重庆市长寿区水资源可持续利用评价

吕 刚，刘建伟，史东梅

（1.辽宁工程技术大学 资源与环境工程学院，辽宁 阜新 123000；2.山东省嘉祥县水利局，山东 嘉祥 272400；3.西南大学 资源环境学院，重庆 400716）

可持续发展的基础是水资源［1］，水资源是人类社会及其经济活动发展中的重要因素。在维持经济高速增长的同时，水即将成为制约我国国民经济发展的最大“瓶颈”，缺水矛盾将会日益突出。水资源作为可持续发展的基本支撑条件和核心问题之一，水资源的可持续利用评价不仅是进行区域水资源宏观调控的主要依据，同时也是制定区域经济和社会发展方案的基本依据［2］，国内不少学者对此进行了研究［3－7］。 长寿区作为重庆市工农业生产的重要基地之一，由于发展地方经济的需要，长寿对各种自然资源的需求在逐步增长。特别是水资源的供需矛盾尤为突出，加之长寿区位于三峡库尾，其水资源是否合理有效的利用关系到全区生态环境安全、影响三峡水库的安危，最终将直接影响到区域经济、社会、生态环境的协调和可持续发展。本文在综合分析长寿区水资源利用现状的基础上，从计算的简便性、指标获取的难易程度等方面考虑，并采用主成分分析法对所选指标进行筛选，然后利用层次分析法［8］确定水资源的可持续利用评价指标权重，以此为基础建立评价模型计算水资源可持续发展度，进而对长寿区水资源可持续发展能力进行评价。

1 研究区概况

长寿区地处三峡库区库尾，东经106°49′22″－107°27′30″，北纬 29°43′－30°12′30″，幅员面积1415 .49km2。属亚热带季风气候区，多年平均降雨量为1155 .8mm，全年降雨在5－9月最为集中，占年降雨总量的61.3%，且地域分布不均，伏旱严重；区内水资源主要由当地地表水资源、地下水资源和过境水资源三部分组成。其中，地表水资源主要由降水形成，总量67362 .22万 m3；区内地下水储量9890 .67万m3，占当地多年平均地表水资源量的14.45%，其中可开采量7049 .74万m3，占地下水储量的71.28%；长寿区地域属长江水系，区内河流众多，年过境总水量达3658 .83亿m3。

2 水资源可持续利用评价指标

2.1 评价指标的选择

水资源可持续利用是一个反映区域水资源状况（包括水质、水量、时空变化等），开发利用程度，水资源工程状况；区域社会、经济、环境与水资源协调发展；近期与远期不同水平年对水资源的分配竞争；地区之间、城市与农村之间水资源受益差异等多目标的决策问题。本文结合长寿区水资源利用的现实状况采用频度统计法和理论分析法对长寿区水资源可持续利用的评价指标进行选择，从社会、经济、水资源与环境等多个方面进行选择得到如表1所示指标体系框架。

表1 区域水资源可持续利用基本指标

2.2 评价指标的筛选

本文用主成分分析方法对表2所示长寿区龙溪河流域（Ⅰ）、桃花溪流域（Ⅱ）、御临河流域（Ⅲ）、宴家河流域（Ⅳ）及五布河流域（Ⅴ）水资源相关数据（由于指标C9、C20、C22、C26、C27、C28、C29等数据难以收集，所以表2中的数据存在不同程度的缺失。在主成分分析过程中将对缺失数据进行剔除处理）。所得的前3个特征值为λ1＝10.94，λ2＝5.39，λ3＝3.68，其累计贡献率E＝（10.94＋5.39＋3.68）／22＝90.95%＞85%，并得到公共因子碎石图（图1）。由图1可见，前4个公共因子的特征值变化十分明显，第4个因子后，其它因子的特征值变化平缓，说明前4个因子对变量信息的描述具有显著作用，其中前3个因子的累计贡献率已达到90.95%，能够较准确的描述变量信息。

表2 长寿区水资源可持续利用指标相关数据统计

图1 公共因子碎石图

由正交旋转后的主因子载荷矩阵及其指标关系图（图2）可知:

