塔里木河流域“四源一干”环境承载力对比分析

艾克热木·阿布拉,徐 俏

(1.塔里木河流域干流管理局，新疆 库尔勒 841000；2.新疆师范大学地理科学与旅游学院，乌鲁木齐 830054)

0 引 言

近60a来，受全球气候变化和人类活动的影响，塔里木河流域目前面临着春旱、夏洪、等一系列生态环境问题，严重影响了塔里木河流域经济可持续发展。流域的环境承载力决定着其经济社会发展的速度和规模，它对于流域的可持续发展、生态环境建设和资源的合理配置有至关重要的影响和意义。目前，关于环境承载力评价有许多方法，如指标体系法、多标模型最优化法、单口标最优化法、模糊综合评价法、人工神经网络法等。本研究建立了适合塔里木河流域环境承载力评价指标体系，以2010年数据资料，通过流域水资源系统、土地资源系统、生态环境系统和社会经济系统4个方面全面分析塔里木河流域“四源一干”环境承载能力，并比较不同源流环境承载能力和等级，探究各源流环境承载力差异性，旨在为流域生态环境综合治理和生态恢复提供理论依据[1]。

1 研究区概况与方法

1.1 研究区概况

塔里木河是我国最大的内陆河，地处新疆南部塔克拉玛干沙漠边缘，流域降水量少，属于极端干旱区，是环塔里木盆地的阿克苏河、渭干河、喀什噶尔河、塔里木河、和田河、开都河孔雀河等九大水系144条河流的总称，多年平均径流量约4.10×1010m3，流域总面积1.027×106km2，降水量少，属于极端干旱区。流域分为源流区和干流区，因九大向心聚流水系中，只有阿克苏河、和田河、叶尔羌河和开都河孔雀河四条源流与干流有地表水联系，呈现“四源一干”的局面，见图1。塔里木河流域各源流存在一系列生态环境问题，主要表现为：山区水土流失严重，平原区地下水位下降、河道断流、沙尘暴增加、荒漠化程度加剧等。

1.2 研究方法

1.2.1 指标的选取

塔里木河流域生态系统是一个由水资源、土地资源、生态环境、社会经济系统共同组成的相互影响的复杂系统，影响流域生态系统环境承载力涉及的因素很多[2]。选择塔里木河流域环境承载力包括水资源系统、土地资源系统、生态环境系统和社会经济系统4个方面。

1.2.2 模糊综合评价模型构建

1)确定评价因子集：

设定评价因素集U= {U1，U2…，Un} ，其中i= 1，2，…，n，n为塔里木河流域环境承载力一级评估指标U的个数；Ui= {Ui1，Ui2…，Uij，Uiq}，其中j= 1，2，…，q，q为塔里木河流域环境承载力二级评估指标Ui的个数。

图1 塔里木河流域概况图

2)确定评价因子权重集：

在综合评价中，各个评价因子的重要程度是不相同的。用模糊集合W 来表示这个重要程度。塔里木河流域环境承载力一级评估指标的权重为:Wi =[W1，W2，…，Wn]，Wi为相应Ui中相应因素的权重，且Wi∈[0，1]，i = 1，2，…，n；并且Σni= 1，Wi= 1。环境承载力二级评估指标的权重为:Wi =[Wil，Wi2，…，Win]，Wij为相应Uij中相应因素的权重，且Wij∈[0，1]，i = 1，2，…，n；并且Σni= 1，Wij= 1。

3)确定评估因子评价集V：

设定塔里木河流域环境承载力评语集为V ={ V1，V2，…，Vm} ，其中Vm为评估结果，k = 1，2，…，m，m 为评估等级的个数。各级因子的评价等级个数相等，即V 对Ui，Cj，Wk，……均适应。对于塔里木河流域生态环境承载力的评价，将最终评价结果分为完全可载、可载、适载、超载、严重超载5个等级，见表1。

表1 塔里木河流域环境承载力评价等级

4)环境承载力的综合评价：

将塔里木河流域环境承载力评价因素集合U这一论上的一个模糊集合A经过模糊关系R转化为评语集合V上的一个模糊集合C，即为模糊综合评价的数学模型。C =W ☉ R式中C为模糊综合评价的结果，是m维的模糊行向量；W指模糊评价因素权重集合，是n维的模糊行向量；R指从U到V的一个模糊关系，是一个n×m的矩阵；☉是一种模糊向量运算，运算规则类似于矩阵的乘法，将行与列的元素分别相乘再相加作为运算结果。进一步对环境承载力综合评价得到的向量C归一化处理，得出具有综合评价结果[3]。

2 结果与分析

2.1 和田河流域各系统环境承载力评价分析

和田流域各系统承载力各指标分析结果见图2。

图2 和田流域各系统承载力各指标分析结果

根据图2显示，和田河流域的水资源系统承载力处于完全可载的概率是8.4%，处于可承载状态的概率是22.3%，处于适载状态的概率是20.9%，处于超载状态的概率是38.0%，处于严重超载的概率是10.5%。根据最大隶属度原则，和田河流域水资源系统承载力处于超载状态。土地资源系统的承载力隶属度最大值出现在处于可承载力范围。生态环境系统处于完全可载的概率是0.0%，处于可载状态的概率是0.3%，处于适载状态的概率是18.2%，处于超载状态的概率是43.3%，处于严重超载的概率是38.1%。社会经济系统的承载力隶属度最大值出现在处于严重超载范围，其概率是29.2%，对比和田河流域四大系统环境承载能力可以看出，承载力由高到低排序为：土地资源系统承载力>水资源系统承载力>生态环境系统承载力>社会经济系统承载力。

