三河市水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)

耿俊華，薛 冰

（河北廊坊水文水資源勘測(cè)局，河北 廊坊 065000）

三河市水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)

耿俊華，薛 冰

（河北廊坊水文水資源勘測(cè)局，河北 廊坊 065000）

水資源已經(jīng)成為限制經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步的重要因素，水資源的可持續(xù)利用，是我國(guó)當(dāng)前和未來(lái)水資源規(guī)劃管理急需解決的問(wèn)題。三河市人均水資源占有量遠(yuǎn)低于國(guó)際上的“極度缺水標(biāo)準(zhǔn)”，為典型的資源性缺水地區(qū)。為了有效緩解用水矛盾，提高水資源的利用效率，該文應(yīng)用可持續(xù)發(fā)展理論，采用層次分析法針對(duì)三河市開展水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)，對(duì)于三河市水資源調(diào)度與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

可持續(xù)利用；層次分析法；模糊優(yōu)選

三河市位于華北平原東北部，廊坊市北部，鑲嵌在京、津兩市之間。三河市人均水資源占有量遠(yuǎn)低于國(guó)際上的“極度缺水標(biāo)準(zhǔn)”，為典型的資源性缺水地區(qū)。為確保區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，在地表水資源緊缺情況下，靠大量、大范圍超采地下水，靠擠占農(nóng)業(yè)用水發(fā)展工業(yè)，以惡化水環(huán)境為代價(jià)發(fā)展經(jīng)濟(jì)，造成了一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。為了有效緩解用水矛盾，提高水資源的利用效率，應(yīng)用可持續(xù)發(fā)展理論對(duì)三河市水資源可持續(xù)程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)于三河市水資源調(diào)度和經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

1 水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

判斷一個(gè)區(qū)域以水資源為主要控制因素的水資源—社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境這一復(fù)合系統(tǒng)是否實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展，必須建立該區(qū)域的水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和相應(yīng)的衡量標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)方法，才能知道它的發(fā)展?fàn)顩r。本文采用理論分析法、頻度統(tǒng)計(jì)表及專家咨詢法，經(jīng)過(guò)指標(biāo)篩選，建立了三河市水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系［1-6］，具體情況詳見表1。

表1 三河市水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)體系

（1）目標(biāo)層。以水資源可持續(xù)利用程度作為評(píng)價(jià)體系的最高層，表達(dá)區(qū)域水資源開發(fā)利用狀況。

（2）準(zhǔn)則層。包括水資源、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境4個(gè)方面。水資源本身主要反映水資源的自然條件和研究區(qū)域的供需狀況；社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平主要反映在以水資源為主要控制要素下人民生活質(zhì)量和人口素質(zhì)、社會(huì)文明程度及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的效果；生態(tài)環(huán)境效益主要反映區(qū)域生態(tài)環(huán)境的保護(hù)狀況，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展。

（3）指標(biāo)層。選用具體的可測(cè)度指標(biāo)為指標(biāo)體系的最基層的要素。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的劃分

在三河市水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，對(duì)各個(gè)基本指標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的劃分，按照前面確定的評(píng)價(jià)集，將指標(biāo)劃分為可持續(xù)狀況為高級(jí)、較高、中等、低級(jí)、不可5個(gè)等級(jí)。在各個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)劃分過(guò)程中，參考相關(guān)文獻(xiàn)并結(jié)合三河市的實(shí)際情況，最終確定三河市水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各個(gè)基本指標(biāo)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，具體情況見表2。

1.3 三河市水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)值的確定

三河市水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各指標(biāo)值，系根據(jù)《廊坊市水資源評(píng)價(jià)》、《三河市水資源評(píng)價(jià)》等有關(guān)資料中分析計(jì)算的相關(guān)數(shù)值，得到三河市水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)值，詳見表3。

表2 三河市水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值

表3 三河市水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)值

1.4 評(píng)價(jià)體系中各級(jí)指標(biāo)權(quán)重的確定

本文利用層次分析法計(jì)算得到各狀況準(zhǔn)則層相對(duì)應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重分別為：