主成分（1）中各因子载荷值，从正方向看，最大的是农村人均农业收入和过境水利用率，分别为0.972和0.968，水库年来水量、工农业总产值、万元产值排污水量、总人口等指标的荷载值也较大，对水资源的可持续利用也有一定影响作用；从负方向看，主要为人口自然增长率、人均水资源占有量和水域指数，载荷值较大，与主成分（1）的关系极为密切。

主成分（2）中各因子载荷值，从正方向看，最大的是枯水年单位面积水资源量、丰水年单位面积水资源量，分别为0.985和0.977，人均工农业总产值和水资源重复利用率、人均生活用水量、人口密度等指标也有较大的载荷值；从负方向看，人均粮食产量和万元产值耗水量具有极大的载荷值。

主成分（3）中各因子的载荷值，从正方向来看，最大的是人均耕地和水资源总量，分别为0.980和0.782；从负方向来看，灌溉面积占耕地面积的比率载荷值最大。

根据上述分析，筛选如下指标进行水资源可持续利用评价:总人口、人口密度、人口自然增长率、农村人均农业收入、人均工农业总产值、人均粮食产量、水资源总量、丰水年单位面积水资源量、枯水年单位面积水资源量、水库年来水量、人均水资源占有量、人均生活用水量、万元产值耗水量、万元产值排污水量、水资源重复利用率、灌溉面积占耕地面积的比率、过境水利用率、水域指数、人均耕地面积等19项指标作为评价长寿区水资源可持续利用的指标。在收集数据的过程中，由于部分数据难以获得，使得人均森林面积、水土流失面积比、水土流失治理率、森林覆盖率等对于涵养水源、保护水资源极为重要的指标未纳入筛选行列，根据文献［6，8－9］在进行水资源评价时也应考虑这些指标，所以在经过筛选以后可用于水资源可持续利用评价的指标共有24项。

表3 正交旋转后的主因子载荷矩阵

图2 指标关系图

2.3 评价指标权重的确定

本文将在上述筛选24项指标的基础上，采用层次分析法［10］确定区域水资源的可持续利用指标权重。通过构造判断矩阵、计算判断矩阵的排序权值并进行一致性检验。经计算，最终得到各指标相对于水资源可持续利用总目标的层次总排序见表4。

表4 各指标相对于水资源可持续利用总目标的层次总排序

进而对总排序进行一致性检验:

由以上公式计算得CI＝0.0397，RI＝0.5366，CR＝0.0684＜0.1，所以满足随机一致性要求。

因此，从以上各因素对于水资源可持续利用总目标总排序的结果可以看出，在所选择的指标中其重要性排序依次为水资源重复利用率C18、过境水利用率C21、工农业总产值C6、人均工农业总产值C7、水土流失治理率C27、森林覆盖率C29、水域指数C23、水资源总量C10、人口密度C2、水库年来水量C13、人均水资源占有量C14、灌溉面积占耕地面积的比率C19、丰水年单位面积水资源量C11、枯水年单位面积水资源量C12、人均森林面积C25、水土流失面积比C26、农村人均农业收入C5、人均粮食产量C8、万元产值排污水量C17、万元产值耗水量C16、总人口C1、人口自然增长率C3、人均生活用水量C15、人均耕地面积C24。其中权重值大于0.05的指标有水资源重复利用率C18、过境水利用率C21、工农业总产值C6、人均工农业总产值C7、水土流失治理率C27、森林覆盖率C29、水域指数C23、水资源总量C10等8项指标是影响水资源可持续利用的关键因素。

3 长寿区水资源可持续利用评价

3.1 评价模型的建立

本文参照文献［6］建立如下评价模型，计算水资源可持续发展度。

式中:k——某准则层选取的具体指标数；Wm——第m个准则层的权重；Wj——某准则层选取的第j个指标在该层所占的权重；Mmj——第m个准则层中选取的第j个指标的评分值。

