銅川市水資源安全評(píng)價(jià)模型構(gòu)建與應(yīng)用

杜恒 何濤

摘要 采用層次分析法，對(duì)銅川市2009～2013年的水安全狀況進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：2006年安全等級(jí)最低，2013年安全等級(jí)最高，銅川地區(qū)水資源安全狀況處于非常安全狀態(tài)；在2006～2013年度內(nèi)水資源安全評(píng)價(jià)程度穩(wěn)中有升，增幅不等；2010～2011年度內(nèi)，水資源安全程度異常下降，為綜合因素所影響。在此分析評(píng)價(jià)結(jié)果上，對(duì)水資源安全變化局勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)以及提出科學(xué)合理的管理決策，可保障銅川市在新時(shí)期下對(duì)水資源的安全需求。

關(guān)鍵詞 水資源安全；層次分析法；銅川市

中圖分類(lèi)號(hào) S181.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）31-11043-03

Construction and Application of Water Security Evaluation Model in Tongchuan City

DU Heng， HE Tao （Institute of Tourism and Resource Environment， Xianyang Normal University， Xianyang， Shaanxi 712000）

Abstract Using analytic hierarchy process （AHP）， water security situation was analyzed and evaluated in Tongchuan City during 2009-2013， the results showed that： the lowest security level is in 2006； Security ranks the highest in 2013， Tongchuan region water resources security situation in a very safe state； During 2006-2013， degree of water safety assessment steadily increase； During 2010-2011， water resources safety degree abnormally decline， influenced by comprehensive factors； On the basis of assessment results， the variation trend of water safety was predicted， scientific and reasonable management strategies were put forward， guaranteeing demands on water security under new period in Tongchuan City.

Key words Water security； Analytic hierarchy process （AHP）； Tongchuan City

水資源是基礎(chǔ)性自然資源和戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)資源，水資源安全則是水資源管理的核心內(nèi)容和重要目的^[1]。人類(lèi)的生存、生產(chǎn)與發(fā)展的重要制約因子是水資源，水資源的現(xiàn)狀令人擔(dān)憂(yōu)，地表水污染、地下水位下降使得人類(lèi)賴(lài)以生存的生態(tài)環(huán)境日益破壞，不得不重新審視水資源及其引發(fā)的安全問(wèn)題^[2]?，F(xiàn)階段，水成為是社會(huì)持續(xù)、快速、健康和協(xié)調(diào)發(fā)展的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)資源，也是自然生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)的控制性要素；水危機(jī)則是人類(lèi)生存、生產(chǎn)及發(fā)展過(guò)程中面臨的最嚴(yán)重挑戰(zhàn)之一。因此，水安全問(wèn)題已經(jīng)成為水資源領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題^[3-7]。但對(duì)水安全一詞目前暫無(wú)普遍公認(rèn)定義，國(guó)內(nèi)學(xué)者王禮茂認(rèn)為水資源安全是指經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活所需的水資源能持續(xù)、穩(wěn)定和以合理的價(jià)格得到保障。張曉嵐等^[9]、李曉明^[10]認(rèn)為水資源安全是指水資源的自然循環(huán)過(guò)程和系統(tǒng)不受破壞或嚴(yán)重威脅，水資源能夠滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需要。賈紹鳳等認(rèn)為水資源安全是以可承受的價(jià)格獲取足夠安全的水^[11]。孫才志等^[12]、郝東恒等^[13]認(rèn)為水資源安全涉及到自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)及人文等方面，是一個(gè)綜合概念，很難簡(jiǎn)單用一兩個(gè)指標(biāo)反映其全部?jī)?nèi)容，為了全面評(píng)價(jià)水資源安全程度、診斷水資源安全存在的問(wèn)題，進(jìn)行定量分析，構(gòu)建水資源安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是有必要的^[12-13]?？偟膩?lái)看，水資源的安全主體為人，基礎(chǔ)應(yīng)是健康的水循環(huán)，目標(biāo)是保證人類(lèi)生存與發(fā)展而不因水資源的問(wèn)題受到威脅，其本質(zhì)是水資源的供需平衡。

目前，水資源的安全評(píng)價(jià)方法主要有層次分析法、熵權(quán)重法、系統(tǒng)動(dòng)力法、目標(biāo)線(xiàn)性規(guī)劃法、指數(shù)對(duì)數(shù)法^[1]，模糊綜合評(píng)判法等^[14-18]。層次分析法是一種定性與定量相結(jié)合的決策分析方法，常常被用于多目標(biāo)、多準(zhǔn)則、多要素、多層次的非結(jié)構(gòu)化的復(fù)雜決策問(wèn)題。通過(guò)這種方法，可以將復(fù)雜問(wèn)題分解為若干層次和若干要素，在各因素之間進(jìn)行簡(jiǎn)單地比較和計(jì)算就可以得出不同方案重要性程度的權(quán)重，適合于戰(zhàn)略決策問(wèn)題的研究，因此，該研究選取AHP分析法進(jìn)行銅川市水資源安全評(píng)價(jià)研究。銅川市為季風(fēng)氣候區(qū)，雨量偏少，較集中，與地下水資源重復(fù)量大，人均水資源量少，地表河流流量減少或斷流且污染比例加大，水資源流失嚴(yán)重（礦區(qū)采空區(qū)），農(nóng)業(yè)水利管理的閑置與流失使耕地灌溉得不到保障，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，第二、三產(chǎn)業(yè)的用水也存在隱患。因此，選擇銅川市進(jìn)行水資源安全評(píng)價(jià)，具有典型性，研究結(jié)果可為其水資源安全評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)，為區(qū)域水資源管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

