本溪市本溪满族自治县水资源可持续利用评价

刘 东

(本溪满族自治县水务和移民事务服务中心，辽宁 本溪 117100)

0 引 言

在水资源管理领域可持续发展理论的应用主要体现在区域水资源的可持续利用，其内涵概括为：通过高效利用和合理配置特定区域条件下的水资源，在其承载能力范围之内实现生态环境—水资源—社会经济复合系统的和谐有序，体现水资源区际公平和代际公平的利用方式[1-3]。科学评价水资源可持续利用程度，对促进区域经济社会可持续发展、调整生产力布局以及实现水资源优化调度具有重要的现实意义。

近年来，从各自研究领域国内外学者提出了许多评价分析水资源可持续利用的方法，如人工神经网络模型、模糊综合评判法、主成分分析法、数据包络分析法、灰色聚类分析法和层次分析法(AHP法)等。然而，评价指标体系受限于水资源系统的高维性、开放性和动态性特征，大多呈非线性交互耦合状态，如何合理确定评价指标权重成为各评价方法亟待解决的关键问题。对于多目标、多准则难以完全定量描述的复杂系统问题层次分析法(AHP法)较为实用，能够更加有效的对指标赋权。但传统AHP法实际应用过程中，应首要考虑的问题是检验判断矩阵的一致性是否满足要求，这对各方案之间的客观排序能否由该判断矩阵求解的特征向量真实反映产生直接影响，在很大程度上决定着最终决策的选择[4]。研究表明，相关调整法还无法保证层次分析的精准度，为解决此问题国内外学者运用多种算法，以AHP法实现流程为基础修正判断矩阵的一致性，采用改进的AHP法确保评价结果的科学合理性。鉴于此，文章以本溪市本溪满族自治县为研究对象，结合文献资料[6-10]利用改进AHP法评价其水资源可持续利用程度。

1 水资源可持续利用评价

1.1 区域概况

本溪满族自治县位于太子河上游的辽东半岛腹地，地理坐标为E40°48' 50″-41°33' 50″、N123°34' 53″-124°45' 42″，下辖11个乡镇，总面积3343.9km2，地貌特征为“八山一水一分田”。县域地处中纬度属于中温带湿润气候，气候特点呈温度适中、雨量充沛、雨热同期、日照充足、四季分明，平均温度6℃-8℃，年降水量800-1000mm，其中7-8月份降水量占全年的61%，水资源补给以降水为主。参考1956-2010年系列资料，地表水资源量(122 790万m3)折合径流深367.2mm，年均降水量(284 800万m3)折合降水深851.7mm，其中95%、75%、50%、20%频率年均径流量53 168、85309、110 629和162 728万m3；山丘区地下水资源23 899万m3，其中河川基流量、潜在蒸发量为23 710万m3和189万m3，所占比例为99.2%、0.8%。借鉴1956-2010年系列资料，全县95%、75%、50%、20%频率水资源量53 250、85 441、110 802和162 980万m3。理论上本溪满族自治县应该为多数区，但受自然条件和地形地貌等条件限制，其水资源存在开发难度大、开采成本高、可利用量少、用水效率低等特征，加之季节性降水分配不均以及水环境污染，长期以来始终处于缺水状态。

1.2 梯阶层次结构

从生态环境、水资源、经济社会3个方面选择17项典型指标，按从属关系构造水资源复合系统梯阶层次结构，初始数据如表1。其中，生态指标、经济社会指标、水资源指标数据来源于2019年本溪统计年鉴以及辽宁省水资源公报等资料。

表1 梯阶层次评价体系和初始值

1.3 一致性检验

不再赘述传统AHP法的运算流程，一致性检验结果显示初始判断矩阵R1和R2的一致性比率CR为0.195、0.178，均不符合<0.10的要求，所以要适当调整矩阵。对此，将判断矩阵利用逻辑判断与替代、查找初始判断之间的最矛盾元素法加以优化，从而达到矩阵检验要求，详细步骤见文献[11]。

1.4 权重赋值

运用改进AHP法确定因素层R的各项指标权重W=(0.006，0.120，0.037，0.003，0.015，0.120，0.116，0.124，0.018，0.004，0.003，0.124，0.120，0.033，0.020，0.124，0.013)T，优化后的一致性比率CR值(0.048)符合<0.10的要求，权值排序如表2。

采用线性内插法对照能力刻度表(表3)，确定本溪满族自治县水资源可持续利用各项指标的刻度值R，即R=(0.265，0.701，0.282，0.235，0.600，0.724，0.216，0.027，0.281，0.433，0.600，0.021，0.128，0.300，0.801，0.155，0.500)。

1.5 评价指数计算

根据水资源可持续利用各评价指标刻度值Ri和权重值Wi，利用以下模型确定综合评价指数E，即[12]：

(1)

水资源可持续利用程度随着数值E的增大而增强，结合区域实际情况将其划分为基本未开发(1级)、可持续(2级)、基本可持续(3级)、维持可持续利用困难(4级)、不可持续(5级)五个等级，不同评价等级下的综合指数取0.8-1.0、0.6-0.8、0.4-0.6、0.2-0.4、0-0.2。采用以上模型，结合各指标刻度值Ri和权重值Wi计算水资源可持续利用评价指数E为0.315，按照划分的评判标准隶属于4级，即维持可持续利用困难等级。

表2 评价指标权重及排序

表3 评价指标刻度值

2 结果与分析

2.1 系统层权重

由表2系统层权重可知，所占权重最大的子系统为水资源的0.408，其次为生态环境和经济社会子系统的0.296，可见本溪满族自治县水资源可持续利用主要受控于水资源条件，并且对区域内生态平衡、国民生计和经济活动规模产生一定影响，归其原因主要与水资源匮乏、干旱少雨、用水效率低等因素有关。所以，决策者应重点考虑如何实现水资源供需平衡的问题，从而保证本溪满族自治县生态、社会、经济与水资源的协调发展。

