哈密市石城子流域水资源评价研究

2017-08-01高照

陕西水利 2017年2期

高照

哈密市石城子流域水资源评价研究

高照

（新疆哈密水文勘测局，新疆哈密839000）

为解决石河子流域水资源短缺的问题，结合石河子流域的调研资料，采用模糊评判法进行石河子流域的水资源承载力评价研究，研究表明：石河子流域的水资源开发利用现状已具有一定的规模，但是还有进一步开展的潜力；石河子流域的回城乡、哈密等7个行政分区中，哈密市人口最多，总供水量最大，可开发利用的空间较少，需采取措施加强对哈密市的水资源保护。石河子流域的水资源承载力评价研究可为流域水资源开发提供参考。

石城子流域；水资源评价；承载力；模糊评判法

水资源承载力作为水资源评价的关键指标，有助于为水资源保护提供理论支撑，进而解决干旱地区的水资源短缺问题。水资源承载力评价包括区域水资源的开发利用情况、水资源的需求等多方面内容，在干旱地区具有重要的意义。石河子流域地处干旱地区，作为哈密市的重要供水水源，对其研究具有重要的实际意义[1-4]。

1 研究区概况

1.1 地理位置概况

哈密市地处中纬度气候区，受吐哈盆地地形的综合影响，降水量分布具有山区多于平原，北部多于南部，东部多于西部，随海拔高程的增加而增加。年平均降水量占新疆年平均降水量154.8 mm的23.5%，占全国年降水量650.5 mm的5.6%，均为全国，全疆之末位。

1.2 河流水系分布概况

石城子河发源于喀尔里克山南麓，石城子河流域发育了2条河溪，按河流出山口的位置由东向西依次为榆树沟、石城子河（故乡河由二道沟河与三道沟河汇流成；故乡河与头道沟在山口汇流后成为）。

1.3 气候、降雨、蒸发等特征

哈密市具有夏季炎热，冬季寒冷，春季多风，昼夜温差大，干旱少雨的典型温带大陆性气候的特点。降水量分布具有山区多于平原，北部多于南部，东部多于西部，随海拔高程的增加而增加。年平均降水量占新疆年平均降水量154.8 mm的23.5%，占全国年降水量650.5 mm的5.6%，均为全国，全疆之末位。哈密市气象站多年平均蒸发量2881 mm（Ф20 cm），降水量的年内分配很不均匀。

1.4 国民经济、工业和生活用水指标和效率分析

现状年流域内各业总用水量为4亿m3，总人口29.93万人，人均用水量1336 m3/人，2006年全疆平均水平2506m3/人，哈密地区平均水平1901 m3/人，哈密市平均水平1880 m3/人，石城子流域人均用水量低于地区和全疆平均水平；哈密市国内生产总值为65.89亿元，单位GDP用水量为1200 m3/万元。全疆单位GDP用水量1597 m3/万元，哈密地区单位GDP用水量为1330 m3/万元，哈密市单位GDP用水量低于全疆和地区单位GDP用水量。

2 模糊综合评判模型的构建

2.1模糊综合评判模型

模糊评判法的应用包括以下四个步骤：

（1）评价因素集U=｛u1，u2，u3，…，un｝。

（2）评判集V=｛v1，v2，v3，…，vm｝。

（3）单因素评判f～:U→（V）。模糊映射可以诱导出模糊关系矩阵Rf，即

（4）综合评判。根据权重的计算A=｛a1，a2，a3，…，an｝，运用模型M（∧，∨）进行计算，可得到综合评价值B=A·R。

2.2 石河子流域模糊评判法的构建

模糊评判法是在水资源承载力的影响因素单因子评判的基础上，对水资源承载力进行的综合评价，能够有效、全面的分析区域的水资源承载力，为进一步的水资源利用和开发提供依据。模糊评判法包括评价因素的选取、分级、评分等，了解模糊评判法的步骤，深化水资源区域承载力的理解和认识，为区域水资源评价奠定基础。

