喀左縣水資源承載力評價

陳慧玲

(喀左縣水利局，遼寧 喀左 122300)

1 喀左縣概況

朝陽市喀左縣位于遼翼蒙三省交匯的凌河上游丘陵區，為遼寧省環渤海經濟圈的重要組成部分。該區域屬于寒溫帶炎熱性氣候，冬春少雨而夏季炎熱，季節溫差大，素有十年九旱之稱，平均降雨量492.4mm，且多集中于7、8兩月，年蒸發量為2088.5mm，多年平均氣溫為8.7℃，日照數達2808h。喀左縣總占地面積2240km2，共下轄9個鄉、10個鎮、3個街道和1個農場，區域人口約42萬人。地形地貌為遼西低山丘陵，有“七山一水二分田”地貌特征，海拔高度約300-400m，河川、平地、丘陵和山地相間交錯。境內主干河為大凌河，主要支流有芍藥河、牤牛河、滲津河、蒿桑河和榆河等，地下徑流、河水和垂直降雨為水源補給條件，山前由于補給面積小入滲條件不好，山前側向補給忽略不計；排泄方式為人工用水排泄和下游基流逸出排泄，垂直蒸發因地下埋深超3m，可不考慮其蒸發量。

喀左地區自然災害頻繁，旱、雹、水、風、蟲、霜災俱全，并且以旱災最為突出，特別是近年來旱災缺水存在覆蓋范圍廣、持續時間長、作物減產、旱情強度大等特征，經濟損失慘重。另外，隨著經濟社會的發展及人們生活水平的提升，喀左縣水資源系統受人類活動和氣候變化的影響不斷增大，下游河道斷流、水污染事件等頻發，水環境問題日趨突出并呈逐年惡化的發展趨勢，嚴重威脅著河流生態健康和水生物的繁殖生長[1]。

2 水資源承載力模糊評價模型

參考施雅風等[2]相關研究成果，將水資源承載力的內涵概括為：在維持自然環境良性循環和社會經濟可持續發展的基礎上，區域水資源能夠滿足資源與環境發展、人類與生態環境用水的最大開發容量，其承載力水平與區域可持續發展、生態環境保護以及社會經濟發展密切相關。

由于水文地質條件的復雜性、變異性和多樣性特征，水資源系統存在著顯著的不確定性和模糊性。模糊集理論能夠較好的反映水資源系統具有的這些模糊性特征，而關于不確定性與隨機性因素之間的關系該方法較少考慮。水文變量存在的不確定性可依據整體觀念的“熵”來衡量，該理論能夠更深層次的描述整個系統存在的不確定性，而不僅僅分析某一單項因素的影響[3]。在承載力評價過程中選用熵原理，能夠有效解決不確定性因素對評價結果的影響，本文采用該方法構建了能夠準確反映區域水資源情況的評價模型[4]。

2.1 評價模型

設n個樣本的m項指標的評價等級為k，由此可構建包含n個待評價區域的樣本矩陣C和k級水資源承載力評價標準矩陣S，其表達式分別為：

(1)

(2)

根據所構造的樣本矩陣和標準矩陣可獲取承載力評價的基礎資料，考慮到各評價指標單位和量綱的差異，在評價前需要對上述矩陣中各項數值作規格化處理，其計算公式為：

(3)

式中：si1、sih、sik分別為承載力等級分別為1、h、k時的標準值。按照規格化計算公式可獲取承載力評價標準模糊矩陣，表達式為：

(3)

綜合考慮各項參評指標的內涵和區域水資源利用相關資料，采用下式轉換計算區域樣本值，計算公式為：

(4)

(5)

根據以上公式即可實現模糊矩陣與樣本值矩陣的轉化處理，結果如下：

(6)

將n個待評價樣本的模糊隸屬度矩陣關于k級水資源承載力評價標準表示為如下形式：

水稻是人類的主要糧食作物之一，中國作為農業大國，水稻發展狀況不僅直接影響本國的糧食安全，也關系到世界的糧食安全。近年來隨著水稻產量的不斷的提高，水稻生產環境也在發生一些變化，全球氣候變暖，極端氣候頻繁發生，一定程度的影響了水稻正常生產，今年三江地區氣候屬于倒春寒氣候，水稻個別品種也出現了部分早穗現象，給水稻生產帶來了一定的不利影響。本文針對早穗出現的癥狀，分析了其出現的原因并提出一些預防措施，希望能為紅衛農場水稻生產的發展做出一點貢獻。

(7)

(8)

2.2 指標體系與評價標準

水資源系統直接影響著當地經濟發展速度和居民生產生活水平，其承載力狀況為衡量當地能否持續健康發展的重要參數。對于水資源承載力水平通常無法采用少數的幾個參數信息反映，且實踐中也沒必要考慮所有的影響因素。所以，這就要求從復雜的評價信息和初始數據中選擇獨立性較強、代表性較好且具有主導作用的指標，不僅能夠系統、科學、客觀的反映水資源系統狀況，而且指標數據要滿足易獲取要求[5-8]。評價指標體系的構建應遵循如下原則：

