贵州省喀斯特地区水资源现状承载力评价
2012-04-29袁子勇贺中华
袁子勇 贺中华
摘要:从水资源现状承载力的角度区分正向指标和负向指标,选取人均年供水量、城镇人均生活用水量、农村人均生活用水量、农田灌溉年用水量、万元工业增加值用水量、人均粮食年产量、年人均GDP、生态环境用水率、森林覆盖率、石漠化面积比重、污径比为评价指标,运用正交投影法对贵州省喀斯特地区水资源现状承载力进行了评价。评价结果表明,贵州省各地区水资源现状承载力从大到小为贵阳市、遵义市、黔东南州、黔南州、铜仁市、黔西南州、六盘水市、安顺市、毕节市。
关键词:水资源现状承载力;评价指标;喀斯特地区;贵州省
中图分类号:TV211文献标识码:A文章编号:0439-8114(2012)15-3216-03
Assessment of Water Resources Carrying Capacity Status in Karst Areas
of Guizhou Province
YUAN Zi-yong1,HE Zhong-hua2
(1.History and Social Culture Department, Qiannan Normal College for Nationalities,Duyun 558000,Guizhou,China;
2.School of Geographic and Environmental Science, Guizhou Normal University,Guiyang 550001,China)
Abstract: Indexes of evaluation were divided into positive type and negative type on the basis of current water resources carrying capacity. Some assessmental indexes including per capita water supply, urban per capita water consumption, rural per capita water consumption, irrigative water consumption of cropland, industry water consumption of ten thousand increased value, per capita grain output, per capita GDP, the proportion of environmental water consumption, the proportion of forest distribution, the proportion of rock-desertification area, the ratio of waste water and flow were selected to evaluate current water resources carrying capacity in Karst area of Guizhou province based on orthogonal projection method. The evaluation results showed that the status of water resources carrying capacity of various regions of Guizhou province from large to small was Guiyang city, Zunyi city, Qiandongnan state, Qiannan state,Tongren city, Qianxinan state, Liupanshui region, Anshun city and Bijie city.
Key words: current water resources carrying capacity; index of evaluation; Karst area; Guizhou province
国外对水资源承载力研究已取得了大量成果,国内对水资源承载力的研究也很多,但主要集中在非喀斯特地区,对喀斯特地区水资源承载力研究相对较少[1-6]。水资源现状承载力是由水资源系统、社会经济系统和生态系统组成的复杂巨系统,它是指某一地区的水资源在现阶段所能支持社会、经济和生态环境协调发展的能力,是比较容易确定的一种承载能力。
贵州省是典型的喀斯特地貌分布区,喀斯特地区占到全省总面积的73%左右,喀斯特因素在贵州省的水资源系统、社会经济系统和生态系统中发挥着重要作用。运用定量分析的方法选取指标,区分正向指标和负向指标,对贵州省喀斯特地区水资源现状承载力进行评价,以丰富喀斯特地区水资源承载力研究内涵,为提高贵州省喀斯特地区水资源利用效率提供理论支持。
1贵州省喀斯特地区水资源现状承载力评价指标的选取
在参考前人研究成果[1-6]和综合考虑社会经济、生态、水资源几个方面的基础上,选取了21个影响因子(表1)。
利用SPSS 15.0软件对21个待选指标进行相关分析和主成分分析,将贵州省水资源现状承载力指标概括为11个指标(表2)。
2贵州省喀斯特地区水资源现状承载力计算
2.1确定评价方案的理想值和负理想值,建立评价指标体系
为了避免评价方案排序受理想值和负理想值的影响,理想值要优于评价方案中的最优者,负理想值要劣于评价方案中的最劣者。理想值和负理想值是作为参照系出现的,其本身的数值大小不会影响到评价方案的序。从水资源现状承载力的角度考虑,J1、J2、J3、J6、J7、J8、J9为正向指标,J4、J5、J10、J11为负向指标。鉴于贵州省人均生活用水量低于全国平均值,所以将城镇人均生活用水量和农村人均生活用水量设计为越多越好的正向指标;由于农业用水效率和工业用水效率都低于全国平均水平,故将农田灌溉年用水量和万元工业增加值用水量设计为越少越好的负向指标。根据贵州省的实际情况,指标J1、J2、J3、J5的理想值取2007年全国平均值,其他指标的理想值人为确定;根据劣于评价方案中最劣者的原则人为确定负理想值(表3)。
