辽宁省水资源评价指标体系研究

薛 超

(辽宁省辽阳水文局，辽宁辽阳 111000)

0 引 言

可持续水资源管理不仅是解决中国水资源问题的有效方法，而且是当今世界水文水资源研究的重要课题。国内关于水资源可持续利用的研究最早起始于20世纪90年代，根据水资源开发利用现状及其时空分布特征，水资源可持续发展研究主要是以提高人们的意识为基础，以社会经济发展为核心，在维持生态环境和水资源可持续发展的条件下通过科学技术手段实现社会发展的最终目标，从而构建、协调、科学、全面的经济-科技-生态-资源相耦合的可持续发展系统[1-3]。

可持续发展管理是一个多指标、多层次、多系统的复杂庞大的体系，而水资源系统属于各种基础性资源的一项重要分支[4]。从系统整体性的角度分析，经济和水资源系统可为社会经济发展提供重要的物质保障，而生态环境为人类生存提供了不可或缺的生存环境，相互关联、互相作用的各子系统共同耦合成复杂的水资源系统。所以，水资源承载力分析应反映各子系统之间的作用关系，从多个不同方面选择评价指标。目前较为常用的水资源承载力评价方法主要有：①为考虑水结构和水资源供需平衡的综合评价体系，系统科学的评价承载力状况；②为选择动态变化、开发利用率、质量、数量等能够反映水资源状况的因素，依据用水结构发展水平与社会经济协调程度，对水资源承载力利用数学方法和理论模型进行综合评价。

文章综合考虑水资源、经济发展与生态保护之间的影响关系，结合可持续发展理论和水资源相关研究成果，从静态和动态两个层面构建复杂的评价体系，从而提高承载力评价的层次性、系统性、准确性和科学性。

1 研究方法

将生态环境、社会经济与水资源作为一个有机整体构建评价指标体系，从而促进各子系统之间的协调持续发展。承载力计算体现了水资源系统的可持续发展水平，因此能否构建系统、完善的评价体系为评价承载力的关键环节。由于水资源系统的涉及范围较广、因素较多，因此评价指标体系的构建考虑选用层次分析和德尔菲相耦合的方法。

1.1 德菲尔法

德尔菲法主要是通过对评价指标的分逻辑、分层次分析，从水资源可持续发展的角度构建系统分明、层次清晰的框架结构体系，因此也称为专家意见法。保持彼此独立的各参评专家，对问卷提出的问题经多次反复讨论提出相应的看法，经反复修改、归纳、论证等最终形成一致性评价结论，该方法在许多领域中均得到普遍应用，且评价结果可靠。

离散度和集中度的计算为德尔菲法的主要内容，所对应的计算公式为：

(1)

(2)

式中：M、N分别为评价指标数和参评专家数；Ei、Ej为指标的集中度和重要度；K为水资源评价的重要等级数；Nij为j重要等级下指标i的专家人数。

将指标重要等级数按专家经验划分为5个级别，评价标准选择为<0.6的离散度和<3的集中度。

1.2 层次分析法

层次分析法是评价指标权重计算最为常见的方法之一，该方法是考虑各参数的实现程度将综合评价体系分解为若干个层级，然后对各指标在每一层级相对于上一级元素的权重利用判断矩阵法进行计算求解，通过加权求和运算确定总排序，从而确定相对于总目标系统的各层次要素组合权重。

权重计算的主要流程为：①根据待评价对象实际状况构建判断矩阵C，结合专家意见和各参数的内涵确定彼此之间的隶属关系，相对重要性判别依据见表1；②对因素的特征向量及其最大特征值λ进行计算，由此确定各要素单排序；③为确保计算结果的可靠性与精确度，待确定获得对于上一层各层要素重要性排序后，还需检验矩阵的一致性，各参数平均随机一致性检验，见表2；④最后通过加权求和运算确定的各参数组合权重及总排序。

表1 相对重要性判别依据

2 水资源评价指标体系

2.1 区域概况

辽宁省位于中国东北地区的南部，占地面积14.8万km2，下辖抚顺、大连、铁岭、沈阳、朝阳、葫芦岛、抚顺等14个地级市和2个省管县。全省水资源补给以降水入渗与地表径流为主，境内主要有老哈河、少冷河、浑河、西拉木伦河、太子河、秀水河、饶阳河、柴河、大凌河等，各支流纵横交错、蜿蜒曲折，其中辽河流域为辽宁省第一大河流。地势特征表现出中部低、东西两侧高的变化特征，东、西两侧为海拔约800-500m的低山丘陵，有长兴岛、石城列岛、大鹿岛及里长山列岛等，全省岛岸线长627km。

