聊城市水資源可持續利用評價與預測

欒秀娟+徐躍通

摘要：指出了聊城市地處山東省魯西地帶，素有“江北水城”之稱。長期以來水資源短缺及供需矛盾制約著聊城經濟發展。因此如何實現聊城水資源的可持續利用是各級政府及專家的研究重點。采用層次分析法，選取17項指標構建水資源可利用評價指標體系，對聊城市水資源可持續利用進行了評估，選用灰色預測GM（1，1）模型對聊城市未來2017～2022六年的水資源可持續利用水平進行了預測，結果表明：聊城水資源可持續利用水平雖在穩步提升，但水平較低，進而提出了相應的對策和建議。

關鍵詞：聊城市； 層次分析法； 灰色預測

中圖分類號：TV213.9

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）20004405

1引言

近幾年來，社會經濟發展較快，水資源短缺問題成為區域經濟發展的難題。水資源可持續利用發展于20世紀80年代被提出，一度成為國內外學者研究的熱點問題之一，其核心是提高用水利用率，促使水資源在滿足經濟發展的同時又保護生態環境。

2研究區概況

聊城，位于與山東省、河北省、河南省的交匯處，是山東省的“西大門”，地理位置優越，是連接東西的重要交通要道，鐵路、公路、航空發達，帶動了聊城經濟發展。地勢由西南向東北傾斜，屬溫帶大陸性氣候，氣候溫暖濕潤。耕地資源豐富，占聊城總面積的74%且境內黃河、馬頰河、京杭大運河流經，但分布不平衡。優越的自然地理條件使得聊城人口數目多且人口密度大，因此需水量多、供水不足、水資源浪費等問題嚴重，聊城人均水資源量僅206m3，不到全國人均占有量的10%。因此對聊城水資源可持續利用進行了科學評價和預測，以期為各級政府及單位用水提供參考。

水資源可持續利用并不是單一的簡單系統，而是由水資源，社會經濟及水環境復合而成，受多種因素的共同制約。研究方法有主成分分析法、模糊綜合評判法、DEA方法及層次分析法等。影響水資源可持續利用的因子較多，主成分分析法主要分析單個因子的影響程度比較片面；模糊綜合評判采用主觀賦值的方法評價結果往往具有個人主觀性。層次分析法把復雜系統分解成若干個子系統形成層次分明的結構，近年來被廣泛應用于此類研究中。筆者采用層次分析法，對聊城市2010～2016年水資源可持續利用情況進行動態綜合評價，并運用灰色預測對未來幾年聊城市水資源可持續潛力進行預測[1]。

3材料和方法

3.1層次分析法

3.1.1層次分析法原理

層次分析法（Analytic Hierarchy Process），簡稱AHP，由美國運籌學家T. L.Saaty 于20世紀70年代提出，是采用定性與定量相結合的多目標決策方法[3]。層次分析法通過將處理復雜系統的定性分析，轉化為定性與定量結合的系統分析，且能將多目標、多準則的難以決策的問題轉化為遞階層次單一目標問題，通過兩兩比較后得出該目標元素相對于上一層目標元素的權重進而進行簡單計算。

3.1.2層次分析法的主要步驟

層次分析法首先把問題層次化，將問題分解成不同的因素（指標），然后按照因素間的隸屬關系，將各因素分不同層次聚集組合，形成一個多層次的分析結構模型。模型中各因素的數值根據相對重要性分別按標度1～9及其倒數進行賦值，構成判斷矩陣，然后計算出矩陣的最大特征根及特征向量，并進行一致性檢驗[2]。

下面以 B1-C判斷矩陣為例，簡述層次分析法的主要步驟。

（1）構造判斷矩陣C各因素（指標） 進行兩兩比較，根據表1進行賦值，構造判斷矩陣C。

倒數因素i與j比較得判斷dij，則因素j與i比較得判斷dji=1/dij

4.1指標體系的構建

水資源可持續利用評價指標體系是區域實現可持續的基本前提，水資源的可持續利用指的是在水資源實現可持續發展的水平下與經濟、社會、環境的相適應性。所選指標應遵循可持續性、科學性、層次性、客觀性原則。

