水資源承載力約束下的烏魯木齊市釣場資源現(xiàn)狀研究

楊可，劉洋，馬曉飛，馮惠

水資源承載力約束下的烏魯木齊市釣場資源現(xiàn)狀研究

楊可1，劉洋1，馬曉飛2，3，馮惠4

采用多目標線性規(guī)劃模型，運用相關性分析法和主成分分析方法對近10年影響烏魯木齊水資源承載力評價的14個指標因子進行對比分析。結果表明，烏魯木齊地區(qū)未來10年水資源承載力下降，釣場資源緊缺將最終影響釣魚運動的普及和推廣，需從政策、法規(guī)和技術手段加以監(jiān)管和保護。

釣魚運動；水資源承載力；釣場資源；多目標模型；綠色體育；全民健身

水資源是生物體結構和功能的基本能源［1］，對區(qū)域自然環(huán)境和人類生存發(fā)展具有重要意義，是經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的基礎［2］；水資源承載力是衡量某一環(huán)境背景下區(qū)域內(nèi)部的特征指標，在維護區(qū)域生態(tài)環(huán)境平衡［3］，區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展狀況［4］，區(qū)域產(chǎn)能變更［5，6］，人口調(diào)度［7］等具有重要意義。

垂釣運動在我國歷史悠久，在古代，把打漁視為一項自給自足的生存技能，然而在現(xiàn)今高速發(fā)達的社會，垂釣運動往往能側面反映居民的生活水平或幸福指數(shù)［8，9］。2012年1月9日，經(jīng)國務院同意，民政部批準，已將釣魚運動正式納入今后我國體育運動重點發(fā)展和扶持的國家級賽事，這對垂釣運動發(fā)展具有里程碑式的意義。

近年來，隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化水平的推進，對水資源的耗竭度也不斷增加，與此同時受全球變暖的影響，干旱、半干旱化區(qū)域擴增，使得水資源短缺的現(xiàn)狀更加顯著。地表水現(xiàn)狀是垂釣運動發(fā)展的載體［10］。因此，研究區(qū)域水資源承載力現(xiàn)狀對于衡量區(qū)域內(nèi)垂釣運動的發(fā)展，探究區(qū)域內(nèi)居民文化娛樂水平具有重要意義。截至目前，以水資源承載力判究區(qū)域發(fā)展的相關研究較多，但主要集中于研究濕潤、半濕潤的平原區(qū)［11，12］和草甸區(qū)［13，14］，對于以干旱荒漠為背景的內(nèi)陸大中城市水資源承載力的相關研究還較少。本文以烏魯木齊為研究對象，通過對比分析近10年該區(qū)域水資源承載力對垂釣運動的制約力，旨在為干旱脅迫下的大中城市垂釣事業(yè)發(fā)展與演替提供理論依據(jù)；同時也為區(qū)域全民健身的開展提供參評依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

烏魯木齊市（東經(jīng)86°38′-88°58′，北緯42°45′-44°08′）深處大陸腹地，不僅是新疆維吾爾自治區(qū)政治、經(jīng)濟和文化中心，同時也是第二座亞歐大陸橋中國西部橋頭堡和我國向西開放的重要門戶。烏魯木齊地處亞歐大陸板塊中心，天山山脈中段北麓，準噶爾盆地南緣，海拔高度680m-920m，屬于中溫帶大陸干旱氣候區(qū)，晝夜溫差大，寒暑變化劇烈，降水少，是世界上離海洋最遠的城市。

烏魯木齊市轄7區(qū)1縣和兩個國家級開發(fā)區(qū)一個出口加工區(qū)，轄區(qū)總面積14216.3km2，城市規(guī)劃控制面積1 600km2。2015年，全市建成區(qū)面積約413km2，全市常住人口為355萬人。烏魯木齊屬于重度缺水城市，水資源利用已達到極限，2015年烏魯木齊市水資源可利用總量為8.7×108m3，人均可利用水資源量僅307m3，占全國人均水資源量1/7，屬國際上公認的極度缺水型城市［15］。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)的來源與選取

