基于模糊集对分析的新疆水资源脆弱性评价

黄彦号, 陈伏龙, 何朝飞, 刘 爽, 吕廷波, 孙怀卫

(1.石河子大学 水利建筑工程学院, 新疆 石河子 832003; 2.寒旱区生态水利工程兵团重点实验室,新疆 石河子 832003; 3.华中科技大学 土木与水利工程学院, 湖北 武汉 430074 )

1 研究背景

水资源作为宝贵的基础性自然资源,对于人类生存和社会发展起到不可或缺的支撑作用[1-2]。但近些年随着经济社会的进步及工业的快速发展,水资源供需矛盾和水体环境污染等问题日益严重[3],导致众多地区水资源脆弱性程度不断加剧,严重制约着经济、社会和生态的协调发展。水资源脆弱性是当前亟待解决的问题之一,也是当今世界水资源领域的研究热点[4]。位于我国西北边陲的新疆维吾尔自治区(下文简称新疆)水资源短缺且水情差异显著,而水污染及用水需求量日益凸显,探究该地区水资源系统的脆弱性状况对于当地发展和“一带一路”建设至关重要。

20世纪60年代,生态学领域的脆弱性概念被法国学者Albinet和Margat首次运用到地下水资源的研究当中[5],随着水资源问题的突出和研究的深入,水资源脆弱性的研究范畴逐渐扩大到整个水资源系统,涵盖了地表水和地下水。Hamouda等[6]在2009年分析了东尼罗河流域整个水资源系统的脆弱性情况,对该流域的合理开发与利用有重大意义。我国对于水资源脆弱性的研究起步相对较晚,但发展进程很快。穆瑾等[7]通过层次分析法评价了贵阳市的水资源脆弱性程度,结果显示其在空间分布上差异明显,且在2000—2015年间减弱和增强趋势并存;陈俊旭等[8]将灾害事件可能性(risk, R)、暴露度(exposure, E)、敏感性(sensitivity, S)和抗压性(adaptability, C)要素进行耦合,构建了物理机制较强的RESC模型研究我国东部季风区,发现其水资源脆弱性程度在空间上呈现出由华北平原向南北两侧减少的分布规律;杨法暄等[9]基于DPSIR(driving forces-pressure-state-impact-responses)模型选取了11个评价指标,利用模糊综合评价法从时空角度评价了西安市的水资源脆弱性状况,研究表明2007—2017年西安市水资源脆弱性呈现出先减小后增大的趋势。

以上研究方法均科学有效地评价了区域水资源脆弱性,但亦有不足之处。层次分析法的缺点是判断矩阵一致性检验的难度会随着涉及指标因素的增多而加大,且过程中主观性成分较多;RESC模型目前仍囿于未完全明晰各评价要素的耦合关系,模型机理与不确定性需进一步探究;模糊综合评价法在对权重矢量和隶属度函数确定过程中的主观因素较强,且计算过程相对复杂。相比而言,模糊集对分析法能够从同、异、反三个角度直观地反映出目标对象与评价等级的对立与统一关系,可将水资源系统中脆弱性状况的不确定性因素作定量化处理,准确剖析出评价对象指标层、准则层和目标层的等级状态,使评价结果更具全面性、客观性和准确性。王文圣等[10]在集对分析的基础上提出的模糊集对分析法为调水效益综合评价[11]、水资源承载力评价[12]、水资源脆弱性评价[13]、水资源安全评价[14-15]等开拓了新思路并得到广泛应用。

本研究利用模糊集对分析模型从时空维度上对新疆各地区水资源脆弱性进行动态分析与评价,采用五元引力减法集对势对目标层的发展态势进行诊断和识别,有利于全面了解近年来新疆水资源脆弱性的空间分布格局及发展趋势,对后续新疆水资源合理开发、保护及可持续利用具有重要的理论支撑意义和参考价值。

2 研究区概况与数据来源

2.1 研究区概况

我国新疆幅员辽阔,面积为166.49×104km2,约为我国领土面积的1/6。新疆地区从空间上可划分为东疆、南疆和北疆,东疆包括天山东南部的吐鲁番市和哈密市,南疆包括天山南部的克孜勒苏柯尔克孜自治州、阿克苏地区、巴音郭楞蒙古自治州、和田地区和喀什地区,北疆包括天山北部的克拉玛依市、伊犁州、博尔塔拉蒙古自治州、塔城地区、阿勒泰地区、昌吉回族自治州、石河子市和乌鲁木齐市,各地(州、市)具体行政区划见图1。(本文中新疆地图是基于自然资源部地图技术审查中心标准地图服务网站的标准地图(审图号:GS(2021)5447号)绘制,底图无修改。)

