水资源承载力约束下的乌鲁木齐市钓场资源现状研究

杨可，刘洋，马晓飞，冯惠

水资源承载力约束下的乌鲁木齐市钓场资源现状研究

杨可1，刘洋1，马晓飞2，3，冯惠4

采用多目标线性规划模型，运用相关性分析法和主成分分析方法对近10年影响乌鲁木齐水资源承载力评价的14个指标因子进行对比分析。结果表明，乌鲁木齐地区未来10年水资源承载力下降，钓场资源紧缺将最终影响钓鱼运动的普及和推广，需从政策、法规和技术手段加以监管和保护。

钓鱼运动；水资源承载力；钓场资源；多目标模型；绿色体育；全民健身

水资源是生物体结构和功能的基本能源［1］，对区域自然环境和人类生存发展具有重要意义，是经济社会可持续发展的基础［2］；水资源承载力是衡量某一环境背景下区域内部的特征指标，在维护区域生态环境平衡［3］，区域经济发展状况［4］，区域产能变更［5，6］，人口调度［7］等具有重要意义。

垂钓运动在我国历史悠久，在古代，把打渔视为一项自给自足的生存技能，然而在现今高速发达的社会，垂钓运动往往能侧面反映居民的生活水平或幸福指数［8，9］。2012年1月9日，经国务院同意，民政部批准，已将钓鱼运动正式纳入今后我国体育运动重点发展和扶持的国家级赛事，这对垂钓运动发展具有里程碑式的意义。

近年来，随着城镇化、工业化水平的推进，对水资源的耗竭度也不断增加，与此同时受全球变暖的影响，干旱、半干旱化区域扩增，使得水资源短缺的现状更加显著。地表水现状是垂钓运动发展的载体［10］。因此，研究区域水资源承载力现状对于衡量区域内垂钓运动的发展，探究区域内居民文化娱乐水平具有重要意义。截至目前，以水资源承载力判究区域发展的相关研究较多，但主要集中于研究湿润、半湿润的平原区［11，12］和草甸区［13，14］，对于以干旱荒漠为背景的内陆大中城市水资源承载力的相关研究还较少。本文以乌鲁木齐为研究对象，通过对比分析近10年该区域水资源承载力对垂钓运动的制约力，旨在为干旱胁迫下的大中城市垂钓事业发展与演替提供理论依据；同时也为区域全民健身的开展提供参评依据。

1 研究区概况

乌鲁木齐市（东经86°38′-88°58′，北纬42°45′-44°08′）深处大陆腹地，不仅是新疆维吾尔自治区政治、经济和文化中心，同时也是第二座亚欧大陆桥中国西部桥头堡和我国向西开放的重要门户。乌鲁木齐地处亚欧大陆板块中心，天山山脉中段北麓，准噶尔盆地南缘，海拔高度680m-920m，属于中温带大陆干旱气候区，昼夜温差大，寒暑变化剧烈，降水少，是世界上离海洋最远的城市。

乌鲁木齐市辖7区1县和两个国家级开发区一个出口加工区，辖区总面积14216.3km2，城市规划控制面积1 600km2。2015年，全市建成区面积约413km2，全市常住人口为355万人。乌鲁木齐属于重度缺水城市，水资源利用已达到极限，2015年乌鲁木齐市水资源可利用总量为8.7×108m3，人均可利用水资源量仅307m3，占全国人均水资源量1/7，属国际上公认的极度缺水型城市［15］。