2.2 指标层权重

评价指标权重在水资源可持续利用层次总排序中越大，则该指标的相对重要性按照改进层次分析理论就越高[13]。从表2因素层权重看出，共有7项评价指标对本溪满族自治县水资源可持续利用产生较大影响，具体如下：

1)城镇化率R2、工业化率R6为经济社会子系统的敏感因子，表明区域水资源受快速发展的工业化、城镇化影响显著。一方面，要高度重视水资源供需矛盾因常住人口激增、城镇化快速推进而进一步加剧，2019年本溪满族自治县城镇化率(35.2%)达到快速发展的中期，城镇生活用水需求和城市用水量急剧增大，年新增用水量达到78.1万m3，若按现行供水模式发展将难以维持100-130L/(人·d)的城镇生活用水定额，用水缺口增加、人口严重超载势必会对社会和谐稳定产生不利影响；另一方面，正处数量扩张阶段的本溪满族自治县工业经济发展缺乏核心内生变量的要素投入，2015-2018年全县中小企业数量增长46%，年均工业产值增长12%，受工艺设备落后、用水观念陈旧、资金投入不足等因素限制，其耗水量高且工业缺水量巨大，工业重复用水率极低。为保持本溪满族自治县工业经济在水资源约束条件下能够平稳增长，还要强调技术进步、生产要素投入等推动作用。

2)人均水资源量R12、水资源总量R8和水资源开发利用率R7为水资源系统的敏感因子，结合权重排序最高的人均水资源量、水资源总量，本溪满族自治县人均水资源量处于较低水平且水资源总量严重短缺、水资源禀赋较差。评价层中水资源开发利用率的重要性也较高，其原因为本溪满族自治县境内渤海水系、黄海水系的开发利用率较低约20%，其余地表水可利用率极低且开采难度大；局部地下水资源处于严重超采状态，开发利用率超过95%，近年来地下水位呈波动下降的变化特征。由此表明，本溪满族自治县水资源开发利用潜力有限不能突破临界阈值，提高利用效率和保持适度水平为解决水资源问题的核心。

3)水土流失面积R16、生态用水比例R13为生态子系统的敏感因子，这主要与本溪地区特殊的地貌形态和地理位置有关。本溪满族自治县地处辽东半岛腹地，境内山地面积占82.7%，海拔高度600m，生态环境的易变性、边缘性和过渡型极强，生态本底脆弱极易引起水土流失问题。调查显示，全县土壤侵蚀区达到37.5%，水土流失造成旱涝灾害频发、土地肥力减退、沟壑纵横等一系列问题，加剧对水资源、林草植被的破坏。此外，本溪满族自治县生态用水量少而生态需水量较大，生态系统修复效果有效且抵御外界干扰能力较弱，对维持水资源可持续利用和再生性产生不利作用。

2.3 对策建议

1)优化区域产业结构体系。在保障粮食安全的战略目标下调整种植业结构，调减低效益、不适销、高耗水品种，着力发展中药材、本地夏菜、油料等经济作物，实现高效益农作物种植与农业内部水权的流转；此外，通过压缩单位工业产品取水量、加强企业节水技术改造等措施，充分挖掘重复用水潜力，支持金融保险、文化旅游、现代物流等服务业发展，促进更高效益的水资源生产型转变。

2)优化配置区域水资源。考虑到水资源不可替代性、生态型和公益性特征，区域水资源合理配置应满足维持生态系统平衡、社会稳定、人民生活的基本需求，并且协调各类用水户在不同水竞争领域的目标与利益。所以，应不断优化水资源配置方案确保农业有效灌溉用水，满足城乡居民生活用水以及工业用水的合理配置，坚持以较高的优先级赋予生态环境用水，实现生态环境、区域经济、社会效益与水量分配的平衡，最大程度的挖掘水资源效益。

3)保护生态环境与水资源。以可持续发展为原则兴建、修复一批小型水利，严格控制地下水超采以及有效拦蓄地表水，为形成雨水、地下水、地表水共治的格局继续实施“121”雨水集流工程。加大土壤侵蚀治理力度和天然林管护力度，提高水源涵养能力以及退耕还林规模，通过实施坡耕地整治、淤地坝建设、小流域治理等措施促进本溪满族自治县生态系统良性循环，减轻风沙、旱涝灾害破坏。

4)推进节水型社会建设。实施农业节水工程提高灌溉水利用效率，通过完善田间配套节水设施、加强灌排骨干工程改造力度和普及滴管喷灌节水技术，切实提升农业用水率；采取淘汰高耗水工艺设备和合理限制高耗水项目等措施，建立节水考核制度、节水技术标准体系、用水总量控制指标体系，促进企业节水意识的主动形成；加快供水管网三级城镇体系改造，全面普及节水型用水器具和居民用水阶梯水价制度，通过合理控制水价切实提高全民节水意识。

3 结 论

采用改进层次分析法，结合本溪满族自治县水资源系统特点科学评价其水资源可持续利用程度，结果显示本溪满族自治县总体处于“维持困难”的水资源可持续利用状态，结合评价结果详细分析了7项敏感因子。考虑生态环境-水资源-经济社会复合系统特征，提出优化区域产业结构体系、优化配置区域水资源、保护生态环境与水资源、推进节水型社会建设等措施，为促进区域经济发展、调整生产力布局和实现水资源优化调度提供科学依据。