艾克熱木·阿布拉,徐 俏

(1.塔里木河流域干流管理局，新疆 庫(kù)爾勒 841000；2.新疆師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院，烏魯木齊 830054)

0 引 言

近60a來(lái)，受全球氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)的影響，塔里木河流域目前面臨著春旱、夏洪、等一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，嚴(yán)重影響了塔里木河流域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。流域的環(huán)境承載力決定著其經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的速度和規(guī)模，它對(duì)于流域的可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境建設(shè)和資源的合理配置有至關(guān)重要的影響和意義。目前，關(guān)于環(huán)境承載力評(píng)價(jià)有許多方法，如指標(biāo)體系法、多標(biāo)模型最優(yōu)化法、單口標(biāo)最優(yōu)化法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。本研究建立了適合塔里木河流域環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，以2010年數(shù)據(jù)資料，通過(guò)流域水資源系統(tǒng)、土地資源系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)4個(gè)方面全面分析塔里木河流域“四源一干”環(huán)境承載能力，并比較不同源流環(huán)境承載能力和等級(jí)，探究各源流環(huán)境承載力差異性，旨在為流域生態(tài)環(huán)境綜合治理和生態(tài)恢復(fù)提供理論依據(jù)[1]。

1 研究區(qū)概況與方法

1.1 研究區(qū)概況

塔里木河是我國(guó)最大的內(nèi)陸河，地處新疆南部塔克拉瑪干沙漠邊緣，流域降水量少，屬于極端干旱區(qū)，是環(huán)塔里木盆地的阿克蘇河、渭干河、喀什噶爾河、塔里木河、和田河、開(kāi)都河孔雀河等九大水系144條河流的總稱(chēng)，多年平均徑流量約4.10×1010m3，流域總面積1.027×106km2，降水量少，屬于極端干旱區(qū)。流域分為源流區(qū)和干流區(qū)，因九大向心聚流水系中，只有阿克蘇河、和田河、葉爾羌河和開(kāi)都河孔雀河四條源流與干流有地表水聯(lián)系，呈現(xiàn)“四源一干”的局面，見(jiàn)圖1。塔里木河流域各源流存在一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，主要表現(xiàn)為：山區(qū)水土流失嚴(yán)重，平原區(qū)地下水位下降、河道斷流、沙塵暴增加、荒漠化程度加劇等。

1.2 研究方法

1.2.1 指標(biāo)的選取

塔里木河流域生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)由水資源、土地資源、生態(tài)環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)共同組成的相互影響的復(fù)雜系統(tǒng)，影響流域生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境承載力涉及的因素很多[2]。選擇塔里木河流域環(huán)境承載力包括水資源系統(tǒng)、土地資源系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)4個(gè)方面。

1.2.2 模糊綜合評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

1)確定評(píng)價(jià)因子集：

設(shè)定評(píng)價(jià)因素集U= {U1，U2…，Un} ，其中i= 1，2，…，n，n為塔里木河流域環(huán)境承載力一級(jí)評(píng)估指標(biāo)U的個(gè)數(shù)；Ui= {Ui1，Ui2…，Uij，Uiq}，其中j= 1，2，…，q，q為塔里木河流域環(huán)境承載力二級(jí)評(píng)估指標(biāo)Ui的個(gè)數(shù)。

圖1 塔里木河流域概況圖

2)確定評(píng)價(jià)因子權(quán)重集：

在綜合評(píng)價(jià)中，各個(gè)評(píng)價(jià)因子的重要程度是不相同的。用模糊集合W 來(lái)表示這個(gè)重要程度。塔里木河流域環(huán)境承載力一級(jí)評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重為:Wi =[W1，W2，…，Wn]，Wi為相應(yīng)Ui中相應(yīng)因素的權(quán)重，且Wi∈[0，1]，i = 1，2，…，n；并且Σni= 1，Wi= 1。環(huán)境承載力二級(jí)評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重為:Wi =[Wil，Wi2，…，Win]，Wij為相應(yīng)Uij中相應(yīng)因素的權(quán)重，且Wij∈[0，1]，i = 1，2，…，n；并且Σni= 1，Wij= 1。