2 研究方法

2.1 数据的来源与选取

以乌鲁木齐地区为研究对象，相关研究数据来源于2006～2015年新疆统计年鉴和乌鲁木齐市统计年鉴［15］、乌鲁木齐市水务局相关资料、中国水资源数据库（http://www.data. ac.cn/index.asp）、中国区域自然资源数据库（http://www.data.ac. cn/xb/xb.asp）、国家体育总局官网（http://www.sport.gov.cn）、中国钓鱼运动协会年度报表等。选取上述数据中典型性和代表性数据，对乌鲁木齐钓场资源现状进行分析研究。研究采用数据筛选、检验及专家打分的方法，最终确定乌鲁木齐水资源承载力评价的14个指标因子，即：X1可供水水量、X2居民生活用水量、X3用水人口、X4工业用水量、X5工业单位个数、X6生态环境用水需水量、X7第一产业需水量、X8第二产业需水量、X9第三产业需水量、X10渔业总产值、X11渔业养殖面积、X12水库数、X13渔场个数、X14水产品产量。

2.2 模型的构建

优化配置的目标为在追求经济效益最大化的同时，使缺水量最小，新建模型为多目标线性规划模型［16］。模型设有两个子目标，第一个子目标追求供水效益最大，第二个子目标追求缺水量最小。其模型如下：

1）社会效应实现目标f1（x），以总缺水量最小值量化：

式中：Bi为第i产业需水量；Sα为生态用水量；Sβ为居民生活用水量；Gδ为可供水水量。

2）经济效益实现目标f2（x）；以GDP最大值来量化分析指标

式中：xi为单位水资源的第产业的产值；Ei为i产业的万元需水量。

约束条件如下：

1）水源可供水量约束：

式中：A为水源的总可供水量（单位：104m3）；为产业需水量（单位：104m3）；xi为第i产业可供水量。

2）决策变量非负约束

3）各部门用水量约束

式中：xi为第i产业总用水量；Mi为第产业最低用水总量；Hi为第i产业最大用水总量。

2.3 数据分析与处理

数据分析采用单因素方差分析，并进行t检验和LSD检验。相关性采用Pearson相关分析。对于确定影响不同钓场资源各水资源间的关键因子，采用主成份分析。数据的处理、分析和制图采用Excle 2003和SPSS 17.0。

3 结果与分析

3.1 近10年乌鲁木齐水资源变化特征

图1 近10年乌鲁木齐水资源变化

近10年乌鲁木齐水资源变化差异性显著（P＜0.05），从图1可以看出，可供水水量呈现迅猛增长态势后表现出小范围回落，但整体呈增长趋势，其中2015年可供水水量较2006年增加了51.64%。在2012～2014年呈现回落趋势，其中，2014年较2011年减少了3.95%。2006～2015年的居民生活用水量状况整体呈增长趋势，但在2014年出现小范围回落，其中，2015年较2006年居民生活用水量增加了59.71%，2014年居民生活用水量较2013年回落了2.49%。2006～2016年工业用水量的变化整体呈增长趋势，但在2010年同样表现出小范围回落，较2009年回落率达23.36%。在用水人口与工业单位个体数量的变化中，用水人口呈波动增长趋势，2015年用水人口较2006年增加了74.67%；工业单位个体数量整体呈增长态势，但在2012年以后工业单位个体数量表现出锐减趋势，其中，2012年较2011年减少了27.57%。总体上，2006年至2015年的10年间，乌鲁木齐地区可供水量、居民生活用水量、用水人口、工业用水量及工业单位个体数量均呈现增长趋势，且用水人口变化曲线与可供水水量和居民生活用水量拟合性较好。

在第一、二、三产业需水量的波动变化中可以看出（图1），第一产业需水量和第二产业需水量整体呈减少趋势，但二者均在2007年呈现小范围升高趋势，分别较2006年增加了4.59%和0.50%；第三产业呈波动减少趋势，在2007年和2010年呈迅猛升高趋势，分别较上一年增加了19.54%和17.43%。2006年至2015年生态环境用水需水量整体呈升高趋势，其中，2015年较2006年增加了29.64%。综上可知，2006～2015年第一、二、三产业需水量均呈减少趋势，而环境用水需水量则表现出增加趋势，且生态环境用水需水量的波动曲线峰谷点正好与第一、二、三产业需水量的缺丰点吻合。

