大连市水资源可持续利用潜力评价

赵景生

(辽宁省大连水文局，辽宁 大连 116023)

水资源是保障特定区域经济社会可持续发展以及人类生存不可获取的基础性资源，我国属于人均水资源较少的区域，且随着人口规模的扩大及经济的快速发展，各行业及生活用水急剧增大，加之水环境污染及水资源空间分布的不均，水资源可利用量呈不断降低的变化趋势[1]。位于辽东半岛南端的大连市属于辽宁省副省级城市，是我国东南沿海地区旅游、工业、港口、贸易及经济发展的重要城市。然而，资源环境特别是水资源的短缺为区域经济发展必然面临的问题，为优化大连市产业结构布局和经济重点发展区域调整有必要研究其水资源可持续利用潜力。

根据现有研究成果和文献资料可将水资源可持续利用潜力概括为：在满足可持续发展要求的条件下，现有科技水平和经济发展能够被使用的潜在水资源量。从社会经济、区域环境、政策制度及水资源的角度构建指标体系，采用特定的数学方式揭示各分区水资源的变化趋势即为可持续利用潜力的计算分析流程。本研究选择大连市下辖的各分区为研究对象，利用AHP法分析了各子区域水资源开发潜力的差异，揭示了不同地区水资源的发展变化变化特征[2- 7]。

1 评价方法

1.1 研究区概况

大连市属于辽东半岛副省级城市，是我国东部沿海地区旅游、港口、贸易、工业及经济发展的重要城市。该区域占地面积12573.85km2，主要包括长海县、庄河市、主城区以及瓦房店和普兰店市，具有温暖带大陆性季风气候，近邻海洋海岸线较长且气候适宜。境内年均降水量550～950mm，夏季多暴雨且占全年60%～70%的降水，年均气温10.5℃，日照时数2500～2800h。黄海和渤海为该地区的主要水系，大沙河、清水河、庄河、英那河及碧流河等为注入黄河的主要河流，且以碧流河最大；三十里堡河、李官村河及复州河等为注入渤海的较大河流。据统计，大连市淡水、地下水和地表水分别为37.86亿、8.84亿、34.2亿m3，其中重复水为5.8亿m3。水资源人均占有量438m3/人，远远低于我国的平均水平，根据联合国人均水资源划分标准属于水危机区(低于500m3/人的属于水危机区)[8- 13]。

1.2 评价方法

20世纪70年代T.L.Saaty教授基于多目标与系统网络法提出了的AHP层次分析法，最早应用于国家各行业电力分配的问题研究。该方法是将待评价对象的影响因素按照达到目标的程度和问题的性质分解为若干个层次，通过对比分析两两元素间的相对重要性构造具有一定关联性的递阶层次结构，其特点是通过定量描述两两因素在某一层次中的相对重要度，对各层级要素之间的相对重要次序利用数学方法进行计算，从而给出评价体系中所有元素的总排序计算值及其权重。详细的计算流程为：基于理论框架建立层次结构体系，结合专家意见和待评价对象实际情况构造判断矩阵；通过特征向量与特征根计算确定单排序，为保证评价结果的可靠性需检验矩阵的一致性；根据单排序结果对本层级各元素相对于上层级的重要度进行求解，从而得到满足一致性检验的各指标权重值。

2 构建评价体系

在遵循可行性、协调性、层次性和科学性等原则的基础上，根据水资源可持续利用目标要求及其内涵特征，建立包含因素层、准则层和目标层的评价体系。

2.1 关键指标

综合考虑水资源、经济发展与生态保护间的影响关系，对可持续利用的评价必须理清自三者间的影响机理，本文选择水资源、生态环境、经济社会以及制度政策4个方面作为评价体系的准则层，具体如下：

(1)政策制度影响因素。考虑到生态环境、经济社会系统的动态性和复杂性特征，尤其是在当前形势下，大连市水资源可持续利用潜力受各种水资源政策的影响较为显著[14]。因此，本文在评价体系中纳入政策因素具有科学合理性。结合该区域水资源管理相关措施及其制度政策，借鉴其他区域的有关做法选择能够反映政策因素的6项。

(2)经济社会因素。水资源可持续利用和经济社会发展密切相关，二者相互影响，本文选择能够反映区域经济发展的10项主要因子。

(3)生态环境因素。科学有效的利用水资源，不仅可降低生活污水和工业废水的排放，改善水源涵养条件和生态环境，而且具有显著的经济效益，选择6个能够生态环境与水资源影响关系的指标。

(4)水资源因素。水资源可持续利用潜力还与水资源的空间分布特征及其数量大小相关[15]，根据区域水资源利用状况提取4个代表性指标。

2.2 数据的标准化处理

由于参评指标的量纲不同无法直接用于计算分析，所以在评价指标需要标准化处理各指标初始数据，从而消除各指标在不同数量级上的不可通透性，并用于指标的比较、加权计算等，确保评价结果的可靠性与合理性。目前，按小数定标标准化、Z-score标准化及最小-最大标准化为评价指标归一化处理的常用方法，本文对水资源可持续利用潜力各指标初始数据考虑利用最大-最小标准化法进行处理，即：