3)確定評(píng)估因子評(píng)價(jià)集V：

設(shè)定塔里木河流域環(huán)境承載力評(píng)語(yǔ)集為V ={ V1，V2，…，Vm} ，其中Vm為評(píng)估結(jié)果，k = 1，2，…，m，m 為評(píng)估等級(jí)的個(gè)數(shù)。各級(jí)因子的評(píng)價(jià)等級(jí)個(gè)數(shù)相等，即V 對(duì)Ui，Cj，Wk，……均適應(yīng)。對(duì)于塔里木河流域生態(tài)環(huán)境承載力的評(píng)價(jià)，將最終評(píng)價(jià)結(jié)果分為完全可載、可載、適載、超載、嚴(yán)重超載5個(gè)等級(jí)，見(jiàn)表1。

表1 塔里木河流域環(huán)境承載力評(píng)價(jià)等級(jí)

4)環(huán)境承載力的綜合評(píng)價(jià)：

將塔里木河流域環(huán)境承載力評(píng)價(jià)因素集合U這一論上的一個(gè)模糊集合A經(jīng)過(guò)模糊關(guān)系R轉(zhuǎn)化為評(píng)語(yǔ)集合V上的一個(gè)模糊集合C，即為模糊綜合評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型。C =W ☉ R式中C為模糊綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果，是m維的模糊行向量；W指模糊評(píng)價(jià)因素權(quán)重集合，是n維的模糊行向量；R指從U到V的一個(gè)模糊關(guān)系，是一個(gè)n×m的矩陣；☉是一種模糊向量運(yùn)算，運(yùn)算規(guī)則類(lèi)似于矩陣的乘法，將行與列的元素分別相乘再相加作為運(yùn)算結(jié)果。進(jìn)一步對(duì)環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)得到的向量C歸一化處理，得出具有綜合評(píng)價(jià)結(jié)果[3]。

2 結(jié)果與分析

2.1 和田河流域各系統(tǒng)環(huán)境承載力評(píng)價(jià)分析

和田流域各系統(tǒng)承載力各指標(biāo)分析結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 和田流域各系統(tǒng)承載力各指標(biāo)分析結(jié)果

根據(jù)圖2顯示，和田河流域的水資源系統(tǒng)承載力處于完全可載的概率是8.4%，處于可承載狀態(tài)的概率是22.3%，處于適載狀態(tài)的概率是20.9%，處于超載狀態(tài)的概率是38.0%，處于嚴(yán)重超載的概率是10.5%。根據(jù)最大隸屬度原則，和田河流域水資源系統(tǒng)承載力處于超載狀態(tài)。土地資源系統(tǒng)的承載力隸屬度最大值出現(xiàn)在處于可承載力范圍。生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)處于完全可載的概率是0.0%，處于可載狀態(tài)的概率是0.3%，處于適載狀態(tài)的概率是18.2%，處于超載狀態(tài)的概率是43.3%，處于嚴(yán)重超載的概率是38.1%。社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的承載力隸屬度最大值出現(xiàn)在處于嚴(yán)重超載范圍，其概率是29.2%，對(duì)比和田河流域四大系統(tǒng)環(huán)境承載能力可以看出，承載力由高到低排序?yàn)椋和恋刭Y源系統(tǒng)承載力>水資源系統(tǒng)承載力>生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)承載力>社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)承載力。

2.2 葉爾羌河流域各系統(tǒng)承載力評(píng)價(jià)分析

葉爾羌河流域各系統(tǒng)承載力各指標(biāo)分析結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 葉爾羌河流域各系統(tǒng)承載力各指標(biāo)分析結(jié)果