2.2运用正交投影法计算水资源现状承载力
2.2.1求相对隶属度矩阵[7]利用相对隶属度矩阵公式对决策矩阵进行规范化,得相对隶属矩阵
R=(rij)m×n=
0.711 0.901 0.732 0.580 0.759 0.178 0.984 0.500 0.544 0.465 0.2710.570 0.720 0.610 0.260 0.685 0.868 0.360 0.305 0.578 0.823 0.6690.570 0.721 0.610 0.280 0.417 0.488 0.227 0.284 0.263 0.246 0.6400.599 0.721 0.610 0.193 0.527 0.645 0.262 0.105 0.641 0.561 0.8760.556 0.721 0.610 0.208 0.517 0.543 0.176 0.232 0.929 0.851 0.8810.336 0.721 0.610 0.270 0.459 0.700 0.190 0.126 0.577 0.694 0.8960.108 0.451 0.610 0.873 0.049 0.648 0.180 0.100 0.399 0.404 0.7580.322 0.721 0.610 0.613 0.886 0.670 0.463 0.179 0.160 0.343 0.5100.225 0.451 0.432 0.475 0.685 0.593 0.218 0.111 0.411 0.581 0.8941.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.0000.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
2.2.2求指标权重
1)运用熵权法求取指标权重[8]。运用熵权法求取的指标权重Wj=(0.050,0.010,0.011,0.019, 0.068,0.044,0.176,0.197,0.055,0.144,0.224)
2)运用均方差法求取指标权重[9]。运用均方差法求取的指标权重Wj=(0.090,0.084,0.074,0.096, 0.098,0.088,0.103,0.087,0.094,0.091,0.096)。
3)求指标权重的算术平均值。对上述两种方法求取的指标权重进行算术平均,得到
Wj=(0.070, 0.047, 0.043, 0.058, 0.083, 0.066,
0.140,0.142,0.075,0.118,0.160)
2.2.3计算各方案与理想解的“垂面距离”Di[7]
Di=(0.047 8,0.048 4,0.065 3,0.054 4,0.048 5,
0.054 7,0.066 7,0.061 5,0.056 2)。
2.2.4水资源现状承载力排序垂面距离Di越小,方案越优[8]。Di值由小到大为贵阳市(D1=0.047 8)、遵义市(D2=0.048 4)、黔东南州(D5=0.048 5)、黔南州(D4=0.054 4)、铜仁市(D6=0.054 7)、黔西南州(D9=0.056 2)、六盘水市(D8=0.061 5)、安顺市(D3=0.065 3)、毕节市(D7=0.066 7)。
3贵州省喀斯特地区水资源现状承载力评价
评价分析结果表明,贵州省喀斯特地区9个行政区划分为三类地区:一类地区(贵阳市、遵义市、黔东南州)水资源现状承载力相对较好(0.04<Di<0.05);二类地区(黔南州、铜仁市、黔西南州)水资源现状承载力一般(0.05<Di<0.06);三类地区(六盘水市、安顺市、毕节市)水资源现状承载力最差(0.06<Di<0.07)。贵阳市人均水资源占有量较少,人口密度大,社会经济发展水平较高,供水压力大,水资源开发资金投入相对较多,水资源开发利用程度高,达到21.84%,供水能力和节水能力都在全省处于领先水平,水资源现状承载能力在全省位居第一。人均粮食年产量低、环境污染压力大和脆弱的喀斯特环境是水资源现状承载力的限制因素。继续加强水环境治理,维持水体的良好功能,以及继续加强节水能力和从区外调水是提高本地区水资源现状承载力的有效途径。
毕节地区人口密度较大,为全省平均值的1.1倍;经济发展水平低,人均GDP仅为全省平均值的60%;工业节水能力差,万元工业增加值用水量为全省平均值的1.7倍;森林覆盖率低,石漠化面积比例大;水资源现状承载能力排列全省倒数第一。
4小结
从水资源现状承载力这个新的视角来评价喀斯特地区水资源承载力,得出了新的评价结果。研究区贵州省各地区水资源现状承载力从大到小为贵阳市、遵义市、黔东南州、黔南州、铜仁市、黔西南州、六盘水市、安顺市、毕节市。加快社会经济发展、提高水资源利用率、保护好生态环境是喀斯特地区提高水资源现状承载力的有效途径。文章在正向指标和负向指标的区分上做了一些尝试,将人均生活用水量设计为正向指标,将农业用水量和工业用水量设计为负向指标。但是从节约利用水资源的角度来说,只要能够满足生产生活的需要,用水量应该是越少越好。正向指标和负向指标的区分是水资源承载力评价的关键之一,也是今后研究的重点与难点之一。现有水资源承载力研究多注重研究方法的扩展,对于水资源现状承载力和水资源承载潜力的比较研究很少,对于水资源承载力评价指标体系的规范性研究也很少,这些都是未来水资源承载力研究要予以重视的地方。
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