2.2.1 评价因素的选取、分级、评分

水资源数量、质量、水资源开发利用程度、生态需水量、灌溉面积等都是影响水资源承载力的重要因素。依据哈密市水资源利用现状以及石河子流域开发现状和指标选取的定性与定量相结合的原则、科学性、可行性、动静结合的等原则，选取水资源利用率（u1）、水资源开发率（u2）、人均水资源量（u3）、人均供水量（u4）、供水模数（u5）、需水模数（u6）、生活需水定额（u7）、生态环境缺水率（u8）八个作为评价指标。其中水资源评价的各指标分类和标准见表1。

表1 水资源评价的各指标分类和标准

表中其中:水资源承载状况较差用V1级表示，说明水资源承载力已接近饱和值，进一步开发利用的潜力较小，水资源已成为制约国民经济的发展的重要因素，继续供给或开发利用将导致水资源短缺日益严重；水资源承载状况用V3级表示，表明水资源仍有较大潜力，基本可以保障人们对于水资源的需求，水资源供给情况良好；V2级介于两者之间，表明水资源供给和开发利用仍有潜力，可以进一步开发利用。

为了便于计算，模糊评判法计算中采用1分制的计算法，即a1=0.05，a2=0.5，a3=0.95。这样量化有助于反应不同水资源影响因素的影响程度，为水资源开发利用提供依据。依据B矩阵、ai值以及突出分级优势的k值（干旱区k一般为1）可以综合评判水资源承载力的综合值，其计算公式如下：

2.2.2 石河子流域模糊评判法综合评价

以石河子流域的回城乡、花园乡、南湖乡、陶家宫镇、天山乡、白石头及哈密等7个行政分区为基本单元，选取水资源利用率、水资源开发率、人均水资源量、人均供水量、供水模数、需水模数、生活需水定额、生态环境缺水率八个评价指标，进行石河子流域的水资源承载力综合评价，其评价因素集如下：

（1）U={u1（水资源利用率），u2（水资源开发率），u3（人均水资源量），u4（人均供水量），u5（供水模数），u6（需水模数），u7（生活需水定额），u8（生态环境缺水率）}。

（2）V={v1（回城乡），v2（花园乡），v3（南湖乡），v4（陶家宫镇），v5（天山乡），v6（白石头），v7（哈密）}。

其中隶属函数的值可以利用各评价因素的实际值和分级指标来计算，对于u1（水资源利用率）、u2（水资源开发率）、u3（人均水资源量）、u4（人均供水量）、u5（供水模数）、u6（需水模数）、u7（生活需水定额）、u8（生态环境缺水率）等隶属函数计算公式如下：

（3）单因子评价矩阵：

（4）权重的确定：

依据水资源利用率（u1）、水资源开发率（u2）、人均水资源量（u3）、人均供水量（u4）、供水模数（u5）、需水模数（u6）、生活需水定额（u7）、生态环境缺水率（u8）等八个评价指标，进行石河子流域区域水资源评价，结合国家水资源评价标准进行综合分析，结合石河子流域水资源开发利用现状，确定这八个评判因素的权重，其权重为：

A=(0.1，0.15，0.15，0.1，0.15，0.15，0.1，0.1)。

最后再经模糊评判综合判断公式B=A·R，得到：

B=(0.09745，0.10965，0.08875，0.14325，0.13425，0.10965，0.352)

利用变异系数法求得：a=0.3321

基于模糊评判法的判断标准可知，石河子流域水资源承载力的综合值为0.3321，属于V2级，这表明石河子流域的水资源开发利用现状已具有一定的规模，但是还有进一步开展的潜力，对于人们的日常生活和生产有一定的保障。进一步开发利用石河子流域的水资源需要注重适度原则，在充分保障水资源承载力的前提下，合理的进行开发。此外，模糊评判法综合评判集的评价结果排序为（5，4，6，2，3，4，1），由此可见，哈密市的排名是第一，这是由于哈密市人口最多，总供水量最大，可开发利用的空间较少所决定的。

由此可见，哈密市的水资源开发要注重水资源开发过程中的管理环节，实行合理适度的开发原则，实行水资源开发管理优化，推广采取跨流域调水措施，以满足哈密市水资源的供应需求，实现水资源开发的跨越式发展。