評價中，結(jié)果表明江蘇省近年來水資源承載力不斷下降，難以滿足經(jīng)濟社會發(fā)展的需要。趙克勤等［１２］ 提出了一種新的聯(lián)系數(shù)的伴隨函數(shù)——偏聯(lián)系數(shù)，可從微觀角度更精確地評價集對事件的發(fā)展趨勢。金菊良等［１３－１５］ 提出了減法集對勢這一新的伴隨函數(shù)，將其和偏聯(lián)系數(shù)結(jié)合得到三元半偏減法集對勢以及五元半偏減法集對勢，并運用到水資源承載力評價中，得到了較為滿意的結(jié)果。

筆者在金菊良等［１６］ 的研究基礎(chǔ)上，將三元聯(lián)系數(shù)中的差異度ｂ 分為偏同差異度ｂ_１ 與偏反差異度ｂ_２，提出四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)。與三元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)相比，四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)能夠更精確地解釋集對事件在微觀情況下的發(fā)展趨勢。將四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)運用到淮北平原水資源承載力評價當(dāng)中，以期為解決水資源復(fù)雜系統(tǒng)中的不確定性問題提供參考。

２實例應(yīng)用

２．１評價等級標(biāo)準(zhǔn)及權(quán)重

參考文獻［１４］，建立淮北平原水資源承載力評價指標(biāo)體系、評價指標(biāo)權(quán)重和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)等級，見表１。

２．２評價結(jié)果

通過查閱《安徽統(tǒng)計年鑒》等相關(guān)資料，整理獲得２０１１—２０１９ 年淮北平原６ 個地級市水資源承載力各項評價指標(biāo)的樣本數(shù)據(jù)。利用式（１） ～ 式（４） 計算６個地級市各個指標(biāo)的四元聯(lián)系數(shù)分量，再利用式（５） ～式（８）計算出６ 個地級市水資源承載力的綜合四元聯(lián)系數(shù)分量，最后利用式（９）得出相對應(yīng)的評價等級，結(jié)果見表２。

由表２ 可知：淮北平原６ 個地級市的評價等級大多處于２ 級（臨界可載）到３ 級（臨界超載）之間，說明其水資源承載力不容樂觀。２０１１—２０１７ 年，６ 個地級市的聯(lián)系數(shù)相對應(yīng)的評價等級整體處于減小趨勢，從３ 級（臨界超載）向２ 級（臨界可載）過渡，說明水資源承載力有所上升；２０１８—２０１９ 年，評價等級明顯增大，說明水資源承載力下降幅度較大。由此可見，雖然研究時段淮北平原的水資源承載力有所提升，但不穩(wěn)定，需進一步采取相應(yīng)措施進行管控。

根據(jù)表２ 中２０１１—２０１９ 年淮北平原水資源承載力評價的四元聯(lián)系數(shù)分量，計算出四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)，并與四元減法集對勢、四元半偏減法集對勢進行對比，結(jié)果見表３。

從表３ 可以看出，３ 種方法得出的６ 個地級市水資源承載力態(tài)勢基本一致，只有蚌埠和阜陽的有細(xì)微差別，運用四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)算出的蚌埠２０１５ 年和阜陽２０１６ 年態(tài)勢為偏反勢，其他兩種方法得出的均為均勢。為了進一步直觀對比３ 種方法的優(yōu)劣，將３ 種方法的聯(lián)系數(shù)值隨年份的變化規(guī)律繪制成折線圖，見圖１。

