江蘇沿海地區(qū)水資源承載力研究——以鹽城市為例

任　黎,楊金艷,相欣奕

(1.河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江蘇 南京　210098;2.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院, 江蘇 南京　210098; 3.江蘇省水文水資源勘測(cè)局蘇州分局, 江蘇 蘇州　215006;4.西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院, 重慶　400715)

江蘇沿海地區(qū)水資源承載力研究——以鹽城市為例

任黎1,2,楊金艷3,相欣奕4

(1.河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江蘇 南京210098;2.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院, 江蘇 南京210098; 3.江蘇省水文水資源勘測(cè)局蘇州分局, 江蘇 蘇州215006;4.西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院, 重慶400715)

摘要：區(qū)域水資源承載力是進(jìn)行生態(tài)環(huán)境建設(shè)和確定社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。根據(jù)水資源承載能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立的原則,將鹽城市發(fā)展分為水資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及生態(tài)環(huán)境3個(gè)子系統(tǒng),構(gòu)建了水資源承載力模糊綜合評(píng)價(jià)模型,并應(yīng)用該模型對(duì)鹽城市水資源進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明:鹽城市水資源開發(fā)利用已達(dá)到相當(dāng)規(guī)模,在現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下,該地區(qū)的水資源承載潛力已相對(duì)較小,水資源供需矛盾突出。提出提高水資源承載力的對(duì)策,為該區(qū)域今后水資源開發(fā)利用提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：水資源承載力;模糊綜合評(píng)價(jià)法;指標(biāo)體系;鹽城市

水資源承載力是指在未來的不同時(shí)間尺度上和一定生產(chǎn)條件下,在保證正常的物質(zhì)生活條件下,以維護(hù)生態(tài)環(huán)境良性發(fā)展為條件,某一研究區(qū)域人口增長(zhǎng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最大容量[1]。衡量一個(gè)區(qū)域的水資源承載力大小對(duì)當(dāng)?shù)鼐C合協(xié)調(diào)發(fā)展和發(fā)展規(guī)模具有極其重要影響,國(guó)際上大多將其納入可持續(xù)發(fā)展理論,已引起學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注,成為當(dāng)前水資源科學(xué)中的一個(gè)重點(diǎn)和熱點(diǎn)研究問題[2]。國(guó)內(nèi)眾學(xué)者也提出了自己關(guān)于區(qū)域水資源承載力的看法,但至今未形成系統(tǒng)、科學(xué)的理論體系[3]。

鹽城市是江蘇省下轄的地級(jí)市,位于江蘇省中部,東瀕黃海,是江蘇沿海城市之一,是江蘇省省轄市中面積最大的市,總面積達(dá)14 983 km2。全市多年平均水資源總量為47.89億m3,總體上屬于資源性缺水,水資源供需矛盾突出已經(jīng)成為制約鹽城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“瓶頸”因素。本文以2012年為基準(zhǔn)年,2020年為近期規(guī)劃水平年,2030年為遠(yuǎn)期規(guī)劃水平年,采用模糊綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)鹽城市水資源承載能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1指標(biāo)選取和指標(biāo)權(quán)重

水資源承載力指標(biāo)體系的建立是水資源承載力評(píng)價(jià)的一個(gè)關(guān)鍵性問題。根據(jù)水資源承載能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立的原則[4],在綜合考慮區(qū)域“社會(huì)經(jīng)濟(jì)生態(tài)”的發(fā)展規(guī)模和質(zhì)量,參照全國(guó)水資源供需分析中的指標(biāo)體系[5-6],將鹽城市發(fā)展分為水資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及生態(tài)環(huán)境3個(gè)子系統(tǒng),建立鹽城市水資源承載能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。權(quán)重既是決策者的主觀評(píng)價(jià),又是指標(biāo)物理屬性的客觀反映,采用廣泛應(yīng)用的層次分析法對(duì)各指標(biāo)賦權(quán)。所選取指標(biāo)及其權(quán)重見表1。

表1　鹽城市水資源承載能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

按照上述8個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)區(qū)域水資源承載能力的影響程度,借鑒國(guó)際同類研究的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[7],確定鹽城市各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)水資源承載能力影響程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的等級(jí)數(shù)值,將評(píng)價(jià)指標(biāo)分為3個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí):Ⅰ級(jí)表示水資源仍有較大的開發(fā)潛力,水資源承載能力情況較好;Ⅱ級(jí)表示水資源開發(fā)利用已有相當(dāng)規(guī)模,仍有一定潛力;Ⅲ級(jí)表示水資源承載能力較差,開發(fā)利用潛力較小，詳見表2。