3.2 近10年乌鲁木齐渔业资源状况

表2 乌鲁木齐渔业资源状况

近10年乌鲁木齐渔业资源变化差异性明显，由表2可知，2006-2015年，渔业总产值、水库数、水产品产量整体呈增长趋势，渔业养殖面积和渔场个数整体呈减少趋势。其中，十年间渔业总产值逐年递增，2015年较2006年整体增长了99.15%，2012年和2014年有所回落，2010-2011年增幅最大，达21.04%。水库数量在2006-2009年、2009-2013年、2014-2015年间无变化，2009-2010年增加了15个，2013-2014年减少了8个。水产品产量在2006-2011年呈持续增长趋势，在2011-2015年呈逐年递减趋势，十年内整体增长了5.28%。渔业养殖面积和渔场数量十年间，整体分别减少了63.20%和29.41%，渔业养殖面积在个别年份有所回升，2011-2012年下降幅度达55.49%，2015年养殖面积为十年内最小，最小值为1 357hm2。

3.3 未来规划水平水资源统计特征

需水量是既定经济社会发展目标下对水资源的合理需求量，具有一定的原则。进行年度范围内的城市需水量评估预测时，须参照并结合区域发展节水型生产体系及节水型社会的相关准则进行特性量纲下的评估预测。依据乌鲁木齐地区社会经济统计资料，选取2006-2015年的典型数据，参照当地与自治区相关行业部门的发展规划成果，以2015年数据为基准点数据，分别采用指标法，定额法及趋势法等评估预测法，对2020年和2025年乌鲁木齐地区各项经济指标体系进行预测。在预算过程中，由于现行资料的缺失，不能全方位、大尺度进行评估预测。因此，在本文中在进行生态环境需水量的预测时，参照众多评估预测方法，将生态环境需水量以城市、县域的25%代入进行运算。

表3 2015-2025年乌鲁木齐需水量（/104m3）

从表3中，可以看出2020年和2025年乌鲁木齐居民生活用水量分别较2015年增加了17.53%和51.62%。其中，2025年较2020年增加了29.00%。2020年和2025年的第一产业需水量分别较2015年减少了24.63%和37.82%。表明，随着城市化进程的不断加剧，农林牧渔等产业在新城镇化模式下逐渐向轻简化、综合化水平发展。原来较为落后的漫灌、喷灌种植和养殖产业结构逐渐受科技等节水设备的同化，与此同时，也反映城市进程下节水意识的普及。除此之外，2020年和2025年的第二产业需水量分别较2015年增加了31.91%和55.71%。表明，后10年间乌鲁木齐地区随着工业化进程的不断扩增，对水资源利用力度也在不断加大。这一方面体现在经济产业结构的调整，另一方面，这也可能与国家相关政策的倾斜有关，如：“一带一路”发展战略的整体规划。在第三产业中，2020年和2025年需水量分别较2015年减少了20.76%和34.06%，表面随着城市结构规模的变革，交通运输、商业、餐饮等服务性行业对水资源的利用率不断减少。最后，2020年和2025年的生态环境用水需水量分别较2015年增加了8.75%和13.56%。表明，人口规模及城市化水平的不断加剧，经济社会化水平得到迅猛增加，但产生的生态环境负效应也在不断加剧，对水资源的耗用量也在不断加大。

可供水量为自然界中供人类生存、发展所利用的水量，可主要从地表水，地下水等水体中获取。其计算公式可表示为：

式中:Z表示总可供水量；aZ1和aZ2分别表示地表及地下水资源可开采量；Z3为外来调水量；Z4为回收利用或再利用水量［16］。为使可供水率维持在75%范围，本文将75%供水率进行代入换算，得到2015～2025年乌鲁木齐可供水量（见表4）。

