(遼寧省錦州水文局，遼寧 錦州 121000)

遼寧省位于我國東北部區(qū)域，不僅是我國重要的糧食生產(chǎn)基地，而且位于工業(yè)發(fā)展核心區(qū)域，其水資源可持續(xù)利用水平將直接影響著區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境建設。

境內(nèi)地勢自北向南、由東西兩側(cè)向中間整體呈降低趨勢，遼東、遼西區(qū)域主要以低山丘陵為主。遼寧省共轄14個地級市和綏中縣、昌圖縣2個省管縣，境內(nèi)河網(wǎng)水系密集，大小河流約300多條，主要有饒陽河、大凌河、太子河、遼河等，其中遼河流域面積6.92萬km2，全長480km，為遼寧省第一大河流。2015年遼寧省生產(chǎn)總值較2014年增長約7.8%，其中第一、第二和第三產(chǎn)業(yè)年增長率分別為4.2%、7.6%和5.5%。雖然近年來該區(qū)域人均GDP呈顯著逐年增長的發(fā)展趨勢，但是相比同期其他省份及全國的平均增幅還有較大的差距。

遼寧省2015年總降水量約568mm，相對于多年平均值下降約16.80%，并且在時空分布上極不均衡，主要集中在汛期(6—9月)。全省水資源總量為178.98億m3，人均水資源量185.60m3/人，遠遠低于全國平均水平。遼寧省2015年水資源供應量和總用水量大致相同，地表水與地下水供應量分別為23.43億m3和5.52億m3，地下水質(zhì)良好，生產(chǎn)、生活及生態(tài)用量分別占總量的62%、36%和2%。近年來，為滿足區(qū)域經(jīng)濟快速發(fā)展的需要，而忽視了對水資源的保護，致使生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟需水量之間出現(xiàn)了嚴重失調(diào)，水資源過度的開發(fā)與利用造成生態(tài)系統(tǒng)的退化，水土流失、水資源緊缺以及水體污染等矛盾日趨突出，加之該區(qū)域節(jié)水設施較為落后、水資源浪費及污染等問題，其承載力面臨著更加嚴峻的挑戰(zhàn)[1-3]?；谠摤F(xiàn)狀背景，分別選取了現(xiàn)狀水平年2015年，規(guī)劃水平年2020年、2025年和2030年水資源承載力為研究對象，通過建立指標體系和評價模型分析預測了其承載力發(fā)展趨勢，以期為緩解該區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展與水資源需求之間緊張的矛盾關(guān)系，為制定科學合理的水資源管理政策提供一定參考和依據(jù)。

1 多層次模糊綜合評價模型

1.1 構(gòu)建評價指標體系

承載力指標體系是以系統(tǒng)、綜合、簡明、科學的方式，反映水資源對被評價區(qū)域的生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟能夠承載的內(nèi)容和過程，不僅可體現(xiàn)被承載對象的各個方面，而且可為制定水資源管理政策，水資源合理配置以及可持續(xù)利用等提供決策依據(jù)和參考。實踐表明，水資源開發(fā)利用程度、水資源量、社會經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境、生產(chǎn)力水平、社會消費結(jié)構(gòu)、區(qū)域交流等為影響區(qū)域水資源承載力的主要因素。本文參考相關(guān)專家意見和全國水資源供需分析指標體系，在遵循獨立性與系統(tǒng)性、定量與定性、可操作與可比性、概括性與全面性等原則的基礎(chǔ)上，分別從生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟與水資源3個維度建立了包含9個代表性指標的體系[4-5]。然后依據(jù)遼寧省現(xiàn)狀發(fā)展規(guī)劃以及歷史發(fā)展過程，并參考文獻資料預測分析了各水平年的需水量和社會經(jīng)濟發(fā)展趨勢，各指標預測值及建立的指標體系見表1。

