遼河流域水資源承載能力研究

(凌源市水利局，遼寧 凌源 122500)

1 遼河與遼河干流概況

遼河是中國七大河流之一。發源于河北平泉縣，流經河北、內蒙古、吉林和遼寧4個省區，在遼寧盤山縣注入渤海。全長1430km，流域面積22.9萬km2，是中華民族和中華文明的發源地之一。西遼河于臺河口分為南北兩支，南支為主流西遼河，北支為新開河。兩河于雙遼匯合后南下，至福德店匯合東遼河后始稱遼河。經鐵嶺后轉向西南，至六間房再一分為二，一股南流為外遼河，在三岔河與渾河、太子河匯合，稱大遼河，經營口市注入渤海； 另一股西南流稱雙臺子河，經盤山南匯繞陽河后，由盤錦市盤山縣注入渤海。遼河干流即福德店-雙臺子河-盤山流段，途經鐵嶺、沈陽、盤錦[1]。

2 評價指標體系建立

指標體系，也稱評價指標體系，是指為完成一定研究目的，而由若干相互聯系的指標組成的指標群。指標體系的建立不僅要明確指標體系由哪些指標組成，更應明確指標之間的相互關系，即指標結構。指標體系可以看成是一個信息系統，該信息系統的構造主要包括系統元素的配置和系統結構的安排。系統中的元素即指標，結構即指標元素之間的相關關系[2][3]。

水環境承載力的量化離不開指標體系的研究，水環境承載力指標體系應包括以下幾個部分。

2.1 水資源系統指標

如：水資源量、人均水資源占有量、水資源開發利用程度、供水費用、水資源利用率、回用率、供需比等。

2.2 經濟系統指標

如：工業總產值、工業用水定額、工業重復利用率、工業節水指標、工業用水損失率、單位水資源工業產值、工業廢水排放量等，農業灌溉用水定額、人均灌溉面積。

2.3 社會系統指標

如：人均GDP、人口增長率、人均供水量、人均工業產值、生活用水定額、城鎮化程度等。

2.4 生態環境系統指標

如：生態用水率、化學需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)、氨氮、高錳酸鉀、單位人口COD排放量、污徑比等。

3 綜合評價

指標體系中羅列的指標眾多，如果都將其作為指標體系中的指標則會出現指標冗余、指標重復計算等問題。應根據協調性、客觀性、保序性準則對指標進行篩選，構成水環境承載力指標體系。

指標體系的基本結構可以是多指標集合、樹形結構、叢形結構和矩陣結構形式。本次研究將采用樹形結構。如圖1所示：

圖1 遼河干流水環境承載力評價指標體系框架

4 指標體系權重的確定，層次總排序

水環境承載力指標體系中各個指標的權重采用層次分析法確定[4]，層次分析法是20世紀70年代由美國運籌學家A. L. Saaty提出的(Analytical Hierarchy Process，簡稱AHP方法)，是一種定性與定量相結合的決策分析方法，將決策者對復雜系統的決策思維過程模型化、數量化的過程。應用這種方法，決策者通過將復雜問題分解為若干層次和若干因素，在各因素之間進行簡單的比較和計算，就可以得出不同方案的權重，為最佳方案的選擇提供依據。

由層次分析法確定各指標權重，各指標權重見表1：

表1 層次總排序

5 綜合評價計算

指標數據分為兩種[5][6]：?正效益指標，也就是該指標數據越大，水環境評價就越高； ?負效益指標，也就是該指標數據越小，水環境評價就越高。評價指標共11項，其性質、量值、量綱差異很大，要進行綜合評價，必須通過評分法實現統一，消除上述差異。將各指標的無量綱值乘以相應的相對重要性權值，最后11項求和即可得到遼河干流的綜合得分值。本文按照以下方式進行無量綱化處理。取最優值為1，最差值為0，處于兩者之間的指標數據按以下公式進行無量綱化處理。其中，Xij表示第i個三級指標的第j組數據，λij是Xij無量綱化后的值。

正效益指標：

負效益指標：

根據所構建的遼河干流水環境承載能力評價計算指標體系，以遼寧省第二次水資源評價成果《遼寧省水資源》和《遼河流域水資源規劃修編大綱》為基本數據源，獲得遼河干流各水資源四級區的水環境承載能力評價指標樣本值，數值如表2：

表2 遼河干流2010水環境承載能力評價指標樣本值

用上述指標無量綱化的方法可以求得各指標的λ。

通過計算可以歸納得到2008年各指標無量綱化的結果，如表3：

表3 2010各指標無量綱化的結果

得到指標數據無量綱化及各指標權重后，我們進行加權求和，計算公式如下：

式中Ui——各指標權重；

n——指標個數；

C——遼河干流的水環境綜合評價指數，C的數值越大，表示水環境的綜合評價越高，當C=1時，說明水環境綜合評價最高，是最理想的水環境狀態。計算結果如表4與圖2所示：

表4 2010—綜合評價計算值C

圖2 2010遼河干流水環境承載力綜合評價計算結果

由得到指標數據無量綱化及各指標權重后，我們進行加權求和，得出遼河干流以柳河口為界的各行政分區的2010的綜合評價值，根據各行政分區的計算面積所占的比重得到遼河干流水環境承載力綜合評價值：

C=0.448

6 結 論

本研究將水環境承載力分為3級：承載性良好(Ⅰ級)，可承載(Ⅱ級)，不可承載(Ⅲ級)。日前國內外對水環境承載力評價還沒有一個統一的標準體系，本研究給定綜合評價值的3級評價標準值，是在參考全國平均水平以及國內部分經濟、社會、環境協調發展，水環境開發利用實際水平的基礎上確定的(見表5)。

表5 評價標等級

計算結果顯示,遼河干流水環境承載力整體在2010有向可承載性良好方向發展的趨勢，說明近些年來遼河流域在水環境方面、節水省水方面、實施分類供水方面取得初步成效。

1 遼寧省水科院.遼河流域規劃鑒定成果報告[R].2007.

2 馬英，石瑞杰.基于模糊層次分析法的水環境承載力評價[J].安徽農業科學，2010，38(21).

3 李如忠.基于指標體系的區域水環境動態承載力評價研究[J].中國農村水利水電，2006(9):42-46.

4 宋全香,左其亭.水環境承載能力預測模型及其在鄭州市的應用[J].水資源保護,2004(4):22-24.

5 崔樹彬.河流水環境承載力及其定量化研究[J].水問題論壇，2003，38(1):28-32.

6 唐劍武，葉文虎.環境承載力的本質及其定量化初步研究[J].中國環境科學.1998，18(3).