三河市水资源可持续利用评价

耿俊华，薛 冰

（河北廊坊水文水资源勘测局，河北 廊坊 065000）

三河市水资源可持续利用评价

耿俊华，薛 冰

（河北廊坊水文水资源勘测局，河北 廊坊 065000）

水资源已经成为限制经济社会发展和进步的重要因素，水资源的可持续利用，是我国当前和未来水资源规划管理急需解决的问题。三河市人均水资源占有量远低于国际上的“极度缺水标准”，为典型的资源性缺水地区。为了有效缓解用水矛盾，提高水资源的利用效率，该文应用可持续发展理论，采用层次分析法针对三河市开展水资源可持续利用评价，对于三河市水资源调度与经济、社会、环境协调发展战略的实施具有现实的指导意义。

可持续利用；层次分析法；模糊优选

三河市位于华北平原东北部，廊坊市北部，镶嵌在京、津两市之间。三河市人均水资源占有量远低于国际上的“极度缺水标准”，为典型的资源性缺水地区。为确保区域经济发展，在地表水资源紧缺情况下，靠大量、大范围超采地下水，靠挤占农业用水发展工业，以恶化水环境为代价发展经济，造成了一系列的生态环境问题。为了有效缓解用水矛盾，提高水资源的利用效率，应用可持续发展理论对三河市水资源可持续程度进行评价，对于三河市水资源调度和经济、社会与环境协调发展战略的实施具有现实的指导意义。

1 水资源可持续利用评价指标

1.1 评价指标体系的建立

判断一个区域以水资源为主要控制因素的水资源—社会—经济—环境这一复合系统是否实现了可持续发展，必须建立该区域的水资源可持续利用评价指标体系和相应的衡量标准与评价方法，才能知道它的发展状况。本文采用理论分析法、频度统计表及专家咨询法，经过指标筛选，建立了三河市水资源可持续利用评价指标体系［1-6］，具体情况详见表1。

表1 三河市水资源可持续利用评价体系

（1）目标层。以水资源可持续利用程度作为评价体系的最高层，表达区域水资源开发利用状况。

（2）准则层。包括水资源、社会、经济和生态环境4个方面。水资源本身主要反映水资源的自然条件和研究区域的供需状况；社会、经济发展水平主要反映在以水资源为主要控制要素下人民生活质量和人口素质、社会文明程度及经济运行的效果；生态环境效益主要反映区域生态环境的保护状况，促进生态环境健康发展。

（3）指标层。选用具体的可测度指标为指标体系的最基层的要素。

1.2 评价指标分级标准的划分

在三河市水资源可持续利用评价指标体系中，对各个基本指标评分标准的划分，按照前面确定的评价集，将指标划分为可持续状况为高级、较高、中等、低级、不可5个等级。在各个指标的标准划分过程中，参考相关文献并结合三河市的实际情况，最终确定三河市水资源可持续利用评价指标体系中各个基本指标的分级标准，具体情况见表2。

1.3 三河市水资源可持续利用评价指标值的确定

三河市水资源可持续利用评价指标体系中各指标值，系根据《廊坊市水资源评价》、《三河市水资源评价》等有关资料中分析计算的相关数值，得到三河市水资源可持续利用评价指标值，详见表3。

表2 三河市水资源可持续利用评价指标标准值

表3 三河市水资源可持续利用评价指标值

1.4 评价体系中各级指标权重的确定

本文利用层次分析法计算得到各状况准则层相对应指标的权重分别为：

2 评价模型

本文选用的是模糊优选法进行水资源可持续利用评价。通过建立指标相对隶属度概念体系和隶属度计算方法，并以“决策的加权距优距离平方之和最小”为目标建立模糊优选模型，克服了由于传统的模糊综合评判模型依赖于隶属函数的确定所带来的“主观任意性”，评判结果更为有效［7-9］。

设由待优选的n个方案组成优选方案集，评价每个方案优劣程度的评价因素集M。按评价因素的不同属性，将M分解为l个子系统，每个子系统分别有m个评价因素，满足且各子系统间不存在交集。首先考虑第h（h=1,2,…,l）个子系统中方案集的模糊优劣评价。设第h个子系统有n个待优选的方案组成系统的优选方案集，又有m个因素（或指标）组成对优选对象进行评判的系统的因素集，则该子系统因素特征值矩阵为：

式中 rij为方案j对指标i的相对隶属度。

定义 1：设系统有评判因素优属度矩阵 Rmn，若gi=（g1,g2,…,gm）T，其中 gi=max （ri1,ri2,…,rin） （i=1,2,…,m），则称 g 为系统的优等方案。

