区域水资源系统协调发展评价研究

2012-10-17于雪峰张钟元王永明刘喜峰

黑龙江大学工程学报 2012年4期

于雪峰，张钟元，王永明，刘喜峰

（黑龙江大学水利电力学院，哈尔滨 150080）

0 引言

水资源可持续开发利用管理涉及区域水资源优化配置和区域水资源协调发展评价两个重要内容。在水资源可持续发展框架下，二者既有区别又有联系，前者是在一定约束条件下，以生态效益、社会经济效益相对最优为目标的多目标决策问题，它根据水资源的特性和系统协调发展原理，对有限的水资源在时空上进行科学、合理的调配，以提高水资源利用率，实现水资源可持续利用［1］。后者是对区域水资源配置方案，以水资源与社会经济、生态环境的协调发展为目标的系统识别问题。它涉及区域之间基于水资源与社会经济、生态环境评价指标的系统协调评价和区域内部水资源与社会经济、生态环境协调发展的评价。两者之间的联系体现在，在水资源优化配置中应遵循水资源与社会经济和生态环境的协调发展的原则，在水资源、社会经济、生态环境发展目标和协调发展原则之间表现为互为条件和目标：当系统要求其协调发展达到一定水平的情况下求解水资源优化配置方案时，系统协调发展水平是水资源优化配置的约束条件；当系统要求其生态效益、经济效益和社会效益满足一定水平下求解系统最佳协调发展水平时，系统协调发展水平变成水资源优化配置的目标［1－3］。

本文研究现状区域水资源开发利用的系统协调评价问题，判别其系统协调发展状况，为区域水资源可持续开发利用提供决策依据。

目前区域水资源系统协调发展评价可分为区域内水资源、社会经济、生态环境的协调发展评价和不同区域之间的协调发展评价，前者研究的是区域水资源的开发利用应满足社会、经济和生态环境协调发展的原则［4－8］；后者是以社会、经济、生态环境等为评价指标，研究不同区域之间的协调发展问题［9－13］。本文研究后者，以某区域的水资源承载能力评价为例，利用二元比较方法确定指标权重及两级识别模型对区域水资源系统协调发展水平进行评价，并对区域之间水资源系统协调发展水平与区域水资源承载能力关系进行分析。

1 基于两级模糊识别模型系统协调度模型

1．1 子系统之间的协调度模型

根据文献［2－3］可知系统之间的协调度是一个模糊概念，且具有相对性。设需要进行协调发展评价的系统由n个子系统组成，各个子系统均有m个指标（或因子）特征值表示其特征，则n个子系统的指标（或因子）特征值矩阵为：

式中xij为子系统j指标i的特征值，i＝1，2，…，m；j＝1，2，…，n。

式中xip为p子系统就指标i的特征值；xiq为q子系统就指标i的特征值。

设子系统p与q就指标i的协调度icpq的权重为iwpq，则权重矩阵为：

则子系统p与q间的协调度模型为：

1．2 子系统与总系统协调度模型

利用式（6）的求解方法求得子系统p与总系统间的协调度为：

1．3 总系统协调度模型

利用式（6）求得n个子系统对总系统的协调向量：

设子系统p对总系统的协调度cp的权重为wp，则得出总系统的协调度：

式（9）称为系统的协调度模型。

2 实例

某区域水资源人均、1hm2平均占有量偏低，水少、人多、地多，水资源与人口、耕地等资源的匹配严重失衡。并且由于不合理的开发利用使其水环境恶化，水资源可利用量较少［14－15］。

［14］，本文采用人均水资源量xi1（m3／人）、单位GDP耗水量xi2（m3／百元）、单位耕地占有水资源量xi3（m3／km2）和单位面积水资源量xi4（104m3／km2）4项指标对该区域17个地市水资源承载能力进行研究，利用式（6）、式（7）、式（9）系统协调模型对所研究区域17个地市水资源系统协调性进行评价。首先，计算指标相对隶属度见表1。

表1 指标相对隶属度Table 1 Standardized indicator of water resource

根据工程模糊集理论［16］的二元比较权重确定方法，得系统协调评价4项指标的二元比较矩阵如下：

根据上面矩阵，确定4项指标权重向量为：

以地市1为例，根据式（2），计算得到地市1的4项指标相对该区域其它地市的协调度矩阵：

根据式（6）和矩阵（12）得出地市1对该研究区域其他城市的协调度向量为：

同理可求得该区域其余16个地市与其它地市的协调度向量，从而得到17个地市之间的对称协调矩阵，根据式（7）可求得各城市对该区域的协调度向量为：

根据公式（9）可求得总的协调度为0．482 8。

3 结论与分析

根据以上计算结果，得出承载力相对较高的一类区域（地市2、3、4、5、7、8、9、10、15、17）的系统协调度＞0．5，相对较低的二类区域（地市1、6、11、12、13、14、16）的系统协调度＜0．5。说明该研究区域水资源承载力越高，系统协调性越好。

本例中，各地市的协调水平与该区域总体协调水平在［0．260 6，0．587 0］之间，总体协调度是区域之间发展的相互协调程度的度量，协调度越高说明总体发展协调程度好，协调度小则说明协调性差，需要进行及时调整。该区域总的协调度为0．482 8，不算高，水资源系统协调发展还有一定的空间。为了提高总体协调性，对协调性差异较大的区域可以根据实际情况提高水资源承载力来提高系统协调水平。

参考文献：

［1］于雪峰，李忠华，张晓炜，等．基于系统协调发展的三江平原水资源优化配置研究［C］／／变化环境下的水资源响应与可持续利用——中国水利学会水资源专业委员会2009学术年会论文集，2009．

［2］于雪峰．工程模糊集理论在水资源系统中应用研究［D］．大连：大连理工大学，2004．

［3］刘喜峰．智能决策在水资源优化配置中的应用研究［D］．哈尔滨：黑龙江大学，2012．

［4］王爱苓，严永路，尹崧，等．经济、社会、资源、环境复合系统协调发展研究——以保定市为例［J］．中国农学通报，2012，28 （23）：171－176．

［5］魏荣荣，成官文，罗介均，等．柳州市社会、经济、资源、环境协调发展评价［J］．广州环境科学，2009，24（1）：40－44．

［6］谢志忠，黄初升，赵莹．福建省社会、经济、人口与环境资源发展的协调度分析［J］．经济与管理评论，2012，（1）：133－137．

［7］方锦文．佛山市社会、经济、环境协调度测度研究［D］．广州：暨南大学，2010．

［8］郁晶，陈婷，凌虹．苏州市社会经济与生态环境协调发展研究［J］．环境科学与管理，2009，34 （5）：130－134．

［9］聂春霞，何伦志，甘昶春．城市经济、环境与社会协调发展评价——以西北五省会城市为例［J］．干旱区地理，2012，35 （3）：517－525．

［10］耿慧娟，延军平．陕西省经济—社会—环境系统协调性研究［J］．资源开发与市场，2011，27 （3）：199－201．

［11］岳晓燕，周军．城市经济、社会与环境系统协调发展研究——以15个副省级城市为例［J］．江淮论坛，2011，（5）：37－41．