2 評(píng)價(jià)模型

本文選用的是模糊優(yōu)選法進(jìn)行水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)。通過(guò)建立指標(biāo)相對(duì)隸屬度概念體系和隸屬度計(jì)算方法，并以“決策的加權(quán)距優(yōu)距離平方之和最小”為目標(biāo)建立模糊優(yōu)選模型，克服了由于傳統(tǒng)的模糊綜合評(píng)判模型依賴于隸屬函數(shù)的確定所帶來(lái)的“主觀任意性”，評(píng)判結(jié)果更為有效［7-9］。

設(shè)由待優(yōu)選的n個(gè)方案組成優(yōu)選方案集，評(píng)價(jià)每個(gè)方案優(yōu)劣程度的評(píng)價(jià)因素集M。按評(píng)價(jià)因素的不同屬性，將M分解為l個(gè)子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)分別有m個(gè)評(píng)價(jià)因素，滿足且各子系統(tǒng)間不存在交集。首先考慮第h（h=1,2,…,l）個(gè)子系統(tǒng)中方案集的模糊優(yōu)劣評(píng)價(jià)。設(shè)第h個(gè)子系統(tǒng)有n個(gè)待優(yōu)選的方案組成系統(tǒng)的優(yōu)選方案集，又有m個(gè)因素（或指標(biāo)）組成對(duì)優(yōu)選對(duì)象進(jìn)行評(píng)判的系統(tǒng)的因素集，則該子系統(tǒng)因素特征值矩陣為：

式中 rij為方案j對(duì)指標(biāo)i的相對(duì)隸屬度。

定義 1：設(shè)系統(tǒng)有評(píng)判因素優(yōu)屬度矩陣 Rmn，若gi=（g1,g2,…,gm）T，其中 gi=max （ri1,ri2,…,rin） （i=1,2,…,m），則稱 g 為系統(tǒng)的優(yōu)等方案。

定義 2：若 b=（b1,b2,… ,bm）T，其中 bi=min（ri1,ri2,…,rin）（i=1,2,…,m），則稱b為系統(tǒng)的劣等方案。

系統(tǒng)中的每個(gè)方案分別以一定的隸屬度隸屬于優(yōu)等方案與劣等方案?？捎孟铝心：仃嚤硎荆?/p>

式中 ukj為第j個(gè)方案隸屬于優(yōu)等方案（當(dāng)k=1）或劣等方案（當(dāng)k=2）的隸屬度。

在對(duì)系統(tǒng)n個(gè)方案優(yōu)選時(shí)，每個(gè)評(píng)價(jià)因素所起的作用一般來(lái)說(shuō)是不一樣的，必須考慮不同的權(quán)重。設(shè)其權(quán)向量為：

由模糊矩陣可見，第j個(gè)方案以隸屬度u1j隸屬于優(yōu)等方案，同時(shí)又以隸屬度u2j隸屬于劣等方案。但由于u1j，u2j均在［0，1］中取值，故有無(wú)窮多個(gè)模糊矩陣，需要根據(jù)一定的優(yōu)化準(zhǔn)則來(lái)求解最優(yōu)矩陣，從而確定出第j（j=1,2,…,n）個(gè)方案從屬于系統(tǒng)優(yōu)等方案隸屬度的最優(yōu)值，然后根據(jù)最大隸屬原則得出n個(gè)方案的優(yōu)選結(jié)果。方案的廣義優(yōu)距離。它表示考慮評(píng)價(jià)因素權(quán)重后第j個(gè)方案與優(yōu)等方案的差異程度。特別當(dāng)p=2時(shí)，稱廣義歐氏優(yōu)距離。

利用以上公式可以得出各子系統(tǒng)的評(píng)價(jià)結(jié)果并將該結(jié)果作為系統(tǒng)高一層模糊優(yōu)劣評(píng)價(jià)的依據(jù)，設(shè)uhj*=uhj，則可得到比子系統(tǒng)高一層次系統(tǒng)的優(yōu)屬度矩陣Uh。

得到高一層次系統(tǒng)的優(yōu)屬度矩陣后，按照h子系統(tǒng)多目標(biāo)模糊優(yōu)選模型的求導(dǎo)方法，可以導(dǎo)出高一層次系統(tǒng)的多目標(biāo)模糊優(yōu)選模型。