2.2 叶尔羌河流域各系统承载力评价分析

叶尔羌河流域各系统承载力各指标分析结果见图3。

图3 叶尔羌河流域各系统承载力各指标分析结果

根据图3显示，叶尔羌河流域的水资源系统承载力处于完全可载的概率是13.8%，处于可载状态的概率是33.9%，处于适载状态的概率是37.9%，处于超载状态的概率是1.2%，处于严重超载的概率是13.3%。根据最大隶属度原则，叶尔羌河流域水资源系统承载力处于适承载状态。土地资源系统的承载力隶属度最大值出现在处于完全承载力范围，其概率是33.8%，生态环境系统处于完全可载的概率是0.0%，处于可载状态的概率是0.3%，处于适载状态的概率是28%，处于超载状态的概率是12.7%，处于严重超载的概率是59%。社会经济系统的承载力隶属度最大值出现在处于可承载力范围，其概率是31.3%。对比叶尔羌河流域四大系统环境承载能力可以看出，承载力由高到低排序为：土地资源系统承载力>社会经济系统承载力>水资源系统承载力>生态环境系统承载力[4]。

2.3 阿克苏流域各系统承载力评价分析

阿克苏河流域环境承载力各指标分析结果见图4。

图4 阿克苏河流域环境承载力各指标分析结果

根据图4显示，阿克苏河流域的水资源系统承载力处于完全可载的概率是0.0%，处于可载状态的概率是33.0%，处于适载状态的概率是18.9%，处于超载状态的概率是5.9%，处于严重超载的概率是42.3%。根据最大隶属度原则，阿克苏河流域水资源系统承载力处于严重超载状态。土地资源系统的承载力隶属度最大值出现在处于超载范围，其概率是45.8%。生态环境系统处于完全可载的概率是0.0%，处于可载状态的概率是0.0%，处于适载状态的概率是37.8%，处于超载状态的概率是34.0%，处于严重超载的概率是28.1%。社会经济系统的承载力隶属度最大值出现在处于超载范围，其概率是47.7%。对比阿克苏河流域四大系统环境承载能力可以看出，承载力由高到低排序为：生态环境系统承载力>土地资源系统承载力>社会经济系统承载力>水资源系统承载力[5-7]。

2.4 开-孔河流域环境承载力各指标评价分析

开-孔河流域环境承载力各指标分析结果见图5。

图5 开-孔河流域环境承载力各指标分析结果

根据图5显示，开-孔河流域的水资源系统承载力处于完全可载的概率是28.4%，处于可载状态的概率是32.1%，处于适载状态的概率是33.5%，处于超载状态的概率是6.2%，处于严重超载的概率是0.0%。根据最大隶属度原则，开-孔河流域水资源系统承载力处于适载状态[8]。土地资源系统的承载力隶属度最大值出现在处于可承载力范围，其概率是44.1%。生态环境系统处于完全可载的概率是0.0%，处于可载状态的概率是45.6%，处于适载状态的概率是24.5%，处于超载状态的概率是29.8%，处于严重超载的概率是0.0%。社会经济系统的承载力隶属度最大值出现在处于适承载范围，其概率是34.8%，说明，开-孔河流域社会经济系统处于适承载状态。对比开-孔河流域四大系统环境承载能力可以看出，承载力由高到低排序为：土地资源系统承载力>生态环境系统承载力>水资源系统承载力>社会经济系统承载力。

2.5 干流流域环境承载力各评价分析

干流流域环境承载力各指标分析结果见图6。

图6 干流流域环境承载力各指标分析结果

根据图6显示，干流流域的水资源系统承载力处于完全可载的概率是40.2%，处于可载状态的概率是21.1%，处于适载状态的概率是17.6%，处于超载状态的概率是0.0%，处于严重超载的概率是21.2%。根据最大隶属度原则，干流流域水资源系统承载力处于完全可载状态。土地资源系统的承载力隶属度最大值出现在处于严重超载范围，其概率是75.0%。生态环境系统处于完全可载的概率是0.0%，处于可载状态的概率是33.3%，处于适载状态的概率是36.7%，处于超载状态的概率是29.9%，处于严重超载的概率是0.0%。社会经济系统的承载力隶属度最大值出现在处于完全承载范围，其概率是48.8%。对比干流流域四大系统环境承载能力可以看出，承载力由高到低排序为：水资源系统承载力>社会经济系统承载力>生态环境系统承载力>土地资源系统承载力。

2.6 塔里木河流域“四源一干”环境承载力现状比较

对比塔里木河流域“四源一干”环境承载力现状，可以看出阿克苏河流域2010年现状年环境承载力处于严重超载状态。和田河流域和叶尔羌河流域环境承载力处于超载状态。开都-孔雀河流域以及塔里木河干流环境承载力处于适载状态，如表3所示。

表3 塔里木河流域“四源一干”环境承载力现状比较

3 主要结论

分别对塔里木河流域四源一干的水资源系统承载力、土地资源系统承载力、生态资源环境承载力、社会环境资源承载力进行评价之后综合评定四源一干现状，得出和田河流域、叶尔羌河流域和阿克苏河流域都处于超载状态，而开都-孔雀河处于适载状态。

塔里木河流域四源一干2010年环境承载力状况比较结果显示，阿克苏河流域于严重超载状态，这个流域环境承载压力最大；和田河流域和叶尔羌河流域环境承载力处于超载状态，生态环境己受到破坏；开都-孔雀河流域以及塔里木河干流环境承载力处于适载状态，环境己处于破坏的临界点。

在四源一干中对塔里木河流域环境承载力影响最为严重的是阿克苏河流，其环境承载力压力极大，生态环境严重遭到破坏，急需对其采取保护与修复措施，以便于对塔里木河流域整体环境得到些许改善。

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