基于層次分析對安徽水資源承載力的評價

黃婷婷，陳 春

（安徽財經大學 統計與應用數學學院，安徽 蚌埠 233030）

基于層次分析對安徽水資源承載力的評價

黃婷婷，陳 春

（安徽財經大學 統計與應用數學學院，安徽 蚌埠 233030）

針對安徽省水資源承載力的評價，本文從水資源、社會、經濟的發展和生態環境四個角度構建水資源承載力的評價指標體系，并建立層次分析模型得到各評價指標的權重，查閱統計年鑒測算2006-2015年安徽省水資源承載力的綜合得分值.接著將水資源準則層作為支持力指數,其它三個準則層作為壓力指數,得到了安徽水資源承載力指數.最后根據結論為政府和相關部門提供較為科學的建議.

安徽省；水資源承載力；層次分析；承載力指數；MATLAB

新世紀以來，隨著經濟不斷的發展，水資源承載力問題日漸成為社會、經濟發展的負面影響因素之一，這也成為政府、水資源保護部門及人民群眾重點關注的問題.因此，對水資源資源承載力的深入研究有助于社會、經濟和環境的可持續發展.安徽省位于我國的東南部，居于長江和淮河的中下游，東鄰浙江和江蘇，西接河南和湖北兩省，北邊靠山東.全省氣候溫和，四季分明，光照適中，雨量適中，全省多年平均降水量為773.6-2000mm,但由于人口密度高，人們對資源的需求和消耗較大，人均水資源占有量較低，環境和社會、經濟之間的矛盾日益尖銳.因此，本文從水資源、社會、經濟發展和生態環境四個角度出發，應用層次分析和承載力指數評價了安徽省水資源承載力，為安徽省水資源的可持續利用提供科學依據.

1 指標的確定和數據的獲取

通過查閱相關文獻，以及鑒于評價體系中指標的選取應遵循科學性、實用性、可比性和獨立性四個原則，本文對指標進行合并、篩選和優化，初步選定了以下12個指標：水資源總量、供水量、人均水資源量、總人口、人口密度、生活用水、地區生產總值、農業用水總量、工業用水總量、生態用水總量、森林覆蓋率、垃圾無害化處理量[1].本文數據來源于安徽省2006-2015年的統計年鑒.

2 基于層次分析法對水資源承載力的評價

2.1 評價指標體系

建立層次分析法評價指標體系，該模型最高一層為總目標O:安徽省水資源承載力評價指標體系.第二層設計為方案評價的準則層，它包含四個準則：A1為水資源；A2為社會發展;A3為經濟發展，A4為生態環境.每個準則層下又包含多個子準則層，它包含B1～B12十二個子準則層，B1～B12分別代表水資源總量、供水量、人均水資源量、總人口、人口密度、生活用水、地區生產總值、農業用水總量、工業用水總量、生態用水總量、森林覆蓋率、垃圾無害化處理量.

2.2 構建判斷矩陣

層次分析法中采用1～9標度對各指標的重要性進行兩兩比較，若因素i與因素j比較得aij，則因素j與因素i比較得1/aij(i,j=1,2,…,n).首先，構造第二層相對于第一層的比較判斷矩陣，見表1.

表1 O-A比較判斷矩陣

然后，再給出第三層相對于第二層的各個比較判斷矩陣，見表2、表3、表4、表5.

表2 A1-B比較判斷矩陣

表3 A2-B比較判斷矩陣

表4 A3-B比較判斷矩陣

表5 A4-B比較判斷矩陣

2.3 計算權重向量

對表1至表5中各比較判斷矩陣進行檢驗，用MATLAB軟件編程得到一致性指標CI和一致性比例CR，結果表明準則層對方案層以及層次的總排序均通過一致性檢驗[2].

表6 安徽水資源承載力指標權重值

2.4 測算安徽水資源承載力的得分值

首先通過查閱安徽省統計年鑒，得到2006-2015年安徽省水資源承載力的12個評價指標值，然后根據表6中各指標的權重和歸一化數據,計算得到安徽省水資源承載力各項指標的得分值(見表7).

表7 2006年-2015年安徽水資源承載力各指標得分值

3 基于水資源承載力指數對水資源承載力的評價

CCS為水資源承載力的支持力指數，用水資源準則層中的3個指標得分值求和視為支持力指數CCS，即：

CCP為水資源承載力的壓力指數，用社會、經濟和生態環境三個準則層中的9個指標得分值求和視為壓力指數CCP,即：

CCI為水資源承載力指數，若CCI大于1,說明水資源處于超載狀態，不利于社會、經濟的可持續發展，若CCI小于1,表明水資源的壓力小于支持力，若CCI等于1,水資源的壓力等于支持力，水資源承載力達到了飽和狀態.利用公式(1)和(2)可得出:

表8 2006-2015年安徽水資源承載力指數

圖1 2006-2015年安徽水資源承載力指數變化趨勢

從表8和圖1可看出安徽省2006-2015年的水資源支持力指數在0.3267與0.4751之間波動,總體上比較穩定；水資源壓力指數一直呈現上升的趨勢，并且最高達到0.5211；從表8可以看出,除2007年和2010年外，其他年份的水資源承載力指數均大于1.說明了安徽省水資源的超載狀態在不斷加劇且形式嚴峻，我們應及時正視水資源的承載力問題.

通過層次分析和水資源承載力指數對安徽水資源承載力的評價，可以看出近10年來，安徽省社會、經濟發展和生態環境的需要與水資源量不足的問題仍相當嚴重,大多數年份的水資源承載力處于超載狀態.安徽省要將水資源的可持續發展落到實處，使經濟增長與建設友好型社會相適應.對污水排放超標的企業進行治理，并實現工業用水的循環使用.積極創新，研發高效節水型農作物，節約水資源.安徽省的水資源相對較豐富，但空間分布不均勻，政府要加大資金和人力的投入，修建大型水利工程.此外，要優化產業結構、調整農作物種植格局，使開源和節流并舉.

〔1〕宋丹丹,郭輝.基于AHP和熵值法的新疆水資源承載力綜合評價研究 [J].廣西師范學院學報，2014,31(03):57-64.

〔2〕李柏年，蔡曉薇.安徽水資源與可持續發展分析[J].懷化學院學報，2011,30(11):16-19.

〔3〕鄧雪,李家銘,曾浩健,等.層次分析法權重計算方法分析及其應用研究 [J].數學的實踐與認識, 2012,42(07):93-100.

〔4〕段春青,劉昌明,陳曉楠,等.區域水資源承載力概念及研究方法的探討 [J].地理學報,2010,65(1): 82-90.

〔5〕董雯,劉志輝.艾比湖流域水資源承載力綜合評價[J].干旱區地理,2010,33(2):217-223.

〔6〕楊桂元,朱家明.數學建模競賽優秀論文評析[M].合肥:中國科技大學出版社,2013.54-60.

〔7〕楊桂元.數學建模[M].上海:上海財經大學出版社,2015.32-48.

〔8〕胡守信,李柏年.基于MATLAB的數據實驗[M].合肥:中國科技大學出版社,2014.45-56.

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2017-02-03

國家自然科學基金資助項目（11601001）；安徽財經大學教研資助項目（acjyzd201429）