辽阳县水资源承载力协调度计算分析

贾铭洋

（辽宁省辽阳水文局，辽宁 辽阳 111000）

辽阳县是辽东半岛中部重要的工农业生产基地，水生态环境恶化、水资源配制水平低、应急能力不足以及供水结构不完善等逐渐成为制约区域经济发展的重要因素[1-3]。文章研究评价了县域尺度的水资源承载力和RSEE 系统协调度，以期为加强最严格水资源管理、保障全县经济转型跨越发展、实现水资源可持续利用、促进生态环境保护以及水资源合理开发等提供参考依据。

1 基本概念

1.1 RSEE 的概念

RSEE 系统是一个涉及水资源、社会、经济、环境诸多因素的复杂体系，水资源是支撑经济社会发展的重要基础，而环境污染又与工业发展密切相关，经济社会发展是实现环境和资源保护的关键，任何经济社会发展若以牺牲生态环境为前提都是不可持续的，无法发展经济社会也就更难以保证环境保护所需的物质条件[4-5]。因此，本研究结合协同理论和3E 系统的概念提出RSEE 系统协调发展的概念：综合考虑节水与发展之间的关系，不断提升区域用水效率，从而实现环境保护与经济社会的协调持续发展。

1.2 系统协调度

协调度主要是通过数学计算法来反映不同系统间的协调关系，一般分为距离型、变化型和综合型计算方法，文章拟利用运算简单、结构清晰的距离型计算方法构建RSEE系统协调度模型。定义E*、E1、E2、E3、E4代表RSEE系统和水资源（S1）、社会（S2）、经济（S3）、生态环境（S4）四个子系统的发展水平，单系统协调度Hi可以利用下式计算[6-8]：

其中，i=1、2、3、4。结合以上计算结果，可利用公式（2）计算RSEE 系统的整体协调度Hs，其表达式为：

依据以上计算公式可知，单系统协调度Hi的取值范围为0~1，Hi值越大则单系统之间的协调态势越好，并且RSEE 系统整体等于子系统Si发展速度时达到最大值1。协调度可以通过计算整体RSEE 系统进展速度与生态环境、社会、经济、水资源4 个子系统增速的表现误差，更加科学准确地反映协调状况，保证了协调协调性评价的科学合理性[9]。另外，也可以反映各子系统的协调状况及系统整体的发展情况，大大减小了计算过程中有效数据信息可能出现遗漏的概率。

2 实证分析

2.1 协调度指标

为了更加全面系统地分析RSEE 系统的发展状况，拟从水资源、社会、经济和生态环境的角度选择影响RSEE 系统的主要因素，并遵循层次性、科学性、可操作性和独立性等原则构建评价指标体系，如表1 所示。考虑到不同参数和各子系统的贡献率不同，对所有参评指标利用AHP 层次分析法赋予相应的权重[10]。

表1 水资源承载力协调度评价体系

2.2 标准化处理

考虑到RSEE 系统协调度评价涉及到的参数较多且不同参评指标的单位或数量级不尽相同，为保证各项指标之间的通透性，有必要对所有数值利用极差法进行预处理，针对正向和逆向指标的预处理公式如下：

2.3 单系统发展水平

根据各指标权重计算结果ωj和预处理后的标准化值，可利用下式计算单系统的发展水平Ei，即[11-12]：

式中：m代表子系统i中的参评指标数，其它字母含义同上；

2.4 RSEE 系统整体发展水平

设RSEE 系统的整体发展受生态环境、水资源、经济、社会4 个子系统的影响程度相同，即赋予的权重相等，可利用下式计算RSEE 系统的整体发展水平E*，其表达式为：

2.5 RSEE 系统协调度

在1~N 的时间序列上，采用以上相关公式计算各子系统和RSEE 系统在不同时间点上的发展水平，各数据所对应的年份为时间点t。通过进一步处理以上计算数据，从而确定各子系统在时间点t的速度，其表达式为：

通过计算RSEE 系统整体和各子系统的发展速度，利用公式（1）~（2）即可确定整个系统及各子系统的协调度。

2.6 结果与分析

采用前文所述公式计算辽阳县生态环境、水资源、经济、社会的协调发展水平，并结合计算结果提出促进区域资源-经济协调发展的对策建议。根据辽阳县地下水双控方案和地方发展规划相关资料，以2016-2020 年原始数据为基础预测2025 年、2030 年规划水平年数据，经计算生态环境、水资源、经济、社会子系统以及RSEE 系统的发展水平Ei、发展速度dEi/dt、协调度Hi和Hs如表2、表3 所示。

表2 辽阳县RSEE 系统发展水平和发展速度

表3 RSEE 系统协调度计算结果

结果表明，除2017 年外其它时段的RSEE 系统整体协调度均< 0.5，这说明辽阳县的资源环境与经济增长存在一定的不协调性，现对区域协调发展产生较大影响。虽然导致整体协调度较低的原因有很多，但关键在于辽阳县的经济发展速度较高甚至超过RSEE 系统整体速度；另外，水资源与生态环境呈现出退化趋势，这两个子系统的发展速度小于RSEE 系统整体。因此，可以认为2016-2020 年辽阳县的社会经济发展已经超出资源环境的可承载能力。对此，可以适当调整经济增速，通过减少水资源浪费与污染物排放、节约用水、实行跨流域调水、合理利用本地水资源等开源节流措施，促进生态环境、水资源、经济、社会的协调可持续发展[13-15]。

为更加直观地反映辽阳县水资源系统协调度变化趋势，以雷达图的形式体现2020 年和2020 年各子系统的协调度，如图1 所示。结果显示，生态环境、水资源、经济、社会子系统的协调度接近正方向，说明具有较高的协调度，即各子系统总体表现出均衡发展态势。另外，2025 年较2020 年各子系统协调度明显增大，这是由于在县城污水处理厂再生水回用、生态修复、关井压采、小水网建成通水等一系列治水政策共同支撑下，促使生态环境、水资源、经济、社会系统朝协调有序的态势发展。

图1 各子系统协调度雷达图

3 结 论

“十四五”期间是辽阳县实现转型跨越发展的关键时期，也是实现水利现代化的重要时期，但水资源开发利用面临着一系列新的挑战。文章利用RSEE 系统协调度模型评价分析了2016-2020 年辽阳县现状协调度，结果显示研究期间辽阳县社会经济发展已经超出资源环境的可承载能力。对此，提出适当调整经济增速，优化调整产业结构，通过减少水资源浪费与污染物排放、节约用水、实行跨流域调水、合理利用本地水资源等开源节流措施，促进生态环境、水资源、经济、社会的协调可持续发展。