新疆维吾尔自治区塔里木河流域水资源承载力研究

摘要：塔里木河流域水资源分布不均，水资源供需矛盾突出，有必要对该流域水资源承载力进行综合评价。以塔里木河流域自然、社会、经济、水资源等资料为基础，应用模糊综合评价法建立了评价模型，并运用该模型对塔里木河流域2015年水资源承载力进行了评价。结果表明：阿克苏地区和喀什地区综合评分分别为0.438和0.454，目前喀什地区水资源承载能力非常有限;克孜勒苏柯尔克孜自治州综合评分为0.620，水资源承载力较高，介于和田地区和巴音郭楞蒙古族自治州之间。塔里木河流域总体综合评分为0.508，目前水资源开发利用程度较高。建议加强塔里木河流域水资源综合管理，科学、可持续地利用水资源。

关键词：水资源承载力;模糊综合评价法;塔里木河流域;新疆维吾尔自治区

中图法分类号：TV213.4

文献标志码：A

DOI：10.15974/j .cnki.slsdkb.2020.08.001

1 研究背景

水是经济发展不可或缺的重要自然资源，特别是在干旱和半干旱地区。水资源承载力是衡量水资源安全的重要指标，对干旱半干旱地区的可持续发展具有指导意义，且直接影响到当地社会经济的可持续发展。我国西北地区水资源严重缺乏，生态系统极为脆弱。其中尤为值得关注的地区是位于西北新疆维吾尔自治区南部的塔里木河流域，该流域是中国最长的内陆河流，干流长1 321 km[1-2]。

近50 a来，在以水资源开发利用为主导的人类密集活动影响下，塔里木河流域自然生态过程发生了明显变化，生态保护与经济发展的矛盾日益凸显。位于塔里木河下游的罗布湖和台特玛湖分别于1970年和1972年干涸，导致下游大部分地区的地下水位下降[3]。这些环境问题导致大面积胡杨林退化，生物多样性严重下降，生态系统结构和功能受损。塔里木河流域环境日益恶化，水资源短缺问题引起了广泛关注[4-5]。本文利用2015年塔里木河流域自然、社会、经济、水资源等方面的数据，采用模糊综合评價模型对塔里木河流域水资源承载力进行了评价，以期为塔里木河流域的可持续开发利用提供决策依据。

2 研究区概况

塔里木河流域包括阿克苏、喀什、和田、克孜勒苏柯尔克孜自治州和巴音郭楞蒙古自治州。在地域上由塔里木盆地周边向中心聚流的九大水系和塔里木河干流，塔克拉玛干大沙漠及东部荒漠区组成（见图1）。随着历史变迁和人类活动的强烈干扰，特别是绿洲农业的开发，流域水系发生了巨大变化。大部分水系逐渐被肢解，与主流失去联系。到目前为止，只有和田河、叶尔羌河和阿克苏河三大水系与干流有天然的水力联系。这3条河流连同通过库塔干渠向干流下游输水的开都一孔雀河，被称为“四源头”。

3 数据来源和研究方法

3.1 数据来源

研究所采用的数据来源于《新疆50年》《新疆水资源公报》和《新疆统计年鉴1989-2018年》，包括塔里木河四源头和干流以及塔里木河流域5个地区的基本情况，如人口、土地面积、年均降水量、水资源总量、供水总量等。根据原始数据计算评价因子值。此外，参考其他水资源评价标准，确定了各评价因子的等级指标。

3.2 模糊综合评价法

模糊综合评价法是采用指标体系对水资源承载能力进行综合评价[6]，在对影响水环境承载能力的各个因素进行单因素评价的基础上，通过综合评判矩阵对其承载能力做出多因素综合评价，从而分析出水资源承载能力。该方法克服了统计分析法中承载因子间相互独立的局限性，可较全面分析水资源承载力的状况[7]。

根据模糊综合评价法给出两个有限集合U=[u1，u2，…，um]，V= [V1，V2，…，vn]，U代表所有评价因子的集合;V代表所有评价等级的集合;首先对评价因子ui（i=1，2，…，m）进行评价，确定其对评价等级vj（j=1，2，…，n）的隶属度，即评价因子r ij，因此m个评价因子的判断决策矩阵如下：式中，R为U与y的模糊关系;R为ui与V的模糊关系;若各评价因子的权重为A=[ai，a2，…，am]（A为集合U的模糊子类，O≤ai≤1，ai之和为1），则应用模糊变换的综合运算，可求出集料V的一个模糊子类，综合评价结果如下：

B=AR=[b1，b2，…，bn]

（2）式中，B代表V的模糊集合。模糊变换AR转换为公共矩阵计算，它指的是所有方向上的多个因素，适用于多因素序列。计算过程如下：

4 评价因子的选择以及等级划分

4.1 评价因子的选择

影响水资源承载力的因素很多。为选择合理的指标体系，科学评价塔里木河流域水资源承载力，必须选择反映水资源状况、开发利用状况、供需关系的若干指标。以中国水资源承载力评价指标体系为基础，选取了7个影响较大的评价因子，包括水资源利用效率（ ui）（供水量与可利用水资源总量之比）、水资源利用程度（u2）（供水量与水资源总量之比）、供水模数（u3）（供水与土地面积之比）、需水模数（u4）（需水与土地面积之比）、人均生活用水（u5）（生活水量与日总人口之比）、人均实际供水量（ u6）（供水与总人口之比）以及年降水量（u7）（同年降水量）。这7个因素对塔里木河流域水资源影响较大，在流域水资源承载力评价中起着重要作用。