1)科學性原則。評價指標要準確反映水資源系統的開發利用目標、發展規劃與各因素作用機理，不能依據個人經驗和主觀判斷隨意選取，因此指標選擇應具有一定科學性并滿足客觀規律要求。

2)可測性原則。評價指標應盡可能的便于數據的獲取和計算，指標內涵要簡單明確，在應用中具有普遍適用性，從而保證計算方法的可行性[9]。

3)系統性原則。水資源承載力評價體系應能夠從社會經濟效益、生態系統平衡、水資源自身屬等方面反映其內涵，較為系統全面的描述區域水資源基本狀況，在一個完整的體系內分析各級因子，從而保證評價結果的客觀性與系統性[10]。

依據喀左縣水資源相關資料和相關研究成果，綜合考慮經濟、社會與生態各方面影響因素，從環境統計公報、水資源公報、統計年鑒等資料中提取相關指標，在遵循以上原則的基礎上建立水資源承載力多因素評價體系，喀左縣水資源承載力評價體系及數據獲取方法，見表1；喀左縣水資源狀況數據統計表，見表2。

表1 喀左縣水資源承載力評價體系及數據獲取方法

表2 喀左縣水資源狀況數據統計表

根據已有研究成果、區域水資源發展規劃、國際及國家認可的相關標準確定水資源承載力等級，綜合考慮喀左縣水資源利用現狀適當調整后劃分為V1、V2、V3級3個等級，所對應的評語，其中V1級代表水資源仍具有較大的開發利用開發空間，承載力水平較高能夠滿足當地用水需求；V3級代表區域水資源開發趨近于極限狀態，進一步開發利用的潛力較低其承載力水平較差；V2級屬于以上兩種承載力的中間水平。不同承載力等級下各參數的取值區間取值，見表3；喀左縣2020年、2025年各指標期望值，見表4。

表3 喀左縣水資源承載力分級標準

表4 喀左縣水資源承載力指標期望值

2.3 結果分析

根據喀左縣水管部門和相關專家意見，通過對比分析各因子間的相對重要性構造承載力評價判斷矩陣，將各項評價因子權重選用AHP法進行計算，即：wi=(0.142,0.126，0.126,0.125,0.114,0.125,0.126,0.115)，其中B值為10。設定V1、V3等級的中間值作為評價標準V2的參數值，依據最大熵值理論對各項指標值進行計算，從而獲取喀左縣不同年份的水資源承載力最優分級，喀左縣水資源承載力評價，見表5。

表5 喀左縣水資源承載力評價

從表5承載力評判結果，2025年喀左縣水資源承載力水平均處于V3級，即區域水資源開采接近極限狀態，進一步開發利用的潛力較低其缺水問題十分嚴峻。年喀左縣承載力評價等級趨近于V3與V1等級的值為0.010、0.504，二者存在較大的差距，而隸屬于V2與V3等級的較為接近，分別為0.486、0.504，可見喀左縣年水資源雖然處于V3級，但也趨近于V2級，二者的差距不大；喀左縣2025年的承載力等級隸屬于V3與V2級的差異程度較小，分別為0.017、0.062，而趨近于V3級的差異程度十分突出，可見在該年份的缺水程度相對于年更加嚴峻。

通過以上分析，隨著社會的發展和人口的激增，喀左縣工農業和生活用水量急劇增大，水資源系統將面臨著更加嚴峻的形式，承載力負荷逐漸增高，用水緊張和供給矛盾等問題更加突出。現狀水資源開采接近極限狀態，進一步開發利用的潛力較低且期望負荷值過高。

3 結論與建議

研究表明，喀左縣、2025年水資源均處于V3級承載水平，進一步開發利用的潛力較低且期望負荷值過高。為保證2025年用水遠景和人水和諧發展目標的實現，要從提高水資源承載力和區域開發強度2個方面入手，可采取的有效措施如下：

1)水利工程措施。為改善城市環境及保護水源涵養區實施生態建設與小流域綜合治理工程；加強受污染河道的生態治理和污染控制公曾建設；為提高用水效率采取中水回用和污水再利用工程措施。

2)建立科學的用水管理體系。實施水價動態管理和水質實時監測措施，建立科學完善的管理體系；推進水資源優化配置和水量監測，構建解決水質型、水量型缺水、產業結構與水資源時空分布不協調等問題機制。

3)加強水環境保護，推廣普及節水器具和技術。將水質達標率納入年度工作績效考核體系，復合重要排污口的水質狀況，條件允許的情況下實現污水廠水質在線監測系統，加強水環境和水資源保護力度；普及推廣節水器具和高校用水技術，提高用水效率和農業產出效益，減少農藥化肥等施用對地下水的污染程度，切實提升綜合用水效率。