表4 2015～2025年乌鲁木齐可供水量（/104m3）

从表中可以看出，2015年以后，地表水和地下水可供水量呈现不同程度的锐减趋势，其中地表水在2020年和2025年分别较2015年较少了4.98%和11.90%；地下水在2020年和2025年分别较2015年减少了18.96%和41.04%。从2020年到2025年乌鲁木齐外部调水和回用水可供水量的变化中可以看出，外部调水在2020年和2025较2015年分别增加了28.78%和63.31%；回用水在2020年和2025年分别较2015年增加了31.93%和68.27%。表明自2015年以后的10年间乌鲁木齐地区虽然加大了外部调水量和回用水量，但对地表水和地下水的开采量依旧不断加大，呈显著上升趋势。

表5 不同指标的相关性分析

3.4 钓场资源影响因子的相关性分析

钓场资源泛指可用于进行垂钓活动的场所的总称［9］。我国钓场资源主要包括：江、河、湖、海、沼泽、溪流及坑塘等区域，对于干旱区而言，主要以人工鱼塘和天然水库为主［10］。通过对近10年乌鲁木齐钓场资源影响因子建立Pearson相关性分析（如表5）可知，可供水水量与渔业养殖面积和渔场个数呈负相关外，与其他钓场资源影响因子均呈正相关且与居民生活用水量和用水人口呈显著正相关（P＜0.01）；居民生活用水量除与工业单位个体数量、渔业总产值、水库数及水产品产量相关性不明显外，与其他各钓场资源影响因子均具有显著相关水平（P＜0.05），且与渔业养殖面积和渔场个数呈极显著负相关（P＜0.01）；用水人口和工业用水量分别与水产品产量，水库和水产品数量相关性不明显，与其他各渔场资源影响因子均具有较好的相关性（P＜0.05）；在第一、二、三产业需水量与其他各渔场资源因子的相关性分析中，除与水产品产量相关性不明显外，与其他各渔场资源影响因子均具有较好的相关性（P＜0.05）；生态环境用水需水量与其他各渔场资源影响因子均具有极显著相关性（P＜0.01），且与渔业养殖面积和水产品产量呈极显著负相关（P＜0.01）。

3.5 钓场资源影响因子的主成份分析

由表6可以看出，钓场资源各影响因子在前两个矩阵特征值的累积贡献率除可供水水量在90%以下，其余各因子均在94%以上，几乎包含了各指标变量的全部信息，且第一主成分包含的信息量最大，能够很好的反映出各钓场资源影响因子的14个指标信息。主成分1在14个钓场资源影响因子中，除渔业养殖面积和渔场个数外，其余各因子具有较大的载荷量，能够更好的反映渔场资源与水资源的关联密切性，其中生态环境用水需水量和第二产业需水量占主导。主成分2在14个钓场资源影响因子中与工业用水量，第一、二、三产业需水量及渔场个数之间的载荷量不显著，表明该系列因子以生态环境及居民人口用水量关联度密切，占主导地位。

表6 不同指标的主成份特征值与贡献率

4 结论及建议

1）近10年乌鲁木齐水资源变化差异性显著（P＜0.05），可供水量、居民生活用水人口、工业用水量及工业单位个体数量均呈增长趋势，用水人口变化曲线与可供水水量和居民生活用水量拟合性较好。2006～2015年，第一、二、三产业需水量呈减少趋势，环境用水需水量呈增加趋势且生态环境用水需水量的波动曲线谷点恰好与第一、二、三产业需水量的缺丰点吻合。2006～2015年，渔业总产值、水库数、水产品产量整体呈增长趋势，渔业养殖面积和渔场个数呈减少趋势。

2）乌鲁木齐水资源未来10年规划状况中，居民生活用水量、生态环境用水需水量和第二产业需水量较2015年显著增加，第一、三产业需水量较2015年则表现出不同程度的下降。对乌鲁木齐可供水量未来10年规划分析中，乌鲁木齐地区外部调水量和回水水量虽呈递增趋势，但依旧无法减退地表水和地下水的开采量，使得地表水和地下水开采量未来10年迅猛下降。

