新疆維吾爾自治區塔里木河流域水資源承載力研究

摘要：塔里木河流域水資源分布不均，水資源供需矛盾突出，有必要對該流域水資源承載力進行綜合評價。以塔里木河流域自然、社會、經濟、水資源等資料為基礎，應用模糊綜合評價法建立了評價模型，并運用該模型對塔里木河流域2015年水資源承載力進行了評價。結果表明：阿克蘇地區和喀什地區綜合評分分別為0.438和0.454，目前喀什地區水資源承載能力非常有限;克孜勒蘇柯爾克孜自治州綜合評分為0.620，水資源承載力較高，介于和田地區和巴音郭楞蒙古族自治州之間。塔里木河流域總體綜合評分為0.508，目前水資源開發利用程度較高。建議加強塔里木河流域水資源綜合管理，科學、可持續地利用水資源。

關鍵詞：水資源承載力;模糊綜合評價法;塔里木河流域;新疆維吾爾自治區

中圖法分類號：TV213.4

文獻標志碼：A

DOI：10.15974/j .cnki.slsdkb.2020.08.001

1 研究背景

水是經濟發展不可或缺的重要自然資源，特別是在干旱和半干旱地區。水資源承載力是衡量水資源安全的重要指標，對干旱半干旱地區的可持續發展具有指導意義，且直接影響到當地社會經濟的可持續發展。我國西北地區水資源嚴重缺乏，生態系統極為脆弱。其中尤為值得關注的地區是位于西北新疆維吾爾自治區南部的塔里木河流域，該流域是中國最長的內陸河流，干流長1 321 km[1-2]。

近50 a來，在以水資源開發利用為主導的人類密集活動影響下，塔里木河流域自然生態過程發生了明顯變化，生態保護與經濟發展的矛盾日益凸顯。位于塔里木河下游的羅布湖和臺特瑪湖分別于1970年和1972年干涸，導致下游大部分地區的地下水位下降[3]。這些環境問題導致大面積胡楊林退化，生物多樣性嚴重下降，生態系統結構和功能受損。塔里木河流域環境日益惡化，水資源短缺問題引起了廣泛關注[4-5]。本文利用2015年塔里木河流域自然、社會、經濟、水資源等方面的數據，采用模糊綜合評價模型對塔里木河流域水資源承載力進行了評價，以期為塔里木河流域的可持續開發利用提供決策依據。

2 研究區概況

塔里木河流域包括阿克蘇、喀什、和田、克孜勒蘇柯爾克孜自治州和巴音郭楞蒙古自治州。在地域上由塔里木盆地周邊向中心聚流的九大水系和塔里木河干流，塔克拉瑪干大沙漠及東部荒漠區組成（見圖1）。隨著歷史變遷和人類活動的強烈干擾，特別是綠洲農業的開發，流域水系發生了巨大變化。大部分水系逐漸被肢解，與主流失去聯系。到目前為止，只有和田河、葉爾羌河和阿克蘇河三大水系與干流有天然的水力聯系。這3條河流連同通過庫塔干渠向干流下游輸水的開都一孔雀河，被稱為“四源頭”。

3 數據來源和研究方法

3.1 數據來源

研究所采用的數據來源于《新疆50年》《新疆水資源公報》和《新疆統計年鑒1989-2018年》，包括塔里木河四源頭和干流以及塔里木河流域5個地區的基本情況，如人口、土地面積、年均降水量、水資源總量、供水總量等。根據原始數據計算評價因子值。此外，參考其他水資源評價標準，確定了各評價因子的等級指標。

3.2 模糊綜合評價法

模糊綜合評價法是采用指標體系對水資源承載能力進行綜合評價[6]，在對影響水環境承載能力的各個因素進行單因素評價的基礎上，通過綜合評判矩陣對其承載能力做出多因素綜合評價，從而分析出水資源承載能力。該方法克服了統計分析法中承載因子間相互獨立的局限性，可較全面分析水資源承載力的狀況[7]。

根據模糊綜合評價法給出兩個有限集合U=[u1，u2，…，um]，V= [V1，V2，…，vn]，U代表所有評價因子的集合;V代表所有評價等級的集合;首先對評價因子ui（i=1，2，…，m）進行評價，確定其對評價等級vj（j=1，2，…，n）的隸屬度，即評價因子r ij，因此m個評價因子的判斷決策矩陣如下：式中，R為U與y的模糊關系;R為ui與V的模糊關系;若各評價因子的權重為A=[ai，a2，…，am]（A為集合U的模糊子類，O≤ai≤1，ai之和為1），則應用模糊變換的綜合運算，可求出集料V的一個模糊子類，綜合評價結果如下：

B=AR=[b1，b2，…，bn]

