辽河流域水资源承载能力研究

(凌源市水利局，辽宁 凌源 122500)

1 辽河与辽河干流概况

辽河是中国七大河流之一。发源于河北平泉县，流经河北、内蒙古、吉林和辽宁4个省区，在辽宁盘山县注入渤海。全长1430km，流域面积22.9万km2，是中华民族和中华文明的发源地之一。西辽河于台河口分为南北两支，南支为主流西辽河，北支为新开河。两河于双辽汇合后南下，至福德店汇合东辽河后始称辽河。经铁岭后转向西南，至六间房再一分为二，一股南流为外辽河，在三岔河与浑河、太子河汇合，称大辽河，经营口市注入渤海； 另一股西南流称双台子河，经盘山南汇绕阳河后，由盘锦市盘山县注入渤海。辽河干流即福德店-双台子河-盘山流段，途经铁岭、沈阳、盘锦[1]。

2 评价指标体系建立

指标体系，也称评价指标体系，是指为完成一定研究目的，而由若干相互联系的指标组成的指标群。指标体系的建立不仅要明确指标体系由哪些指标组成，更应明确指标之间的相互关系，即指标结构。指标体系可以看成是一个信息系统，该信息系统的构造主要包括系统元素的配置和系统结构的安排。系统中的元素即指标，结构即指标元素之间的相关关系[2][3]。

水环境承载力的量化离不开指标体系的研究，水环境承载力指标体系应包括以下几个部分。

2.1 水资源系统指标

如：水资源量、人均水资源占有量、水资源开发利用程度、供水费用、水资源利用率、回用率、供需比等。

2.2 经济系统指标

如：工业总产值、工业用水定额、工业重复利用率、工业节水指标、工业用水损失率、单位水资源工业产值、工业废水排放量等，农业灌溉用水定额、人均灌溉面积。

2.3 社会系统指标

如：人均GDP、人口增长率、人均供水量、人均工业产值、生活用水定额、城镇化程度等。

2.4 生态环境系统指标

如：生态用水率、化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)、氨氮、高锰酸钾、单位人口COD排放量、污径比等。

3 综合评价

指标体系中罗列的指标众多，如果都将其作为指标体系中的指标则会出现指标冗余、指标重复计算等问题。应根据协调性、客观性、保序性准则对指标进行筛选，构成水环境承载力指标体系。

指标体系的基本结构可以是多指标集合、树形结构、丛形结构和矩阵结构形式。本次研究将采用树形结构。如图1所示：

图1 辽河干流水环境承载力评价指标体系框架

4 指标体系权重的确定，层次总排序

水环境承载力指标体系中各个指标的权重采用层次分析法确定[4]，层次分析法是20世纪70年代由美国运筹学家A. L. Saaty提出的(Analytical Hierarchy Process，简称AHP方法)，是一种定性与定量相结合的决策分析方法，将决策者对复杂系统的决策思维过程模型化、数量化的过程。应用这种方法，决策者通过将复杂问题分解为若干层次和若干因素，在各因素之间进行简单的比较和计算，就可以得出不同方案的权重，为最佳方案的选择提供依据。

由层次分析法确定各指标权重，各指标权重见表1：

表1 层次总排序

5 综合评价计算

指标数据分为两种[5][6]：ⓐ正效益指标，也就是该指标数据越大，水环境评价就越高； ⓑ负效益指标，也就是该指标数据越小，水环境评价就越高。评价指标共11项，其性质、量值、量纲差异很大，要进行综合评价，必须通过评分法实现统一，消除上述差异。将各指标的无量纲值乘以相应的相对重要性权值，最后11项求和即可得到辽河干流的综合得分值。本文按照以下方式进行无量纲化处理。取最优值为1，最差值为0，处于两者之间的指标数据按以下公式进行无量纲化处理。其中，Xij表示第i个三级指标的第j组数据，λij是Xij无量纲化后的值。

正效益指标：

负效益指标：

根据所构建的辽河干流水环境承载能力评价计算指标体系，以辽宁省第二次水资源评价成果《辽宁省水资源》和《辽河流域水资源规划修编大纲》为基本数据源，获得辽河干流各水资源四级区的水环境承载能力评价指标样本值，数值如表2：

表2 辽河干流2010水环境承载能力评价指标样本值

用上述指标无量纲化的方法可以求得各指标的λ。

通过计算可以归纳得到2008年各指标无量纲化的结果，如表3：

表3 2010各指标无量纲化的结果

得到指标数据无量纲化及各指标权重后，我们进行加权求和，计算公式如下：

式中Ui——各指标权重；

n——指标个数；

C——辽河干流的水环境综合评价指数，C的数值越大，表示水环境的综合评价越高，当C=1时，说明水环境综合评价最高，是最理想的水环境状态。计算结果如表4与图2所示：

表4 2010—综合评价计算值C

图2 2010辽河干流水环境承载力综合评价计算结果

由得到指标数据无量纲化及各指标权重后，我们进行加权求和，得出辽河干流以柳河口为界的各行政分区的2010的综合评价值，根据各行政分区的计算面积所占的比重得到辽河干流水环境承载力综合评价值：

C=0.448

6 结 论

本研究将水环境承载力分为3级：承载性良好(Ⅰ级)，可承载(Ⅱ级)，不可承载(Ⅲ级)。日前国内外对水环境承载力评价还没有一个统一的标准体系，本研究给定综合评价值的3级评价标准值，是在参考全国平均水平以及国内部分经济、社会、环境协调发展，水环境开发利用实际水平的基础上确定的(见表5)。

表5 评价标等级

计算结果显示,辽河干流水环境承载力整体在2010有向可承载性良好方向发展的趋势，说明近些年来辽河流域在水环境方面、节水省水方面、实施分类供水方面取得初步成效。

1 辽宁省水科院.辽河流域规划鉴定成果报告[R].2007.

2 马英，石瑞杰.基于模糊层次分析法的水环境承载力评价[J].安徽农业科学，2010，38(21).

3 李如忠.基于指标体系的区域水环境动态承载力评价研究[J].中国农村水利水电，2006(9):42-46.

4 宋全香,左其亭.水环境承载能力预测模型及其在郑州市的应用[J].水资源保护,2004(4):22-24.

5 崔树彬.河流水环境承载力及其定量化研究[J].水问题论坛，2003，38(1):28-32.

6 唐剑武，叶文虎.环境承载力的本质及其定量化初步研究[J].中国环境科学.1998，18(3).