3.2 指标评分值的确定

（1）对于越小越好的指标［11］，取1980－2000年中数值最小者为1分，最大者为0分。

指标分数＝（现状值－最大值）／（最小值－最大值）

（2）对越大越好的指标［11］，取1980－2000年中数值最大者为1分，最小者为为0分。

根据以上计算方法，得到各指标的评分值见表5。

3.3 可持续发展度的界定

区域可持续发展现状评估主要是根据评估指标数据，计算可持续发展度（SDI），据此来判断可持续发展状况。可持续发展的程度，是0～1之间的数。根据前人研究结果［6］、将区域水资源可持续利用度划分为5级:

（1）一级综合水资源可持续利用好（基本未开发），SDI＝0.8～1.0；

（2）二级综合水资源可持续利用较好（可持续），SDI＝0.6～0.8；

（3）三级综合水资源可持续利用一般（基本可持续），SDI＝0.4～0.6；

（4）四级综合水资源可持续利用较差，SDI＝0.2～0.4；

（5）五级综合水资源不能可持续利用，SDI＝0～0.2。

3.4 水资源可持续利用综合评价

利用表5所得的数据，通过3.1给出的评价模型进行计算得SDI＝0.207，属于水资源可持续利用度第四级，依照上文提出的可持续发展度的分级标准，可得出结论即长寿区水资源可持续利用能力较差。根据各指标评分值分析，其主要原因在于:长寿区人口众多，人口密度较大，人均耕地面积少，仅0.12 hm2。单位面积水资源及土地资源对人口的承载能力有限；现状年工农业总产值相对于其他年份增长缓慢，工农业生产的发展速度有待进一步提高；水资源年际分配不均，枯水年单位面积水资源量急剧减少，成为水资源可持续利用的瓶颈；农业用水过于粗放，水资源利用效率低下；区内森林覆盖率低，人均占有森林面积小，且水土流失严重，生态环境对于水资源可持续利用的支持能力较弱。

表5 长寿区水资源评价指标分数计算

4 结论

从水资源可持续利用评价指标的权重来看，水资源重复利用率C18、过境水利用率C21、工农业总产值C6、人均工农业总产值C7、水土流失治理率C27、森林覆盖率C29、水域指数C23、水资源总量C10等8项指标是影响水资源可持续利用的决定性因素。其中前6项指标都与水资源的有效调控管理有密切关系。要使水资源能够可持续发展应当从以下几个方面进行管理。

4.1 建立节水型社会

节约用水是我国的基本国策。首先要提高水资源的优化配置和效率，要及时地把适量的水资源配置到急需的区域和行业；其次是提高用水效率，通过科学管理和技术进步，降低万元产值的用水量，要在结构效率和产品效率的基础上，实现全社会用水效益的提高。

4.2 加大过境水利用程度

长寿区过境水资源十分丰富，应当充分利用其一江、两湖、三河、十三溪的过境水资源。尽可能使一些耗水量大的工矿企业能够沿水系建设，同时还应多修提灌站，为农业生产提供灌溉水源。在利用过境水的同时，还应注意不对过境水资源的可持续利用造成威胁。特别是工农业生产中产生的废液、废渣必须经过处理，并且确保其不会对水系生态环境造成负面影响，才可以排放。

4.3 调整产业结构，提高水资源利用效率

合理调整产业结构，实施节水措施。发展耗水少、效益高、就业容量大、科技含量高的第三产业。优化发展第二产业，从重化工、高耗水转向现代化电子、低耗水等高新技术产业，降低万元产值用水量；对于第一产业应大力推广喷、管、滴等节水灌溉技术，发展节水型农业，分期搞好渠道防渗工程，提高灌区的渠系利用系数。

4.4 加强生态环境建设，防止水土流失

应加强对《水土保持法》及其配套法规的宣传，切实按照水土保持规划，采取有效的工程措施、生物措施和耕作措施，治理水土流失，涵养水源，从而降低土壤的需水量，改善水资源质量；改变过去围绕工业、农业和生活用水三个主要方面进行规划和管理而很少考虑生态用水需求的做法。以社会经济的可持续发展为目标，认真研究并确定流域区划内的生态环境目标，确保区域内基本的生态用水量。

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