基于ANP-RMRP 集成模型的水资源承载状况分析评价

丁菊莺

（天津市中水科技咨询有限责任公司，天津 300170）

2016年，水利部在全国范围内启动水资源承载状况评价工作。其要求利用三年时间，摸清各地区、各流域水资源承载能力，核算现状经济社会对水资源的承载负荷，评价水资源承载状况[1]。

对于水资源承载状况评价方法，近年来学者积极开展研究，大量综合评价法被应用，主要有多目标决策法、模糊综合评价法、主成分分析法、因子分析法、逼近理想解法和系统动力学法等，并且采用的指标体系各有不同[2-7]。总体来看，水资源承载状况评价研究正趋于多样化、成熟化。

辽宁省地处我国东北部，多年平均水资源总量为334 亿m3，水资源匮乏，仅占全国水资源总量的1.2%。辽宁省是我国东北老工业基地，大量工业污染使省内河流水质日趋恶化，水环境状况不容乐观。本文从辽宁省水资源水环境现状出发，以各地级行政区为评价对象，对全省2016年水资源承载状况进行分析评价。

1 指标体系与权重

水资源承载力是指，可预见时期内在满足合理的河道内生态环境用水和保护生态环境的前提下，综合考虑来水情况、工况条件、用水需求等因素，水资源承载经济社会的最大负荷[8]。结合上述概念，笔者分别从承载能力、承载状态及承载压力角度构建评价指标体系。承载能力角度以人均水资源占有量、水资源可利用率等反映水资源禀赋及水资源保障程度；承载状态角度以水资源开发利用率、万元工业增加值用水量等衡量水资源开发利用状态；承载压力角度以工业化率、城镇化率等反映水资源承载社会经济发展的压力。构建指标体系如表1所示。

表1 指标体系

根据指标对水资源承载状况的影响关系，水资源承载力指标分为两类：一类与其正相关（+），如人均水资源量、水质综合达标率等；一类与其负相关（-），如工业化率、水资源开发利用率等。

权重确定方法中运用较广的是由美国T.L.Satty 教授提出的层次分析法（AHP）[9]。本文选用在AHP 原理上进行扩展的网络层次分析法（ANP）进行计算[10]。除沿用AHP 中从上而下的隶属与支配关系外，将承载状态与承载压力之间的相互影响、人口密度对人均水资源占有量的逆向影响、污染物入河排放率对水质综合达标率的逆向影响等计入指标体系内部关联。引入专业软件Super-Decision 进行计算，具体结果如表1所示[10]。

2 综合评价

2.1 方法介绍

基于估计相对位置的等级评价法（Ranking Method on Relative Position，简写为RMRP）是将评价对象进行两两比较，给出优于或劣于的结论；通过对权重的处理，将评价对象进行排队，最终按排队情况及指示值大小划分综合评价等级[11]。

2.1.1 优先关系

以0-1 矩阵表述评价对象的优先关系，分优于（＞）、劣于（＜）、无差异（～）、不可比四种，表示为P={Pik}n×n[11]。就正向指标而言，对于xi＞xk，Pik=1，Pki=0；xi～xk，Pik=Pki=1；而对于不可比的xi与xk，则Pik=Pki=0。就逆向指标而言，对于xi＞xk，Pik=0，Pki=1，其趋于一致。

2.1.2 具体操作步骤

（1）确定权重，本文采用ANP 计算结果；选定待评价对象X（xi）。本文待评价对象为辽宁省14 个地级行政区，x1～x14；针对每个指标j，对待评价对象进行成对比较，给出优先关系，用0-1 矩阵表示[11]。

（2）确定各评价对象对(xi,xk)的总体排序，即总体优先关系矩阵。

首先，计算各评价对象对(xi,xk)的总体优先权重。将(xi＞xk)j的各指标j 的权值相加，记作w(xi＞xk)，同理计算w(xi～xk)与w(xi＜xk)。(xi＞xk)j指第j个指标的xi优于xk。

其次，计算各评价对象对(xi,xk)的总体优劣数Aσ(xi＞xk)。 式中，σ 取值范围[0，1]，反映xi与xk无差异的指标在评价过程中的重要性。

再次，选定阈值A≥1，评价整个目标的优劣。若As(xi＞xk)＞A，则(xi＞xk)；若As(xi＞xk)＜1/A，则(xi＜xk)；若1/A＜As(xi＞xk)＜A，则(xi～xk)。

最后，综合判定整个目标的优劣关系，绘出0-1矩阵表。

（3）计算xi的排队指示值。由（2）中所得总体0-1矩阵表，令所在矩阵行中元素为1 的个数为pi，元素为0 的个数为qi，ri=pi-qi为所求等级排序值。

（4）按照ri的大小排定各评价对象的优劣次序，并评定各评价对象的承载状况等级。从优到劣划分为五级标准：一级（9～13）、二级（3～8）、三级（-2～2）、四级（-8 ～-3）、五级（-13 ～-9）。

2.2 计算结果

依据标准化后的基础数据（取自水资源公报、统计年鉴、水资源调查评价等），共构建18 个指标的0-1矩阵（略）。通过ANP 计算的指标权重值，计算各评价对象的总体排队指示值，如表2所示。

表2 总体排队指示值及评价结果

2.3 分析

从结果来看，抚顺、丹东二市当地水资源禀赋条件较好，现状开发利用率在全省处于低水平，且水环境指标均处于较高水平，因此目前承载状况最优，未来可开发利用潜力大。本溪、朝阳、葫芦岛三市目前承载状况为二级，本溪市人均水资源占有率较高，朝阳、葫芦岛两市工业化率、城镇化率较低，对水资源的开发利用需求也低，综合来看，三市承载状况处于较高水平；大连、鞍山、阜新、铁岭四市水资源开发利用率靠近国际公认40%的水资源开发生态警戒线，加之本地资源禀赋不高，目前承载状况为三级，处于临界水平；锦州、营口、辽阳三市水资源可利用率较低，且综合开发利用率较高，用水效率处于全省低水平，目前承载状况为四级，已接近开发利用极限；沈阳、盘锦二市处于中部平原区，水资源开发利用率超过100%，处于过度开发利用状态，加之工业化、城镇化给水资源水环境造成了巨大压力，已没有开发利用空间，处于严重超载的五级状态。

3 结语

综合考虑水资源承载力的概念，本文通过从承载能力、承载状态、承载负荷三个角度建立的指标体系，选用网络层次分析法计算指标权重，利用基于估计相对位置的等级评价法对2016年辽宁省14 个地市进行了水资源承载状况综合评价。结果表明，辽宁省内水资源承载状况极不均衡，地市之间存在水资源配置和开发利用不合理的情况。

针对评价结果，笔者提出以下水资源承载力管控建议。从资源量角度看，要全面推进节水型社会建设，大力提高水资源利用效率；合理控制经济社会发展布局、规模和产业结构；统筹调配多种水源，合理提高水资源承载能力；强化水资源管理，深入推进最严格水资源管理制度。从生态环境角度看，要削减污染物入河量；强化水功能区监督管理；提升污水处理能力；加强农业非点源污染治理。