（１）從時間來看：①淮北２０１１—２０１４ 年的四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)在－０．２９４至－０．２３７ 之間變化，在６ 個地級市中最穩(wěn)定；亳州的四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)變化較大，先從２０１１ 年的－０．４１３ 升至２０１２ 年的－０．２６５，再降至２０１３ 年的－０．３２２，然后升至２０１４ 年的－０．１５８；宿州、蚌埠、淮南２０１１—２０１４ 年四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)變化趨勢一致，都在２０１１—２０１２ 年呈下降趨勢，２０１２—２０１４ 年呈上升趨勢；淮北２０１１—２０１４ 年四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)呈上升趨勢。②２０１４—２０１５ 年僅有淮南的四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)呈上升趨勢，淮北、亳州、宿州、蚌埠、阜陽四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)均呈下降趨勢，其中亳州和阜陽下降趨勢較大，分別從－０．１５８ 降至－０．２３２、從－０．２７６降至－０．３７０。③２０１５—２０１８ 年６ 個地級市四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)總體呈上升趨勢，僅有淮北２０１６—２０１７年、亳州和阜陽２０１７—２０１８ 年呈下降趨勢。④２０１８—２０１９ 年６ 個地級市的四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)均呈下降趨勢，且下降幅度較大。由上述分析可知，淮北平原整體水資源承載力狀況在２０１１—２０１８ 年逐漸改善，但２０１８—２０１９ 年的水資源承載力下降幅度較大， 由《２０１９ 年安徽省水資源公報》可知，２０１９ 年６ 個地級市的降水量分別為６１１．７、５６６．８、５９３．４、６１４．９、５５２．１、５６０．５ ｍｍ，而安徽省２０１９ 年平均降水量為９３５．８ ｍｍ，淮北平原各地級市的年降水量均小于全省年平均降水量，因此可知２０１８—２０１９ 年降水量少是淮北平原水資源承載力下降的主要因素。

（２）從空間上看，宿州、蚌埠２ 個地級市位于其他４ 個地級市的東部，而東部的水資源狀況較好，由表３可知，這２ 個地級市處于偏反勢的年份較少，而淮北、亳州、阜陽、淮南偏反勢的年份較多，主要原因是其水資源狀況不佳，因此應(yīng)該著重對這４ 個地級市的水資源承載力進行調(diào)控。

（３）３ 種方法產(chǎn)生的６ 個地級市的水資源承載力態(tài)勢略有不同，蚌埠２０１５ 年、阜陽２０１６ 年的四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)均表現(xiàn)為偏反勢，而其他兩種方法表現(xiàn)為均勢，原因是計算出的聯(lián)系數(shù)在－０．２ 左右，位于偏反勢和均勢的臨界狀態(tài)，導(dǎo)致四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)方法與其他兩種方法得出的態(tài)勢不同，整體上來說３ 種方法得出的態(tài)勢基本一致。

（４）２０１１—２０１４ 年，淮南、宿州、蚌埠、阜陽、淮北這５ 個地級市３ 種方法計算出的聯(lián)系數(shù)均呈增大趨勢，僅亳州２０１２—２０１３年的聯(lián)系數(shù)呈下降趨勢，但四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)較其他兩種集對勢下降幅度稍大，從－０．２６５（偏反勢）下降到－０．３２２（偏反勢），說明有擾動的情況下，四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)方法與其他兩種方法相比，計算過程更合理、評價方法更加可信。

３結(jié)語

（１）四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)、四元減法集對勢、四元半偏減法集對勢這３ 種方法各有優(yōu)劣，運用這３ 種方法對區(qū)域水資源承載能力進行評價時，四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)方法比其他兩種方法的計算過程更合理、評價結(jié)果更加可信。

（２）２０１１—２０１９年淮北平原的水資源承載能力整體較差且不穩(wěn)定，特別是２０１８—２０１９ 年水資源承載力有下降趨勢，需采取措施進行管控，比如通過跨流域調(diào)水、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高公眾的節(jié)水意識和用水效率等，合理調(diào)控水資源供需狀況，倡導(dǎo)水資源節(jié)約集約利用，不斷提升水資源承載力。

（３）四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)與四元減法集對勢、四元半偏減法集對勢方法應(yīng)用于淮北平原水資源承載力評價所得到的結(jié)果基本一致，但在受擾動的情況下四元效應(yīng)全偏聯(lián)系數(shù)方法所得結(jié)果的可信度更高。

【責(zé)任編輯 張華興】