以烏魯木齊地區(qū)為研究對象，相關研究數(shù)據(jù)來源于2006～2015年新疆統(tǒng)計年鑒和烏魯木齊市統(tǒng)計年鑒［15］、烏魯木齊市水務局相關資料、中國水資源數(shù)據(jù)庫（http://www.data. ac.cn/index.asp）、中國區(qū)域自然資源數(shù)據(jù)庫（http://www.data.ac. cn/xb/xb.asp）、國家體育總局官網(wǎng)（http://www.sport.gov.cn）、中國釣魚運動協(xié)會年度報表等。選取上述數(shù)據(jù)中典型性和代表性數(shù)據(jù)，對烏魯木齊釣場資源現(xiàn)狀進行分析研究。研究采用數(shù)據(jù)篩選、檢驗及專家打分的方法，最終確定烏魯木齊水資源承載力評價的14個指標因子，即：X1可供水水量、X2居民生活用水量、X3用水人口、X4工業(yè)用水量、X5工業(yè)單位個數(shù)、X6生態(tài)環(huán)境用水需水量、X7第一產(chǎn)業(yè)需水量、X8第二產(chǎn)業(yè)需水量、X9第三產(chǎn)業(yè)需水量、X10漁業(yè)總產(chǎn)值、X11漁業(yè)養(yǎng)殖面積、X12水庫數(shù)、X13漁場個數(shù)、X14水產(chǎn)品產(chǎn)量。

2.2 模型的構建

優(yōu)化配置的目標為在追求經(jīng)濟效益最大化的同時，使缺水量最小，新建模型為多目標線性規(guī)劃模型［16］。模型設有兩個子目標，第一個子目標追求供水效益最大，第二個子目標追求缺水量最小。其模型如下：

1）社會效應實現(xiàn)目標f1（x），以總缺水量最小值量化：

式中：Bi為第i產(chǎn)業(yè)需水量；Sα為生態(tài)用水量；Sβ為居民生活用水量；Gδ為可供水水量。

2）經(jīng)濟效益實現(xiàn)目標f2（x）；以GDP最大值來量化分析指標

式中：xi為單位水資源的第產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值；Ei為i產(chǎn)業(yè)的萬元需水量。

約束條件如下：

1）水源可供水量約束：

式中：A為水源的總可供水量（單位：104m3）；為產(chǎn)業(yè)需水量（單位：104m3）；xi為第i產(chǎn)業(yè)可供水量。

2）決策變量非負約束

3）各部門用水量約束

式中：xi為第i產(chǎn)業(yè)總用水量；Mi為第產(chǎn)業(yè)最低用水總量；Hi為第i產(chǎn)業(yè)最大用水總量。

2.3 數(shù)據(jù)分析與處理

數(shù)據(jù)分析采用單因素方差分析，并進行t檢驗和LSD檢驗。相關性采用Pearson相關分析。對于確定影響不同釣場資源各水資源間的關鍵因子，采用主成份分析。數(shù)據(jù)的處理、分析和制圖采用Excle 2003和SPSS 17.0。

3 結果與分析

3.1 近10年烏魯木齊水資源變化特征

圖1 近10年烏魯木齊水資源變化

近10年烏魯木齊水資源變化差異性顯著（P＜0.05），從圖1可以看出，可供水水量呈現(xiàn)迅猛增長態(tài)勢后表現(xiàn)出小范圍回落，但整體呈增長趨勢，其中2015年可供水水量較2006年增加了51.64%。在2012～2014年呈現(xiàn)回落趨勢，其中，2014年較2011年減少了3.95%。2006～2015年的居民生活用水量狀況整體呈增長趨勢，但在2014年出現(xiàn)小范圍回落，其中，2015年較2006年居民生活用水量增加了59.71%，2014年居民生活用水量較2013年回落了2.49%。2006～2016年工業(yè)用水量的變化整體呈增長趨勢，但在2010年同樣表現(xiàn)出小范圍回落，較2009年回落率達23.36%。在用水人口與工業(yè)單位個體數(shù)量的變化中，用水人口呈波動增長趨勢，2015年用水人口較2006年增加了74.67%；工業(yè)單位個體數(shù)量整體呈增長態(tài)勢，但在2012年以后工業(yè)單位個體數(shù)量表現(xiàn)出銳減趨勢，其中，2012年較2011年減少了27.57%?？傮w上，2006年至2015年的10年間，烏魯木齊地區(qū)可供水量、居民生活用水量、用水人口、工業(yè)用水量及工業(yè)單位個體數(shù)量均呈現(xiàn)增長趨勢，且用水人口變化曲線與可供水水量和居民生活用水量擬合性較好。