定义 2：若 b=（b1,b2,… ,bm）T，其中 bi=min（ri1,ri2,…,rin）（i=1,2,…,m），则称b为系统的劣等方案。

系统中的每个方案分别以一定的隶属度隶属于优等方案与劣等方案。可用下列模糊矩阵表示：

式中 ukj为第j个方案隶属于优等方案（当k=1）或劣等方案（当k=2）的隶属度。

在对系统n个方案优选时，每个评价因素所起的作用一般来说是不一样的，必须考虑不同的权重。设其权向量为：

由模糊矩阵可见，第j个方案以隶属度u1j隶属于优等方案，同时又以隶属度u2j隶属于劣等方案。但由于u1j，u2j均在［0，1］中取值，故有无穷多个模糊矩阵，需要根据一定的优化准则来求解最优矩阵，从而确定出第j（j=1,2,…,n）个方案从属于系统优等方案隶属度的最优值，然后根据最大隶属原则得出n个方案的优选结果。方案的广义优距离。它表示考虑评价因素权重后第j个方案与优等方案的差异程度。特别当p=2时，称广义欧氏优距离。

利用以上公式可以得出各子系统的评价结果并将该结果作为系统高一层模糊优劣评价的依据，设uhj*=uhj，则可得到比子系统高一层次系统的优属度矩阵Uh。

得到高一层次系统的优属度矩阵后，按照h子系统多目标模糊优选模型的求导方法，可以导出高一层次系统的多目标模糊优选模型。

3 计算步骤

利用模糊优选模型理论，根据表2和表3中的指标标准值和指标数据值，并将数据值和标准值进行混合编组，可得到水资源可持续利用系统的指标数据值和标准值的混合矩阵。

利用公式（2）和（3）将系统指标混合矩阵 X1、X2、X3、X4变为指标相对隶属度矩阵 R1、R2、R3、R4。

利用各状况准则层的相对隶属度矩阵 R1、R2、R3、R4，其相对应的指标权向量 ω1、ω2、ω3、ω4及公式（7）可以得出水资源可持续利用系统各状况准则层对持续利用级别的相对优属度向量，计算结果如下：

水资源可持续利用系统4个准则层的相对优属度向量导出后，令u*hj=uhj，则可以得到水资源可持续利用系统的优属度矩阵U。

按照公平性原则，本文确定水资源可持续利用系统的4个子系统同等重要，导出4个子系统的权向量ω=（0.25,0.25,0.25,0.25）。利用公式（9）和权向量ω，可以导出水资源可持续利 用 系 统 的 优 属 度 向 量 为 S*j=(0.089，0.0005，0.001，0.010，0.344，1)，从向量S*j中可以得出三河市水资源可持续利用程度值为0.089。

4 评价结果

三河市水资源状况准则层可持续利用程度值为0.121，介于0.083～0.159，即处于中等与较高之间；社会发展状况准则层可持续利用程度值为0.055，介于0.024～0.183，即处于中等与较高之间；经济发展状况准则层可持续利用程度值为0.991，介于0.464～1，即处于较高与高级之间；生态环境状况准则层可持续利用程度值为0.045，介于0～0.049，即处于不可持续与低级之间。

综合各个准则层的情况，三河市水资源可持续利用程度值为0.089，介于0.010～0.344，即三河市水资源可持续利用程度处于中等和较高之间，评价结果与三河市的现状实际情况基本相符。

5 结语

水资源已经成为限制经济社会发展和进步的重要因素，做好各地水资源可持续利用评价，更好地开发和利用已极度短缺的水资源，实现水资源持续发展，是众人所思考的问题。相信在专家和地方各级人员的共同探索和努力下，会在不久的将来找到更科学合理的水资源开发利用模式，解决各地经济发展中的水资源短缺问题，以实现水资源的良性可持续发展。

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Water Resources Sustainable Utilization Evaluation of Sanhe City

GENG Jun-hua,XUE Bing
（Hydrology and Water Resources Suruey Bureau of Lanfang City,Langfang 065000,China）

Water has become the limit factor of the economic social development and progress.Sustainable use of water resources is the problem needed to resolve of China's current and future water resources planning management.In Sanhe City，per capita water resources far below the international desperately absent standard.In order to effectively relieve the contradiction of water utilize and improve the use efficiency of water resources,using the theory of water resources sustainable development to evaluate the level of Sanhe City,which will generate realistic significance for its water resources scheduling and the implementation of economic,social and environmental coordination development strategy.

sustainable utilization； analytic hierarchy process； the fuzzy optimization

P333

B 文献标识码：1672-9900（2011）03-0016-04

2011-04-22

耿俊华（1964—），女(汉族)，河北东光人，高级工程师，主要从事水文水资源研究，（Tel）18631679696。