一個地區的水資源可持續利用是個多層次的決策問題，所以所選指標應從水資源、社會經濟及環境3個大目標層選取。根據上述原則，選取能夠準確反映聊城水資源可持續利用的主控因素，同時考慮到有些指標的數據難以獲取，本次評價共選取了水資源子系統、生態環境子系統和社會經濟子系統3個準則層、共17個指標，構成聊城市水資源可持續利用評價指標體系層次結構。

從準則層權重排序來看，聊城市的水資源系統比社會經濟子系統和環境子系統所占比重都大，說明這也表明水資源條件決定其他一切與之有關的發展狀況；此外，經濟社會比重明顯高于環境指標權重，這也表明聊城市作為山東省經濟較為落后的西部城市之一，在不惜余力的發展經濟；在環境子系統中，生態用水量及植被覆蓋率所占比重也不小，說明在發展經濟的同時，聊城市逐步認識到環境的重要性，遵循協調發展的原則。

4.2.3評價指標的歸一化處理[8]

進行歸一化處理，在0～1之間劃分為6個刻度，計算得到聊城市2010～2016年水資源可持續利用評價指標刻度值RT （ 表8）。

4.3水資源可持續發展能力綜合評價及結果分析

根據上述各評價指標歸一化后的結果，計算水資源可持續發展度：

E=RTWP （13）

式中：E 為水資源可持續發展度；RT為各評價指標刻度值；WP為各評價指標的權值向量水資源可持續利用發展度，代表地區水資源可持續利用的等級，其指數值越小，水資源可持續利用水平越低[5～7]。水資源可持續利用發展度分為5級標準（表9）。

計算得到目標年水資源可持續利用綜合評價指數（表10），對照水資源可持續利用的評判標準，2010～2016 年聊城市水資源可持續利用等級屬于3級，水資源可持續發展能力中等[8]。

預測結果的相對誤差值分布在二級<0.05）與一級（>0.01）兩個等級之間。對預測公式進行檢驗，得方差比為0.145，屬于一級，說明結果的可信度較大。endprint

聊城市2016～2022 年水資源可持續利用潛力預測結果見表12。

6結論與討論

在上述的3個目標層中，水資源子系統占的比重最大，社會經濟子系統次之，環境子系統占的比重最小。水資源子系統中，人均生活用水、人均水資源量占的比重較大，說明供水及生活用水對水資源可持續發展的重要性，供水保證的情況下水資源才可能實現可持續發展。社會經濟子系統中，地區生產總值占比重大，說明工業生產與水資源可持續關系大，在嚴格控制工業用水，排污之后才能實現水資源的可持續利用。環境子系統中，工業廢水排放量與植被覆蓋率的影響較大。

數值結果表明，聊城2010～2016年的水資源可持續利用的能力在不斷的提升，三大目標層的各個因素比重都在提升。但聊城市水資源可持續利用等級可以得出聊城的水資源利用水平總體較低，在水資源開發利用保護中仍面臨較大的壓力。

從灰色預測中得知，聊城市水資源可持續利用潛力仍較大。這說明在嚴格執行水資源利用的三大紅線的基礎上，確保提高水資源利用率，堅決遏制水浪費，嚴格控制入河排污總量才能實現水資源的可持續利用。

7對策和建議

7.1引入長江水，緩解供水不足

由于聊城屬于資源型缺水城市，水資源供應不足成為聊城經濟發展的重大難題，僅僅依靠黃河水不足以解決問題。近年來，引長江水入聊的工程已經開始實施并略見成效2017年東阿縣首次引長江水用于工業用水120萬m3，在一定程度上緩解了供水不足問題，有利于實現水資源可持續利用。

