重慶市長壽區(qū)水資源可持續(xù)利用評價

呂 剛，劉建偉，史東梅

（1.遼寧工程技術大學 資源與環(huán)境工程學院，遼寧 阜新 123000；2.山東省嘉祥縣水利局，山東 嘉祥 272400；3.西南大學 資源環(huán)境學院，重慶 400716）

可持續(xù)發(fā)展的基礎是水資源［1］，水資源是人類社會及其經(jīng)濟活動發(fā)展中的重要因素。在維持經(jīng)濟高速增長的同時，水即將成為制約我國國民經(jīng)濟發(fā)展的最大“瓶頸”，缺水矛盾將會日益突出。水資源作為可持續(xù)發(fā)展的基本支撐條件和核心問題之一，水資源的可持續(xù)利用評價不僅是進行區(qū)域水資源宏觀調(diào)控的主要依據(jù)，同時也是制定區(qū)域經(jīng)濟和社會發(fā)展方案的基本依據(jù)［2］，國內(nèi)不少學者對此進行了研究［3－7］。 長壽區(qū)作為重慶市工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要基地之一，由于發(fā)展地方經(jīng)濟的需要，長壽對各種自然資源的需求在逐步增長。特別是水資源的供需矛盾尤為突出，加之長壽區(qū)位于三峽庫尾，其水資源是否合理有效的利用關系到全區(qū)生態(tài)環(huán)境安全、影響三峽水庫的安危，最終將直接影響到區(qū)域經(jīng)濟、社會、生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展。本文在綜合分析長壽區(qū)水資源利用現(xiàn)狀的基礎上，從計算的簡便性、指標獲取的難易程度等方面考慮，并采用主成分分析法對所選指標進行篩選，然后利用層次分析法［8］確定水資源的可持續(xù)利用評價指標權重，以此為基礎建立評價模型計算水資源可持續(xù)發(fā)展度，進而對長壽區(qū)水資源可持續(xù)發(fā)展能力進行評價。

1 研究區(qū)概況

長壽區(qū)地處三峽庫區(qū)庫尾，東經(jīng)106°49′22″－107°27′30″，北緯 29°43′－30°12′30″，幅員面積1415 .49km2。屬亞熱帶季風氣候區(qū)，多年平均降雨量為1155 .8mm，全年降雨在5－9月最為集中，占年降雨總量的61.3%，且地域分布不均，伏旱嚴重；區(qū)內(nèi)水資源主要由當?shù)氐乇硭Y源、地下水資源和過境水資源三部分組成。其中，地表水資源主要由降水形成，總量67362 .22萬 m3；區(qū)內(nèi)地下水儲量9890 .67萬m3，占當?shù)囟嗄昶骄乇硭Y源量的14.45%，其中可開采量7049 .74萬m3，占地下水儲量的71.28%；長壽區(qū)地域?qū)匍L江水系，區(qū)內(nèi)河流眾多，年過境總水量達3658 .83億m3。

2 水資源可持續(xù)利用評價指標

2.1 評價指標的選擇

水資源可持續(xù)利用是一個反映區(qū)域水資源狀況（包括水質(zhì)、水量、時空變化等），開發(fā)利用程度，水資源工程狀況；區(qū)域社會、經(jīng)濟、環(huán)境與水資源協(xié)調(diào)發(fā)展；近期與遠期不同水平年對水資源的分配競爭；地區(qū)之間、城市與農(nóng)村之間水資源受益差異等多目標的決策問題。本文結(jié)合長壽區(qū)水資源利用的現(xiàn)實狀況采用頻度統(tǒng)計法和理論分析法對長壽區(qū)水資源可持續(xù)利用的評價指標進行選擇，從社會、經(jīng)濟、水資源與環(huán)境等多個方面進行選擇得到如表1所示指標體系框架。