表2 各参数平均随机一致性检验

辽宁省属于大陆性季风气候区，气候特征为冬季少雨干暖，夏季气候凉爽，日照充足，年均气温7-11℃，年降水量处于400-1100mm。由于特殊的地理环境和复杂的水文气象年降水量的60%集中在6-9月份，汛期多暴雨和强降雨。近年来，随着辽宁省城镇化和经济一体化的快速发展，各行业用水量不断增大，水资源短缺和城市持续发展间的矛盾关系十分突出。虽然该区域的河流水系较发达、径流量大、水资源相对丰富，但由于复杂的地形地貌和独特的气候条件，水资源存在可开发利用量少、边界效益低、开发难度大和开采成本高等特点，加之用水效率低和水环境保护意识薄弱，使得境内水资源功能和承载力水平持续下降。依据可持续发展理论和辽宁省水资源实际状况，为协调经济发展与水资源利用间的关系，有必要从多个不同方面构建适合社会需求、水资源供给的综合评价体系。

2.2 构建评价体系

基于可持续发展理论的水资源评价体系是解决生态、经济、资源协调发展问题的重要方法，在遵循可行性、系统性、科学性及独立性等原则的基础上，依据可持续发展思想和德尔菲法济源本利，通过专家咨询、问卷调查等方式衡量评价体系中各层次要素之间的相互关系。然后综合协调管理、生态环境、经济社会与水资源4个子系统中选择20项代表性指标，采用层次分析法构建了包含3个层级的梯阶框架体系。确定的20项指标基本涵盖了可持续发展和水资源承载力的各个方面，保证了评价结论的可靠性与系统性，各参数的功能作用及其获取方法。水资源评价体系及其内涵，见表3。

表3 水资源评价体系及其内涵

2.3 权重的计算

1)一致性检验。根据层次分析法计算流程分别建立系统层与目标层的判断矩阵C，从而确定单层次排序，结果如下：

采用文中所述相关公式计算确定水资源评价各指标的特征向量α及其最大特征值λ，即λ值为4.216，α=(0.426,0.175,0.261,0.138)T。通过对比计算确定各判断矩阵一致性，一致性比率CR值计算结果如下：

其中，RI、CI分别围标平均一致性指数和目标层关于系统层的一致性指数。为4阶矩阵时，RI值为0.91。检验结果<0.1，由此表明依据专家意见构造的判断矩阵能够满足准确性与合理性要求。同理，依据以上计算流程确定因素层与系统性的一致性，一致性检验及特征向量计算，见表4。

表4 一致性检验及特征向量计算

2) 权重计算及排序。根据各指标权重计算结果，通过因素层、子系统层和目标层各指标的权重乘积运算，确定水资源评价20个指标的综合排序，水资源评价各指标权重及总排序结果，见表5。

3) 评判标准。充分考虑辽宁省水利基础设施差异性和水资源开发利用发展水平，结合水资源优化配置平衡和可持续发展利用现状，为了使各参数均能符合目标标准要求，先对评价标准作如下规定，即强制性、考核性指标得分分别为100分和90-100分，依据各参数理论值和当地实际状况确定参考性指标得分。因此，水资源评价值F计算公式，为：

(3)

式中：Yi、λi分别为指标i的实现程度值和权重值。

表5 水资源评价各指标权重及总排序

当地水资源总体水平可通过水资源利用率反映，选择辽宁省2018年水资源利用现状水平年，采用多维耦合分析法评价分析其水资源状况。所构建的评价体系共包含20项指标，梯阶层次结构有因素层、准则层和目标层，基本上反映当地自然环境、人类活动、农业发展与水资源的协调发展水平，由此确定各指标的总排序。将评价体系各参数目标值和现状值代入计算公式(3)，由此获取辽宁省2018年水资源评价结果。研究表明，评价体系中权重值较大的指标有水资源变差系数、工业用水重复率、水土流失率、人均水资源量及其开发利用程度，这些参数的评分均>90分，在水资源评价中占据着重要地位。

随着城镇化的推进和经济社会的发展，评价体系中以农业为主的灌溉用水逐渐表现出下降趋势，农业用水权重计算<75分，在综合评价体系中处于靠后位置。在水环境保护子系统中，水污染问题在辽宁省突出，下游河道枯水期水资源短缺严重，加之人们节约用水意识薄弱，水环境治理力度不够以及污水的随意排放，该区域水资源承载力不断下降，严重制约着经济社会的发展和人们生活质量的提升。

从各指标权重计算结果可知，自然环境和社会需求对水资源管理产生双重影响，水体污染和用水量的增大构成对立矛盾，这也是未来水资源持续利用及科学管理面临的突出问题。

3 结 论

依据辽宁省水资源开发利用现状，从水资源协调管理、生态环境、经济社会和水资源4个层面，选用层次分析法和德尔菲法构建包含20项指标、4个子系统和1个目标层的梯阶框架体系。基于可持续发展理论的水资源优化配置和科学开采利用，可为解决生态环境用水、水质污染、地下水和地表水持续利用等问题提供依据。为提高区域水资源承载力，应加强对水资源管理专业的人才培养，注重提升人们的节水意识。