在第一、二、三產(chǎn)業(yè)需水量的波動變化中可以看出（圖1），第一產(chǎn)業(yè)需水量和第二產(chǎn)業(yè)需水量整體呈減少趨勢，但二者均在2007年呈現(xiàn)小范圍升高趨勢，分別較2006年增加了4.59%和0.50%；第三產(chǎn)業(yè)呈波動減少趨勢，在2007年和2010年呈迅猛升高趨勢，分別較上一年增加了19.54%和17.43%。2006年至2015年生態(tài)環(huán)境用水需水量整體呈升高趨勢，其中，2015年較2006年增加了29.64%。綜上可知，2006～2015年第一、二、三產(chǎn)業(yè)需水量均呈減少趨勢，而環(huán)境用水需水量則表現(xiàn)出增加趨勢，且生態(tài)環(huán)境用水需水量的波動曲線峰谷點正好與第一、二、三產(chǎn)業(yè)需水量的缺豐點吻合。

3.2 近10年烏魯木齊漁業(yè)資源狀況

表2 烏魯木齊漁業(yè)資源狀況

近10年烏魯木齊漁業(yè)資源變化差異性明顯，由表2可知，2006-2015年，漁業(yè)總產(chǎn)值、水庫數(shù)、水產(chǎn)品產(chǎn)量整體呈增長趨勢，漁業(yè)養(yǎng)殖面積和漁場個數(shù)整體呈減少趨勢。其中，十年間漁業(yè)總產(chǎn)值逐年遞增，2015年較2006年整體增長了99.15%，2012年和2014年有所回落，2010-2011年增幅最大，達21.04%。水庫數(shù)量在2006-2009年、2009-2013年、2014-2015年間無變化，2009-2010年增加了15個，2013-2014年減少了8個。水產(chǎn)品產(chǎn)量在2006-2011年呈持續(xù)增長趨勢，在2011-2015年呈逐年遞減趨勢，十年內(nèi)整體增長了5.28%。漁業(yè)養(yǎng)殖面積和漁場數(shù)量十年間，整體分別減少了63.20%和29.41%，漁業(yè)養(yǎng)殖面積在個別年份有所回升，2011-2012年下降幅度達55.49%，2015年養(yǎng)殖面積為十年內(nèi)最小，最小值為1 357hm2。

3.3 未來規(guī)劃水平水資源統(tǒng)計特征

需水量是既定經(jīng)濟社會發(fā)展目標下對水資源的合理需求量，具有一定的原則。進行年度范圍內(nèi)的城市需水量評估預測時，須參照并結合區(qū)域發(fā)展節(jié)水型生產(chǎn)體系及節(jié)水型社會的相關準則進行特性量綱下的評估預測。依據(jù)烏魯木齊地區(qū)社會經(jīng)濟統(tǒng)計資料，選取2006-2015年的典型數(shù)據(jù)，參照當?shù)嘏c自治區(qū)相關行業(yè)部門的發(fā)展規(guī)劃成果，以2015年數(shù)據(jù)為基準點數(shù)據(jù)，分別采用指標法，定額法及趨勢法等評估預測法，對2020年和2025年烏魯木齊地區(qū)各項經(jīng)濟指標體系進行預測。在預算過程中，由于現(xiàn)行資料的缺失，不能全方位、大尺度進行評估預測。因此，在本文中在進行生態(tài)環(huán)境需水量的預測時，參照眾多評估預測方法，將生態(tài)環(huán)境需水量以城市、縣域的25%代入進行運算。

