基于人水和谐的辽宁省水资源承载力综合评价

张艳明

(营口市水政水资源办公室，辽宁 营口 115000)

水资源作为城市发展的重要基础，其承载力水平是影响区域经济发展规划以及城市生态建设的主要因素之一[1]。水资源承载力是反映水资源自然属性与区域发展相互关系的重要指标。据此，水资源承载力可定义为在某特定区域和经济发展条件下对维护该区域人类活动和经济发展支撑能力的最大值，且该经济发展以保持生态环境为基本原则并具有可预见性和可持续性等特征，结合水资源科学合理配置和高效利用基本理论最终实现人与生态环境的和谐相处[2]。许多学者自20世纪80年代就对人与水之间的相互关系采用了不同模型、不同方法开展了大量研究，其中较为常用的模型和方法主要有多目标分析法、综合评价法、系统动力学法以及常规趋势法等，对水资源承载力从不同角度进行了科学评价并取得了理想效果。左其亭[3]等基于人水和谐理论给出了相应的量化准则；Ding[4]等对水资源系统的不确定性和变化特征进行研究分析，并探讨了人水之间的复杂关系，评价了城市人水和谐状况。

本文以辽宁省为例结合水资源承载力已有评价方法和水资源实际状况，在详细分析了代表性评价指标体系的基础上以和谐论为核心构建了水资源承载力评价准则，并定量评价了辽宁省各行政区的水资源承载力现状。

1 评价指标体系构建

1.1 代表性指标体系分析

水资源承载力评价指标体系不仅需反映水资源系统自身特性，也受人类意识形态及活动能力等因素影响，它是一个涉及多目标、多因素的庞大复杂的综合系统。目前，用于水资源承载评价的代表性指标体系有：惠泱河[5]等从承载对象的角度对水资源的供需关系和用水结构进行探讨，所构建的评价指标体系可反映区域用水多少和经济效益，主要包括人均日用水量、单位耗水产值、重复利用率等指标；程军蕊[6]等从承载对象的角度构建了能够反映水压指数和承载指数的评价指标体系，主要包含水资源支撑指标、供用水指标和承载力评判指标等；王颖[7]等从影响因素的角度分析了水资源、水环境两个方面特征并评估了开源和节流现状；夏军[8]等从影响因素的角度对西北地区水资源承载现状、未来发展趋势利用综合评判法进行评价和对比，所建立的指标体系主要包括人均水资源量、用水量、水资源利用率、用水效率、城镇化水平、COD浓度、林草覆盖率等指标。

1.2 和谐论的指标体系构建

本研究基于定性定量相结合、系统性、科学性、合理性等原则对指标进行选取，并在人水和谐理论框架下实现人文和水系统的有效结合，最终确定水资源承载力评价应以“健康、发展、协调”为3大量化准则，其中健康准则是指对水资源承载能力从水系统的角度进行考量，并反映待评价区域水资源系统本身的质与量，如区域水资源在容量、河流自我修复能力以及供水模数等水资源天然禀赋；而发展准则是指对承载力从水文系统的角度考虑水资源支撑社会发展和经济规模的程度，对社会经济的可持续发展从社会经济的角度进行反映和体现；协调准则是指对承载力利用人文与水二者之间的相互关系反映系统的发展状态，它主要是反映水资源保障社会经济发展的可持续性，即对人类社会及社会经济提供安全保障和必要的支撑[9]。

利用健康、发展与协调的和谐论指标进行筛选时，首先应对城市用水和谐度、承载力以及可持续发展等指标采用频度法统计各字表的使用概率，然后选出频率较高的指标并建立专家咨询表并征求相关意见，最后以“和谐”为目标结合咨询分析统计结果对指标做进一步的分类，对定性和定量指标利用德尔菲和层次分析法筛选。本文所构建的基于和谐论的评价指标体系框见表1。

表1 评价指标体系

表1中指标层D1～D4分别代表产水模数、水面率、地下水资源量、降水量；D5～D8分别代表COD排放量、生态环境用水率、水功能区水质达标率、污水处理率；D9～D11分别为人口密度、人口增长率和城镇化率；D12～D13分别为GDP增长率和产业结构；D14～D16分别为节水管概率、深层地下水共税率和中水回用率；D17～D19分别为地面沉降状况、饮水水质满意度以及耕地保有量；D20～D22分别为综合生活用水定额、水资源量和用水量指标；D23～D24分别为单位面积耕地用水量和万元工业增加值用水量；D25为污经比指标；D26为公众满意度指标。

基于和谐论的指标体系相对于传统的“社会-经济-生态”指标体系不仅反映人水复合系统健康、稳定及协调运行的状态，而且反映出人类主动维持水资源循环演化并提升系统自我修复和更新的能力，并且所构建的体系能够反映横向人类社会经济未来可持续的特征。

