朝陽市水資源壓力指數計算與分析

冀連華

（遼寧省朝陽水文局，遼寧 朝陽 122000）

壓力指數是判斷水資源供給是否會制約經濟發展以及水系統相對稀缺程度的主要參數，可以反映區域用水現狀、識別關鍵影響因素及其使用過程中存在的問題。圍繞水資源可持續利用和水資源壓力許多學者開展了廣泛研究，例如Falkenmark等為反映城市缺水程度最先提出了水資源壓力指數的概念；Downs T等研究探討了區域水資源壓力狀況與安全程度，從供需平衡的角度上預測分析未來的供應情況；楊麗等以我國部分行政區為例，從用水技術、水環境和水資源數量3個方面計算和分析區域水資源壓力指數；劉玉龍等從用水管理、技術、生態、水資源和人口的角度，采用壓力指數法計算分析223個地市的水資源利用狀況[1-4]。由于不同地區的水資源條件存在差異，這些研究成果所選用的指標不盡相同，但都在一定程度上反映了城市水資源利用狀況，為區域水資源配置和利用規劃提供了數據支持。

朝陽市背依腹地，面向沿海，受限于特殊的地貌形態，境內水資源分布不均衡且總水量先天不足，與人口、工業、耕地布局不協調。隨著朝陽市城市化水平的提升，加之水環境污染、公眾節水及環保意識淡薄，工、農業生產與城市建設受水資源問題的影響制約顯著，并逐漸成為朝陽市經濟可持續發展和實施對外開放的瓶頸。因此，文章結合朝陽市水資源狀況、人口規模、經濟技術和水環境條件，采用綜合壓力指數法計算分析了各分區2021年的水資源壓力指數，旨在為朝陽市水資源優化配置和中長期供求規劃的制定提供參考依據。

1 研究方法

1.1 指標的選取

水資源是支撐城市經濟、環境、資源與人口協調發展的自然資源，文章結合朝陽市水資源利用存在的問題及其時空分布特點，并遵循全面性、可行性和數據可獲取性等原則，選擇水資源數量、人口數量、短缺程度、經濟、技術和水生態環境壓力6個指標評價朝陽市水資源壓力狀況[5-6]。

1.2 計算方法

依據相關資料，采用綜合法計算朝陽市及各分區水資源壓力指數WRPI，具體如下：

式中：Id、Im、Ir、Ie、Iw、Ip表示標準化區域水資源短缺程度、經濟、技術、水生態環境、水資源和人口數壓力指數值；α1~ α6表示各分項因子權重，并且符合α1+α2+α3+α4+α5+α6=1條件，采用德爾菲法[8]計算各因子權重，α1~ α5分別為0.1672、0.1250、0.2977、0.0940、0.1061、0.2100。為了保證不同指標之間的可比性，需要利用下式標準化處理各分項指標初始數據，對于正向指標的預處理公式如下：

式中：Ij表示標準化后的分項指標j的壓力指數；Pj、Pmax、Pmin表示分項指標j的初始數據及其在所有區域內的最大和最小值。對于負向指標的處理，現將初始數據取倒數再統一轉化計算。水資源短缺壓力指數Pd、經濟壓力指數Pm、技術壓力指數Pr、水生態環境壓力指數Pe、水資源壓力指數Pw和人口數量壓力指數Pp的計算公式如下[9-10]：

式中：Wd、Wf表示區域水資源可利用量(萬m3)和總用水量(萬m3)，按照40%配置準則確定人類經濟社會發展用水占40%，生態環境占總用水量的60%；GDP表示生產總值(億元)；R1、β1表示污廢水集中處理率及其權重系數；R2、β2表示綜合耗水率及其權重系數；Ws、Wr、Wz表示污廢水排放量(萬m3)、扣除生態環境用水之后的水資源量(萬m3)及其可更新水資源總量(萬m3)，λ1、λ2表示相應的權重系數；P0、F表示常住人口(萬人)和研究區總面積(km2)[7]。

2 結果與分析

2.1 計算結果

朝陽市各分區相關指標數據來源于2021年統計年鑒、水資源公報等相關資料，如表1所示。根據表1中的指標數據和公式(1)~(3)計算評價各分區水資源壓力指數，如表2所示。為了更加直觀地反映區域水資源壓力狀況，參照有關研究成果將水資源壓力劃分成最小(Ⅰ級)、較小(Ⅱ級)、一般(Ⅲ級)、較大(Ⅳ級)和巨大(Ⅴ級)5個等級，所對應的水資源壓力指數為0~0.2、0.2~0.4、0.4~0.6、0.6~0.8、＞0.8。其中，壓力最小代表區域環境、社會、經濟與水資源協調發展，不存在用水危機；壓力較小代表區域環境、社會、經濟與水資源基本協調，無用水危機隱患；壓力一般代表區域環境、社會、經濟與水資源不協調，存在用水危機；壓力較大代表區域環境、社會、經濟與水資源極不協調，用水危機較大；壓力巨大代表區域環境、社會、經濟與水資源嚴重失調，用水危機嚴重。

表1 朝陽市各分區水資源壓力指標數據

表2 朝陽市各分區水資源壓力指標數據

2.2 分析評價

從表2可以看出，北票市水資源壓力指數處于0~0.2之間，按照等級標準屬于最小(Ⅰ級)壓力狀態，該區域水生態良好，人口密度小且具有較豐富的水資源，所以水資源壓力最小，說明該區域環境、社會、經濟與水資源協調發展，不存在用水危機；龍城區、凌源市、朝陽縣、建平縣水資源壓力指數處于0.2~0.4之間，按照等級標準屬于較小(Ⅱ級)壓力狀態，這些區域的水環境較好，水資源相對豐富，所以水資源壓力較小，說明當地環境、社會、經濟與水資源基本協調，無用水危機隱患；雙塔區、喀左縣水資源壓力指數處于0.4~0.6之間，按照等級標準屬于一般(Ⅲ級))壓力狀態，區域環境、社會、經濟與水資源不協調，存在一定用水危機。經調查分析，水生態環境為龍城區水資源壓力主要來源，而朝陽縣、喀左縣的水資源壓力來源較廣，水資源壓力指數受多多種因素的共同影響整體較大。對于北票市和凌源市等水資源壓力較小的區域，也要重點關注社會經濟、技術壓力和用水效率問題[11-12]。

鑒于朝陽市水資源空間分布不均且年降水量少的實際情況，建議通過建設智慧供水管理系統、修建水利工程以及種植耐旱農作物，通過采取有效措施提升進一步緩解水資源壓力；由于各地區的自然環境條件、產業結構和經濟發達程度不同，由此形成的用水結構也明顯不同，應加快產業結構調整增強水資源承載力，推動傳統高耗水重工業向科技創新制造業的轉變。朝陽市特殊的地貌形態決定了地表水開發難度較高的情況，為解決水資源短缺、局部地下水炒菜的問題，應在發展經濟的同時注重水資源的優化配置，合理利用老哈河、凌河等地表水資源[13-16]。

3 結 論

文章結合朝陽市水資源狀況、人口規模、經濟技術和水環境條件，采用綜合壓力指數法計算分析了朝陽市各分區2021年水資源壓力指數。結果顯示，北票市水資源系統達到最小壓力狀態，該區域不存在用水危機；龍城區、凌源市、朝陽縣、建平縣水資源達到較小壓力狀態，無用水危機隱患；雙塔區、喀左縣水資源達到一般壓力狀態，該區域存在一定用水危機。為實現區域經濟的協調發展和水資源可持續利用，各地水利部門應采取有效措施進一步緩解水資源供給壓力，加快用水方式和產業結構的優化調整。