表1 區(qū)域水資源可持續(xù)利用基本指標

2.2 評價指標的篩選

本文用主成分分析方法對表2所示長壽區(qū)龍溪河流域（Ⅰ）、桃花溪流域（Ⅱ）、御臨河流域（Ⅲ）、宴家河流域（Ⅳ）及五布河流域（Ⅴ）水資源相關數(shù)據(jù)（由于指標C9、C20、C22、C26、C27、C28、C29等數(shù)據(jù)難以收集，所以表2中的數(shù)據(jù)存在不同程度的缺失。在主成分分析過程中將對缺失數(shù)據(jù)進行剔除處理）。所得的前3個特征值為λ1＝10.94，λ2＝5.39，λ3＝3.68，其累計貢獻率E＝（10.94＋5.39＋3.68）／22＝90.95%＞85%，并得到公共因子碎石圖（圖1）。由圖1可見，前4個公共因子的特征值變化十分明顯，第4個因子后，其它因子的特征值變化平緩，說明前4個因子對變量信息的描述具有顯著作用，其中前3個因子的累計貢獻率已達到90.95%，能夠較準確的描述變量信息。

表2 長壽區(qū)水資源可持續(xù)利用指標相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計

圖1 公共因子碎石圖

由正交旋轉(zhuǎn)后的主因子載荷矩陣及其指標關系圖（圖2）可知:

主成分（1）中各因子載荷值，從正方向看，最大的是農(nóng)村人均農(nóng)業(yè)收入和過境水利用率，分別為0.972和0.968，水庫年來水量、工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、萬元產(chǎn)值排污水量、總?cè)丝诘戎笜说暮奢d值也較大，對水資源的可持續(xù)利用也有一定影響作用；從負方向看，主要為人口自然增長率、人均水資源占有量和水域指數(shù)，載荷值較大，與主成分（1）的關系極為密切。

主成分（2）中各因子載荷值，從正方向看，最大的是枯水年單位面積水資源量、豐水年單位面積水資源量，分別為0.985和0.977，人均工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值和水資源重復利用率、人均生活用水量、人口密度等指標也有較大的載荷值；從負方向看，人均糧食產(chǎn)量和萬元產(chǎn)值耗水量具有極大的載荷值。

主成分（3）中各因子的載荷值，從正方向來看，最大的是人均耕地和水資源總量，分別為0.980和0.782；從負方向來看，灌溉面積占耕地面積的比率載荷值最大。

根據(jù)上述分析，篩選如下指標進行水資源可持續(xù)利用評價:總?cè)丝?、人口密度、人口自然增長率、農(nóng)村人均農(nóng)業(yè)收入、人均工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、人均糧食產(chǎn)量、水資源總量、豐水年單位面積水資源量、枯水年單位面積水資源量、水庫年來水量、人均水資源占有量、人均生活用水量、萬元產(chǎn)值耗水量、萬元產(chǎn)值排污水量、水資源重復利用率、灌溉面積占耕地面積的比率、過境水利用率、水域指數(shù)、人均耕地面積等19項指標作為評價長壽區(qū)水資源可持續(xù)利用的指標。在收集數(shù)據(jù)的過程中，由于部分數(shù)據(jù)難以獲得，使得人均森林面積、水土流失面積比、水土流失治理率、森林覆蓋率等對于涵養(yǎng)水源、保護水資源極為重要的指標未納入篩選行列，根據(jù)文獻［6，8－9］在進行水資源評價時也應考慮這些指標，所以在經(jīng)過篩選以后可用于水資源可持續(xù)利用評價的指標共有24項。

表3 正交旋轉(zhuǎn)后的主因子載荷矩陣

圖2 指標關系圖

2.3 評價指標權重的確定

本文將在上述篩選24項指標的基礎上，采用層次分析法［10］確定區(qū)域水資源的可持續(xù)利用指標權重。通過構造判斷矩陣、計算判斷矩陣的排序權值并進行一致性檢驗。經(jīng)計算，最終得到各指標相對于水資源可持續(xù)利用總目標的層次總排序見表4。

表4 各指標相對于水資源可持續(xù)利用總目標的層次總排序

進而對總排序進行一致性檢驗:

由以上公式計算得CI＝0.0397，RI＝0.5366，CR＝0.0684＜0.1，所以滿足隨機一致性要求。

因此，從以上各因素對于水資源可持續(xù)利用總目標總排序的結(jié)果可以看出，在所選擇的指標中其重要性排序依次為水資源重復利用率C18、過境水利用率C21、工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值C6、人均工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值C7、水土流失治理率C27、森林覆蓋率C29、水域指數(shù)C23、水資源總量C10、人口密度C2、水庫年來水量C13、人均水資源占有量C14、灌溉面積占耕地面積的比率C19、豐水年單位面積水資源量C11、枯水年單位面積水資源量C12、人均森林面積C25、水土流失面積比C26、農(nóng)村人均農(nóng)業(yè)收入C5、人均糧食產(chǎn)量C8、萬元產(chǎn)值排污水量C17、萬元產(chǎn)值耗水量C16、總?cè)丝贑1、人口自然增長率C3、人均生活用水量C15、人均耕地面積C24。其中權重值大于0.05的指標有水資源重復利用率C18、過境水利用率C21、工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值C6、人均工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值C7、水土流失治理率C27、森林覆蓋率C29、水域指數(shù)C23、水資源總量C10等8項指標是影響水資源可持續(xù)利用的關鍵因素。

3 長壽區(qū)水資源可持續(xù)利用評價

3.1 評價模型的建立

本文參照文獻［6］建立如下評價模型，計算水資源可持續(xù)發(fā)展度。

式中:k——某準則層選取的具體指標數(shù)；Wm——第m個準則層的權重；Wj——某準則層選取的第j個指標在該層所占的權重；Mmj——第m個準則層中選取的第j個指標的評分值。

3.2 指標評分值的確定

（1）對于越小越好的指標［11］，取1980－2000年中數(shù)值最小者為1分，最大者為0分。

指標分數(shù)＝（現(xiàn)狀值－最大值）／（最小值－最大值）

（2）對越大越好的指標［11］，取1980－2000年中數(shù)值最大者為1分，最小者為為0分。

根據(jù)以上計算方法，得到各指標的評分值見表5。

3.3 可持續(xù)發(fā)展度的界定

區(qū)域可持續(xù)發(fā)展現(xiàn)狀評估主要是根據(jù)評估指標數(shù)據(jù)，計算可持續(xù)發(fā)展度（SDI），據(jù)此來判斷可持續(xù)發(fā)展狀況?？沙掷m(xù)發(fā)展的程度，是0～1之間的數(shù)。根據(jù)前人研究結(jié)果［6］、將區(qū)域水資源可持續(xù)利用度劃分為5級:

（1）一級綜合水資源可持續(xù)利用好（基本未開發(fā)），SDI＝0.8～1.0；

（2）二級綜合水資源可持續(xù)利用較好（可持續(xù)），SDI＝0.6～0.8；

（3）三級綜合水資源可持續(xù)利用一般（基本可持續(xù)），SDI＝0.4～0.6；

（4）四級綜合水資源可持續(xù)利用較差，SDI＝0.2～0.4；

（5）五級綜合水資源不能可持續(xù)利用，SDI＝0～0.2。

3.4 水資源可持續(xù)利用綜合評價

利用表5所得的數(shù)據(jù)，通過3.1給出的評價模型進行計算得SDI＝0.207，屬于水資源可持續(xù)利用度第四級，依照上文提出的可持續(xù)發(fā)展度的分級標準，可得出結(jié)論即長壽區(qū)水資源可持續(xù)利用能力較差。根據(jù)各指標評分值分析，其主要原因在于:長壽區(qū)人口眾多，人口密度較大，人均耕地面積少，僅0.12 hm2。單位面積水資源及土地資源對人口的承載能力有限；現(xiàn)狀年工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值相對于其他年份增長緩慢，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展速度有待進一步提高；水資源年際分配不均，枯水年單位面積水資源量急劇減少，成為水資源可持續(xù)利用的瓶頸；農(nóng)業(yè)用水過于粗放，水資源利用效率低下；區(qū)內(nèi)森林覆蓋率低，人均占有森林面積小，且水土流失嚴重，生態(tài)環(huán)境對于水資源可持續(xù)利用的支持能力較弱。

表5 長壽區(qū)水資源評價指標分數(shù)計算

4 結(jié)論

從水資源可持續(xù)利用評價指標的權重來看，水資源重復利用率C18、過境水利用率C21、工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值C6、人均工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值C7、水土流失治理率C27、森林覆蓋率C29、水域指數(shù)C23、水資源總量C10等8項指標是影響水資源可持續(xù)利用的決定性因素。其中前6項指標都與水資源的有效調(diào)控管理有密切關系。要使水資源能夠可持續(xù)發(fā)展應當從以下幾個方面進行管理。

