蒲河流域水資源承載能力評價

姜天宇

(遼寧省大伙房水庫輸水工程建設(shè)局，遼寧 沈陽 110166)

1 引言

21世紀(jì)水資源短缺與水環(huán)境惡化等問題日益突出，水資源超載現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)。水資源是有限的，人類在開發(fā)利用方面必須在其可承載的范圍內(nèi)進(jìn)行，只有這樣才能滿足水資源的可持續(xù)發(fā)展。蒲河是沈陽市境內(nèi)市管中型河流中最大的一條，河流貫穿該市中部產(chǎn)糧區(qū)，是沈陽市重要的糧食產(chǎn)區(qū)和經(jīng)濟(jì)走廊。隨著蒲河流域經(jīng)濟(jì)的快速增長以及社會各方面對水需求的迅猛增加，水資源供需矛盾日益突出。水資源承載能力是水資源可持續(xù)開發(fā)利用的前提，水資源可持續(xù)利用必須是在水資源承載能力允許的范圍內(nèi)進(jìn)行。水資源承載力作為可持續(xù)發(fā)展以及水安全等重大課題的基礎(chǔ)性研究內(nèi)容，值得廣泛關(guān)注和研究。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國外對承載力的研究起源于20世紀(jì)70年代，但專門的研究較少，僅是在可持續(xù)發(fā)展問題中得到泛泛的討論。國內(nèi)在水資源承載能力方面的研究起步較晚。最早是20世紀(jì)80年代，以施雅鳳院士為代表的中科院水資源新疆課題組提出的水資源承載力的研究，當(dāng)時的概念、理論以及計算評價方法等都還處于萌芽狀態(tài)。中國的水資源研究和水資源評價工作在整個80年代不斷的深入發(fā)展，90年代更是進(jìn)入了深化理論基礎(chǔ)研究和提高水資源利用效率的新階段。

3 水資源承載力研究方法

3.1 水資源承載力影響因素

水資源承載力就是指在一定的社會經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件下，以流域社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)相互協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，當(dāng)?shù)厮Y源能夠支撐的最大人口數(shù)量及社會經(jīng)濟(jì)規(guī)模。影響水資源承載力的主要因素有:水資源系統(tǒng)本身、人類活動及意識等。其中水資源系統(tǒng)可利用水量的大小是其承載能力的內(nèi)因;人類是水資源承載力的客體，在很大程度上影響著水資源承載力。

3.2 水資源承載力的主要研究方法

水資源承載力的主要研究方法及各自優(yōu)缺點見表1。

本次研究將采用模糊綜合評價法對蒲河流域的水資源承載能力進(jìn)行綜合評價分析。這種方法的優(yōu)點是:一方面可以綜合處理主觀產(chǎn)生的離散過程，另一方面可以較全面的分析水資源承載力狀況。

3.3 模糊綜合評價法原理

模糊綜合評價方法是在對影響水資源承載力各個因素進(jìn)行單因素評價的基礎(chǔ)上確定評語集合和權(quán)重，通過綜合評判矩陣對研究區(qū)承載力做出多因素綜合評價。本文采用層次分析法建立評價指標(biāo)體系，結(jié)合模糊綜合評價法對蒲河流域各行政區(qū)進(jìn)行評價分析，得到現(xiàn)狀年與規(guī)劃年的評價結(jié)果。

表1 評價方法對比表

4 蒲河流域水資源承載力評價

4.1 蒲河流域概況

4.2 承載力計算

4.2.1 評價指標(biāo)體系的建立

根據(jù)指標(biāo)體系選取的完整性、簡明性、層次性、動態(tài)性原則，全面考慮“水資源—社會—經(jīng)濟(jì)—生態(tài)環(huán)境”的復(fù)合巨系統(tǒng)的特征，建立蒲河流域水資源承載力評價的指標(biāo)體系如圖1。

圖1 蒲河流域水資源承載力評價指標(biāo)體系

根據(jù)蒲河流域的具體條件，參照自然和社會經(jīng)濟(jì)條件與研究區(qū)相似的其他區(qū)域的水資源承載力評價標(biāo)準(zhǔn)。作出相應(yīng)調(diào)整后，確定表2中水資源承載力的三級標(biāo)準(zhǔn)V1、V2、V3，且V1級優(yōu)于V2級，V2級優(yōu)于V3級。

表2 綜合評價因素分級指標(biāo)

4.2.2 層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重

層次分析法是在對復(fù)雜的決策問題的本質(zhì)、影響因素及其內(nèi)在關(guān)系等進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，將各元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，利用較少的定量信息，使決策的思維過程數(shù)學(xué)化，從而為多目標(biāo)、多準(zhǔn)則或無結(jié)構(gòu)特性的復(fù)雜決策問題提供簡便的決策方法。判斷矩陣標(biāo)度及其內(nèi)容見表3。