图1 新疆行政区划图

“三山夹两盆”的特殊地貌导致新疆水资源空间分配不均,呈现出北多南少、西多东少的分布特征,且降雨稀少,年平均降水深约150 mm,仅为全国平均降水深的23%[16]。2019年全疆的年降水量为2 871×108m3,地下水资源量和地表水资源量分别为508.5×108和829.7×108m3,而用水总量达到554.43×108m3,其中农业灌溉用水占到90%以上。近些年随着当地工业和农业等经济的快速增长,水资源过度开采、水体污染、水生态环境不断恶化等问题变得尤为突出。

2.2 数据来源

研究所用数据来源于2014—2019年的《新疆水资源公报》《新疆统计年鉴》以及各地(州、市)的水资源公报和统计年鉴。

3 研究方法

3.1 建立水资源脆弱性评价指标体系

水资源脆弱性评价结果与评价指标的选取紧密相关,而研究区域、研究目的及数据获得的差异也导致到目前为止没有形成具有明确标准的评价指标体系,但从作用于水资源脆弱性程度的因素来看可分为自然、人为和承载力3个方面。

自然脆弱性为系统内非人为的自然因素维持水资源满足人类需求的敏感程度,体现在降水量、土壤、水资源量等;人为脆弱性为水资源系统结构受人为因素主动改变的程度,体现在水利设施对水资源的开发和利用等;承载力脆弱性为水资源系统外人类行为及各类负荷对其造成的压力程度,与人口规模、工农业发展、经济水平等相关[17]。

从新疆水资源实际情况出发,根据科学性、全面性、易获得性、可操作性以及定性和定量相结合的原则,借鉴相关研究的现有指标体系[13,18],综合经济、社会、生态和水文等各方面因素,在信息庞杂的指标中选出11个具有代表性的指标,构建可反映自然、人为和承载力脆弱性的评价指标体系,见表1。

表1 新疆水资源脆弱性评价指标体系

产水系数(X1)可体现降水转为水资源的效率,产水模数(X2)则反映了地区的水资源储量,二者均属于自然脆弱性指标。水资源开发利用率(X3)、供水模数(X4)及地下水供水量比例(X5)体现了人为活动对水资源的开发和系统结构的影响,属于人为脆弱性指标。生态环境用水率(X6)、人均GDP(X7)、人均生活用水量(X8)、单位面积灌溉用水量(X9)、万元工业增加值用水量(X10)、人均水资源量(X11)涉及到工农业经济产值和人口规模对水资源系统产生的需求与负荷,属于承载力脆弱性指标。

在上述各评价指标中,X1、X2、X6和X11为效益型指标(即正向指标),其指标值越大表明水资源脆弱性程度越低,水资源状态越好,水资源系统面临的压力越小;X3、X4、X5、X7、X8、X9和X10为成本型指标(即反向指标),其指标值越大表明水资源脆弱性程度越高,水资源系统面临的压力越大。

3.2 划分指标等级

评价指标等级边界值的确定直接影响到水资源脆弱性评价的准确性,参考新疆地区水资源研究现有的评价标准[19-20],并借鉴专家的相关意见,将脆弱性等级划分为5级,见表2。

表2 水资源脆弱性评价指标等级划分标准

Ⅰ～Ⅴ级分别代表不脆弱、轻度脆弱、一般脆弱、比较脆弱和严重脆弱。不脆弱(Ⅰ级)地区水资源状况良好,具有较大的开发潜力;一般脆弱(Ⅲ级)地区水资源脆弱性程度为中等,可基本维持经济社会的发展;严重脆弱(Ⅴ级)地区的水资源状况出现危机,在一定程度上制约着经济社会的可持续协调发展。轻度脆弱(Ⅱ级)和比较脆弱(Ⅳ级)分别为Ⅰ、Ⅲ级和Ⅲ、Ⅴ级的过渡。

3.3 计算指标权重

各指标对于水资源脆弱性评价的影响程度并不相同,需要合理的方法赋予其指标权重。为了规避主观因素对赋权造成的影响,选用熵权法计算指标权重。熵权法是一种根据原始数据反映系统无序程度的客观赋权方法,其在原始数值标准化处理的基础上,根据公式求得各指标熵权[9]。

