基于模糊综合评价法对水资源承载能力模型的研究

马秀梅

(辽宁省葫芦岛水文局，辽宁 葫芦岛125000)

辽阳市位于辽宁省中部城市群的中心，地理位置在E122°35′04″～123°41′00″，东西横跨经度1°05′56″;N40°42′19″～41°36′32″，南北纵占纬度0°54′13″。东西宽92.3 km，南北长100.3 km。总行政面积4 735.78 km2。辽阳市1956—2010 年多年平均地表水资源量为88 427.8 万m3，多年平均地表水入境水量为213 000 万m3，多年平均地表水资源可利用量为75 163.6 万m3，地表水开发利用率为48.8%。

1 水资源供需平衡分析

1.1 人口发展指标和城镇化率

以《辽阳市城镇体系规划》为主要依据，参考《国民经济发展布局与产业结构预测研究》以及市“十二五”规划、城市发展规划、创建创新型辽阳五年发展规划(2013—2017 年)等相关资料，考虑到机械增长的可能，并通过与全省其他市预测情况相比较，确定辽阳市2015、2020、2030 年总人口分别为190 万人、192.91 万 人、193.00 万 人，年 均 增 长 率 分 别 为1.02%、0.30%、0.01%。也就是说在2015 年之前辽阳市总人口发展速度较快，2020 年、2030 年总人口增长趋缓。2030 年以后逐步达到零增长甚至负增长。其中城镇人口分别为133.00 万人、144.68 万人、154.40 万 人，城 镇 化 率 分 别 为 70.0%、75.0%、80.0%。

1.2 国内生产总值

根据辽阳市的战略规划，参考《国民经济发展布局与产业结构预测研究》以及市十二五规划、城市发展规划、创建创新性辽阳五年发展规划(2013—2017年)、《辽宁省区域经济可持续发展水资源优化配置规划》等相关资料，预测2015、2020、2030 年辽阳市GDP 分 别 为1560.0 亿 元、2087.6 亿 元、3090.2亿元，

1.3 水资源“一次平衡”分析

一次供需平衡就是按照总量控制原则，分析供水量与需水量的平衡关系。具体计算结果见表1。

表1 辽阳市一次平衡分析表 万m3

由表1 可以看出:按现状用水水平分析，各种保证率情况下，2015 年以后不能满足需水要求。

1.4 水资源“二次平衡”分析

水资源“二次平衡”分析，将“一次平衡”的供需缺口作为“二次平衡”的新增需水项，以外调水和扩大非常规水源利用量去面对一次供需平衡缺口在统一的配置系统层面所进行的供需平衡。水资源“二次平衡”需水预测同“一次平衡”。

根据辽阳市当地调水工程建设规划，在2015 年以前，大伙房水库二期工程将向辽阳市输送21 800 万m3，利用入境地表水量346 360 万m3;通过节水、治污和挖潜，在2015 年、2020 年和2030 年中水回用率达到30%、50%、70%，水量分别是2 492 万m3，4 994 万m3和8 852 万m3计入可供水量具体见表2。

表2 辽阳市二次平衡分析表 万m3

由表2 可以看出，辽阳市在保持现有用水水平不变的前提下，通过实施调水工程后缺水量明显减少。到2020 年，保证率为50%和75%时，能够满足总用水需求，保证率为90%时不能满足用水需求;到2030 年，保证率50%，能够满足总用水需求，保证率为75%和90%时不能满足用水需求。

由此可见，辽阳市即使有调水工程，其未来的水资源供需矛盾依然存在，因此，有必要加强节水、挖潜、扩大以中水回用为主的非常规水源利用等工作。

1.5 水资源“三次平衡”分析

水资源“三次平衡”分析，主要是在“二次平衡”分析的基础上，立足于当地水资源，在水资源需求方面通过各项节水措施进一步压缩需求的增长速度，并辅助于水价调整和管理措施的增强来抑制需求的增长态势等;在水资源供给方面通过中水回用等措施实现在提高用水水质的同时增加当地水资源的可利用量，通过当地水资源开源等措施进一步挖掘供水潜力。在抑制需求和增加供给双侧共同作用下，水资源“三次平衡”分析的供需缺口将有较大幅度的下降，即得到“三次平衡”分析的结果。