表2　評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2鹽城市水資源承載能力綜合評(píng)價(jià)

2.1　模糊綜合評(píng)價(jià)方法

由于水資源承載力具有不確定性和模糊性,定性和定量指標(biāo)摻雜,指標(biāo)間存在著不確定性和互不協(xié)調(diào)性,故用模糊綜合評(píng)價(jià)模型能夠較好地對(duì)水資源承載力進(jìn)行多因素、多層次的綜合評(píng)價(jià),全面地反映區(qū)域水資源承載力狀況。

模糊綜合評(píng)價(jià)模型是以模糊數(shù)學(xué)[8]為基礎(chǔ),可將一些邊界不清、不易定量的評(píng)價(jià)指標(biāo)定量化(即確定隸屬度),由此經(jīng)過一個(gè)低層次、小系統(tǒng)過渡到高層次、大系統(tǒng)的逐漸綜合,實(shí)現(xiàn)最終的評(píng)價(jià)結(jié)果。模糊綜合評(píng)價(jià)模型的一般步驟為[9]:

a. 建立評(píng)價(jià)對(duì)象的因素集,U={u1,u2,…,un},共有n個(gè)因素(評(píng)價(jià)指標(biāo))。

b. 建立評(píng)價(jià)對(duì)象的備擇集,又稱為評(píng)價(jià)集,V={v1,v2,…,vm},共有m個(gè)因素(評(píng)價(jià)等級(jí))。

c. 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重向量集W=[W1,W2,…,Wn]。

d. 在評(píng)價(jià)對(duì)象的因素集U與評(píng)價(jià)等級(jí)集V之間進(jìn)行單因素評(píng)價(jià),進(jìn)而建立模糊關(guān)系矩陣R:

式中:rij表示第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)ui對(duì)應(yīng)于第j個(gè)等級(jí)vj的相對(duì)隸屬度;

e. 選擇合成算子[10],將W與R合成得到B,其基本模型為B=W·R,“·”為模糊合成運(yùn)算算子。

f. 根據(jù)模糊模式識(shí)別評(píng)判等級(jí)，如最大隸屬度原則等。

2.2　數(shù)據(jù)來源

根據(jù)2007—2012年《江蘇省統(tǒng)計(jì)年鑒》和2007—2012年《鹽城市水資源公報(bào)》的序列統(tǒng)計(jì)資料,分別計(jì)算和預(yù)測(cè)未來不同規(guī)劃水平年鹽城市所選指標(biāo)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù),具體見表3。

表3　鹽城市各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)

2.3　方法應(yīng)用

運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,計(jì)算得出8個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)在2012年、2020年和2030年不同保證率下各指標(biāo)對(duì)應(yīng)各等級(jí)的隸屬度矩陣R,然后結(jié)合上述權(quán)重矩陣W,可以計(jì)算出鹽城市水資源承載能力的評(píng)價(jià)結(jié)果矩陣B。根據(jù)B中各bj的值與對(duì)應(yīng)的aj值(Vm分級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的評(píng)分值am)即可推求出水資源承載能力的綜合評(píng)分值,見表4。

表4　鹽城市水資源承載能力綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

評(píng)價(jià)結(jié)果表明:鹽城市水資源承載力綜合評(píng)分值很小,最大只能達(dá)到0.528,表明在現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下,水資源承載力開發(fā)潛力不大。由于鹽城市當(dāng)?shù)厮Y源量相對(duì)較少,地下水開采量的限制,本地水資源進(jìn)一步開發(fā)利用潛力很小。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果bj對(duì)Ⅱ級(jí)的隸屬度最大,有的指標(biāo)對(duì)Ⅲ級(jí)的隸屬度最大。Ⅰ級(jí)表示情況較好級(jí)別,表示研究區(qū)水資源仍有將強(qiáng)的承載能力,水資源開發(fā)利用程度較小,水資源能夠滿足研究區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水資源的需求。Ⅲ級(jí)表示狀況較差,水資源承載力已接近飽和值,進(jìn)一步開發(fā)潛力較小。Ⅱ級(jí)則介于兩者之間,這說明鹽城市的水資源供給、開發(fā)、利用已有相當(dāng)規(guī)模,但仍有一定的開發(fā)利用潛力,如果對(duì)水資源加以合理利用,注重節(jié)約保護(hù),鹽城市內(nèi)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水資源需求供給將有一定的保證。

