變化環(huán)境下區(qū)域水資源變異與評價方法不確定性

宮昌平

(吉林省水文水資源局四平分局，吉林 四平 136000)

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變化環(huán)境下區(qū)域水資源變異與評價方法不確定性

宮昌平

(吉林省水文水資源局四平分局，吉林 四平 136000)

區(qū)域水資源環(huán)境評價一直是水文科學研究的重要內(nèi)容，主要是因為區(qū)域水資源環(huán)境變化不僅會對水資源循環(huán)過程形成影響，也會對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展形成極為不利的影響作用。通過對區(qū)域水資源環(huán)境進行分析和研究，可以為水資源開發(fā)、利用、管理以及保護工作有序開展提供科學的理論依據(jù)，也可以為社會經(jīng)濟發(fā)展提供科學指導(dǎo)，對我國國民經(jīng)濟水平進一步提升具有極為重要的作用。目前，我國水資源開發(fā)利用上存在很多問題，例如水資源供需平衡日益突出、水質(zhì)嚴重污染和水環(huán)境破壞等問題，這些問題的存在對我國生態(tài)社會建設(shè)工作會形成極為不利的影響作用。文章主要從當前我國水資源環(huán)境存在的問題出發(fā)，對變化環(huán)境下區(qū)域水資源變異及方法不確定性進行深入分析。

變化環(huán)境；區(qū)域水資源；變異；評價方法；不確定性

0 前 言

水資源在促進社會可持續(xù)發(fā)展中起著不可替代的重要作用，也是人類生存的必備條件，關(guān)系著人類的生存和發(fā)展。隨著社會經(jīng)濟水平日益提升，工業(yè)快速發(fā)展遺留下的問題逐漸暴露出來，例如工業(yè)污水對河流水資源形成嚴重的破壞等，這些問題的存在對社會進一步發(fā)展形成了極為不利的影響作用，這也是我國當前集中生態(tài)社會的重要目的。當前社會重點工作之一是治理水資源污染問題，主要是因為區(qū)域水資源環(huán)境變化不僅會對水資源循環(huán)過程形成影響，也會對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展形成極為不利的影響作用。在全面開展水資源治理、研究工作中，變化環(huán)境下區(qū)域水資源變異和評價方法的不確定性是研究的重點。水資源環(huán)境綜合評價，可以為水資源環(huán)境治理工作的有序開展提供充分的保障，但由于水資源地域性質(zhì)，導(dǎo)致評價方法存在不確定性，如何選擇科學的評價方法實現(xiàn)對水資源環(huán)境的評價，是水利水文單位研究的重要課題。

1 當前我國水資源環(huán)境評價現(xiàn)狀

隨著社會經(jīng)濟水平日益提升，工業(yè)快速發(fā)展遺留下的問題逐漸暴露出來，例如工業(yè)污水對河流水資源形成嚴重的破壞等，這些問題的存在對社會進一步發(fā)展形成了極為不利的影響作用。而水資源環(huán)境綜合評價，可以為水資源環(huán)境治理工作的有序開展提供科學的理論依據(jù)。開展水資源評價工作，需要全面了解區(qū)域水資源現(xiàn)狀，主要是因為區(qū)域水資源現(xiàn)狀是水資源可持續(xù)發(fā)展和合理開發(fā)利用的重要依據(jù)，與水利工程規(guī)劃和建設(shè)工作具有重要的指導(dǎo)意義。