銅川位于陜西腹地關(guān)中盆地與黃土高原交接地帶，南距省會(huì)西安70 km。2013年全市轄四區(qū)一縣，34個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。全市土地面積3 882 km2。地勢(shì)呈西北高、東南低走勢(shì)，海拔多在600～1 700 m之間。地貌分山丘、臺(tái)原和川道三大類(lèi)。全市境內(nèi)主要河流屬渭河水系，主要有漆水河、清河、五里鎮(zhèn)河、紅土河等。銅川屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫8.9～12.3 ℃，年降水量555.8～709.3 mm之間?？?cè)丝?4.86萬(wàn)人，其中城鎮(zhèn)人口40.6萬(wàn)人。水資源總量2.288×109 m3，人均占有水資源量269.04 m3/人，相當(dāng)于全國(guó)人均量的1/8之一，全省人均量的1/4。截至2013年底，銅川市全年實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)總值321.98億元，按常住人口計(jì)算，人均生產(chǎn)總值38 248元，比上年增長(zhǎng)13.4%。社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展勢(shì)頭依然不減，新時(shí)期下，能否保證水資源供應(yīng)的安全已成為一個(gè)重要的影響因素（數(shù)據(jù)來(lái)源于《銅川市統(tǒng)計(jì)年鑒》）。

2 指標(biāo)體系構(gòu)建及其權(quán)重確定

2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

根據(jù)水資源安全評(píng)價(jià)的系統(tǒng)性、可度量性及代表性的原則選取和建立水資源安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系^[1]，共建立5個(gè)中間維度準(zhǔn)則層，對(duì)應(yīng)20個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)（表1）。

2.2 權(quán)重計(jì)算

在已建立的構(gòu)建模型基礎(chǔ)上，對(duì)所選指標(biāo)進(jìn)行AHP的權(quán)重計(jì)算，并對(duì)判斷矩陣一致性進(jìn)行檢驗(yàn)。通過(guò)檢驗(yàn)，得出λm=5.122 3，CI=0.027 3，RI=1.12，CR=0.024 375，（RI值由AHP平均隨機(jī)一致性指標(biāo)表查出，CR值由公式計(jì)算得出，CR=CI/RI），矩陣中的數(shù)據(jù)符合判斷矩陣質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)存在，判斷矩陣具有令人滿(mǎn)意的一致性。

2.3 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究數(shù)據(jù)主要來(lái)源于2006～2013年《銅川統(tǒng)計(jì)年鑒》、《2011陜西省水利年鑒》、《水資源管理決策支持系統(tǒng)與水源優(yōu)化利用》、《陜西水資源公報(bào)》、《陜西省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《銅川市水利年鑒》，及其實(shí)地調(diào)研數(shù)據(jù)。

3 水資源安全評(píng)價(jià)

3.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

由于27個(gè)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)單位不統(tǒng)一、數(shù)量級(jí)也有不同，需對(duì)其指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理計(jì)算。同時(shí)再對(duì)4個(gè)年份的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，由于評(píng)價(jià)指標(biāo)的特征值對(duì)于評(píng)價(jià)方案，部分指標(biāo)值取大為優(yōu)，稱(chēng)之為正向指標(biāo)；部分指標(biāo)值取小為優(yōu)，稱(chēng)之為逆向指標(biāo)。對(duì)于兩種指標(biāo)必須采用兩種不同計(jì)算方法。

