湖南省水資源現(xiàn)狀分析及對策研討

秦遠(yuǎn)清

（永州水文水資源勘測局 永州市 425000）

模糊綜合評判方法可為水資源短缺程度的評判提供一種有效途徑，它可以在對影響水資源短缺的各個因素進行單因素評價基礎(chǔ)上，通過綜合評判矩陣對其短缺程度作出多因素綜合評價，從而可較全面地分析出流域水資源短缺的狀況。本文參考全國水資源供需分析中對有關(guān)問題的處理方法，應(yīng)用模糊綜合評判法對湖南省及各市（州）的水資源緊缺程度進行了全面的分析，找出了產(chǎn)生水資源短缺程度的主要原因、影響情況及變化趨勢。

1 綜合評判模型

設(shè)給定兩個有限論域 u=｛u1，u2， …，um｝，V=｛V1，V2…Vn｝，其中：u代表綜合評判的因素所組成的集合，V代表評語所組成的集合。則模糊綜合評判為下列模糊變換B=A·R，式中：A為u上的模糊子集，而評判結(jié)果B則是V上的模糊子集。 并且可表示為 A=（a1，a2，…，am），0≤ai≤1；B=（b1，b2，…，bn），0≤bi≤1，其中 ai即為 ui對 A 的隸屬度，它表示單因素ui在總評定因素中所起作用大小的變量，也在一定程度上代表根據(jù)單因素ui評定等級的能力，而bi則為等級Vj對綜合評定所得模糊子集B的隸屬度，它們表示綜合評判的結(jié)果。

評判矩陣為：

式中rij表示因素ui的評價對等級Vj的隸屬度，因而矩陣 R 中第 i行 Ri=(ri1，ri2，…，rin)，即為對第 i個因素 ui的單因素評判結(jié)果。評價計算中 A=（a1，a2,…，am）代表了各因，同時素對綜合評判重要性的權(quán)系數(shù)。因此，滿足模糊變換A·R也即退化為普通矩陣計算，即：

2 評判方法與步驟

2.1 評判指標(biāo)選定

評價指標(biāo)的選定必須具有獨立性和代表性。評價指標(biāo)的選擇原則是：①代表性好，所選指標(biāo)能反映某一方面的特征。②表征性強，分析指標(biāo)與目標(biāo)函數(shù)具有較高的關(guān)聯(lián)度。③具有獨立性，選用指標(biāo)各自反映評價對象的某一方面，相互之間不重復(fù)。④指標(biāo)在分析過程中易于量化，便于操作，采用資料完整可靠。⑤所選指標(biāo)所組成的體系能比較全面反映評價對象各方面的特征。

根據(jù)以上原則，通過篩選，挑選出6大類25個指標(biāo)（u1，u2，…，u25）進行評價，見表 1。

表1 評價指標(biāo)及計算公式

水資源量類指標(biāo)主要反映天然水資源量的多寡等因素對水資源短缺程度產(chǎn)生的影響。社會經(jīng)濟類指標(biāo)主要反映由于各地區(qū)內(nèi)人口數(shù)量、經(jīng)濟發(fā)展對水資源需求而引起的水資源短缺程度所產(chǎn)生的影響。供水類指標(biāo)主要反映供水工程建設(shè)程度與建設(shè)難度對水資源短缺產(chǎn)生的影響。需水類指標(biāo)則反映需用水水平和節(jié)水情況等對水資源短缺產(chǎn)生的影響。缺水類指標(biāo)是一個綜合影響指標(biāo)，其含義具有一定的綜合性。水環(huán)境類指標(biāo)因進行定量分析的對應(yīng)指標(biāo)少，只選用了3個，以反映由于水污染因素對水資源短缺程度產(chǎn)生的影響。當(dāng)某一區(qū)域的上述指標(biāo)偏高時，表明該地區(qū)的水資源短缺現(xiàn)象是由其相關(guān)因素起主要作用。

2.2 指標(biāo)權(quán)重分配

水資源短缺程度評價采用模糊數(shù)學(xué)中多因子二級評判法。第一級對所有評價指標(biāo)進行綜合評價，第二級則對6類指標(biāo)分別進行評價。

評價指標(biāo)按類別分層次分配權(quán)數(shù)。第一層次6種類別中，反映水資源供需關(guān)系的指標(biāo)與反映外界環(huán)境條件的水資源量、社會經(jīng)濟及水環(huán)境的指標(biāo)各占一半權(quán)重。供水與需水等同權(quán)數(shù)，各為0.20；缺水類權(quán)數(shù)為0.10；水資源量、社會經(jīng)濟和水環(huán)境的權(quán)重分別為0.20、0.20和0.10。在供水類指標(biāo)中，地下水供水比例及跨流域調(diào)水供水比例均為反映供水組成的指標(biāo)，其權(quán)重(指占供水的權(quán)重)分別為0.125，其它指標(biāo)權(quán)數(shù)分別為0.25。其余類別指標(biāo)中的各項指標(biāo)均為同等權(quán)重。

