洞庭湖三口地区现状年水资源承载力评价

谭芬芳 钟一苇黎昔春李景保

（1.湖南师范大学 长沙市 410081；2.湖南省水利水电勘测设计研究总院 长沙市 410007）

洞庭湖三口地区现状年水资源承载力评价

谭芬芳1钟一苇1黎昔春2李景保1

（1.湖南师范大学 长沙市 410081；2.湖南省水利水电勘测设计研究总院 长沙市 410007）

运用模糊综合评价方法对洞庭湖三口地区2010水资源承载力进行评价，结果表明：（1）现状年华容县、安乡县的经济超载率为41.6%、10.6%，南县人口规模超载率为14.0%。且3县模糊综合评价值均大于0.5，说明3县对水资源的开发利用都已达到了相当规模，应采取措施节约用水，提高水资源利用率。（2）3县现状年水资源承载力综合评价值大小排列为：安乡县＞南县＞华容县，这与水资源可承载的最大经济、人口规模排名一致。

水资源承载力 模糊综合评价方法 洞庭湖三口河系

我国的水资源承载力研究始于20世纪80年代后期，1995～2000年进入快速发展期。如高彦春和刘昌明[1]、傅湘和纪昌明[2]、王顺久[3]分别采用模糊综合法、主成分分析方法及投影寻踪评价模型对水资源承载能力进行了研究。21世纪以来，相关学者对水资源承载力进行了更多的论述[4-5]，从此在水文学术界掀起了研究热潮[6-7]。近几十年来，受气候变化与人类活动的双重影响，长江入湖径流减少，三口河系断流时间延长，对水资源开发利用产生了较大影响。鉴于此，本文在建立评价指标体系的基础上，运用模糊综合评价方法对三口地区现状年水资源承载力进行综合评价，为制定水资源开发利用及管理措施提供依据。

1 研究方法

1.1 水资源承载最大经济、人口规模计算方法

水资源承载的最大经济、人口规模是对水资源承载力的定量描述。由于水资源受其本身、社会经济以及生态等各种因素的影响，实际情况非常复杂。本文经济、人口规模的相关研究是在被简化、理想的状态下进行的。计算公式如下：

术中 Emax——区域水资源支撑的最大经济规模（万元）；

WSa——区域水资源可利用量（亿m3）；

WGDP——单位GDP需水量（m3/元）；

WD——社会经济用水总量（万m3）；

GDP——用水量为WD时所产生的地区生产总值；

Pmax——区域水资源支撑的最大人口规模；

GDP——人均GDP（元/人），采用某一社会发展水平的人均GDP下限。

1.2 模糊综合评价方法

令指标集U={U1,U2，…,Us}，评语集V={V1，V2，…,Vm}，指标集中的每一个指标Ui对应都有V1，V2，…,Vm个评价指标，指标Ui对于评语集中各个评价指标的隶属度分别为Bi={bi1,bi2,…,bim}（隶属度可以通过模糊化处理构建隶属度函数求得），分别求出指标集 1,2，…，s所有的指标的隶属度Bi，就组成了一个U*V的模糊矩阵R，即:

（1）评价指标分级和评分。

将评语集 V={V1，V2，…,Vm}划分为3等级，分别为V1，V2，V3，V1表示情况好，该区水资源仍有较大的开发潜力，V3表示情况差，水资源承载力已接近其饱和值。将三个评价等级进行0～1之间的评分，分别取值α1=0.95、α2=0.5、α3=0.05，数值越高，表明水资源开发潜力越大。

计算出隶属度模糊矩阵R后，计算出不同权重下的水资源承载力的最终评价结果矩阵B，然后根据公式（6）即可求得区域水资源承载力综合评价值，其计算公式如下：

（2）评价矩阵R的计算。

为消除各等级之间数值相差不大，而评价等级相差一级的跳跃现象，使隶属函数在各级之间能平滑过渡，将其进行模糊化处理[8]构建各评价等级隶属函数，V1与V2，V2与V3的临界值分别为k1、k3,V2等级中间值为k2，k2=（k1+k3）/2。起正作用的因子其对应的各级评语隶属度计算公式为：

对于起负作用的因子只需将隶属函数中右端的ui区间号“＜”改为“＞”，“≤”改为“≥”，其余计算过程一致。

2 2010现状年水资源承载力评价结果与分析

2.1 现状年水资源最大承载力的计算

社会经济发展水平常以人民生活水平来反映。而一般人民生活水平状况以人均GDP为衡量指标。根据洞庭湖三口地各县现状年人均GDP，取数额最小的南县人均GDP作为水资源承载最大经济、人口规模计算中人均GDP下限值。根据式（1）～式（3），计算该区域水资源承载的最大经济规模和人口规模（表1）。

