基于层次分析对安徽水资源承载力的评价

黄婷婷，陈 春

（安徽财经大学 统计与应用数学学院，安徽 蚌埠 233030）

基于层次分析对安徽水资源承载力的评价

黄婷婷，陈 春

（安徽财经大学 统计与应用数学学院，安徽 蚌埠 233030）

针对安徽省水资源承载力的评价，本文从水资源、社会、经济的发展和生态环境四个角度构建水资源承载力的评价指标体系，并建立层次分析模型得到各评价指标的权重，查阅统计年鉴测算2006-2015年安徽省水资源承载力的综合得分值.接着将水资源准则层作为支持力指数,其它三个准则层作为压力指数,得到了安徽水资源承载力指数.最后根据结论为政府和相关部门提供较为科学的建议.

安徽省；水资源承载力；层次分析；承载力指数；MATLAB

新世纪以来，随着经济不断的发展，水资源承载力问题日渐成为社会、经济发展的负面影响因素之一，这也成为政府、水资源保护部门及人民群众重点关注的问题.因此，对水资源资源承载力的深入研究有助于社会、经济和环境的可持续发展.安徽省位于我国的东南部，居于长江和淮河的中下游，东邻浙江和江苏，西接河南和湖北两省，北边靠山东.全省气候温和，四季分明，光照适中，雨量适中，全省多年平均降水量为773.6-2000mm,但由于人口密度高，人们对资源的需求和消耗较大，人均水资源占有量较低，环境和社会、经济之间的矛盾日益尖锐.因此，本文从水资源、社会、经济发展和生态环境四个角度出发，应用层次分析和承载力指数评价了安徽省水资源承载力，为安徽省水资源的可持续利用提供科学依据.

1 指标的确定和数据的获取

通过查阅相关文献，以及鉴于评价体系中指标的选取应遵循科学性、实用性、可比性和独立性四个原则，本文对指标进行合并、筛选和优化，初步选定了以下12个指标：水资源总量、供水量、人均水资源量、总人口、人口密度、生活用水、地区生产总值、农业用水总量、工业用水总量、生态用水总量、森林覆盖率、垃圾无害化处理量[1].本文数据来源于安徽省2006-2015年的统计年鉴.

2 基于层次分析法对水资源承载力的评价

2.1 评价指标体系

建立层次分析法评价指标体系，该模型最高一层为总目标O:安徽省水资源承载力评价指标体系.第二层设计为方案评价的准则层，它包含四个准则：A1为水资源；A2为社会发展;A3为经济发展，A4为生态环境.每个准则层下又包含多个子准则层，它包含B1～B12十二个子准则层，B1～B12分别代表水资源总量、供水量、人均水资源量、总人口、人口密度、生活用水、地区生产总值、农业用水总量、工业用水总量、生态用水总量、森林覆盖率、垃圾无害化处理量.

2.2 构建判断矩阵

层次分析法中采用1～9标度对各指标的重要性进行两两比较，若因素i与因素j比较得aij，则因素j与因素i比较得1/aij(i,j=1,2,…,n).首先，构造第二层相对于第一层的比较判断矩阵，见表1.

表1 O-A比较判断矩阵

然后，再给出第三层相对于第二层的各个比较判断矩阵，见表2、表3、表4、表5.

表2 A1-B比较判断矩阵

表3 A2-B比较判断矩阵

表4 A3-B比较判断矩阵

表5 A4-B比较判断矩阵

2.3 计算权重向量

对表1至表5中各比较判断矩阵进行检验，用MATLAB软件编程得到一致性指标CI和一致性比例CR，结果表明准则层对方案层以及层次的总排序均通过一致性检验[2].

表6 安徽水资源承载力指标权重值

2.4 测算安徽水资源承载力的得分值

首先通过查阅安徽省统计年鉴，得到2006-2015年安徽省水资源承载力的12个评价指标值，然后根据表6中各指标的权重和归一化数据,计算得到安徽省水资源承载力各项指标的得分值(见表7).

表7 2006年-2015年安徽水资源承载力各指标得分值

3 基于水资源承载力指数对水资源承载力的评价

CCS为水资源承载力的支持力指数，用水资源准则层中的3个指标得分值求和视为支持力指数CCS，即：

CCP为水资源承载力的压力指数，用社会、经济和生态环境三个准则层中的9个指标得分值求和视为压力指数CCP,即：

CCI为水资源承载力指数，若CCI大于1,说明水资源处于超载状态，不利于社会、经济的可持续发展，若CCI小于1,表明水资源的压力小于支持力，若CCI等于1,水资源的压力等于支持力，水资源承载力达到了饱和状态.利用公式(1)和(2)可得出:

表8 2006-2015年安徽水资源承载力指数

图1 2006-2015年安徽水资源承载力指数变化趋势

从表8和图1可看出安徽省2006-2015年的水资源支持力指数在0.3267与0.4751之间波动,总体上比较稳定；水资源压力指数一直呈现上升的趋势，并且最高达到0.5211；从表8可以看出,除2007年和2010年外，其他年份的水资源承载力指数均大于1.说明了安徽省水资源的超载状态在不断加剧且形式严峻，我们应及时正视水资源的承载力问题.

通过层次分析和水资源承载力指数对安徽水资源承载力的评价，可以看出近10年来，安徽省社会、经济发展和生态环境的需要与水资源量不足的问题仍相当严重,大多数年份的水资源承载力处于超载状态.安徽省要将水资源的可持续发展落到实处，使经济增长与建设友好型社会相适应.对污水排放超标的企业进行治理，并实现工业用水的循环使用.积极创新，研发高效节水型农作物，节约水资源.安徽省的水资源相对较丰富，但空间分布不均匀，政府要加大资金和人力的投入，修建大型水利工程.此外，要优化产业结构、调整农作物种植格局，使开源和节流并举.

〔1〕宋丹丹,郭辉.基于AHP和熵值法的新疆水资源承载力综合评价研究 [J].广西师范学院学报，2014,31(03):57-64.

〔2〕李柏年，蔡晓薇.安徽水资源与可持续发展分析[J].怀化学院学报，2011,30(11):16-19.

〔3〕邓雪,李家铭,曾浩健,等.层次分析法权重计算方法分析及其应用研究 [J].数学的实践与认识, 2012,42(07):93-100.

〔4〕段春青,刘昌明,陈晓楠,等.区域水资源承载力概念及研究方法的探讨 [J].地理学报,2010,65(1): 82-90.

〔5〕董雯,刘志辉.艾比湖流域水资源承载力综合评价[J].干旱区地理,2010,33(2):217-223.

〔6〕杨桂元,朱家明.数学建模竞赛优秀论文评析[M].合肥:中国科技大学出版社,2013.54-60.

〔7〕杨桂元.数学建模[M].上海:上海财经大学出版社,2015.32-48.

〔8〕胡守信,李柏年.基于MATLAB的数据实验[M].合肥:中国科技大学出版社,2014.45-56.

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A

1673-260X（2017）04-0019-03

2017-02-03

国家自然科学基金资助项目（11601001）；安徽财经大学教研资助项目（acjyzd201429）