根據(jù)圖3顯示，葉爾羌河流域的水資源系統(tǒng)承載力處于完全可載的概率是13.8%，處于可載狀態(tài)的概率是33.9%，處于適載狀態(tài)的概率是37.9%，處于超載狀態(tài)的概率是1.2%，處于嚴(yán)重超載的概率是13.3%。根據(jù)最大隸屬度原則，葉爾羌河流域水資源系統(tǒng)承載力處于適承載狀態(tài)。土地資源系統(tǒng)的承載力隸屬度最大值出現(xiàn)在處于完全承載力范圍，其概率是33.8%，生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)處于完全可載的概率是0.0%，處于可載狀態(tài)的概率是0.3%，處于適載狀態(tài)的概率是28%，處于超載狀態(tài)的概率是12.7%，處于嚴(yán)重超載的概率是59%。社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的承載力隸屬度最大值出現(xiàn)在處于可承載力范圍，其概率是31.3%。對(duì)比葉爾羌河流域四大系統(tǒng)環(huán)境承載能力可以看出，承載力由高到低排序?yàn)椋和恋刭Y源系統(tǒng)承載力>社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)承載力>水資源系統(tǒng)承載力>生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)承載力[4]。

2.3 阿克蘇流域各系統(tǒng)承載力評(píng)價(jià)分析

阿克蘇河流域環(huán)境承載力各指標(biāo)分析結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 阿克蘇河流域環(huán)境承載力各指標(biāo)分析結(jié)果

根據(jù)圖4顯示，阿克蘇河流域的水資源系統(tǒng)承載力處于完全可載的概率是0.0%，處于可載狀態(tài)的概率是33.0%，處于適載狀態(tài)的概率是18.9%，處于超載狀態(tài)的概率是5.9%，處于嚴(yán)重超載的概率是42.3%。根據(jù)最大隸屬度原則，阿克蘇河流域水資源系統(tǒng)承載力處于嚴(yán)重超載狀態(tài)。土地資源系統(tǒng)的承載力隸屬度最大值出現(xiàn)在處于超載范圍，其概率是45.8%。生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)處于完全可載的概率是0.0%，處于可載狀態(tài)的概率是0.0%，處于適載狀態(tài)的概率是37.8%，處于超載狀態(tài)的概率是34.0%，處于嚴(yán)重超載的概率是28.1%。社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的承載力隸屬度最大值出現(xiàn)在處于超載范圍，其概率是47.7%。對(duì)比阿克蘇河流域四大系統(tǒng)環(huán)境承載能力可以看出，承載力由高到低排序?yàn)椋荷鷳B(tài)環(huán)境系統(tǒng)承載力>土地資源系統(tǒng)承載力>社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)承載力>水資源系統(tǒng)承載力[5-7]。

2.4 開(kāi)-孔河流域環(huán)境承載力各指標(biāo)評(píng)價(jià)分析

開(kāi)-孔河流域環(huán)境承載力各指標(biāo)分析結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 開(kāi)-孔河流域環(huán)境承載力各指標(biāo)分析結(jié)果

根據(jù)圖5顯示，開(kāi)-孔河流域的水資源系統(tǒng)承載力處于完全可載的概率是28.4%，處于可載狀態(tài)的概率是32.1%，處于適載狀態(tài)的概率是33.5%，處于超載狀態(tài)的概率是6.2%，處于嚴(yán)重超載的概率是0.0%。根據(jù)最大隸屬度原則，開(kāi)-孔河流域水資源系統(tǒng)承載力處于適載狀態(tài)[8]。土地資源系統(tǒng)的承載力隸屬度最大值出現(xiàn)在處于可承載力范圍，其概率是44.1%。生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)處于完全可載的概率是0.0%，處于可載狀態(tài)的概率是45.6%，處于適載狀態(tài)的概率是24.5%，處于超載狀態(tài)的概率是29.8%，處于嚴(yán)重超載的概率是0.0%。社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的承載力隸屬度最大值出現(xiàn)在處于適承載范圍，其概率是34.8%，說(shuō)明，開(kāi)-孔河流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)處于適承載狀態(tài)。對(duì)比開(kāi)-孔河流域四大系統(tǒng)環(huán)境承載能力可以看出，承載力由高到低排序?yàn)椋和恋刭Y源系統(tǒng)承載力>生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)承載力>水資源系統(tǒng)承載力>社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)承載力。