表1 现状年水资源最大承载规模

按照该地区人均GDP下限值计算，华容县、安乡县现状经济规模均超出水资源可承载的最大经济规模，经济超载率分别为41.6%、10.6%，说明这两个地区需合理配置水资源，特别是要协调好水资源开发利用与经济社会发展的关系。按人均GDP下限，即南县人均GDP，计算出来的南县最大人口规模小于其现状人口规模，人口规模超载率为14.0%。综合经济规模与人口规模超载率计算结果的各县超载率排序为：安乡县＜南县＜华容县。

2.2 现状年水资源承载能力的综合评价

（1）构建综合评价指标体系。

区域水资源承载力受水资源本身、经济社会及生态环境等多因素的影响，根据评价指标体系选择原则，参照惠泱河流域社会经济承载能力、人口承载能力、水环境容量、可供水量、需水量所建立的指标

体系[9]，同时考虑该地区数据的可获得性，建立多层次指标体系。指标体系分为三层：目标层A、准则层B和指标层C，准则层B分为支持力指标B1、压力指标B2和协调指标B3，主要反映水资源自身条件、社会经济对水资源的需求压力和系统结构状态，详细指标及各指标含义、计算方法见表2。通过计算，得出现状年洞庭湖三口地区水资源承载能力的各评价指标值（表3）。

表2 水资源承载能力评价指标体系

表3 2010现状年各评价指标计算结果

（2）评价等级指标值确定。

参考国内外相关研究成果，结合洞庭湖区实际情况，对各指标的V1，V2，V3值进行等级划分。水资源承载力综合评价指标值划分等级见表4，对V1隶属度越大，说明水资源开发条件越好，对V3隶属度越小，水资源开发条件越差。

（3）指标权重确定。

运用层次分析法（AHP）确定准则层B的权重为A=（0.56，0.32，0.12），检验其随机一次性比例CR=0.016< 0.1，满足要求；指标层的权重分别为B1=（0.55，0.25， 0.20）、B2=（0.21，0.21，0.21，0.11，0.06，0.10，0.10）、B3=（0.52，0.08，0.20，0.20），其CR值分别为0.016、0.009、0.016，均小于0.1，满足矩阵的一致性要求。

（4）模糊矩阵R的计算。

将现状年的评价指标根据表4的等级划分，将构建的隶属函数用式（7）进行模糊化处理，求得各指标隶属于V1，V2，V3的值分别为 ri1、ri2、ri3,现状年各县关于各指标的对应隶属度见表5。

由表5可知，3县需水模数、耕地有效灌溉率、人均水资源可利用量、人均耕地面积和人均用水量这几个指标均隶属于V2、V3，对V1的隶属度均为0，说明3县需水量均过高，人均可利用的水资源量较低。因生产时水资源利用率并不高，所以在日常生活以及生产中，我们都应加强节水意识，提高水资源利用率。

表4 2010现状年水资源承载力综合评价等级指标

表5 2010现状年各指标对应隶属度

（5）评价结果。

计算出隶属度之后，根据各指标的权重计算出各县水资源承载能力的最终评价结果矩阵bi，最后根据式（6）求得三口地区各县的水资源承载能力综合评价指标值（表6）。

表6 2010现状年各县水资源承载能力综合评价结果

对3县水资源承载能力的最终评价结果矩阵bi各指标求和，由结果可知，华容县、安乡县、南县对应ri2的隶属度分别为0.55、0.58、0.56，均已超过0.5，说明3县水资源的开发利用程度都已经具有了相当的规模。再由3县水资源承载能力综合评价值可知，3县现状年水资源承载力综合评价值大小排列为：安乡县＞南县＞华容县，这与水资源可承载的最大经济、人口规模排名完全一致。参考文献

[1]高彦春，刘昌明.区域水资源开发利用的阈限研究[J].水利学报，1997，（08）:73-79.

[2]傅湘，纪昌明.区域水资源承载能力综合评价:主成分分析法的应用 [J].长江流域资源与环境，1999，8（2）:168-173.

[3]王顺久，杨志峰，丁晶.关中平原地下水资源承载力综合评价的投影寻踪方法[J].资源科学，2004，26（6）:104-110.

[4]汪恕诚.水环境承载能力分析与调控 [J].水利规划与设计，2002（1）:3-7.

[5]汪恕诚.水管理与节水社会[J].华北水利水电学院学报，2001，22（3）:1-3.

[6]申献辰.水环境承载能力及其定量描述方法[C].提高水环境承载能力、促进国民经济可持续发展研讨会会议论文集，2001:85-88.

[7]Jun XIA，Yi-zhong ZHU.水资源安全的度量:水资源承载力的研究与挑战[J].自然资源学报，2002，17（3）:262-269.

[8]许有鹏.干旱区水资源承载能力综合评价研究——以新疆和田河流域为例 [J].自然资源学报，1993，8（3）:229-237.

[9]惠泱河，蒋晓辉.水资源承载力评价指标体系研究 [J].水土保持通报，2001，21（1）:30-34.

2015-12-23）

谭芬芳（1988-），女，湖南长沙人，硕士研究生，研究专业为水文水资源，手机：13574893643。