表3 2015-2025年烏魯木齊需水量（/104m3）

從表3中，可以看出2020年和2025年烏魯木齊居民生活用水量分別較2015年增加了17.53%和51.62%。其中，2025年較2020年增加了29.00%。2020年和2025年的第一產(chǎn)業(yè)需水量分別較2015年減少了24.63%和37.82%。表明，隨著城市化進程的不斷加劇，農(nóng)林牧漁等產(chǎn)業(yè)在新城鎮(zhèn)化模式下逐漸向輕簡化、綜合化水平發(fā)展。原來較為落后的漫灌、噴灌種植和養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)結構逐漸受科技等節(jié)水設備的同化，與此同時，也反映城市進程下節(jié)水意識的普及。除此之外，2020年和2025年的第二產(chǎn)業(yè)需水量分別較2015年增加了31.91%和55.71%。表明，后10年間烏魯木齊地區(qū)隨著工業(yè)化進程的不斷擴增，對水資源利用力度也在不斷加大。這一方面體現(xiàn)在經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)結構的調(diào)整，另一方面，這也可能與國家相關政策的傾斜有關，如：“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略的整體規(guī)劃。在第三產(chǎn)業(yè)中，2020年和2025年需水量分別較2015年減少了20.76%和34.06%，表面隨著城市結構規(guī)模的變革，交通運輸、商業(yè)、餐飲等服務性行業(yè)對水資源的利用率不斷減少。最后，2020年和2025年的生態(tài)環(huán)境用水需水量分別較2015年增加了8.75%和13.56%。表明，人口規(guī)模及城市化水平的不斷加劇，經(jīng)濟社會化水平得到迅猛增加，但產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境負效應也在不斷加劇，對水資源的耗用量也在不斷加大。

可供水量為自然界中供人類生存、發(fā)展所利用的水量，可主要從地表水，地下水等水體中獲取。其計算公式可表示為：

式中:Z表示總可供水量；aZ1和aZ2分別表示地表及地下水資源可開采量；Z3為外來調(diào)水量；Z4為回收利用或再利用水量［16］。為使可供水率維持在75%范圍，本文將75%供水率進行代入換算，得到2015～2025年烏魯木齊可供水量（見表4）。

表4 2015～2025年烏魯木齊可供水量（/104m3）

從表中可以看出，2015年以后，地表水和地下水可供水量呈現(xiàn)不同程度的銳減趨勢，其中地表水在2020年和2025年分別較2015年較少了4.98%和11.90%；地下水在2020年和2025年分別較2015年減少了18.96%和41.04%。從2020年到2025年烏魯木齊外部調(diào)水和回用水可供水量的變化中可以看出，外部調(diào)水在2020年和2025較2015年分別增加了28.78%和63.31%；回用水在2020年和2025年分別較2015年增加了31.93%和68.27%。表明自2015年以后的10年間烏魯木齊地區(qū)雖然加大了外部調(diào)水量和回用水量，但對地表水和地下水的開采量依舊不斷加大，呈顯著上升趨勢。