表3 判斷矩陣標(biāo)度及其內(nèi)容

分別計算上述8個指標(biāo)的權(quán)重，均通過一致性檢驗，得到各指標(biāo)層的組合權(quán)重結(jié)果如表4。

表4 各指標(biāo)層組合權(quán)重

4.2.3 模糊綜合評價法計算綜合評分

1．計算步驟

每個樣品均進(jìn)行 ROR-γt、Foxp3和內(nèi)參 βactin的RT-qPCR，每個樣品設(shè)兩個平行管?？偡磻?yīng)體積 20μl，反應(yīng)條件:95℃30s；95℃15s，60℃ 1min,共40 個循環(huán)；95℃15s，60℃ 1min，95℃ 15s，60℃ 15s結(jié)束反應(yīng)。計算ROR-γt mRNA、Foxp3 mRNA及βactin mRNA Ct值的平均值；根據(jù)目標(biāo)基因和βactin Ct值均值計算樣本目標(biāo)基因?qū)嶋HCt值ΔCt=Ct目標(biāo)-Ctβ-actin，對各樣本 ΔCt進(jìn)行 2-ΔΔCt轉(zhuǎn)換，分析目標(biāo)基因mRNA的表達(dá)，其中ΔΔCt=ΔCt實驗-ΔCt對照（對照為健康對照者）。

(2)建立隸屬函數(shù)，構(gòu)造模糊關(guān)系矩陣R。根據(jù)隸屬函數(shù)，可確定各指標(biāo)實際值的隸屬度，進(jìn)行單因素評價，并得到隸屬度模糊關(guān)系矩陣。

(4)模糊復(fù)合運算。將A與各被評事物的R合成，得到各指標(biāo)的綜合評價結(jié)果向量B。即:B=A·R。

(5)對V1、V2、V3進(jìn)行0～1之間的評分，根據(jù)計算綜合評分值α。評分值α與評價等級承載狀況之間的關(guān)系見表5。

表5 評分值表

2．隸屬度計算公式

對于越小越優(yōu)型評價因素，各評語級隸屬函數(shù)計算公式為:

對于越大越優(yōu)型評價因素，各評語隸屬函數(shù)計算公式為:

式中，k1為評價等級v1與v2的臨界值;k3為評價等級v2與v3的臨界值;k2為評價等級v2的中點值，

3．綜合評分結(jié)果

(1)現(xiàn)狀年2010年計算結(jié)果如表6。

表6 2010年蒲河流域各行政區(qū)水資源承載力綜合評價結(jié)果

(2)規(guī)劃年2020年和2030年與現(xiàn)狀年評價相同的評價指標(biāo)體系和標(biāo)準(zhǔn)，計算結(jié)果如表7、表8。

表7 2020年蒲河流域各行政區(qū)水資源承載力綜合評價結(jié)果

表8 2030年蒲河流域各行政區(qū)水資源承載力綜合評價結(jié)果

4．結(jié)果分析

從計算結(jié)果可以看出，整體來說，蒲河流域現(xiàn)狀年水資源承載能力狀態(tài)處于可承載狀態(tài)，承載潛力相對較小。規(guī)劃年蒲河流域各行政分區(qū)較現(xiàn)狀年的水資源承載狀況已得到一定的改善，承載能力也有了一定程度的提高，不過各方面仍需進(jìn)一步加強(qiáng)，使未來蒲河流域的水資源承載能力進(jìn)一步提高。

5 提高蒲河流域水資源承載能力的措施

5.1 加強(qiáng)水資源的保護(hù)和管理

首先，大力治理水污染，提高廢水回收處理利用，減少排污量，使水質(zhì)逐步得到好轉(zhuǎn)，改善水環(huán)境，從而提高水資源可利用量。其次，重點加強(qiáng)對地下水資源的保護(hù)，對地下水資源的綜合治理，并控制對地下水資源的過度開采及利用。最后要加強(qiáng)飲用水源的保護(hù)，以防止水源枯竭和水質(zhì)污染。

5.2 加大節(jié)水力度

針對蒲河流域用水特點，農(nóng)業(yè)用水所占比重相對過大，水資源浪費嚴(yán)重，節(jié)水潛力很大。因此應(yīng)大力推進(jìn)節(jié)水型農(nóng)業(yè)，擴(kuò)大節(jié)水灌溉面積，提高灌溉水利用系數(shù)。

5.3 加大水環(huán)境治理力度，建設(shè)生態(tài)蒲河

蒲河流域天然水資源嚴(yán)重不足，主要水源水量較小，并受到嚴(yán)重污染，主要是工業(yè)廢水以及生活污水所致。蒲河流域雖然已經(jīng)采取了一系列的治理措施，形成了一條生態(tài)廊道，然而，蒲河生態(tài)環(huán)境的治理仍有提高的空間。

5.4 加強(qiáng)水資源調(diào)度與統(tǒng)一管理

進(jìn)一步強(qiáng)化水資源管理職能，實現(xiàn)水資源的“需求”管理方式，加強(qiáng)區(qū)域與流域水資源的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化配置水資源，優(yōu)先保證城鄉(xiāng)生活用水，最大限度地滿足工業(yè)用水，努力保證糧食安全用水，兼顧生態(tài)環(huán)境用水，通過實現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置，來改善水資源狀況，提高水資源的承載能力。

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