目前，我國水文工作中對于區(qū)域水資源的評價都是將水量、水質(zhì)區(qū)分開來的，即在不討論水質(zhì)的情況下，對水量進行評價，然后在不考慮水量的情況下，對水質(zhì)進行評價。這樣的評價方法存在很大的局限性，主要是因為利用這樣的方法進行評價，評價結(jié)果難以準確描述出區(qū)域滿足不同用途的水量，以及水資源分布狀況，這會對水資源規(guī)劃設(shè)計、開發(fā)利用以及管理保護工作形成極為不利的影響作用。眾所周知，河流從上游到下游的流域面積會不斷增加，且水量也會不斷增加。而水資源污染在流域分布上存在不確定性，隨著河流水資源的流動，就會對整體水質(zhì)形成影響。我國水資源評價工作開始比較晚，截止到目前為止，進行了兩次大規(guī)模的水資源評價。其中第一次水資源評價選用的內(nèi)容主要為地表水資源數(shù)量、地下水資源數(shù)量、水質(zhì)、分布規(guī)律以及水資源總量，系統(tǒng)的描述了我國水資源數(shù)量和水資源分布特征，為我國開展水資源開發(fā)利用以及保護管理工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。

2 不確定性評價方法的基本內(nèi)涵

水資源評價方法非常多，在我國經(jīng)常使用的方法有指數(shù)評價法、分級評價法、不確定性評價方法。其中，不確定性評價方法應(yīng)用最為廣泛，主要是因為水資源評價充滿著不確定因素，包括水體自身都是一個不確定性因素和變化復(fù)雜的環(huán)境，而這種評價方法的推導(dǎo)嚴謹，評價結(jié)果準確度比較高，所以在水資源評價中得到了推廣和廣泛的使用。不確定評價方法主要包括模糊數(shù)學論、灰色系統(tǒng)理論、物元分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、集對分析法以及TOPSIS等評價方法，每一種評價方法都有自身的優(yōu)劣勢，這就需要評價人員在進行水資源評價工作的時候，根據(jù)實際情況選擇科學、有效的方法，只有這樣才能確保評價結(jié)果的準確性和可靠性，從而實現(xiàn)水資源評價的重要目的。

3 變化環(huán)境下區(qū)域水資源變異與評價方法不確定性

隨著社會經(jīng)濟迅猛發(fā)展，帶動了工業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)發(fā)展對生態(tài)環(huán)境造成了非常嚴重的破壞，人類生產(chǎn)活動也對生態(tài)環(huán)境形成了極為不利的影響作用。隨著人類生活水平日益提升，對生活環(huán)境和生活質(zhì)量的要求也越來越高，環(huán)境治理問題已經(jīng)成為社會工作的重點，引起了全社會的廣泛關(guān)注，響應(yīng)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的號召，對變化環(huán)境下區(qū)域水資源變異和評價可以為生態(tài)環(huán)境治理工作提供科學的理論依據(jù)。

3.1 區(qū)域水資源變異問題

吉林省河流不多，但流經(jīng)河流眾多，如松花江、嫩江等河流，河流水資源比較豐富。改革開放時期，東北大開發(fā)對吉林省生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的破壞，雖然隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，對于生態(tài)環(huán)境治理越來越重視，但依然沒有取得明顯的效果。生態(tài)環(huán)境的破壞，對水資源形成了極為不利的影響作用。例如，對于土壤和植被的破壞，導(dǎo)致水土流失和河流含沙量增加，對水量和水質(zhì)都形成了極為不利的影響作用，這也是吉林省水資源工作的重點。

1)年際、空間尺度和年內(nèi)分配變異問題。

在對區(qū)域水資源進行規(guī)劃和管理工作中，通常會使用到水資源時間和空間尺度相關(guān)信息。水資源具有顯著的時空屬性特點，即在同一區(qū)域的水資源會發(fā)生年內(nèi)變化和年際變化，而且在同一時間同一區(qū)域的水資源也會出現(xiàn)多寡之分。因此，區(qū)域水資源變異中，應(yīng)該重點考慮水資源的年際尺度和空間尺度是否變異。如果存在變異，則需要考慮是哪些原因造成了變異。例如，在時間尺度相同的情況下，應(yīng)該重點考慮變異后區(qū)域水資源空間分布特點和變化規(guī)律。理清水資源年際尺度、空間尺度以及年內(nèi)分配變異問題，可以為區(qū)域水資源系統(tǒng)的規(guī)劃管理提供充分的保障。