7.2嚴格控制污水排放，提高污水利用率

工業、生活等污水直接排放導致黃河馬頰河聊城段污染嚴重，河內垃圾漂流，河水水質下降，加劇了水源不足問題，污染了地下水。因此政府應嚴格制定污水排放制度，秉承“誰污染誰治理”原則。此外還應提高污水處理率，實現水資源的可重復利用。

7.3推行清潔生產和鼓勵循環經濟

通過提高生產技術，利用高新科技產品減少工業生產中的物耗、能耗和水耗，有條件的企業還可引入國外先進技術，通過能源、水源和廢物利用的循環利用建立循環經濟企業，實現資源可持續利用。

7.4節約用水，加強水資源安全意識

實現水資源可持續利用的關鍵是公眾參與。生產生活中一旦人們養成節水的意識后才能更好的實現水資源的可持續。政府及各級部門應通過網絡平臺、電視等加強宣傳公眾，使人們認識到水資源短缺及安全問題對人們的危害并從實際生活中做到節約用水。

8結語

本文采用的層次分析法可以分層次、分結構的評價聊城水資源可持續利用水平。但因所需指標較多，所選的指標具有一定的主觀性，文中得出的聊城水資源可持續利用指數只能提供參考。

致謝：本文從最初的選題、資料收集到論文題綱及論文的修改，徐躍通老師都給予認真的指導，在此謹向徐老師致以真摯的謝意。

參考文獻：

[1]

徐躍通，馮海霞，吳元芳，等.黃河濟南段水資源特點與可持續利用對策[J].自然資源學報，2001，16（2）：128～133.

[2]李魏武，陶濤，鄒鷹.太湖流域水資源可持續利用評價研究[J].環境科學與管理，2012，37（1）：85～89.

[3]卓飛豹，陳興偉.福建省水資源可持續利用的密切值法評價[J].水土保持研究，2008，15（1）：179～181.

[4]黎楓，陳亞寧，李衛紅，等.基于熵權的集對分析法在水資源可持續利用評價中的應用：以塔里木河三源流地區為例[J].冰川凍土，2010，32（4）：723～730.

[5]楚文海，吳曉微，韓慧波，等.西南巖溶地區水資源可持續利用評價[J].資 源 科 學，2008，30（3）：468～474.

[6]魯傳一，周勝，陳星.水能資源開發生態補償的測算方法與標準探討[J].生態經濟，2011（3）：27～30.

[7]劉毅，賈若祥，侯曉麗.中國區域水資源可持續利用評價及類型劃分[J].環境科學，2005，26（1）：42～46.

[8]向碧為，黃國如，馮杰. 基于AHP法的東江流域水基系統健康模糊綜合評價[J].水電能源科學，2011，29（10）：1～4.

Evaluation and Forecast of Water Resources Sustainable Utilization in Liaocheng City

Luan Xiujuan，Xu Yuetong

（College of Population，Resource and Environment， Shandong Normal University， Jinan， Shandong， 250358，China）

Abstract： Liaocheng city located in the lower reaches of the Yellow River region is lacking of water resources city. With the development of economic and society， Liaochengcityhas the increasingly prominent contradiction between supply and demand of water resources.Water resources and water supply shortage has become a “bottleneck” factor restricting the development of social economy. Therefore， evaluation and forecast level of sustainable utilization of water resources for the future development of Liaocheng city has important guiding significance.Based on the analytic hierarchy process （AHP）， 17 indicators were selectedto build sustainable utilization of water resources evaluation index system andto evaluate sustainable utilization of water resources in Liaocheng city.The grey prediction GM （1， 1） model was used to analyze the futureof Liaocheng city from 2017-2022 for predicting the level of sustainable utilization of water resources.It also put forward the corresponding countermeasures and suggestions.The results showed that the sustainable utilization of water resources in Liaochengcityis steadily increasing while with low level.

Key words： Liaochengcity；AHP；Grey predictionendprint