（2）式中，B代表V的模糊集合。模糊變換AR轉換為公共矩陣計算，它指的是所有方向上的多個因素，適用于多因素序列。計算過程如下：

4 評價因子的選擇以及等級劃分

4.1 評價因子的選擇

影響水資源承載力的因素很多。為選擇合理的指標體系，科學評價塔里木河流域水資源承載力，必須選擇反映水資源狀況、開發利用狀況、供需關系的若干指標。以中國水資源承載力評價指標體系為基礎，選取了7個影響較大的評價因子，包括水資源利用效率（ ui）（供水量與可利用水資源總量之比）、水資源利用程度（u2）（供水量與水資源總量之比）、供水模數（u3）（供水與土地面積之比）、需水模數（u4）（需水與土地面積之比）、人均生活用水（u5）（生活水量與日總人口之比）、人均實際供水量（ u6）（供水與總人口之比）以及年降水量（u7）（同年降水量）。這7個因素對塔里木河流域水資源影響較大，在流域水資源承載力評價中起著重要作用。

4.2 等級劃分

參照其他水資源評價標準[8]，確定了7個評價因子對塔里木河流域水資源承載力的重要程度可分為3個等級。表1列出了各因素的分級指標。v1代表最壞的情況，表明水資源承載能力已接近飽和，對水資源更多開發將導致水資源短缺和環境惡化;v3代表最好的情況，這說明水資源開發利用仍有較大潛力，水資源利用程度和開發規模較小;v2介于v1和v3之間，說明水資源開發利用規模已達到一定程度，但仍具有一定的開發利用潛力。

為更好地反映水資源承載力狀況，將0-1級劃分為：α1=0.05，α2=0.50，α3=0.95，其中αi代表vj的等級。在綜合評價時，采用以下公式[9]從B矩陣中的aj和bj計算綜合等級α：

從而定量地反映評價因子對水資源承載力的影響程度。根據干旱地區的情況，選取k=1，顯然，α值越高，水資源承載力的潛力就越大。

5 結果與分析

根據不同河流的水資源供需狀況（見表2）、其他相關因素的差異，結合區域實際，在分析巴音郭楞、阿克蘇、克孜勒蘇、喀什、和田5個地區的基礎上，對整個流域的水資源承載力進行了綜合評價。根據塔里木河流域的自然、社會經濟條件和水資源開發利用現狀，結合塔里木河流域開發規劃，根據2015年的基礎資料，對塔里木河流域的水資源利用效率、水資源利用程度、供水模數、需水模數、人均生活用水、人均實際供水量和年降水量進行了評價（見表3）。

根據表2中各評價因子的值，可根據式（2）～（4）計算隸屬度r ij，式中rij=uv1（ui），ri2=uv2（ui），ri3=uv3（ui）。在綜合考慮各評價指標對水資源承載力的影響程度和不同指標的交叉點后，參照我國水資源評價標準，賦予各評價因子不同的權重[9]。采用層次分析法確定各評價因子的權重，即A=（0.2 0.15 0.1 0.10.15 0.2 0.1）。

同樣，可以計算出2015年其他地區及整個流域的水資源綜合評價結果（見表4），矩陣B的bj是各評價因子共同作用的結果。利用矩陣B的bj和公式（1）可計算出塔里木河流域2015年水資源承載力綜合評價結果。

如表4所示，bj到v2的隸屬度相對較高，而bj到v1和v3的隸屬度相對較低。結果表明，塔里木河流域目前的水資源開發利用程度較高。因此，在區域經濟發展和環境保護中，有效利用水資源，重視節約水資源迫在眉睫。塔里木河流域各地區阿克蘇、喀什水資源承載力不容樂觀，綜合評分分別為0.438和0.454。綜合評價結果對v1.的隸屬度分別高達0.308和0.313，對v3的隸屬度僅為0.171和0.210。因此，阿克蘇、喀什的水資源開發潛力很小。克孜勒蘇的情況較為樂觀，綜合評分為0.620，評價結果對v1的隸屬度為0.241，對v3的隸屬度高達0.507。可見，該州水資源潛力較大，未來水資源仍能支撐經濟發展和環境保護。巴音郭楞和和田的情況介于上述兩種情況之間。通過對各地區水資源開發利用情況的分析，阿克蘇河流域（阿克蘇地區）和葉爾羌河流域（喀什地區）的總供水量占水資源總量的比例分別為86.65%和90.36%，水資源開發利用程度分別高達59.70%和88%，均高于巴音郭楞和和田。克孜勒蘇水資源利用效率和水資源開發利用程度分別為4.63%和1.90%，水資源開發潛力巨大。從以上討論可以看出，評價結果符合實際情況。

6 結語

采用模糊綜合評價模型對塔里木河流域的水資源承載力進行評價。結果表明：塔里木河流域綜合評分為0.508，目前水資源開發利用程度較高，剩余水承載能力有限。阿克蘇和喀什的綜合評分分別為0.438和0.454，目前的水資源開發利用程度較高，剩余的水資源承載能力非常有限。克孜勒蘇綜合評分高達0.620，水資源承載力更高。為緩解塔里木河流域水資源危機，緩解水資源生態與經濟開發的矛盾，迫切需要采取相關措施來提高水資源承載力。

參考文獻：

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[9] 閔慶文，余衛東，張建新.區域水資源承載力的模糊綜合評價分析方法及應用[J].水土保持研究，2004，11（3）：14-16.

（編輯：唐湘茜）

作者簡介：劉華利，男，工程師，主要從事河道管理、水政執法、灌區配水等工作。E-mail：1129049680@qq.com