3 計(jì)算步驟

利用模糊優(yōu)選模型理論，根據(jù)表2和表3中的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值和指標(biāo)數(shù)據(jù)值，并將數(shù)據(jù)值和標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行混合編組，可得到水資源可持續(xù)利用系統(tǒng)的指標(biāo)數(shù)據(jù)值和標(biāo)準(zhǔn)值的混合矩陣。

利用公式（2）和（3）將系統(tǒng)指標(biāo)混合矩陣 X1、X2、X3、X4變?yōu)橹笜?biāo)相對(duì)隸屬度矩陣 R1、R2、R3、R4。

利用各狀況準(zhǔn)則層的相對(duì)隸屬度矩陣 R1、R2、R3、R4，其相對(duì)應(yīng)的指標(biāo)權(quán)向量 ω1、ω2、ω3、ω4及公式（7）可以得出水資源可持續(xù)利用系統(tǒng)各狀況準(zhǔn)則層對(duì)持續(xù)利用級(jí)別的相對(duì)優(yōu)屬度向量，計(jì)算結(jié)果如下：

水資源可持續(xù)利用系統(tǒng)4個(gè)準(zhǔn)則層的相對(duì)優(yōu)屬度向量導(dǎo)出后，令u*hj=uhj，則可以得到水資源可持續(xù)利用系統(tǒng)的優(yōu)屬度矩陣U。

按照公平性原則，本文確定水資源可持續(xù)利用系統(tǒng)的4個(gè)子系統(tǒng)同等重要，導(dǎo)出4個(gè)子系統(tǒng)的權(quán)向量ω=（0.25,0.25,0.25,0.25）。利用公式（9）和權(quán)向量ω，可以導(dǎo)出水資源可持續(xù)利 用 系 統(tǒng) 的 優(yōu) 屬 度 向 量 為 S*j=(0.089，0.0005，0.001，0.010，0.344，1)，從向量S*j中可以得出三河市水資源可持續(xù)利用程度值為0.089。

4 評(píng)價(jià)結(jié)果

三河市水資源狀況準(zhǔn)則層可持續(xù)利用程度值為0.121，介于0.083～0.159，即處于中等與較高之間；社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r準(zhǔn)則層可持續(xù)利用程度值為0.055，介于0.024～0.183，即處于中等與較高之間；經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r準(zhǔn)則層可持續(xù)利用程度值為0.991，介于0.464～1，即處于較高與高級(jí)之間；生態(tài)環(huán)境狀況準(zhǔn)則層可持續(xù)利用程度值為0.045，介于0～0.049，即處于不可持續(xù)與低級(jí)之間。

綜合各個(gè)準(zhǔn)則層的情況，三河市水資源可持續(xù)利用程度值為0.089，介于0.010～0.344，即三河市水資源可持續(xù)利用程度處于中等和較高之間，評(píng)價(jià)結(jié)果與三河市的現(xiàn)狀實(shí)際情況基本相符。

5 結(jié)語(yǔ)

水資源已經(jīng)成為限制經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步的重要因素，做好各地水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)，更好地開發(fā)和利用已極度短缺的水資源，實(shí)現(xiàn)水資源持續(xù)發(fā)展，是眾人所思考的問(wèn)題。相信在專家和地方各級(jí)人員的共同探索和努力下，會(huì)在不久的將來(lái)找到更科學(xué)合理的水資源開發(fā)利用模式，解決各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的水資源短缺問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)水資源的良性可持續(xù)發(fā)展。

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Water Resources Sustainable Utilization Evaluation of Sanhe City

GENG Jun-hua,XUE Bing
（Hydrology and Water Resources Suruey Bureau of Lanfang City,Langfang 065000,China）

Water has become the limit factor of the economic social development and progress.Sustainable use of water resources is the problem needed to resolve of China's current and future water resources planning management.In Sanhe City，per capita water resources far below the international desperately absent standard.In order to effectively relieve the contradiction of water utilize and improve the use efficiency of water resources,using the theory of water resources sustainable development to evaluate the level of Sanhe City,which will generate realistic significance for its water resources scheduling and the implementation of economic,social and environmental coordination development strategy.

sustainable utilization； analytic hierarchy process； the fuzzy optimization

P333

B 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：1672-9900（2011）03-0016-04

2011-04-22

耿俊華（1964—），女(漢族)，河北東光人，高級(jí)工程師，主要從事水文水資源研究，（Tel）18631679696。