對(duì)正向指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)化公式設(shè)計(jì)為：

3.2.2 水資源安全各維度變化趨勢(shì)。

由圖1可以看出，水資源自身安全值在2006年度最低，原因是降水和地表水資源供應(yīng)不足，2013年度達(dá)到最高，2011年水資源自身安全出現(xiàn)異常降低，在此期間起伏最大，2010～2011年期間先有回落，主要是因?yàn)槿司Y源量減少0.41 m3，2011～2012又迅速回升，原因是降水量增加358.8 mm，安全保障程度隨之提高，2012～2013年期間水資源安全程度緩慢提升，人均水資源量增加1.31 m3。城市供水安全程度在2006最低，2009 年度出現(xiàn)小高峰，主要是因?yàn)楣┧a(chǎn)供水總量和銷(xiāo)量在短時(shí)期內(nèi)達(dá)到最大，2013年度供水安全程度最高，得益于各項(xiàng)供水指標(biāo)皆達(dá)到最大，2009～2011年度期間供水安全程度不斷走低，主要是因?yàn)樗a(chǎn)供水總量下降9.34%，銷(xiāo)量下降14.44%，2011年度在此達(dá)到最低，而后在2011～2013供水安全程度再次提高，原因是供水生產(chǎn)能力和售水量趨于穩(wěn)定。城市生活用水程度在2009年達(dá)到最低，2006～2009期間有所下降，主要是因?yàn)橛盟丝谠黾?.29萬(wàn)人，城市用水普及率下降5.47%，2009～2013年期間安全保障程度在不斷地提高，2013年度達(dá)到最高，主要是由于各項(xiàng)指標(biāo)不斷提高所致。農(nóng)業(yè)用水2006年度水資源安全值最低，主要是因?yàn)橛盟占奥手挥?9%，農(nóng)業(yè)用地中有效灌溉比例為44.81%，為研究范圍內(nèi)的最低指標(biāo)，2011年達(dá)到最大，主要是因?yàn)楦黜?xiàng)指標(biāo)達(dá)到最高水平，2006～2011年間農(nóng)業(yè)用水安全值不斷提高，2011～2012年間有小幅回落，主要是由于糧食產(chǎn)量和有效灌溉比例輕度下降導(dǎo)致，2012～2013年期間逐漸緩慢回升，原因是農(nóng)業(yè)產(chǎn)值同比增加11.94%，有效灌溉比例增加4%。工業(yè)用水安全程度以2009年最低，主要是因?yàn)楣I(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)量和重復(fù)利用水平比較低，2006～2009年期間安全程度有下降，原因是前兩項(xiàng)指標(biāo)有所下降，2009～2013年間工業(yè)用水的安全程度緩慢提高，趨于小幅增長(zhǎng)，主要得益于工業(yè)用水利用率不斷提高和優(yōu)化，負(fù)向指標(biāo)萬(wàn)元GDP用水量也在不斷較少。

由圖2可以看出，評(píng)價(jià)結(jié)果顯示銅川地區(qū)水資源安全狀況穩(wěn)中有升，總體趨勢(shì)良好。除個(gè)別年份異常外，水資源安全評(píng)價(jià)值發(fā)展比較平穩(wěn)。

4 結(jié)論與討論

該研究采用AHP層次分析法對(duì)選取的陜西省銅川地區(qū)2006～2013年度20個(gè)水資源安全指標(biāo)進(jìn)行決策分析，得出以下結(jié)論：

水資源安全評(píng)價(jià)結(jié)果中2006年安全等級(jí)最低，2013年安全等級(jí)最高，銅川地區(qū)水資源安全狀況處于非常安全狀態(tài)，2009～2011年間，水資源安全狀況處于基本安全狀態(tài)，2012年間為安全狀態(tài)?？傮w來(lái)看，2006～2013年度內(nèi)水資源安全評(píng)價(jià)程度穩(wěn)中有升，增幅不等；2010～2011年度內(nèi)，水資源安全程度異常下降。其中以2006年安全程度最低，究其原因與銅川市自然水資源有較大聯(lián)系，直接影響到了供水生產(chǎn)能力和用水總量，該年度內(nèi)用水人口也較多，為39.1萬(wàn)人，水資源的利用方式及其利用程度也比較低，綜合影響下，該年度水資源安全評(píng)價(jià)程度低。2006～2010期間安全程度穩(wěn)中有升，主要是由于用水方式的改變和水資源開(kāi)發(fā)利用率的提高。此外，2010～2011年間，水資源安全評(píng)價(jià)等級(jí)降低，主要是因?yàn)楣I(yè)萬(wàn)元GDP用水量同比往年下降2.22%，呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，同時(shí)城市用水人口增加2 000多人也會(huì)導(dǎo)致水資源安全程度異常下滑。2011～2013年間水資源綜合安全評(píng)價(jià)等級(jí)迅速提高，主要是由于供水生產(chǎn)能力，供水總量，城市地下水供水，城市用水普及率，農(nóng)村安全用水普及率，污水集中處理率的提高，平均增長(zhǎng)12.63%、6.90%、5.41%、2.86%、0.89%、1.14%、11.05%。但是自然水資源量穩(wěn)定性較差，可能會(huì)在將來(lái)影響到水資源安全評(píng)價(jià)安全狀況。

結(jié)合研究結(jié)果，為保證銅川市水資源安全，提出以下對(duì)策措施：①加大開(kāi)源節(jié)流，加快水源工程的建設(shè)，興建和改造

地表水工程、完善和挖潛水利設(shè)施，提高河川河流的控制能力；②大力提倡節(jié)約用水，合理分配工業(yè)和農(nóng)田灌溉用水，提高水資源開(kāi)發(fā)利用率，適度合理開(kāi)采地下水；③城鄉(xiāng)生活用水方面，提倡水資源的多元多重利用，減少浪費(fèi)，加強(qiáng)供水管道的管理和節(jié)水宣傳，提高人們的節(jié)水意識(shí)；④農(nóng)業(yè)用水方面，改善農(nóng)田水利設(shè)施和灌溉方式、調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)節(jié)水農(nóng)業(yè)宣傳；⑤工業(yè)節(jié)水方面，重點(diǎn)提高用水工藝和水資源重復(fù)利用率，提高污水集中處理率，廢水達(dá)標(biāo)排放達(dá)標(biāo)率，減少水的污染和浪費(fèi)。

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