研究在“三次平衡”计算时，进行内部挖潜，提高水利用率，降低用水指标，进行“三次平衡”分析，具体见表3。

表3 辽阳市三次平衡分析表 万m3

由表3 可以看出，在保证率为90%时，需水量超过总量控制指标;在保证率为50%和75%时，全市需水量没有超过总量控制指标，用水处于可控状态。

辽阳市通过节水型社会建设及供水水源工程的建设，到2020 年和2030 年辽阳市总体水资源供水量满足用水需求，经济发展尚有一定空间，但总体保证率不高。

根据辽阳市社会经济指标及3 次平衡分析结果，采用模糊综合评价法对辽阳市水资源承载能力开展模型计算。

1)评价矩阵R 的计算:综合以上辽阳市社会、经济、资源的预测结果，将与水资源承载能力综合评价因子有关的基本情况汇总，在基准年2011 年的基础上对未来不同水平年，2015 年、2020 年和2030 年的预测结果见表4。

表4 辽阳市水资源承载能力多目标情景分析预测表

根据辽阳市节水目标及确定的研究区水资源承载能力综合评价指标体系，选取人均水资源量、人均水资源可利用量、生态环境用水率、生活用水定额、万元工业增加值用水量、需水模数、农田灌溉水有效利用系数、工业用水重复率这8 个与辽阳市水资源可持续发展密切相关的主要因子作为评价因素，根据辽阳市人口、社会经济发展速度、需水量和供水量的预测结果，进行水资源承载能力模糊综合评价具体见表5。

表5 辽阳市水资源多目标评价因素指标统计表

2 矩阵A 的确定

根据各评价因素对水资源承载能力影响程度大小，参考全国水资源评价标准，结合辽阳市水资源实际情况运用层析分析法，对影响辽阳市承载能力的各因素进行权重系数的计算，分别将上述6 个评价因子设为x1，x2，x8，计算过程见表6。

表6 辽阳市水资源承载能力综合评价指标权重系数计算表

则权重系数为:

3 综合评分值计算

根据指标因素在水资源承载能力综合评价指标的隶属函数，求得各指标在不同年份，不同保证率关于V1，V2，V3的隶属度矩阵R，然后结合上述权重矩阵A，可以计算出辽阳市水资源承载能力的评价结果矩阵B。

水资源承载能力的综合评分值(2011 年，50%)计算如下:

则该年度的综合评分值为:

按同样的方法可以计算出辽阳市各水平年水资源承载能力多层次综合评价结果B 的数值，矩阵B中所有元素bj都是各个评价因素共同影响的结果。根据B 中各bj的值与对应的aj值即可推求出水资源承载能力的综合评分值，辽阳市水资源承载能力的综合评分值见表7。

表7 辽阳市水资源承载能力综合评价结果表

4 承载能力评价结论

综上所述，在不同供水保证率和社会、经济、技术发展水平条件下，水资源承载能力情况如下:

1)在没有考虑节水战略和新增引调水和非常规水源利用等水利工程的投入使用条件下，辽阳市可利用水资源量已经不能承受社会发展对水资源的需求，计算结果表明处于不可承载状态。实践表现为地表水功能区水质达标率不满足目标要求，地下水水质超标严重［1］。

2)考虑外调水、加大非常规水源利用后，在保持现有用水效率水平不变的情况下，2020 年水资源承载能力已接近饱和，到2030 年处于不可承载状态。

3)考虑外调水、加大非常规水源利用后，在提高用水效率前提下，水资源能够满足研究区社会经济发展对水资源的需求，尚有一定潜力。同时从综合评价结果来看，2011 年的0.448 上升到2030 年的0.528，在一定程度上提高了当地水资源的承载能力。

4)综合考虑经济社会发展与水资源承载能力的协调性，社会经济发展应按适度增长考虑，为2030年以后留有一定用水空间，支撑辽阳市经济社会长期可持续发展。

［1］张丽，董增川，张伟.水资源承载能力研究进展与展望［J］.水利水电技术，2003(04):1-4