表1 遼寧省水資源承載力指標體系及預測值

1.2 確定指標分級標準

結(jié)合各指標具體含義以及遼寧省水資源現(xiàn)狀可將其承載力等級劃分為3個標準，從而建立評語集V={v1,v2,v3}，分別對應于承載力較強、一般和較差。其中v1表示該區(qū)域水資源處于可持續(xù)狀態(tài)，水資源供給較好且開發(fā)潛力較大；v2表示區(qū)域水資源具有一定的開發(fā)利用規(guī)模，并且基本能夠滿足社會經(jīng)濟發(fā)展需求，仍存在開發(fā)利用潛力；v3表示區(qū)域承載力已經(jīng)達到極限狀態(tài)，水資源的短缺問題提出并且在一定程度上制約著經(jīng)濟發(fā)展，進一步開發(fā)利用水資源的潛力不足。

結(jié)合已有研究成果和遼寧省氣候環(huán)境、地理特征，可確定在不同承載力等級標準下各評價指標的閥值(見表2)。然后通過一分制數(shù)量化各評判集等級，定量分析各因素的影響程度，其中α1=0.95、α2=0.50、α3=0.05，承載能力隨數(shù)值的增大而增強。

表2 在不同分級標準下各指標取值范圍

1.3 建立評價模型

引入有限論域u=u1,u2,…,um、V=V1,V2,…,Vm分別作為綜合評判因素集合和評語集合，因此可利用模糊變化公式B=A·R進行模糊綜合評判，其中A為有限論域u上的模糊子集，而論域V上的模糊子集則為評判結(jié)果B。而且，A=(a1,a2,…,am),0≤ai≤1；B=(b1,b2,…,bn),0≤bi≤1，其中ai、bi分別為A的隸屬度和模糊子集B隸屬于等級Vj的隸屬度，并以此作為最終的評判依據(jù)。評判矩陣R表達式如下：

式中rij——在Vj等級下因素ui的隸屬度，因此第i行Ri在評判矩陣R中即可作為單因素ui的評判結(jié)果。

2 遼寧省水資源承載力綜合評價

2.1 利用層次分析法確定指標權(quán)重

不同評價指標對水資源承載力的影響程度存在一定差異，因此可采用權(quán)重反映各指標對評價結(jié)果的貢獻率。為進一步提高評價結(jié)果的準確性與科學性，本文對各級指標要素的權(quán)重利用層次分析法進行確定。層次分析法的核心理論為：按照一定的規(guī)則和方法將待評價對象進行若干層次分級，從而構(gòu)建結(jié)構(gòu)模型，然后對各指標之間的作用關(guān)系、內(nèi)在關(guān)聯(lián)利用定量與定性相結(jié)合的方法進行系統(tǒng)分析。該方法對評價對象可利用層次結(jié)構(gòu)理論進行數(shù)學處理，可簡單、有效地解決無結(jié)構(gòu)特性多準則復雜決策問題[6-9]。本文利用該方法對水資源承載指標權(quán)重進行確定，主要流程為：對不同風險要素的重要性程度采用1～9標度法進行兩兩對比分析，按照判斷準則建立相應的判斷矩陣A(其中判斷矩陣標度準則見表3)；然后利用判斷矩陣求解權(quán)重向量W1，并對n個元素C1，C2，…，Cn的權(quán)重依據(jù)標度準則進行排序，從而可對矩陣A的最大特征根λmax進行求解；最后對判斷矩陣進行一致性檢驗，若滿足檢驗要求則可將該權(quán)向量作為指標權(quán)重；否則，應重新修改判斷矩陣，并按照上述方法進行重復檢驗。根據(jù)上述流程和檢驗方法分別對承載力各指標權(quán)重進行確定，結(jié)果見表4。

表3 判斷矩陣標度準則

表4 各層次指標權(quán)重

2.2 構(gòu)造隸屬度矩陣

單獨對一個因素利用單因素模糊評價法進行分析，從而確定在評價集合中各評價對象的隸屬度。在評價等級為vj的條件下利用評價因素ci實際值和隸屬度函數(shù)，確定相應隸屬度rij，從而構(gòu)造隸屬度矩陣R；然后模糊化處理隸屬度函數(shù)并使其平滑過渡至各級區(qū)間范圍。對各水平年評價指標值及隸屬度矩陣利用相應的預測數(shù)值進行確定，各指標現(xiàn)狀年與規(guī)劃水平年預測值見表1，2015年其隸屬度矩陣如下(同理可求得其他年份的隸屬度矩陣)：