4.2 等级划分

参照其他水资源评价标准[8]，确定了7个评价因子对塔里木河流域水资源承载力的重要程度可分为3个等级。表1列出了各因素的分级指标。v1代表最坏的情况，表明水资源承载能力已接近饱和，对水资源更多开发将导致水资源短缺和环境恶化;v3代表最好的情况，这说明水资源开发利用仍有较大潜力，水资源利用程度和开发规模较小;v2介于v1和v3之间，说明水资源开发利用规模已达到一定程度，但仍具有一定的开发利用潜力。

为更好地反映水资源承载力状况，将0-1级划分为：α1=0.05，α2=0.50，α3=0.95，其中αi代表vj的等级。在综合评价时，采用以下公式[9]从B矩阵中的aj和bj计算综合等级α：

从而定量地反映评价因子对水资源承载力的影响程度。根据干旱地区的情况，选取k=1，显然，α值越高，水资源承载力的潜力就越大。

5 结果与分析

根据不同河流的水资源供需状况（见表2）、其他相关因素的差异，结合区域实际，在分析巴音郭楞、阿克苏、克孜勒苏、喀什、和田5个地区的基础上，对整个流域的水资源承载力进行了综合评价。根據塔里木河流域的自然、社会经济条件和水资源开发利用现状，结合塔里木河流域开发规划，根据2015年的基础资料，对塔里木河流域的水资源利用效率、水资源利用程度、供水模数、需水模数、人均生活用水、人均实际供水量和年降水量进行了评价（见表3）。

根据表2中各评价因子的值，可根据式（2）～（4）计算隶属度r ij，式中rij=uv1（ui），ri2=uv2（ui），ri3=uv3（ui）。在综合考虑各评价指标对水资源承载力的影响程度和不同指标的交叉点后，参照我国水资源评价标准，赋予各评价因子不同的权重[9]。采用层次分析法确定各评价因子的权重，即A=（0.2 0.15 0.1 0.10.15 0.2 0.1）。

同样，可以计算出2015年其他地区及整个流域的水资源综合评价结果（见表4），矩阵B的bj是各评价因子共同作用的结果。利用矩阵B的bj和公式（1）可计算出塔里木河流域2015年水资源承载力综合评价结果。

如表4所示，bj到v2的隶属度相对较高，而bj到v1和v3的隶属度相对较低。结果表明，塔里木河流域目前的水资源开发利用程度较高。因此，在区域经济发展和环境保护中，有效利用水资源，重视节约水资源迫在眉睫。塔里木河流域各地区阿克苏、喀什水资源承载力不容乐观，综合评分分别为0.438和0.454。综合评价结果对v1.的隶属度分别高达0.308和0.313，对v3的隶属度仅为0.171和0.210。因此，阿克苏、喀什的水资源开发潜力很小。克孜勒苏的情况较为乐观，综合评分为0.620，评价结果对v1的隶属度为0.241，对v3的隶属度高达0.507。可见，该州水资源潜力较大，未来水资源仍能支撑经济发展和环境保护。巴音郭楞和和田的情况介于上述两种情况之间。通过对各地区水资源开发利用情况的分析，阿克苏河流域（阿克苏地区）和叶尔羌河流域（喀什地区）的总供水量占水资源总量的比例分别为86.65%和90.36%，水资源开发利用程度分别高达59.70%和88%，均高于巴音郭楞和和田。克孜勒苏水资源利用效率和水资源开发利用程度分别为4.63%和1.90%，水资源开发潜力巨大。从以上讨论可以看出，评价结果符合实际情况。

6 结语

采用模糊综合评价模型对塔里木河流域的水资源承载力进行评价。结果表明：塔里木河流域综合评分为0.508，目前水资源开发利用程度较高，剩余水承载能力有限。阿克苏和喀什的综合评分分别为0.438和0.454，目前的水资源开发利用程度较高，剩余的水资源承载能力非常有限。克孜勒苏综合评分高达0.620，水资源承载力更高。为缓解塔里木河流域水资源危机，缓解水资源生态与经济开发的矛盾，迫切需要采取相关措施来提高水资源承载力。

参考文献：

[1] 陈亚宁，徐宗学.全球气候变化对新疆塔里木河流域水资源的可能性影响[J].中国科学，2004，34（11）：1047-1053.

[2]郝兴明，陈亚宁，李卫红.塔里木河流域近50年来生态环境变化的驱动力分析[J-地理学报，2006，61（3）：262-272.

[3]许有鹏，干旱区水资源承载能力综合评价研究一以新疆和田河流域为例[J]，自然资源学报，1993 （3）：229-237.

[4] 孟丽红，陈亚宁，李卫红.新疆塔里木河流域水资源承载力评价研究[J].中国沙漠，2008，28（1）：185-190.

[5]段建军，王彦国，王晓风，等.1957-2006年塔里木河流域气候变化和人类活动对水资源和生态环境的影响[J].冰川冻土，2009，31 （5）：781-791.

[6]赵自阳，李王成，王霞，等.基于主成分分析和因子分析的宁夏水资源承载力研究[J].水文，2017，37（2）：64-72.

[7] 惠泱河，蒋晓辉，黄强，水资源承载力评价指标体系 研究[J].水土保持通报，2001，21（1）：30-34.

[8]徐中民，情景基础的水资源承载力多目标分析理论及应用[J].冰川冻土，1999（2）：99-106.

[9] 闵庆文，余卫东，张建新.区域水资源承载力的模糊综合评价分析方法及应用[J].水土保持研究，2004，11（3）：14-16.

（编辑：唐湘茜）

作者简介：刘华利，男，工程师，主要从事河道管理、水政执法、灌区配水等工作。E-mail：1129049680@qq.com