3.4 构建基于五元联系度的模糊集对分析模型

3.4.1 模型基本原理 模糊集对分析是针对系统内不确定性关系的研究方法,从不确定性系统内两个关联集合的同一性、差异性和对立性出发,通过建立联系度对其同、异、反关系进行描述和分析[21]。假设有联系的集合X和Y构成集对H(X,Y),且均有N项特性,则描述集对关系的联系度为:

μX～Y=a+bI+cJ

(1)

式中:同一度分量a=S/N,表示集对性质的相同程度;差异度分量b=F/N,表示集对性质的差异性程度;对立度分量c=P/N,表示集对性质的相反程度;a、b、c∈[-1,1];S、F、P分别为同一性、差异性和对立性集对的个数,满足S+F+P=N,因此a+b+c=1[22];I和J分别为差异不确定系数和对立系数,I∈(-1,1),J恒为-1,但两者时常仅起标记作用[23]。

在水资源脆弱性评价应用中为将联系度描述得更为精确,可将差异度分量b分多个层次,如轻度差异b1、中度差异b2、重度差异b3,从而构成五元联系度[14]公式:

μX～Yk=a+b1I1+b2I2+b3I3+cJ

(2)

式中:集合X由n项指标值Xj构成,集合Yk由各指标对应的等级标准Yjk(k=1,2,…,5)构成,μX～Yk为评价指标Xj与k级的联系度,I1、I2和I3均为差异不确定系数。为简化计算且减小信息重复性,在计算评价指标Xj与k级标准的五元联系度时仅确定涵盖信息量最全面的μX～Y1即可,则a、b1、b2、b3、c分别代表评价指标Xj隶属于Ⅰ～Ⅴ级标准的可能程度[24]。

3.4.2 计算模糊联系度

(1)计算单指标联系度。模糊集对联系度是将指标等级边界值模糊性充分考虑在内并反映两个关联集合某指定属性同、异、反关系程度的函数表达式[25]。S1、S2、S3、S4为指标等级划分的门限值,具有模糊性和不确定性等特点,采用文献[10]中的模糊五元联系度计算公式可规避将指标直接带入标准范围内出现的误差。

对于正向指标(效益型指标),单指标联系度μX～Y1为:

(3)

对于反向指标(成本型指标),单指标联系度μX～Y1为:

(4)

(2)计算准则层联系度。将子系统内各指标的联系度与在准则层内的权重值相乘,再求和便可得到准则层联系度[25]:

(5)

式中:ωj为各指标在准则层内的权重值;n*为子系统内指标个数,μX～B为准则层联系度。

(3)计算目标层联系度。目标层综合联系度计算通常包括指标层到目标层的逐级递推以及由指标层直接计算两种方式,由于前者过程相对繁琐,本文将由指标层直接计算[10]:

(6)

式中:wj为单指标权重值;n为评价对象目标层的指标个数;μX～A为目标层联系度。

3.4.3 确定评价等级 差异不确定系数的取值通常会受到主观因素的干扰,因此对各联系度分量采取属性识别法和置信度准则法[26]来确定其隶属度等级。

(7)

k=min{k|hk>λ;k=1,2,…,k}

(8)

式中:fk为各联系度分量;λ为置信度,取值范围一般为[0.5,0.7],由于λ取值过大会导致评价结果偏于保守,因此为了提高评价结果的敏感度,本文选取λ=0.5;hk为属性测度,当hk>λ≥hk-1时,脆弱性等级为k级。

3.4.4 发展态势诊断识别 集对的同一度相对于对立度的发展趋势为集对势,亦称联系势,是一种定量描述集对系统在特定问题情况下发展态势的联系数伴随函数[27-28]。近些年在学者们的不断完善下,弥补了除法集对势和广义集对势的缺陷,并引入了阻尼系数和万有引力思想,结合五元减法集对势构建了五元引力减法集对势[29],其势值公式如下:

(9)

根据“均分原则”可将势值划分为反势、偏反势、均势、偏同势和同势,其取值范围分别为[-1.0,-0.6)、[-0.6,-0.2)、[-0.2,0.2]、(0.2,0.6]、(0.6,1.0]。在研究中可依据集对势值的取值范围进行水资源脆弱性评价,势值越高则水资源脆弱性越低。因而需密切关注反势地区,做好调控和改善措施。对于偏反势地区也要采取预警措施,防止水资源脆弱性状况进一步恶化。

但实际应用中某些特殊情况会使计算结果失准,原因在于公式(9)并没有将b1、b2、b33个差异度分量对整体态势的作用分开考虑,仅对其做求和处理并视为一个整体[30]。因此需对该式进行合理地优化,将差异度分量各子项对集对系统态势的影响体现出来,如公式(10)所示[29]。