3）钓场资源各影响因子除渔场个数和渔业养殖面积与其他各因子表现出不同程度的显著负相关外（P<0.05），其他各因子间均呈显著正相关（P<0.05），具有较好的关联性。在主成分分析中，钓场资源各影响因子在前两个矩阵特征值的累积贡献率除可供水水量在90%以下，其余各因子均在94%以上，几乎包含了各指标变量的全部信息。主成分1包含的信息量最大，能够很好的反映出各钓场资源影响因子的14个指标信息。主成分2在14个钓场资源影响因子中与工业用水量，第一、二、三产业需水量及渔场个数之间的载荷量不显著，表明该系列因子以生态环境及居民人口用水量关联度密切，占主导地位。

乌鲁木齐地处亚欧大陆内部，是离海洋最远的干旱内陆城市。通过建立预测模型，对比分析了2015-2025年乌鲁木齐城市需水量及可供水水量的开采情况。表明乌鲁木齐后10年城市水资源利用矛盾将更加突出，可供居民文化活动的绿地、水源地将不断锐减。垂钓运动主要依托水资源开展［17，18］，然而乌鲁木齐地区后10年水资源分布状况将可能导致乌鲁木齐城市垂钓体育运动的缺失，最终影响垂钓运动的普及和推广。

建议：1）从预测分析中，可知解决乌鲁木齐地区水资源现状首要任务应严格控制人口数量，但因近期国家出台的“二胎”政策，恐不利于该项举措的实施，与此同时，该项举措也不是城市发展弊端的主导因素。因此，乌鲁木齐地区解决城市水资源情况的根源应着力于解决用水主体对水资源的使用量和利用效率。应充分利用各河流的水资源，建立节水大坝，开展节水灌溉技术，加强水资源管理，制定科学的用水控制和管理机制；2）加强全市民的科学用水及节水的宣传教育工作；3）加强对污染企业的定期抽检工作，对不符合国家标准的污染企业进行关停整顿；4）开展和引进更多创新型、节能型和绿色环保型企业的步入，使得水资源开采、利用和回收向节能化、绿色化、轻微化发展；5）深化全民垂钓运动与环境保护同行的政策，让更多的居民参与到此项运动事业中，充分发挥垂钓运动在全民健身中的作用，让更多的居民在感受美好环境下垂钓的同时，开展和增进节水、绿化等环保措施。

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The Research on under Water Resources Supporting Capacity Restraint in Urumqi of the Fishes Field Resources in Present Situation

YANG Ke1，LIU Yang1，MA Xiaofei2，3，FENG Hui4

By using multi-Objectivelinear programming model，correlation analysis and principal component analysis method on evaluation of water resources carrying capacity of the 14 indexes in recent decade effects of Urumqi.The results show that the Urumqi area decreasing in the water resources carrying capacity in the next decade，laking places to go fishing resources，which will eventually affect the dissemination and promotion of sport fishing.It needs regulation and protection from policies，regulations and technical means.

sport fishing；water bearing capacity；places to go fishing resources；multiple target models；green sports；the national fitness

G80-5

：A

：1003-983X（2017）05-0421-06

2017-02-06

新疆师范大学体育学院研究生科技创新基金项目（TYXY201515）

杨可（1989-），男，新疆和静人，在读硕士，研究方向:体育人文社会学.

1.新疆师范大学体育学院，新疆乌鲁木齐 830054；2.新疆师范大学地理科学与旅游学院，新疆乌鲁木齐 830054；3.新疆维吾尔自治区重点实验室“新疆干旱区湖泊环境与资源实验室”，新疆乌鲁木齐 830054；4.新疆师范大学数学科学学院，新疆乌鲁木齐 830054

1.College of Physical Education，Xinjiang Normal University，UrumqiXinjiang，830054；2.CollegeofGeographyand Tourism，XinjiangNormalUniversity，UrumqiXinjiang 830054；3.Key Laboratory of lake environment and Resources in arid area of Xinjiang，Urumqi Xinjiang，830054；4.College of mathematics and science，Xinjiang Normal University，U-rumqi Xinjiang，830054