2.3 指標(biāo)隸屬度

指標(biāo)隸屬度是表征評價指標(biāo)隸屬于水資源短缺的程度，取值在0~1之間。根據(jù)水資源短缺的程度，隸屬度分為 5 級（V1，V2，…，V5）。各項指標(biāo)隸屬度的分級標(biāo)準(zhǔn)見表 2。

3 評判結(jié)果分析

3.1 短缺程度分析

表2 評價指標(biāo)隸屬度分級標(biāo)準(zhǔn)

湖南省各市(州)水資源短缺的隸屬度第一級評判（綜合隸屬度）計算成果如表3，從表中可以看出水資源短缺程度及地區(qū)分布情況。

隸屬度的大小劃分為四級。即嚴(yán)重短缺（隸屬度≥0.65）、短缺（0.50≤隸屬度<0.65）、輕微短缺（0.35≤隸屬度<0.50）及不短缺（隸屬度<0.35）四級。根據(jù)評判結(jié)果，湖南省的水資源現(xiàn)狀總體上不短缺，其中只有3個市輕微短缺，以衡陽市最大，指標(biāo)達到0.43，水資源短缺的地方主要分布在湘水中下游地區(qū)。水資源總體狀況較好的有張家界和湘西自治州，隸屬度指標(biāo)都在0.20以下，其中以張家界市為最好，只有0.18，水資源狀況較好的地方主要分布在湖南西部。

表3 2000年湖南省各市(州)水資源短缺綜合隸屬度及短缺程度

3.2 短缺原因分析

表4為湖南省各市（州）水資源短缺隸屬度第二級評判的6類指標(biāo)（分類隸屬度）的計算結(jié)果，從表4可以看出水資源短缺的原因及各地區(qū)情況。

表4 2000年湖南省各市(州)水資源短缺隸屬度計算成果表

從全省情況看，產(chǎn)生水資源短缺的主要因素依次為社會經(jīng)濟發(fā)展水平、需用水水平和節(jié)水情況、供水工程建設(shè)程度和水污染。

（1）全省各市(州)反映水資源量指標(biāo)的隸屬度都比較小，最大也只有0.07，說明湖南省各地的水資源量是充沛的，不是造成水資源短缺的主要原因。

（2）全省各市(州)反映社會經(jīng)濟指標(biāo)的隸屬度都比較大，超過0.60的有長沙、株洲、湘潭、衡陽、岳陽、常德和益陽等市，最大有0.75(常德市)，沒有0.35以下的，說明湖南省各市(州)社會經(jīng)濟發(fā)展水平較高，是造成湖南省各地水資源短缺的主要原因。

（3）全省各市(州)反映需水指標(biāo)的隸屬度也相對比較大，超過0.40的有長沙、株洲、湘潭、衡陽、岳陽、常德、益陽和婁底等市，最大有0.51(湘潭市)，說明湖南省這些市(州)較高的社會經(jīng)濟發(fā)展水平導(dǎo)致較高的需用水，也是造成湖南省水資源短缺的主要原因。需水指標(biāo)的隸屬度低于0.30的市(州)有張家界市、懷化市和湘西自治州。

（4）全省反映供水指標(biāo)的隸屬度總體不算高，全省的供水能力、水利工程建設(shè)程度總體是比較好的，供水工程建設(shè)程度不是造成湖南省水資源短缺的主要原因。但是，長沙、衡陽、婁底三市的供水指標(biāo)的隸屬度大于0.30，這3個市的供水能力相對較弱。

（5）總體水量上看全省不缺水，但是長沙、湘潭、衡陽和郴州市在一定程度上有缺水現(xiàn)象，衡陽缺水相對最大，評價指標(biāo)達到了1.00。

（6）從全省總體上看，水環(huán)境問題對水資源短缺影響不大。但是長沙、湘潭、衡陽、邵陽、岳陽、常德、婁底的評價指標(biāo)均達到0.25以上，湘潭最高，達到0.54，岳陽達到0.32，這7個市水環(huán)境與其它市(州)相比相對較差，主要是排污量大。工業(yè)排污量指標(biāo)隸屬度偏大的主要有株州、湘潭、衡陽、岳陽、常德和婁底市，以湘潭最大，達到0.57；生活排污量指標(biāo)隸屬度偏大的主要有長沙、湘潭、岳陽等市，以湘潭最大，達到0.29。

3.3 綜合對比分析

（1）湖南省經(jīng)濟比較發(fā)達、人口密集，需水類指標(biāo)比社會經(jīng)濟類指標(biāo)一般低0.2左右 （表5），常德市偏低最多，達到0.32，反映出湖南省水資源條件與社會經(jīng)濟發(fā)展不相匹配，但全省的用水效率較高，取用水定額低，節(jié)水水平較好，只有婁底市的經(jīng)濟發(fā)展與需水水平比較協(xié)調(diào)，同時也說明其節(jié)水水平不高。