表5 不同指標的相關性分析

3.4 釣場資源影響因子的相關性分析

釣場資源泛指可用于進行垂釣活動的場所的總稱［9］。我國釣場資源主要包括：江、河、湖、海、沼澤、溪流及坑塘等區(qū)域，對于干旱區(qū)而言，主要以人工魚塘和天然水庫為主［10］。通過對近10年烏魯木齊釣場資源影響因子建立Pearson相關性分析（如表5）可知，可供水水量與漁業(yè)養(yǎng)殖面積和漁場個數(shù)呈負相關外，與其他釣場資源影響因子均呈正相關且與居民生活用水量和用水人口呈顯著正相關（P＜0.01）；居民生活用水量除與工業(yè)單位個體數(shù)量、漁業(yè)總產(chǎn)值、水庫數(shù)及水產(chǎn)品產(chǎn)量相關性不明顯外，與其他各釣場資源影響因子均具有顯著相關水平（P＜0.05），且與漁業(yè)養(yǎng)殖面積和漁場個數(shù)呈極顯著負相關（P＜0.01）；用水人口和工業(yè)用水量分別與水產(chǎn)品產(chǎn)量，水庫和水產(chǎn)品數(shù)量相關性不明顯，與其他各漁場資源影響因子均具有較好的相關性（P＜0.05）；在第一、二、三產(chǎn)業(yè)需水量與其他各漁場資源因子的相關性分析中，除與水產(chǎn)品產(chǎn)量相關性不明顯外，與其他各漁場資源影響因子均具有較好的相關性（P＜0.05）；生態(tài)環(huán)境用水需水量與其他各漁場資源影響因子均具有極顯著相關性（P＜0.01），且與漁業(yè)養(yǎng)殖面積和水產(chǎn)品產(chǎn)量呈極顯著負相關（P＜0.01）。

3.5 釣場資源影響因子的主成份分析

由表6可以看出，釣場資源各影響因子在前兩個矩陣特征值的累積貢獻率除可供水水量在90%以下，其余各因子均在94%以上，幾乎包含了各指標變量的全部信息，且第一主成分包含的信息量最大，能夠很好的反映出各釣場資源影響因子的14個指標信息。主成分1在14個釣場資源影響因子中，除漁業(yè)養(yǎng)殖面積和漁場個數(shù)外，其余各因子具有較大的載荷量，能夠更好的反映漁場資源與水資源的關聯(lián)密切性，其中生態(tài)環(huán)境用水需水量和第二產(chǎn)業(yè)需水量占主導。主成分2在14個釣場資源影響因子中與工業(yè)用水量，第一、二、三產(chǎn)業(yè)需水量及漁場個數(shù)之間的載荷量不顯著，表明該系列因子以生態(tài)環(huán)境及居民人口用水量關聯(lián)度密切，占主導地位。

表6 不同指標的主成份特征值與貢獻率

4 結論及建議

1）近10年烏魯木齊水資源變化差異性顯著（P＜0.05），可供水量、居民生活用水人口、工業(yè)用水量及工業(yè)單位個體數(shù)量均呈增長趨勢，用水人口變化曲線與可供水水量和居民生活用水量擬合性較好。2006～2015年，第一、二、三產(chǎn)業(yè)需水量呈減少趨勢，環(huán)境用水需水量呈增加趨勢且生態(tài)環(huán)境用水需水量的波動曲線谷點恰好與第一、二、三產(chǎn)業(yè)需水量的缺豐點吻合。2006～2015年，漁業(yè)總產(chǎn)值、水庫數(shù)、水產(chǎn)品產(chǎn)量整體呈增長趨勢，漁業(yè)養(yǎng)殖面積和漁場個數(shù)呈減少趨勢。

2）烏魯木齊水資源未來10年規(guī)劃狀況中，居民生活用水量、生態(tài)環(huán)境用水需水量和第二產(chǎn)業(yè)需水量較2015年顯著增加，第一、三產(chǎn)業(yè)需水量較2015年則表現(xiàn)出不同程度的下降。對烏魯木齊可供水量未來10年規(guī)劃分析中，烏魯木齊地區(qū)外部調(diào)水量和回水水量雖呈遞增趨勢，但依舊無法減退地表水和地下水的開采量，使得地表水和地下水開采量未來10年迅猛下降。

3）釣場資源各影響因子除漁場個數(shù)和漁業(yè)養(yǎng)殖面積與其他各因子表現(xiàn)出不同程度的顯著負相關外（P<0.05），其他各因子間均呈顯著正相關（P<0.05），具有較好的關聯(lián)性。在主成分分析中，釣場資源各影響因子在前兩個矩陣特征值的累積貢獻率除可供水水量在90%以下，其余各因子均在94%以上，幾乎包含了各指標變量的全部信息。主成分1包含的信息量最大，能夠很好的反映出各釣場資源影響因子的14個指標信息。主成分2在14個釣場資源影響因子中與工業(yè)用水量，第一、二、三產(chǎn)業(yè)需水量及漁場個數(shù)之間的載荷量不顯著，表明該系列因子以生態(tài)環(huán)境及居民人口用水量關聯(lián)度密切，占主導地位。