(10)

4 结果与分析

4.1 评价指标权重分布

表3为2014—2019年及多年平均水资源脆弱性评价指标权重分布(采用熵权法计算)。

表3 2014—2019年及多年平均水资源脆弱性评价指标权重

由表3可知,地下水供水量比例(X5)的多年平均权重最大,说明地下水的开发对脆弱性状况影响强烈;供水模数(X4)的多年平均权重最小,说明其对脆弱性状况影响较小。但历年指标权重是非恒定的,年度间水资源脆弱性评价的可比性通过参考指标等级界值,根据相应指标权重与模糊集对分析模型确定的联系度计算等级来衡量。

4.2 脆弱性等级评价

4.2.1 脆弱性等级空间分布 根据模糊集对分析模型及公式(5)、(6)得出指标层、准则层和目标层的五元联系度,利用置信度准则进而求出各级的属性测度和评价等级。

表4为克拉玛依市2014—2019年多年平均单指标五元联系度及评价等级,图2为新疆各地区(州、市)水资源分别在自然、人为、承载力脆弱性3个准则层的多年平均等级分布,图3为新疆各地区(州、市)水资源脆弱性多年平均状况下的目标层等级分布。

表4 克拉玛依市2014—2019年多年平均单指标五元联系度及评价等级

图2 新疆各地区(州、市)2014—2019年多年平均水资源脆弱性准则层等级分布

图3 新疆各地区(州、市)2014—2019年多年平均水资源脆弱性目标层等级分布

指标层评价以多年平均状况下产水模数最低而人均GDP最高的克拉玛依市为例进行详细说明。由表4得知,人均生活用水量(X8)和万元工业增加值用水量(X10)为Ⅰ级,产水系数(X1)、产水模数(X2)、水资源开发利用率(X3)、人均GDP(X7)和人均水资源量(X11)为Ⅴ级。指标等级情况反映了克拉玛依市水资源匮乏且开发与需求程度较强,但生活用水节约且工业用水效率较高。

如图2所示,自然脆弱性方面,除伊犁州为Ⅲ级和博尔塔拉蒙古自治州(下文简称博州)、阿勒泰地区为Ⅳ级外,其他地区均为Ⅴ级。从计算过程分析其原因,是因为该子系统仅有2项评价指标,且具体表现为产水模数(X2)总体上偏向于严重脆弱,产水系数(X1)偏向于比较脆弱,而产水模数(X2)的准则层权重为0.576,大于产水系数(X1)的准则层权重0.424,其对水资源自然脆弱性的影响更显著。该情况反映出新疆除伊犁州外水资源普遍短缺匮乏,且蒸发较强,降雨转为水资源的效率较低。人为脆弱性方面,东疆地区为Ⅳ级,脆弱性最高;北疆地区次之,等级分布为Ⅰ～Ⅳ级;南疆地区脆弱性相对较低,等级分布为Ⅰ～Ⅱ级。东疆地区蒸发强,致使地表水资源短缺的形势愈加严峻,因此地下水的开采利用是当地农业、生活等用水的重要来源,这是加剧人为脆弱性的主要原因。承载力脆弱性方面,全疆呈现“中间高、南北低”的形态,乌鲁木齐市的脆弱性最严重,达到Ⅳ级,主要因为该市人口密度大,经济发达,对水资源系统造成的压力与负担较大;和田地区脆弱性最低,为Ⅰ级,主要因为该地区经济水平相对落后,对水资源的需求较小,且人均水资源量相对充沛。

由图3可以看出,各地区(州、市)水资源脆弱性目标层多年平均等级分布为Ⅱ～Ⅳ级。东疆哈密市和吐鲁番市为Ⅳ级,水资源状况属于比较脆弱。南疆等级分布为Ⅱ～Ⅲ级,其中,巴音郭楞蒙古自治州(下文简称巴州)、阿克苏地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州(下文简称克州)和喀什地区为Ⅲ级,属于一般脆弱,面积占比为76.05%;和田地区为Ⅱ级,属于轻度脆弱,面积占比为23.95%。北疆等级分布为Ⅱ-Ⅳ级,其中,乌鲁木齐市和石河子市为Ⅳ级,属于比较脆弱,面积占比为3.96%;塔城地区、克拉玛依市、昌吉回族自治州(下文简称昌吉州)、博州为Ⅲ级,属于一般脆弱,面积占比为51.35%;阿勒泰地区和伊犁州为Ⅱ级,属于轻度脆弱,面积占比为44.69%。