（2）供水類指標(biāo)比社會經(jīng)濟類指標(biāo)一般低0.38左右（表6），常德市偏低最多，達到0.52，反映出全省水利工程條件與社會經(jīng)濟發(fā)展不相匹配，水利工程建設(shè)投入與社會發(fā)展投入的比例偏少，與社會經(jīng)濟發(fā)展水平不相適應(yīng)，但全省的水利工程利用效率較高，大部份水利工程帶病運行。為了與社會經(jīng)濟發(fā)展水平相適應(yīng)，重點需加大水利投入的有長沙、株洲、湘潭、岳陽、常德、益陽、郴州等市。

（3）水環(huán)境類指標(biāo)比社會經(jīng)濟類指標(biāo)一般低0.39左右（表7），常德市偏低最多，達到0.51，反映出湖南省水污染治理總體較好，水環(huán)境惡化情況沒有與社會經(jīng)濟發(fā)展水平同步發(fā)展。水環(huán)境治理相對慢一點的有湘潭、邵陽、張家界、懷化和湘西自治州等市（州）。

表5 湖南省各市(州)需水指標(biāo)與社會經(jīng)濟指標(biāo)差值表

表6 湖南省各市(州)供水指標(biāo)與社會經(jīng)濟指標(biāo)差值表

表7 湖南省各市(州)水環(huán)境指標(biāo)與社會經(jīng)濟指標(biāo)差值表

3.4 趨勢分析

為了分析有關(guān)因素影響水資源短缺程度的變化趨勢，根據(jù)前述方法，利用1993年的社會經(jīng)濟資料和水資源等資料，進行湖南省各市(州)水資源短缺程度各指標(biāo)的隸屬度計算，并與2000年的計算成果比較，綜合隸屬度成果如表8。

根據(jù)1993年和2000年的資料計算成果看，全省水資源短缺程度總體上持平，水資源短缺程度呈上升趨勢的市(州)有長沙、常德、張家界、懷化、婁底和湘西自治州，呈下降趨勢的市(州)有株洲、衡陽、邵陽、益陽、郴州、永州，持平的有湘潭和岳陽。各市 （州）6大類隸屬度指標(biāo)2000年比1993年相比，升降情況如表9所示。

表8 湖南省各市(州)水資源短缺綜合隸屬度及短缺程度

表9 2000年比1993年水資源短缺隸屬度升降情況表

從表10可知，社會經(jīng)濟發(fā)展對水資源短缺的隸屬度都呈增大趨勢；供水能力對水資源短缺的隸屬度也呈增大趨勢；需水水平和節(jié)水情況對水資源短缺的隸屬度總體呈下降趨勢，需水隸屬度沒有與社會經(jīng)濟隸屬度同步增長，說明總體節(jié)水水平、節(jié)水意識和水資源回收利用能力增強了；水環(huán)境對水資源短缺的隸屬度各市(州)有升和降，總體持平，水環(huán)境影響增長較快的有湘潭、邵陽、張家界和湘西自治州，與3.2節(jié)第3條分析結(jié)論是一致的。

4 對策措施

綜合以上分析成果，針對湖南省各市（州）在水資源供需方面發(fā)現(xiàn)的主要問題，提出不同的對策方案，供制定宏觀水資源規(guī)劃、在水利建設(shè)、水資源管理和保護工作時參考。湖南省各市(州)水資源短缺對策見表10。

以上方案是針對不同市（州）在水資源供需方面發(fā)現(xiàn)的主要問題從面上而言提出的，雖經(jīng)科學(xué)分析計算而得，但實際情況卻非常復(fù)雜，也許還有沒考慮到的因素，所用的統(tǒng)計資料也不一定都十分準(zhǔn)確，每個市（州）不同的縣（區(qū)）又有不同的情況，因此僅供參考。

5 結(jié)語

湖南省目前的水資源狀況總體上是好的，隨著人口數(shù)量的增加和社會經(jīng)濟發(fā)展，社會經(jīng)濟各部門對水資源的需求量在一定的時間內(nèi)也將不斷增加，水資源的短缺程度也將不斷上升。影響水資源短缺程度的因素是多方面的，但在一定的時間內(nèi)，可能會以某種因素或某幾個因素起主要作用。本文對湖南省的水資源短缺狀況僅基于湖南省的14個市（州）的資料分析，對于各縣及各流域的情況，以及各季節(jié)的水資源供需矛盾情況、未來年份的分析預(yù)測，還有待進一步研究。

表10 湖南省各市(州)水資源短缺對策表

1遼寧省水利學(xué)校.水資源評價與管理[M].北京：中國水利水電出版社，2000.

2南京水文水資源研究所，水利水電科學(xué)研究院水資源研究所.21世紀(jì)中國水供求[M].北京：中國水利水電出版社，1999.

3王光遠(yuǎn).論綜合評判幾種數(shù)學(xué)模型的實質(zhì)和應(yīng)用[J].模糊數(shù)學(xué)，1984.