2 实例应用

辽宁省不仅是我国东北部地区重要的农业粮食生产中心，而且位于我国重工业和文化发展的核心区域，全省占地面积14.8万km2，主要包括沈阳、大连、抚顺、鞍山、本溪、丹东等14个省辖市。属于大陆性季风气候区，冬季寒冷干燥夏季炎热多雨，全年降雨量和流经量分布不均匀，其中东南部水资源面积较大，境内主要包括大凌河、辽河、浑河、太子河和绕阳河等河流。水资源问题主要体现在水供应能力不足，局部地下水过度开采、水污染和浪费情况严重、工农业废水排放不达标、水资源净化设施不完善等。辽宁省人均水资源占有量远远低于全国平均水平，并且在空间分布上不均衡，东南部沿海区域水资源较为充足，西北部区域较为匮乏。考虑到水资源承载力的模糊性和不确定性特征，本文对评价指标权重采用层次分析法进行确定，以2016年为例利用模糊综合评判模型综合评价辽宁省水资源承载能力，以期为该区域人水和谐以及水资源可持续开发利用提供参考和依据[10]。

2.1 评价标准的建立

本文结合全国水资源承载力平均水平以及辽宁省实际状况将评价标准划分为Ⅰ～Ⅴ5个标准等级，分别代表强、较强、一般、较弱和弱，其中Ⅰ级代表人水关系和谐，水资源承载力水平很好，不会制约城市可持续发展；Ⅱ级代表水资源承载力水平较好并且基本符合城市发展；Ⅲ级代表水资源基本能满足城市用水需求但未达到人水和谐状态，水资源承载力处于一般水平，并在一定程度上制约城市未来可持续发展；Ⅵ级为水资源对城市未来发展支撑潜力较小并接近于饱和状态，人水关系不和谐成为制约城市发展的主要因素；Ⅴ级为人水关系极不和谐，已没有水资源开发潜力，城市社会发展受到水资源制约影响显著。各标准等级内涵及指标取值区间见表2。利用层次分析法对辽宁省各水资源承载力评价指标进行计算，并对指标体系总层次和各个层次一致性进行检验，各指标权重计算结果见表2。

表2 辽宁省水资源承载力评价等级及划分标准

2.2 模糊综合评为价法的应用

模糊综合评价模型可较好处理评价等级的不确定性与模糊性问题，并较好地反映区域水资源承载力状况，据此本文利用该方法对辽宁省水资源承载力进行评价[11]。将评价指标和等级标准利用模糊综合评价法划分为两个有效集合，即U={u1，u2，…，un};V={v1，v2，…，vm}，利用单因素法对二者之间进行评价并得到模糊关系矩阵R如下：

(1)

式中，rij—指标集合中第i个因素对应于第j个等级的相对隶属度。

利用实际数值及分级指标确定模糊矩阵中的相对隶属度，不同隶属度函数对计算结果及特征计算影响存在显著差异，因此本文中隶属度函数选取“降半梯形分布图法”，文中所采用的隶属度函数表达式如下：

(2)

式中，x—单因子样本值；a1、a2—分别为评价指标相邻的标准值。

对模糊隶属度矩阵R以及各评价指标的权重W可利用上述模型进行求解，通过二者的乘积计算得到评判矩阵，即B=WR。结合评判矩阵结果最终可判定研究区域水资源承载力水平和现状。

2.3 结果分析

首先对各评价指标进行标准化归一处理，并利用上述模型和权重计算公式最终求得评判矩阵和评价结果，利用B=WR公式对承载力进行综合评分值计算，结果见表3。

表3 辽宁省各行政区水资源承载力评价结果

由表3看出，辽宁省水资源承载力整体处于较弱水平，各行政区整体水平存在一定差异，其中沈阳和抚顺市承载压力最大，其次为本溪、大连和鞍山等区域，承载压力相对较低区域为葫芦岛和丹东等区域。区域水资源的实际承载力水平应作为城市产业空间布局和产业遴选的重要判别依据，并且辽宁省西北部以及城市中心区域应作为外调水源配置的重点区域。基于和谐论的评价指标体系和模糊综合评价模型评价结果能较好地反映辽宁省水资源承载力实际状况，模型评价结果科学、合理[12]。

3 结论

本文在对水资源承载力评价指标体系总结和归纳的基础上，分析了代表性指标体系，然后基于人水和谐理论探讨了水资源承载力的内涵和特征，并确定了指标量化准则。通过对各量化准则的详细分析，构建了包含目标层、指标层和领域层的评价指标体系，对指标的权重采用层次分析法进行确定，并基于和谐理论构建了模糊综合评价模型，利用模型评价了辽宁省各行政区水资源承载力水平。结果显示，水资源承载力整体压力相对较大。相对于传统的评价方法，基于和谐理论的综合评价结果能客观地反映水资源承载程度和水平现状。