4.1 建立節(jié)水型社會

節(jié)約用水是我國的基本國策。首先要提高水資源的優(yōu)化配置和效率，要及時地把適量的水資源配置到急需的區(qū)域和行業(yè)；其次是提高用水效率，通過科學管理和技術進步，降低萬元產(chǎn)值的用水量，要在結(jié)構效率和產(chǎn)品效率的基礎上，實現(xiàn)全社會用水效益的提高。

4.2 加大過境水利用程度

長壽區(qū)過境水資源十分豐富，應當充分利用其一江、兩湖、三河、十三溪的過境水資源。盡可能使一些耗水量大的工礦企業(yè)能夠沿水系建設，同時還應多修提灌站，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供灌溉水源。在利用過境水的同時，還應注意不對過境水資源的可持續(xù)利用造成威脅。特別是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢液、廢渣必須經(jīng)過處理，并且確保其不會對水系生態(tài)環(huán)境造成負面影響，才可以排放。

4.3 調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構，提高水資源利用效率

合理調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構，實施節(jié)水措施。發(fā)展耗水少、效益高、就業(yè)容量大、科技含量高的第三產(chǎn)業(yè)。優(yōu)化發(fā)展第二產(chǎn)業(yè)，從重化工、高耗水轉(zhuǎn)向現(xiàn)代化電子、低耗水等高新技術產(chǎn)業(yè)，降低萬元產(chǎn)值用水量；對于第一產(chǎn)業(yè)應大力推廣噴、管、滴等節(jié)水灌溉技術，發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)，分期搞好渠道防滲工程，提高灌區(qū)的渠系利用系數(shù)。

4.4 加強生態(tài)環(huán)境建設，防止水土流失

應加強對《水土保持法》及其配套法規(guī)的宣傳，切實按照水土保持規(guī)劃，采取有效的工程措施、生物措施和耕作措施，治理水土流失，涵養(yǎng)水源，從而降低土壤的需水量，改善水資源質(zhì)量；改變過去圍繞工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活用水三個主要方面進行規(guī)劃和管理而很少考慮生態(tài)用水需求的做法。以社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展為目標，認真研究并確定流域區(qū)劃內(nèi)的生態(tài)環(huán)境目標，確保區(qū)域內(nèi)基本的生態(tài)用水量。

［1］陳明忠，劉恒，耿雷華，等.流域水資源可持續(xù)利用模式研究［J］.水利水電科技進展，2004，24（3）:5－7.

［2］程乖梅，何士華.水資源可持續(xù)利用評價方法研究進展［J］.水資源與水工程學報，2006，17（1）:52－56.

［3］孫才志，李紅新.基于AHP－PP模型的大連市水資源可持續(xù)利用水平評價［J］.水資源與水工程學報，2007，18（5）:1－5.

［4］郜彗，金輝.基于AHP和模糊綜合評價的區(qū)域水資源可持續(xù)利用評價:以廣東省江門市為例［J］.水資源與水工程學報，2007，18（3）:50－55，59.

［5］尹曄，梁川.利用Hamming貼近度進行區(qū)域水資源可持續(xù)發(fā)展綜合評價［J］.水資源與水工程學報，2006，17（2）:32－35.

［6］劉恒，耿雷華，陳曉燕.區(qū)域水資源可持續(xù)利用評價指標體系的建立［J］.水科學進展，2003，14（3）:265－270.

［7］呂永鵬，車越，趙軍.貴州省黔東南苗族侗族自治州水資源可持續(xù)利用策略［J］.自然資源學報，2009，24（6）:1004－1012.

［8］葛吉琦.水資源可持續(xù)利用評價［J］.科技與經(jīng)濟，1998，11:26－29.

［9］沈珍瑤，楊志峰.黃河流域水資源可再生性評價指標體系與評價方法［J］，自然資源學報，2002，17（2）:188－197.

［10］趙煥臣，許樹柏，和金生.層次分析法:一種簡易的新決策方法［M］.北京:科學出版社，1986:3－29.

［11］葉正波.可持續(xù)發(fā)展評估理論及實踐［M］.北京:中國環(huán)境科學出版社，2002:209－219.