基于集對分析的新疆南疆地區水資源承載力評價

于春平

（新疆兵團勘測設計院（集團）有限責任公司，新疆烏魯木齊830002）

水是人類社會賴以生存的自然資源之一，是制約社會經濟可持續性發展的主要因素。然而由于氣候變化和社會經濟的快速發展，水問題日趨嚴重。為了解決水資源、社會經濟、生態環境之間的關系，實現水資源可持續開發利用，眾多學者開展了水資源承載力的研究。水資源承載力研究分為兩方面：一是通過計算得到最大人口數或經濟規模，如多目標分析法[1]、系統動力學法[2，3]；二是水資源承載狀況評價，如可變模糊評價方法[4]、投影尋蹤方法[5]、模糊綜合評價方法[6]、PSR[7]等。本文主要是研究在“三條紅線”用水總量控制下，運用集對分析方法，對南疆地區2016 年、2030 年水資源承載狀況進行評價。

集對分析是趙克勤于1989 年提出處理確定與不確定系統問題的一種方法[8]，后學者將其引入水資源水環境系統評價中[9,10]，其方法可行有效[11]。集對分析法應用于水資源承載力評價，將水資源承載力評價指標與評價標準劃分為兩個集合，構成一個集對。求解每個集對的聯系度表達式，計算聯系度數，對不同指標的聯系度數求加權和得到平均聯系度數，根據平均聯系度數的大小即可判斷各指標所屬等級。

1 研究范圍

以天山為界，將新疆分為南北兩部分，天山以南為南疆。南疆有九大水系一條干流，均屬于塔里木河流域，水資源三級區12 個，新疆生產建設兵團在和田河流域、葉爾羌河流域、喀什噶爾河流域、阿克蘇河流域、渭干河流域、開孔河流域、克里雅河諸小河、車爾臣河諸小河和塔里木干流共9 個三級區都有分布。此次研究范圍為兵團所在的流域，因水資源承載力評價指標涉及水資源總量與水資源可利用量兩個因素，塔里木河干流無此量值，不對這個區域水資源承載力進行評價。

2 基于集對分析的南疆水資源承載力評價

2.1 水資源承載力指標體系構建

借鑒其他學者研究成果，選取10 個指標建立3 個層次的南疆水資源承載力評價指標體系。按照10 個評判因素對南疆地區水資源承載力的影響程度，參考相關的研究成果和水資源一些評價標準，將這10 個評價因素劃分為3 個等級，見表1。V1表示流域狀況較好，水資源開發利用潛力較大，水資源對社會經濟發展有保障；V3表示流域狀況較差，水資源承載力達到極限，無開發利用潛力；V2介于V1和V3兩級之間，表明流域水資源開發利用具有一定的規模，有一定的開發利用潛力。

表1 水資源承載力評價指標體系

現狀2016 年指標通過統計年鑒和水資源公報數據計算得到，2030 年指標根據《新疆塔里木河流域綜合規劃》、“三條紅線”等資料進行預測分析得到，見表2。

表2 南疆地區2016 年和2030 年水資源承載能力指標表

2.2 確定指標權重

層次分析法將多種因素影響的復雜系統分成若干個層次，根據專家對兩兩因素重要性判斷打分，通過數學模型得到指標權重。采用層次分析法得到南疆水資源承載力各指標權重，Wi=（0.318 4，0.183 8，0.071 9，0.050 9，0.036 2，0.036 2，0.033 8，0.017 4，0.012 9，0.238 5）。

2.3 聯系度表達式

依據水資源承載力評價指標特性，可將其分為越大越優型和越小越優型。對于越大越優型指標（正向指標）和越小越優型指標（負向指標），評價指標屬于I 級標準的聯系度為：

式中：S1，S2，S3分別為評價指標分級的門限值；s為水資源承載力評價樣本；k為評價指標；x為評價指標的實測值。

2.4 水資源承載力等級判斷

求出各指標相對于評價標準的聯系度后，再根據下式得出評價對象的平均聯系度。

式中：Ak為評價指標權重，∑Ak=1。

針對各地區水資源承載力評價樣本s，比較us中a，b，c的相對大小，即可判斷出該區域水資源承載力所屬等級：若max [a，b，c]=b，則判為II級；若max[a，b，c]=a，且a+b≥0.7，則判為I 級，否則判為 II 級；若 max[a，b，c]=c，且b+c≥0.7，則判為III 級，否則判為II 級。

根據式（1）—（3）求得南疆8 個流域2016 年和2030 年水資源承載力平均聯系度，見表3。通過對比分析，判斷各流域水資源承載力等級，見表4。

表3 南疆水資源承載力平均聯系度表

表4 南疆水資源承載力等級

2.5 南疆水資源承載力評價

2016 年和2030 年，和田河流域、葉爾羌河流域、喀什噶爾河流域、阿克蘇河流域、渭干河和開孔河流域，水資源承載力等級為III 級，表明這6 個流域水資源承載力達到極限，無開發利用潛力，水資源處于不可持續開發利用狀態。

2016 年，克里亞河諸小河和車爾臣河諸小河流域水資源承載力等級為II 級，至2030 年，隨著灌區節水改造和退地減水的實施，水資源承載力等級達到I 級，表明這兩個流域水資源有較大的承載力，水資源開發利用潛力較大，可保障流域社會經濟生態的發展。

3 結語

南疆除克里亞河諸小河和車爾臣河諸小河，其余6 個流域水資源開發利用率均達到80%以上，已達到相當大的規模，無開發利用潛力。未來可通過外流域調水，減少源流向塔河干流下泄水量，增加流域水資源可利用量，同時提高水資源利用效率，減少社會經濟用水量等措施提高流域水資源承載力。