烏魯木齊地處亞歐大陸內(nèi)部，是離海洋最遠的干旱內(nèi)陸城市。通過建立預測模型，對比分析了2015-2025年烏魯木齊城市需水量及可供水水量的開采情況。表明烏魯木齊后10年城市水資源利用矛盾將更加突出，可供居民文化活動的綠地、水源地將不斷銳減。垂釣運動主要依托水資源開展［17，18］，然而烏魯木齊地區(qū)后10年水資源分布狀況將可能導致烏魯木齊城市垂釣體育運動的缺失，最終影響垂釣運動的普及和推廣。

建議：1）從預測分析中，可知解決烏魯木齊地區(qū)水資源現(xiàn)狀首要任務應嚴格控制人口數(shù)量，但因近期國家出臺的“二胎”政策，恐不利于該項舉措的實施，與此同時，該項舉措也不是城市發(fā)展弊端的主導因素。因此，烏魯木齊地區(qū)解決城市水資源情況的根源應著力于解決用水主體對水資源的使用量和利用效率。應充分利用各河流的水資源，建立節(jié)水大壩，開展節(jié)水灌溉技術，加強水資源管理，制定科學的用水控制和管理機制；2）加強全市民的科學用水及節(jié)水的宣傳教育工作；3）加強對污染企業(yè)的定期抽檢工作，對不符合國家標準的污染企業(yè)進行關停整頓；4）開展和引進更多創(chuàng)新型、節(jié)能型和綠色環(huán)保型企業(yè)的步入，使得水資源開采、利用和回收向節(jié)能化、綠色化、輕微化發(fā)展；5）深化全民垂釣運動與環(huán)境保護同行的政策，讓更多的居民參與到此項運動事業(yè)中，充分發(fā)揮垂釣運動在全民健身中的作用，讓更多的居民在感受美好環(huán)境下垂釣的同時，開展和增進節(jié)水、綠化等環(huán)保措施。

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The Research on under Water Resources Supporting Capacity Restraint in Urumqi of the Fishes Field Resources in Present Situation

YANG Ke1，LIU Yang1，MA Xiaofei2，3，F(xiàn)ENG Hui4

By using multi-Objectivelinear programming model，correlation analysis and principal component analysis method on evaluation of water resources carrying capacity of the 14 indexes in recent decade effects of Urumqi.The results show that the Urumqi area decreasing in the water resources carrying capacity in the next decade，laking places to go fishing resources，which will eventually affect the dissemination and promotion of sport fishing.It needs regulation and protection from policies，regulations and technical means.

sport fishing；water bearing capacity；places to go fishing resources；multiple target models；green sports；the national fitness

G80-5

：A

：1003-983X（2017）05-0421-06

2017-02-06

新疆師范大學體育學院研究生科技創(chuàng)新基金項目（TYXY201515）

楊可（1989-），男，新疆和靜人，在讀碩士，研究方向:體育人文社會學.

1.新疆師范大學體育學院，新疆烏魯木齊 830054；2.新疆師范大學地理科學與旅游學院，新疆烏魯木齊 830054；3.新疆維吾爾自治區(qū)重點實驗室“新疆干旱區(qū)湖泊環(huán)境與資源實驗室”，新疆烏魯木齊 830054；4.新疆師范大學數(shù)學科學學院，新疆烏魯木齊 830054

1.College of Physical Education，Xinjiang Normal University，UrumqiXinjiang，830054；2.CollegeofGeographyand Tourism，XinjiangNormalUniversity，UrumqiXinjiang 830054；3.Key Laboratory of lake environment and Resources in arid area of Xinjiang，Urumqi Xinjiang，830054；4.College of mathematics and science，Xinjiang Normal University，U-rumqi Xinjiang，830054