辽宁省水资源安全评价

2020-05-07刘丽

黑龙江水利科技 2020年2期

刘丽

(辽宁省水利事务服务中心，辽宁沈阳 110003)

0 引言

在人类社会进步发展中水资源发挥着重要的作用，随着经济的快速发展与城市规模的不断扩展，各行业用水量需求急剧增大，世界各国均呈现不同程度的缺水问题。调查显示，全世界约80%的人口均在不同程度上受到水资源安全的影响，水污染、旱涝灾害及水资源短缺等问题人类社会发展造成严重的不利影响[1]。因此，关于水资源安全的内涵、评价方法和理论模型的研究国内外学者做了大量的工作。例如，Olli等[2]从四个维度上定量分析了世界范围内的水资源状况，结果发现农业发展受水资源的影响最为显著；Dong等[3]对洛阳市2006-2016年的水安全状态利用集对分析原理进行评价分析，研究表明社会经济发展为造成研究区水资源压力的关键因素；张斌等[4]对连云港市2008年的水资源压力、困乏度和虚拟水赤字运用水足迹理论进行计算，综合评价了研究区水安全现状；石卫等[5]在流域尺度上，利用水资源抗压性和敏感性分析法评价分析了山东省水资源安全现状。综上分析，现有研究对区域水资源安全状况大多从社会经济发展、水资源量等单一维度分析，考虑各方面因素和区域水安全实际情况的综合评价较少。

文章结合辽宁省水安全现状，对评价因子权重利用AHP法和熵权法计算确定，综合评价了辽宁省2009-2018年水安全水平，以期为辽宁省水资源管理规划和水生态环境包体提供科学的依据。

1 研究方法

1.1 数据来源

为收集整理2009-2018年辽宁省经济统计数据和水资源数据，选取辽宁省水资源公报、统计年鉴、全国城市建设统计年鉴以及各地市社会发展相关资料作为数据来源。另外，考虑到局部地区的个别数据缺失的情况，在数据处理过程中选用相邻年份的均值进行填补。

1.2 水资源安全评价指标

当前，水生态安全、可持续发展、社会经济及供需关系等为水资源安全评价的主要内容。结合研究区水资源状况和刘斌涛等评价体系相关研究成果，从水生态环境、社会经济和水资源量三个维度选择15项典型指标构建综合评价体系，见表1。

表1 辽宁省水安全综合评价体系及指标权重

1.3 水资源综合评价方法

辽宁省水资源安全状况运用多因子综合评价模型分析，模型表达式如下：

(1)

式中：Ii、Wi为归一化的各评价因子值及其权重；I为水资源安全指数，其值越大则水安全程度越高。

根据各评价指标属性选取相应的归一化公式进行处理，其中正向指标的归一化处理公式如下：

(2)

(3)

式中：Imin、Imax为评价因子最小与最大值；Fi为各评价指标初始值。

水资源安全评价等级按照等级划分标准确定，关于等级的划分当前还没有形成统一的方法，本研究按照不安全、临界安全、一般安全、较安全和安全等级将水资源安全综合指数划分为5个标准。然后结合国内外相关文献和辽宁省水资源分布特点，确定不同分级标准下15个评价因子的阈值，见表2。

表2 不同等级标准下的评价因子阈值

1.4 评价指标权重计算

各评价因子权重利用层次分析法计算确定，为保证评价结果的准确性对各因子权重系数采用熵值法加以修正，其计算公式为：

(4)

式中：rj为熵值法修正后的权系数；vj、pj——为第j项信息权重和指标层权重。采用上式计算确定各因子权重，如表1。

1.5 建立影响因素模型

为定量分析各要素对水资源安全的影响程度建立因素强度系数模型分析，利用下式计算确定因素强度系数D，即：

(5)

其中，优势因素和劣势因素的判别依据为D≥1.30、D≤0.70，中等因素的强度系数D介于0.70-1.30范围。通过对劣势或优势因素的分析，可以在全省范围内体现该因素的影响强度及其排名情况，由此建立归一化后的因素值F。根据因素值F判别劣势、优势和中等因素的依据为：F≤0.30、F≥0.70、0.30

表3 因素强度判别准则

2 结果分析

2.1 水安全事件变化特征

随时间的变化辽宁省2009-2018年的水资源安全指数见图1。

图1 辽宁省2009-2018年水安全指数变化特征

从图1可以看出，辽宁省2009-2018年水资源量安全总体处于一般安全水平，指数值处于0.4-0.6范围且变化趋势不显著；水生态安全指数自2009年的较安全下降为2018年的一般安全等级，指数值由0.641减少至0.548，水生态环境呈现出不断恶化的变化特征；除2011年社会经济安全指数呈下降趋势外，研究期有一般安全增大至较安全水平，指数值由2009年的0.442增大至2018年的0.715；水资源综合安全指数总体呈波动上升趋势，平均值为0.562，处于一般安全标准。

2.2 水安全空间格局

为准确反映区域水资源稀缺程度设定水资源压力指数为人均水资源量，对辽宁省各地市人均水资源量等级选用Falkenmark等提取的等级划分标准进行评价。研究表明，在空间分布上辽宁省水资源量分布极不均衡，大连和丹东地区的人均占有量较少处于较为紧缺状态。盘锦、营口、鞍山等辽东地区的人均水资源量存在短缺风险。

根据辽宁省水安全综合评价结果可以看出，辽宁省14个地级市2009-2018年的水安全综合支出处于较安全与一般安全之间的状态，其中较安全等级由8个地市，一般安全有6个。其中，水资源安全指数最高和最低的区域分别为营口市、大连市，所对应的指数值分别为0.741和0.406，地域上研究区水安全状况存在明显的差异。其中，水资源属于一般安全等级除辽东沿海地区外，还有沈阳、本溪、辽阳等地区，其它地区均为较安全水平。研究区人均水资源量与水安全指数分布格局保持较好的一致性。大连、葫芦岛、盘锦、朝阳地区的水资源量较为紧张，这些地区处于临界安全水平，而抚顺、铁岭、营口、鞍山等地区的水资源量较为丰富；在水生态子系统中，辽阳、本溪、沈阳、抚顺等地区的水生态环境处于不安全状态，其他地区均处于一般安全至安全等级。社会经济安全指数最高的区域为本溪、沈阳和抚顺，而其它地区相对较低。

为了能够在时空分布上反映水资源安全变化特征，对研究区各地市水安全指数斜率利用最小二乘法拟合。结果显示，辽宁省各地市2009-2018年水安全指数变化不显著，铁岭市水资源量安全指数呈现出不断上升的变化趋势，而阜新、朝阳、锦州等地区呈现出下降趋势；沈阳、营口、大连等地区的水生态环境在一定程度上得到改善，但部分区域的水生态安全仍存在下降趋势；辽宁省各地市2009-2018年的社会经济安全指数除抚顺、铁岭地区有所下降外，其它地区均呈上升趋势；抚顺、锦州、朝阳地区的水资源安全指数上升最为，这些区域的水安全状况得到明显的改善。