2.5 干流流域環(huán)境承載力各評(píng)價(jià)分析

干流流域環(huán)境承載力各指標(biāo)分析結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 干流流域環(huán)境承載力各指標(biāo)分析結(jié)果

根據(jù)圖6顯示，干流流域的水資源系統(tǒng)承載力處于完全可載的概率是40.2%，處于可載狀態(tài)的概率是21.1%，處于適載狀態(tài)的概率是17.6%，處于超載狀態(tài)的概率是0.0%，處于嚴(yán)重超載的概率是21.2%。根據(jù)最大隸屬度原則，干流流域水資源系統(tǒng)承載力處于完全可載狀態(tài)。土地資源系統(tǒng)的承載力隸屬度最大值出現(xiàn)在處于嚴(yán)重超載范圍，其概率是75.0%。生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)處于完全可載的概率是0.0%，處于可載狀態(tài)的概率是33.3%，處于適載狀態(tài)的概率是36.7%，處于超載狀態(tài)的概率是29.9%，處于嚴(yán)重超載的概率是0.0%。社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的承載力隸屬度最大值出現(xiàn)在處于完全承載范圍，其概率是48.8%。對(duì)比干流流域四大系統(tǒng)環(huán)境承載能力可以看出，承載力由高到低排序?yàn)椋核Y源系統(tǒng)承載力>社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)承載力>生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)承載力>土地資源系統(tǒng)承載力。

2.6 塔里木河流域“四源一干”環(huán)境承載力現(xiàn)狀比較

對(duì)比塔里木河流域“四源一干”環(huán)境承載力現(xiàn)狀，可以看出阿克蘇河流域2010年現(xiàn)狀年環(huán)境承載力處于嚴(yán)重超載狀態(tài)。和田河流域和葉爾羌河流域環(huán)境承載力處于超載狀態(tài)。開(kāi)都-孔雀河流域以及塔里木河干流環(huán)境承載力處于適載狀態(tài)，如表3所示。

表3 塔里木河流域“四源一干”環(huán)境承載力現(xiàn)狀比較

3 主要結(jié)論

分別對(duì)塔里木河流域四源一干的水資源系統(tǒng)承載力、土地資源系統(tǒng)承載力、生態(tài)資源環(huán)境承載力、社會(huì)環(huán)境資源承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)之后綜合評(píng)定四源一干現(xiàn)狀，得出和田河流域、葉爾羌河流域和阿克蘇河流域都處于超載狀態(tài)，而開(kāi)都-孔雀河處于適載狀態(tài)。

塔里木河流域四源一干2010年環(huán)境承載力狀況比較結(jié)果顯示，阿克蘇河流域于嚴(yán)重超載狀態(tài)，這個(gè)流域環(huán)境承載壓力最大；和田河流域和葉爾羌河流域環(huán)境承載力處于超載狀態(tài)，生態(tài)環(huán)境己受到破壞；開(kāi)都-孔雀河流域以及塔里木河干流環(huán)境承載力處于適載狀態(tài)，環(huán)境己處于破壞的臨界點(diǎn)。

在四源一干中對(duì)塔里木河流域環(huán)境承載力影響最為嚴(yán)重的是阿克蘇河流，其環(huán)境承載力壓力極大，生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重遭到破壞，急需對(duì)其采取保護(hù)與修復(fù)措施，以便于對(duì)塔里木河流域整體環(huán)境得到些許改善。

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