2)實測、還原和還現(xiàn)年徑流變異問題。

對于區(qū)域水資源實測、還原和還現(xiàn)年徑流序列變異問題的研究，會對區(qū)域水資源評價工作形成重要的影響作用。主要是因為河流的水資源受氣候變化和人類活動的影響，其中人類活動對河流徑流量的影響主要體現(xiàn)在2個方面。①河道外引用消耗的水量不斷增加，②農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對流域的下墊面條件形成了破壞。這些問題的存在都會改變實測水文資料的一致性，使其難以真實反映出區(qū)域水資源的流量大小。所以，在研究區(qū)域水資源變異問題上，對水資源實測、還原以及還現(xiàn)年徑流序列變異問題的研究也是非常重要的。

3.2 區(qū)域水資源評價方法不確定性

針對吉林省變化環(huán)境下區(qū)域水資源變異，對吉林省水資源評價，可以采取不確定性評價方法，應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價方法，需要收集水質(zhì)相關(guān)資料，將這些資料輸入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，利用已掌握的知識信息的網(wǎng)絡(luò)進行評價，從而得出準確的評價結(jié)果。而基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多指標綜合評價方法，則是通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學習、自適應(yīng)能力，建立接近與人類思維模式的綜合評價模型。由專家將評價指標賦予網(wǎng)絡(luò)上，模擬專家對區(qū)域水資源變異進行定量評價，可以有效避免評價過程中產(chǎn)生的人為失誤，對提高評價結(jié)果的確定性和可靠性具有十分重要的意義。由于吉林省區(qū)域內(nèi)水資源整體狀況比較復(fù)雜，對水資源進行評價，需要的內(nèi)容主要包括水量、水質(zhì)以及水資源分布特征，在進行水資源評價工作的時候，先從水文資料中獲取所需的準確數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進行分析和評價，而在評價中根據(jù)實際情況選擇科學的評價方法，就可以有效提高評價結(jié)果的準確性和可靠性。在區(qū)域水資源評價方法不確定性中常用方法為模糊綜合評價法、灰色系統(tǒng)理論法等，其中模糊綜合評價是對多種模糊因素所影響的現(xiàn)象進行總的評價，其顯著特點是邊界不清晰。區(qū)域水資源評價中主要體現(xiàn)在一級水和二級水的邊界是無法用絕對判據(jù)劃分，也充分表現(xiàn)出了它連續(xù)漸變的特點。模糊綜合評價法應(yīng)用于區(qū)域水資源評價中具有非常強的合理性，用這種方法進行評價，可以確保評價結(jié)果的準確性和可靠性。但由于評價過程比較復(fù)雜，為了保證結(jié)果的準確性，在確定指標權(quán)重和相關(guān)參數(shù)的時候就需要具備一定的經(jīng)驗?；疑到y(tǒng)理論法側(cè)重于對水體水質(zhì)的評價分析，在應(yīng)用這種方法時，首先要確定各監(jiān)測點水樣的相關(guān)參數(shù)，并對參數(shù)序列進行統(tǒng)一處理，最后確定參數(shù)的權(quán)重，并應(yīng)用公式對評價結(jié)果進行計算，最終實現(xiàn)對變化環(huán)境下區(qū)域水資源變異評價的重要目標。

通過對變化環(huán)境下區(qū)域水資源變異和評價，對吉林省經(jīng)濟發(fā)展和水資源合理開發(fā)利用提供了科學的指導(dǎo)，對制定水資源管理保護規(guī)劃和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃提供了科學的理論依據(jù)，有利于促進區(qū)域經(jīng)濟進一步發(fā)展。

4 結(jié) 語

綜上所述，變化環(huán)境下，對區(qū)域水資源進行科學的評價，可以為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和水資源合理開發(fā)利用提供充分的保障。因此，國家水利水文或者地方水文站工作的重點應(yīng)該是提高水資源評價結(jié)果的準確性和可靠性。

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2017-04-12

宮昌平(1963-)，男，吉林四平人，工程師。

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