2.3 計算綜合評判值

根據(jù)各水平年的隸屬度矩陣R以及權(quán)重矩陣A，利用公式B=A·R可求得最終的評判矩陣B，然后利用下列公式進行綜合評判值α的計算，水資源承載力隨α值的增大而逐漸增強，結(jié)果見表5。

式中g(shù)——突出優(yōu)勢等級的參數(shù)，取值范圍為0～1；

其他各參數(shù)意義同上。

表5 遼寧省各年份水資源承載力評價結(jié)果

衡量區(qū)域水資源承載力狀態(tài)的指標為綜合評價指數(shù)，指數(shù)值越高則其承載力狀態(tài)越高。結(jié)合遼寧省水資源現(xiàn)狀和相關(guān)研究成果，可根據(jù)不同評價指數(shù)值進行承載力狀態(tài)的劃分，其中評價指數(shù)為：0代表水資源處于不可承載狀態(tài)；0～0.2區(qū)間為準不可承載狀態(tài)；0.2～0.5為可承載狀態(tài)；0.5～0.8為良好可承載狀態(tài)；0.8～1為理想可承載狀態(tài)。

2.4 結(jié)果分析

利用綜合評判值并依據(jù)最大隸屬度原則對遼寧省各年份水資源承載狀態(tài)進行分析，結(jié)果顯示，該區(qū)域?qū)3級隸屬度最大的年份出現(xiàn)在2015年，為0.5746，相對應的綜合評價值最小，為0.2516，由此表明該年份水資源供需矛盾較為突出并以基本達到飽和狀態(tài)；在2020年對v3級的隸屬度仍然最大,為0.5143，綜合評價值相對于2015年有所提升,為0.2713，雖然水資源承載力存在一定的改善但仍處于超載狀態(tài)；隨著時間的推移，到2030年對v2級的隸屬最大，為0.6842，相應的綜合評價值為0.4218，承載力水平存在較大的提升并在一定程度上保障了該區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的用水需水，但是對于v1級的隸屬程度仍顯著低于對v3級的0.2365，由此表明該區(qū)域水資源開發(fā)潛力仍存在一定的有限性[10]。

根據(jù)各指標變化預測結(jié)果可知，在研究期間森林覆蓋率、草地覆蓋率指標的預測值有所增大，生態(tài)環(huán)境得到明顯改善并促進了水資源貢獻率的提升。在水資源方面，人均水資源占有量和水資源供需比不斷增大，由此說明該區(qū)域資源型缺水問題并不十分明顯，但是水資源供需平衡壓力會隨著未來人口的增長而越來越大[11]。綜上分析，未來通過采取各項節(jié)水措施可有利于恢復該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)并提升承載力水平。

3 結(jié) 論

本文選取遼寧省現(xiàn)狀水平年2015年，規(guī)劃水平年2020年、2025年和2030年水資源承載力為研究對象，通過建立指標體系和評價模型分析預測了其承載力發(fā)展趨勢，得出的主要結(jié)論如下：

a.該區(qū)域?qū)3級隸屬度最大的年份出現(xiàn)在2015年，為0.5746，相對應的綜合評價值最小，為0.2516，由此表明該年份水資源供需矛盾較為突出并以基本達到飽和狀態(tài)。

b.到2030年對v2級的隸屬最大，為0.6842，相應的綜合評價值為0.4218，承載力水平存在較大的提升并在一定程度上保障了該區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的用水需水，但是對于v1級的隸屬程度仍顯著低于對v3級的0.2365，由此表明該區(qū)域水資源開發(fā)潛力仍存在一定的有限性。

c.未來通過采取各項節(jié)水措施可有利于恢復該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)并提升承載力水平。