(1)

式中，Ximin、Ximax—分别为第i项指标在不同地区的最小、最大值；Xi、Zi—分别代表指标i在不同地区的取值及其标准化值。

根据水资源可持续利用的具体内涵将各影响因子划分为正向、负向两种类型，分别采用“+”、“-”表示见表1。

3 实例分析

3.1 研究区指标数据预处理

本文选择2015年大连市水资源公报、统计年鉴、大连市节水型社会建设规划等资料，提取各地区的指标初始数据见表1。然后采用标准化计算公式将各指标初始护具进行处理，使得各参数值均处于0～1范围，选用Excel软件作为数据计算工具，结果见表2。

3.2 确定指标权重

在计算评价前应先对各指标权重进行合理的计算，对指标体系各因素权重利用Excel工具和AHP法计算确定。首先，结合区域水资源利用实际状况采用专家调查法构建判断矩阵，邀请10位资源环境方面的专家、教授组成参评小组，在满足随机一致性比例CR值小于0.1的条件下确定各指标组合权重，见表1。

3.3 综合得分及排序

根据标准化处理后的各指标数值和层次分析法确定的组合权重，对大连市研究单元的综合得分进行计算，即将标准化数值与组合权重作乘积运算确定5个研究单元综合得分见表3。

3.4 评价结果分析

(1)政策因素。根据表3可知，政策因素得分较高的为庄河市、市区，而其次为长海县，而瓦房店市和普兰店市的政策因素得分相对较低，该评价结果和大连市水资源管理和政策措施实际情况保持较好的一致性。

(2)社会经济因素。普兰店和瓦房店地区的经济社会得分相对较少，位于较低层次，而庄河市和长海县的得分较高，其主要原因为万元GDP耗水量与GDP增长率指标在经济社会子系统中的占比最高，而普兰店与瓦房店目前正处于快速发展时期，这两项比重较高的负向指标时造成总体得分较

表1 水资源可持续利用潜力评价体系及其初始数据

表2 大连市各区域评价指标标准化值

(续表)

表3 评价体系中准则层各因素综合得分及排序

低的主要因素，而长海县和庄河市的经济发展速度较为平稳，在节能降耗等措施作用下万元GDP耗水量较少，因此得分相对较高。

(3)生态环境因素。从表3可以看出，在生态环境子系统中得分较高的为长海县和庄河市，而其他各地区的得分相对较低且差异水平较为明显。工业废水占比和单位GDP工业废水排放量在生态环境子系统中的占比较大，而这两项负向指标在瓦房店和普兰店地区的指标值较大，从而使得综合得分相对较低。

(4)水资源因素。根据表3计算结果，水资源因素得分最高分的为长海县，其次为普兰店市和庄河市。客水和地下水供水比例在水资源子系统中的占比较大，同时相对于整个评价体系而言，这两个负向因子的权重值最大，而在庄河市和普兰店市这两项因子值最小，因此得分最高。

总体而言，庄河市、长海县具有较大的水资源可持续利用潜力，其次为市区，而普兰店市和瓦房店市的可利用利用潜力较小。

4 提升水资源可持续利用潜力的对策

对评价体系中各指标权重考虑采用层次分析法和专家调查法计算，结果显示指标权重较大的指标主要有客水和地下水供水比例、水价调整幅度、GDP增长率、人均水资源量、单位面积水资源、工业COD排放量等。为进一步提升区域水资源可持续利用潜力需要从如下方面做出努力。

(1)增加城市汇水和地表渗水面积，积极推广雨水综合利用和非常规水资源利用技术。采用成本低、能耗少的雨洪水处理技术提高污废水利用效率，可将其用于洗车、城市绿化以及园林绿化等，有效补充城市地下水提高城市绿化面积。

(2)改变生产用水方式和改进耗水大、工艺落后的技术工艺，提高重复用水和循环用水率，尤其是要提高石油石化、钢铁、造纸以及火力发电等行业用重复用水率，特高苦咸水与海水的工业用水占比，最大限度的降低地下水的使用和减少污废水的排放。提高水资源利用费用和居民积水意识，加强用水保护力度并定期开展水源清理专项行动等。

5 结论

本文对评价体系中各指标权重考虑采用层次分析法和专家调查法计算，结果显示指标权重较大的指标主要有客水和地下水供水比例、水价调整幅度、GDP增长率、人均水资源量、单位面积水资源、工业COD排放量等。庄河市、长海县具有较大的水资源可持续利用潜力，其次为大连市区，而普兰店市和瓦房店市的可利用利用潜力较小，该评价结果和大连市水资源管理和政策措施实际情况保持较好的一致性。结合评价结果和区域水资源利用现状，为进一步提升区域水资源可持续利用潜力提出了有效的措施建议。