基于模糊综合评价模型的菏泽市水资源承载力预测

周艳梅

(山东省菏泽市东明县水务局，山东 菏泽 274500)

水资源承载力分析是规划经济发展规模与模式，实现经济、环境、生态、社会这个复合大系统持续协调发展的重要依据[1]。因此，对水资源承载力的基础支撑理论的研究，客观度量地区水资源对人口、生态环境和社会经济的承载能力，进行水资源的合理配置，达到地区水资源的可持续利用，实现地区社会经济的可持续发展，具有十分重要的意义[2-3]。研究水资源的方法较多，本文主要采用模糊评价法对区域水资源承载力进行分析。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

菏泽市位于山东省西北部，土壤质地肥沃，雨量适中，光照充足，水陆交通便利，历史悠久，是我国重要的粮棉生产基地和能源基地。20世纪70年代后，随着社会经济的快速发展，用水量也急剧增加，由于缺乏对水资源合理分配及有效利用，导致水资源浪费等问题日益突出，且水资源问题已发展为社会经济可持续发展的制约因素。本文选择菏泽市作为研究对象区域，对菏泽市10县区进行水资源承载力分析，获取水资源合理分配的有效依据。

1.2 模糊综合评价法

本文运用模糊综合评价法对菏泽市各县未来10年的用水状况进行了预测，并且基于模糊综合评价理论，给出水资源承载力评价的模糊评价模型。

承载力评价等级为U，U的最终评估等级由公式(1)给出的等级特征值函数H确定

(1)

本研究将水资源承载力划分为三个级别，当0≤H<2.5时为Ⅰ级，即承载力强，2.5≤H<3.5时为Ⅱ级，即承载力中等，H≥3.5时为Ⅲ级，即承载力比较弱。

1.3 评价指标体系

本研究评价社会经济与水环境关系的评价指标体系如表1。我们对模糊评价模型各子系统中所有变量和参数的完整类别得出的所有潜在指标进行了初步确定。结合菏泽市的社会经济和水环境特点，通过定性分析进一步优化了这些指标。

表1 社会经济与水环境关系评价指标体系

2 菏泽市水资源承载力预测

2.1 菏泽市未来10年(2020—2030年)生产需水量预测

(1)方案一。根据菏泽市工农业情况，农业需水量以每年0.2%的速度减少，工业需水量以每年3.6%的速度增长，工业用水包括第三产业用水。以2010年菏泽市全市需水量为初始设定值，通过动态模型预测未来10年的需水量。

(2)方案二。以山东省人均GDP对应的水资源消耗量为基础，对未来10年的用水平均增长率进行预测。2010—2020年的用水增长率为-5.71%，2020—2030年为-3.33%。然后根据菏泽市的实际情况和技术发展情况，2010—2020年平均增长率下的人均GDP水资源消耗量为-4.83%，2020—2030年为-3.83%。以2010年各县人均GDP水资源消耗量为初始值，并运用动力学方法对菏泽市各县未来10年人均GDP水资源消耗量进行了预测模型。计算结果乘以相应的需水量和菏泽市可利用水，等于未来10年各县的生产用水。

(3)方案三。①每万元工业增加值需水量预测。山东省万元工业用水以每年8%的速度下降，因此根据菏泽市的实际情况，运用动力学模型对菏泽市未来10年工业万元增加值需水量进行预测。②每万元农业增加值需水量预测。山东省万元农业用水以每年5%的速度下降，根据菏泽市的实际情况，万元农业用水以4%的速度下降。以2010年各县万元农业增加值需水量为初始值，运用动力学模型对菏泽市各县未来10年万元农业增加值需水量进行预测。③工农业增加值和用水总量根据《菏泽市综合年鉴》和《菏泽市水资源公报》的数据，计算了工农业增加值增长率，山东省工农业增加值平均增长率分别为5.5%和4.9%。以其为初始值，运用动态模型对菏泽市各县未来10年工农业增加值进行预测。用工农业增加值乘以每万元工农业增加值所需水量，再加上前20年(2000—2020年)山东省工农业需水量。

2.2 菏泽市各县未来10年生活需水量预测

菏泽市各县未来10年生活用水动态变化数据来源于《菏泽市综合年鉴》和《菏泽市水资源公报》，根据这些数据可以计算出平均年增长率，经计算其增长率为2.01%。利用《山东省水资源规划》数据，对菏泽市缺失的数据进行了生活用水预测需求。2020年山东省城镇化水平为60%，2030年为70%。其他各县城镇化水平2020年为50%，2030年为60%。

2.3 菏泽市未来10年总需水量预测

菏泽市各县区未来10年用水总量预测数据如表2所示。

从表2可以看出，近10年来，水资源状况稳定，在现有供水条件下，只要采取合理措施，可以满足未来10年的用水需求。菏泽市共包括十个用水区域，其中牡丹区用水量最大，开发区用水量最小。共设计三种用水方案， 方案一需水量最小，用水量增速最慢，最适合现状发展；方案二及方案三用水总量相当，但方案二用水量增长趋势较大，说明方案二更适合经济发展较快地区使用。

3 菏泽市水资源承载力动态评价

本文采用上述指标筛选法，确定了不同指标的权重，剔除对可持续发展评价(即权重较小)和水资源利用率影响不明显、难以收集数据的指标。最终确定了人口密度(R1)、人均日用水量(R2)、水资源量(R3)、万元GDP用水量(R4)、灌溉水的有效利用系数(R5)、森林覆盖率(R6)和生态环境用水率(R7)七个主要指标，作为菏泽市水资源承载力的评价指标，并对其进行收集整理。指标值数据见表3。其中2025年和2030年为规划水平年，相关数据参考菏泽市规划数据。同时，在查阅相关文献和咨询专家意见的基础上，确定了各指标的相应评价标准并汇总，见表4。

表2 菏泽市未来10年不同规划的总需水量 108 m3

表3 菏泽市水资源承载力评价指标

表4 水资源承载力评价指标分级标准

计算结果：分别采用熵权法和二元比较法确定指标的主客观权重。指标权重见表5。根据上述模糊综合评价模型，得到了连续五年和长期规划年的评价值，见表6。

表5 指标综合权重

表6 各年水资源承载力水平值

4 结 论

本文以水资源承载力评价指标体系和模糊综合评价方法作为预测水资源承载力的模型，对菏泽市未来10年需水量进行预测，结果表明，菏泽市水资源承载力处于中等水平。也就是说，承载能力水平在逐步提高，但效果并不明显，这是目前需要关注的问题。而规划水平的年度评价结果是承载力较好，说明未来规划的目标是水资源的可持续开发利用和水生态的良性循环。