朝阳市水资源承载力综合评价研究与应用

刘建冶

（沈阳农业大学，辽宁 沈阳 110866）

0 引言

水资源作为影响国家可持续发展全局的重要战略资源，如何实现水资源的可持续利用，更好地满足生活、生产和生态用水需求，使水资源承载能力和水环境承载能力与经济社会发展要求相适应，对推进水利的可持续发展、提升水利公共服务和社会管理能力也是十分重要的。因此，研究区域水资源承载力，探讨区域水资源对社会经济发展和生态环境的支撑能力，具有重要的现实意义。近些年来，水资源承载能力的研究取得一定成果[1—5]，但对于其承载力综合评价研究的成果还较少，众多学者研究表明[6—9]，水资源承载能力影响因素较为复杂，需要通过综合评价分析方法才能使得区域水资源承载能力评估结果更符合区域实际情况。

朝阳市属于辽宁省水资源较为短缺的区域，朝阳市人均占有水量为442.5 m3，只占省人均占有量的54%，占全国人均占有量的18.8%。朝阳市每公顷占有水资源量3 123 m3，只占全省每公顷占有量的38.1%，占全国每公顷占有量的11.2%。为保障区域水资源的可持续发展，本文通过建立水资源承载能力综合评价模型，对朝阳市水资源承载能力进行综合分析，研究成果对于朝阳市水资源可持续发展具有重要的参考价值。

1 评价标准划分

1.1 评价等级

水资源承载系统是一个水资源-社会经济-生态环境-水管理耦合的复杂多层次系统，水资源承载力受自然及各子系统自身等众多因素影响，充分考虑水资源承载力影响因素，建立了由水资源、社会经济、生态环境和水管理4个子系统、24个指标组成的水资源承载能力评价指标体系。将水资源承载力评价分为“极高Ⅰ级”“较高Ⅱ级”“中等Ⅲ级”“较低Ⅳ级”“极低Ⅴ级”等5个等级：

Ⅰ级，具有非常高的水资源承载力，已经具备初步规模的水资源开发利用程度，具有较高的水资源开发潜力，无压水资源状态强度较大，对区域水环境及社会经济支撑能力较高，在社会发展需水满足的前提下仍有富余的水资源量。

Ⅲ级，具有中等水资源承载力，水资源开发程度已具备一定的规模，开发利用潜力还有一定的空间，社会经济和水资源的协调发展程度较为均衡，现有的水资源可以满足区域社会经济发展及生态环境保护的水量要求。

Ⅴ级，具有非常低的水资源承载力，水资源受压强度极高，水资源承载能力趋于最高值，水资源开发利用潜力极低，社会经济发展的水资源需求很难得到满足，社会经济与水生态环境保护的主要瓶颈为水资源的短缺。

Ⅱ级和Ⅳ级为过渡等级，分别为弱无压力状态和弱压力状态，采取适当的水资源管理方式会使得这两种类型的水资源承载力向其他级别转变。

1.2 评价标准

水资源承载能力综合评价需要对其评价等级标准进行衡量，是水资源承载能力综合分析的主要因素。在对国内相关水资源承载能力评价基础上，从水资源压力的社会经济发展因素分析，各地区水资源承载能力评价指标体系存在一定程度的差异，需要结合区域水资源特点、社会经济发展去分析其水资源承载能力综合评价的指标体系。本文标准确定的资料主要来源：GB 3838-2002《地表水环境质量标准》、GB/T 14848-93《地下水环境质量标准》等国家或行业标准进行参考；水资源承载力评价的相关科研成果和文献；根据研究区域的地方特性，结合前人已有的研究成果进行分析选用。水资源承载力评价指标体系中，各指标的评价标准及阈值见表1。

表1 水资源承载力综合评价指标体系评价标准及阈值

2 基于组合赋权的灰色关联度评价模型

基于组合赋权的灰色关联度评价模型是将组合赋权、灰色关联度两种方法有机结合的综合评价模型，首先要建立基于主、客观权重的组合赋权模型，然后求出组合权重，接下来对数据进行处理，建立关联系数矩阵，最后建立综合评判矩阵。具体步骤：

1）根据指标规范化处理方法建立标准化决策矩阵，指标标准化主要采用下式进行计算：

式中：xi为指标实际值；max xi为指标最大值；min xi为指标最小值；yi为指标标准化值。

2）分别计算主观权重、客观权重，根据组合赋权模型，求出组合权重。

3）根据指标的性质不同，确定灰色关联度模型的参考序列。

4）在计算出各指标关联系数的基础上，结合组合权重求出综合关联度。

5）根据综合关联度及评价标准，得出评价等级。

3 实例应用

3.1 区域概况

朝阳市多年平均年降水总量为95.2亿m3，折合降水深482.8 mm，降水量分布趋势是由南向北递减。从流域分区看，青龙河流域是全市降水最多的流域，流域多年平均年降水量为557.3 mm，是全市平均年降水量的1.2倍；地处西北部的老哈河是降水最少的流域，多年平均年降水量仅429.3 mm，相当于全市平均值的89%；大凌河、小凌河流域多年平均年降水量分别为483.2，512.3 mm。朝阳市年径流深的区域分布趋势与年降水量的分布基本一致，但区域分布的不均匀性比降水量更严重。朝阳市径流的补给主要来源于降水，径流的季节变化主要取决于河流的补给来源和变化，其次为融雪水和地下水。朝阳市河川径流的季节分配，具有夏季丰水、秋冬季枯水的特点。

3.2 组合权重

以2019年作为朝阳地区水资源承载能力综合评价的现状年。采用的数据主要来源于《朝阳市水资源公报》（2019年）《朝阳市统计年鉴》（2019年）《朝阳市水资源》及水资源承载力监测预警机制建设的部分数据。得到各指标后，对各指标进行标准化处理，并利用SPASS数理统计软件求出各个判断矩阵最大特征值及对应的特征向量，进行一致性检验，最后对特征向量进行归一化处理，从而得到各指标主观权重。根据熵权法计算客观权重，运用SPASS数理统计软件得出客观权重，根据基于几何平均法建立的组合权重模型，求出组合权重，计算结果见表2。

3.3 综合评价

根据朝阳市的24个实测指标数列作为比较数列，根据参考数列和比较数列，计算两数列的绝对差和实测指标对5个等级的联系系数，结果见表3。

表3 朝阳市水资源承载力指标数列与等级标准数列的联系系数

在计算出各指标关联系数的基础上，结合表2的组合权重求出综合关联度，计算综合关联度可得R=[0.626 4，0.635 7，0.603 1，0.594 9，0.604 2]，根据最大关联度原则，可知朝阳市水资源承载力等级为Ⅱ级，承载力水平较高。

表2 朝阳市水资源承载力评价指标体系组合权重

4 结语

综上所述可以得出，朝阳市水资源承载力总体水平较高，评价结果与朝阳市实际情况相符，表明该指标体系和评价模型具有可靠性、有效性。朝阳市总体上属于资源型缺水，局部区域兼有工程型或污染型缺水。因此，未来解决缺水问题，除了大力发展节水型社会外，尚需跨流域调水措施加以解决。