北疆水资源脆弱性目标层虽出现Ⅳ级地区,但面积占比仅为3.96%,而北疆Ⅱ级地区面积占比较南疆高出20.74%,水资源脆弱性总体上低于南疆。综上所述,东疆水资源状况最脆弱,南疆地区次之,北疆地区最优,但是乌鲁木齐市和石河子市水资源系统健康状况不佳,有待改善和调控。

4.2.2 脆弱性等级时间变化 图4为2014—2019年新疆各地区(州、市)水资源脆弱性目标层等级分布状况,将其在时间维度上进行对比分析,探究各地区(州、市)水资源状况的发展趋势并计算出水资源脆弱性在研究时段内的变化趋势系数用于对比分析,如图5所示。

图4 2014—2019年新疆各地区(州、市)水资源脆弱性目标层等级分布

图5 2014—2019年新疆各地区(州、市)水资源脆弱性目标层等级变化趋势

从图4、5可以看出,2014—2016年各地区(州、市)脆弱性等级为Ⅱ～Ⅴ级,2017—2019年为Ⅱ～Ⅳ级。2014—2019年乌鲁木齐市、博州、伊犁州、塔城地区及阿勒泰地区趋势系数均为0,说明这些地区(州、市)水资源脆弱性状况相对稳定,其中乌鲁木齐市恒为Ⅳ级,博州和塔城地区恒为Ⅲ级,伊犁州和阿勒泰地区恒为Ⅱ级,面积共占全疆的18.88%。阿克苏地区、克州和喀什地区趋势系数大于0,表明这些地区(州)水资源脆弱性在2014—2019年间呈升高趋势,面积共占全疆的19.03%,其中克州趋势系数最高,为0.229,其水资源状况恶化趋势最为显著,单位面积灌溉用水量和万元工业增加值用水量较多、水资源利用效率较低或是致使脆弱性状况加剧的重要原因,故而该州迫切需要优化工业用水结构、推广节水灌溉技术来减缓脆弱性恶化趋势。克拉玛依市、吐鲁番市、哈密市、昌吉州、巴州、和田地区及石河子市的趋势系数均小于0,表明这些地区(州、市)水资源脆弱性状况呈缓解和改善趋势,面积共占全疆的62.09%,其中克拉玛依市降低幅度最为显著,在研究时段内该市水资源脆弱性从Ⅳ级降至Ⅱ级。

据以上研究表明,2014—2019年新疆水资源状况总体上呈改善趋势,符合实际发展现状。这是因为近几年新疆重视河流湖泊的整治以及水利工程项目的建设,推进了农村饮用水工作的落实进度,且多地加大了水环境及生态环境用水率的保障力度,降低了水灾害的发生频率,也提高了人民生活用水效率,因而水资源脆弱性状况得到了一定程度的改善。

4.3 脆弱性发展态势诊断识别

通过公式(10)计算得到2017—2019年新疆各地区(州、市)水资源脆弱性的五元引力减法集对势值和发展所属态势,如表5所示。

表5 2017—2019年新疆各地区(州、市)水资源脆弱性五元引力减法集对势计算结果

由表5可见,2018年仅喀什地区为反势,势值为-0.643,该地区水资源系统脆弱程度已经影响到经济社会的可持续发展,是调控的主要对象。2017—2019年乌鲁木齐市、哈密市和昌吉州发展态势恒为偏反势,表明该市(州)水资源状况一直存在向脆弱性发展的态势,所以要采取预警措施,防止该部分地区从偏反势向反势过渡从而导致水资源状况进一步恶化。阿勒泰地区在2018和2019年的水资源态势均为偏同势,说明该地区水资源状况基本上可以达到经济社会发展和生态用水的要求。

将态势与评价等级进行比较,Ⅰ～Ⅴ级分别对应“同势”、“偏同势”、“均势”、“偏反势”和“反势”。不难发现,大部分地区的评价等级可以对应所属的发展态势,2017、2018、2019年分别只有5、6、6个地区(州、市)的发展态势与对应的等级有所区别,但相差甚微。因此引力减法集对势结果与等级评价体现的水资源脆弱性状况基本一致,可以准确反映地区水资源脆弱性的发展态势,同时亦表明水资源脆弱性愈严重的地区发展态势愈不利。

