基于集对分析的新疆南疆地区水资源承载力评价

2021-07-22于春平

东北水利水电 2021年7期

于春平

（新疆兵团勘测设计院（集团）有限责任公司，新疆乌鲁木齐830002）

水是人类社会赖以生存的自然资源之一，是制约社会经济可持续性发展的主要因素。然而由于气候变化和社会经济的快速发展，水问题日趋严重。为了解决水资源、社会经济、生态环境之间的关系，实现水资源可持续开发利用，众多学者开展了水资源承载力的研究。水资源承载力研究分为两方面：一是通过计算得到最大人口数或经济规模，如多目标分析法[1]、系统动力学法[2，3]；二是水资源承载状况评价，如可变模糊评价方法[4]、投影寻踪方法[5]、模糊综合评价方法[6]、PSR[7]等。本文主要是研究在“三条红线”用水总量控制下，运用集对分析方法，对南疆地区2016 年、2030 年水资源承载状况进行评价。

集对分析是赵克勤于1989 年提出处理确定与不确定系统问题的一种方法[8]，后学者将其引入水资源水环境系统评价中[9,10]，其方法可行有效[11]。集对分析法应用于水资源承载力评价，将水资源承载力评价指标与评价标准划分为两个集合，构成一个集对。求解每个集对的联系度表达式，计算联系度数，对不同指标的联系度数求加权和得到平均联系度数，根据平均联系度数的大小即可判断各指标所属等级。

1 研究范围

以天山为界，将新疆分为南北两部分，天山以南为南疆。南疆有九大水系一条干流，均属于塔里木河流域，水资源三级区12 个，新疆生产建设兵团在和田河流域、叶尔羌河流域、喀什噶尔河流域、阿克苏河流域、渭干河流域、开孔河流域、克里雅河诸小河、车尔臣河诸小河和塔里木干流共9 个三级区都有分布。此次研究范围为兵团所在的流域，因水资源承载力评价指标涉及水资源总量与水资源可利用量两个因素，塔里木河干流无此量值，不对这个区域水资源承载力进行评价。

2 基于集对分析的南疆水资源承载力评价

2.1 水资源承载力指标体系构建

借鉴其他学者研究成果，选取10 个指标建立3 个层次的南疆水资源承载力评价指标体系。按照10 个评判因素对南疆地区水资源承载力的影响程度，参考相关的研究成果和水资源一些评价标准，将这10 个评价因素划分为3 个等级，见表1。V1表示流域状况较好，水资源开发利用潜力较大，水资源对社会经济发展有保障；V3表示流域状况较差，水资源承载力达到极限，无开发利用潜力；V2介于V1和V3两级之间，表明流域水资源开发利用具有一定的规模，有一定的开发利用潜力。

表1 水资源承载力评价指标体系

现状2016 年指标通过统计年鉴和水资源公报数据计算得到，2030 年指标根据《新疆塔里木河流域综合规划》、“三条红线”等资料进行预测分析得到，见表2。

表2 南疆地区2016 年和2030 年水资源承载能力指标表

2.2 确定指标权重

层次分析法将多种因素影响的复杂系统分成若干个层次，根据专家对两两因素重要性判断打分，通过数学模型得到指标权重。采用层次分析法得到南疆水资源承载力各指标权重，Wi=（0.318 4，0.183 8，0.071 9，0.050 9，0.036 2，0.036 2，0.033 8，0.017 4，0.012 9，0.238 5）。

2.3 联系度表达式

依据水资源承载力评价指标特性，可将其分为越大越优型和越小越优型。对于越大越优型指标（正向指标）和越小越优型指标（负向指标），评价指标属于I 级标准的联系度为：

式中：S1，S2，S3分别为评价指标分级的门限值；s为水资源承载力评价样本；k为评价指标；x为评价指标的实测值。

2.4 水资源承载力等级判断

求出各指标相对于评价标准的联系度后，再根据下式得出评价对象的平均联系度。

式中：Ak为评价指标权重，∑Ak=1。

针对各地区水资源承载力评价样本s，比较us中a，b，c的相对大小，即可判断出该区域水资源承载力所属等级：若max [a，b，c]=b，则判为II级；若max[a，b，c]=a，且a+b≥0.7，则判为I 级，否则判为 II 级；若 max[a，b，c]=c，且b+c≥0.7，则判为III 级，否则判为II 级。

根据式（1）—（3）求得南疆8 个流域2016 年和2030 年水资源承载力平均联系度，见表3。通过对比分析，判断各流域水资源承载力等级，见表4。