3結(jié)論

根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果,鹽城市水資源開發(fā)利用已成規(guī)模,但尚具有一定的開發(fā)利用潛力。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展角度來看,鹽城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,將不可避免地對(duì)水資源承載力提出更高的要求。筆者針對(duì)鹽城市面臨的水資源短缺,水資源承載力降低的問題,提出以下對(duì)策:

a. 重視對(duì)水資源的深度開發(fā),盡快實(shí)現(xiàn)由廣度開發(fā)向深度開發(fā)轉(zhuǎn)變,由耗水型經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)向節(jié)水型經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,改進(jìn)工藝設(shè)備,限制高耗水、高污染行業(yè)的發(fā)展,提高工業(yè)需水的利用率,發(fā)展節(jié)水型產(chǎn)業(yè)。

b. 適度發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)。建立水源聯(lián)合運(yùn)用工程體系,工程節(jié)水技術(shù)與非工程節(jié)水技術(shù)相結(jié)合,提高灌溉水的利用率,改進(jìn)農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù),改善農(nóng)田的生態(tài)條件,因地制宜，統(tǒng)一規(guī)劃，適當(dāng)增加節(jié)水灌溉面積。

c. 引水和調(diào)水。從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來看,鹽城市水資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能支撐鹽城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)的發(fā)展,應(yīng)適時(shí)開展新水源建設(shè),加大工程投入力度,擴(kuò)大供水規(guī)模,適時(shí)解決水源不足問題。

d. 抓好水質(zhì)污染的防治。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步,用水量逐年加大,同時(shí)污水排放量也逐年增大,因此加強(qiáng)污水處理,改進(jìn)污水處理工藝是保護(hù)水資源的必然要求。應(yīng)加快建設(shè)污水處理廠,集中處理排放,搞好水污染法規(guī)建設(shè)和宣傳,提高環(huán)保意識(shí)。

e. 加強(qiáng)水資源開發(fā)利用規(guī)劃與管理。利用地理信息系統(tǒng)建立鹽城市水資源信息決策支持系統(tǒng),加強(qiáng)對(duì)鹽城市的水資源開發(fā)利用規(guī)劃、管理與決策。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張曉青,李玉江.山東省水土資源承載力空間結(jié)構(gòu)研究[J].資源科學(xué),2006,28(3):13-31.

[2] 杜娟, 駱華松, 胡志丁.云南省水資源承載力測(cè)評(píng)[J].水資源研究,2010,31(2):1-4.

[3] 崔巖,馮旺，馬一茗.區(qū)域水資源承載力綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2012,46(6):705-709.

[4] 張麗.水資源承載能力與生態(tài)需水量理論及應(yīng)用[M].鄭州:黃河水利出版社,2005.

[5] 水利電力部水文局.中國(guó)水資源評(píng)價(jià)[M].北京:水利電力出版社,1987.

[6] 陳守煜.區(qū)域水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)理論模型與方法[J].中國(guó)工程科學(xué),2001,3(2):33-38.

[7] 胡吉敏.沿海地區(qū)水資源承載力評(píng)價(jià)研究[D].大連:大連理工大學(xué),2008：50-66.

[8] 張小君,鐘方雷,徐中民,等.運(yùn)用文化理論和模糊網(wǎng)絡(luò)分析評(píng)價(jià)黑河中游最優(yōu)水資源管理風(fēng)格[J].冰川凍土,2013,35(1):224-232.

[9] 姜軍,宋保維,潘光,等.基于集對(duì)分析的模糊綜合評(píng)判[J].西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2007,25(3):421-424.

[10] 羅軍剛,解建倉,阮本清.基于熵權(quán)的水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)模型及應(yīng)用[J].水利學(xué)報(bào),2008,39(9):1092-1097;1104.

中圖分類號(hào)：X321

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-9511(2015)05-0001-03

DOI：10.3880/j.issn.1003-9511.2015.05.001

作者簡(jiǎn)介：任黎(1978—), 女, 江蘇常熟人, 副教授, 博士, 主要從事水資源規(guī)劃與管理以及水生態(tài)研究。 E-mail: renli@ hhu. edu. cn

基金項(xiàng)目：江蘇省自然科學(xué)基金(BK20130842); 國(guó)家自然科學(xué)基金(51409091)