为验证模糊集对分析法的可行性,利用综合指数法[31]计算各地区(州、市)的水资源脆弱性等级。该方法首先是求得评价对象各指标的标准化数值与权重的乘积之和即综合指数值,再将其与等级标准阈值进行关联从而得到评价等级,这里采用等间距法进行等级标准的划分。研究发现仅有4个地区的等级相差1级,占地区(州、市)总数量的26.7%,其余等级均相同,造成这一微小差别的原因是脆弱性指数法阈值范围的确定存在主观因素的影响。但两种方法计算结果大致相同,说明模糊集对分析方法具有可靠性和科学性,可付诸实际应用。

5 讨 论

基于自然、人为、承载力脆弱性3个角度构建指标体系进行水资源脆弱性评估的研究中,原彩萍等[13]、职璐爽等[32]采用降水量代表自然脆弱性指标,降水量反映降水的充沛程度,是水资源储量补给的重要来源。但新疆地区海拔高、空气稀薄且太阳高度角大,致使光热资源充足,从而对降水的蒸发强度加大,因此降水量的多少不足以反映新疆水资源自然方面的脆弱性状况。与之相比,产水系数体现了降水转化为水资源的效率,可间接反映出植被覆盖程度、土壤、地形等与蓄水有关的因素情况,故本研究采用产水系数代表自然脆弱性指标。

在水资源脆弱性的变化趋势方面,新疆总体上呈下降趋势,表明水资源脆弱性状况向良好、健康的方向发展,这点与范玲等[33]利用压力-状态-响应模型研究的同一时段内新疆水资源脆弱性发展状况相吻合。水资源系统健康状况在空间分布上呈现东疆<南疆<北疆的形态,与张志君等[20]对新疆水资源安全的评价结果相同,但具体到各地区(州、市)时出现差异,如本文南疆的和田地区水资源脆弱性状况相对较小,这是因为本文将人均GDP、人均生活用水量及供水模数作为成本型指标,这些指标值愈小,对水资源系统造成的压力愈小。

准则层与目标层关系紧密,可为目标层评价结果提供原因参考。如南疆和东疆水资源的自然脆弱性状况同样严峻,但南疆的最终目标层等级低于东疆,主要因为东疆水资源系统的人为脆弱性明显强于南疆,因此东疆地区要加大地下水开采的监督力度,促进生产生活用水与水资源保护的统筹协调。

由于指标数据不足,本研究时段仅有6 a,因而脆弱性等级时间变化趋势存在偶然性。在后续的研究中将延长水资源脆弱性评价的研究时段,并不断完善评价指标体系,使得脆弱性状况在时间变化趋势上的研究结果更具说服性和科学性。

6 结 论

从新疆水资源实际状况出发,建立包括自然、人为和承载力3个子系统的水资源脆弱性评价指标体系,通过熵权法和模糊集对分析法判断新疆各地区(州、市)指标层、准则层和目标层的评价等级,采用五元引力减法集对势对目标层的发展态势进行诊断和识别,可得出以下结论:

(1)地下水供水量比例在多年平均状况下为权重值最大的影响因子,为此可提出相对应的调控措施,推动新疆智慧水利的发展,实时监测地下水水位变化,加强地下水开采的监管力度以限制地下水的过度开采,在全疆推广和普及滴灌、喷灌等现代化节水灌溉设施,提高用水效率,对地表水和地下水进行综合治理与统筹协调,提高植被覆盖率进而涵养地下水源。

(2)新疆水资源脆弱性空间分布不均,东疆地区面临着较大的水资源压力,哈密市和吐鲁番市为需要密切关注和加强调控的主要对象;南疆地区次之,要对2018年出现反势态势的喀什地区进行调控和改善;北疆地区水资源脆弱性程度相对较低,其中伊犁州和阿勒泰地区水资源状况最优,但乌鲁木齐市和昌吉州的发展态势在研究时段内恒为偏反势。

(3)2014—2019年全疆的水资源脆弱性状况总体上呈现不断改善的态势。62.09%的地区趋势系数小于0,水资源脆弱性呈降低趋势,其中克拉玛依市降低趋势最为显著;18.88%的地区趋势系数为0,水资源状况相对稳定;19.03%的地区趋势系数大于0,水资源脆弱性呈升高趋势,其中克州升高趋势最为显著。

(4)模糊集对分析模型与脆弱性指数法的等级评价结果大致相同,与引力减法集对势态势分析反映的情况基本一致,适用于区域水资源的脆弱性评价分析,可为新疆水资源的可持续利用和用水结构的优化管理提供技术支持和理论参考。