哈密市石城子流域水資源評(píng)價(jià)研究

高照

哈密市石城子流域水資源評(píng)價(jià)研究

高照

（新疆哈密水文勘測(cè)局，新疆哈密839000）

為解決石河子流域水資源短缺的問題，結(jié)合石河子流域的調(diào)研資料，采用模糊評(píng)判法進(jìn)行石河子流域的水資源承載力評(píng)價(jià)研究，研究表明：石河子流域的水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀已具有一定的規(guī)模，但是還有進(jìn)一步開展的潛力；石河子流域的回城鄉(xiāng)、哈密等7個(gè)行政分區(qū)中，哈密市人口最多，總供水量最大，可開發(fā)利用的空間較少，需采取措施加強(qiáng)對(duì)哈密市的水資源保護(hù)。石河子流域的水資源承載力評(píng)價(jià)研究可為流域水資源開發(fā)提供參考。

石城子流域；水資源評(píng)價(jià)；承載力；模糊評(píng)判法

水資源承載力作為水資源評(píng)價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo)，有助于為水資源保護(hù)提供理論支撐，進(jìn)而解決干旱地區(qū)的水資源短缺問題。水資源承載力評(píng)價(jià)包括區(qū)域水資源的開發(fā)利用情況、水資源的需求等多方面內(nèi)容，在干旱地區(qū)具有重要的意義。石河子流域地處干旱地區(qū)，作為哈密市的重要供水水源，對(duì)其研究具有重要的實(shí)際意義[1-4]。

1 研究區(qū)概況

1.1 地理位置概況

哈密市地處中緯度氣候區(qū)，受吐哈盆地地形的綜合影響，降水量分布具有山區(qū)多于平原，北部多于南部，東部多于西部，隨海拔高程的增加而增加。年平均降水量占新疆年平均降水量154.8 mm的23.5%，占全國年降水量650.5 mm的5.6%，均為全國，全疆之末位。

1.2 河流水系分布概況

石城子河發(fā)源于喀爾里克山南麓，石城子河流域發(fā)育了2條河溪，按河流出山口的位置由東向西依次為榆樹溝、石城子河（故鄉(xiāng)河由二道溝河與三道溝河匯流成；故鄉(xiāng)河與頭道溝在山口匯流后成為）。

1.3 氣候、降雨、蒸發(fā)等特征

哈密市具有夏季炎熱，冬季寒冷，春季多風(fēng)，晝夜溫差大，干旱少雨的典型溫帶大陸性氣候的特點(diǎn)。降水量分布具有山區(qū)多于平原，北部多于南部，東部多于西部，隨海拔高程的增加而增加。年平均降水量占新疆年平均降水量154.8 mm的23.5%，占全國年降水量650.5 mm的5.6%，均為全國，全疆之末位。哈密市氣象站多年平均蒸發(fā)量2881 mm（Ф20 cm），降水量的年內(nèi)分配很不均勻。

1.4 國民經(jīng)濟(jì)、工業(yè)和生活用水指標(biāo)和效率分析

現(xiàn)狀年流域內(nèi)各業(yè)總用水量為4億m3，總?cè)丝?9.93萬人，人均用水量1336 m3/人，2006年全疆平均水平2506m3/人，哈密地區(qū)平均水平1901 m3/人，哈密市平均水平1880 m3/人，石城子流域人均用水量低于地區(qū)和全疆平均水平；哈密市國內(nèi)生產(chǎn)總值為65.89億元，單位GDP用水量為1200 m3/萬元。全疆單位GDP用水量1597 m3/萬元，哈密地區(qū)單位GDP用水量為1330 m3/萬元，哈密市單位GDP用水量低于全疆和地區(qū)單位GDP用水量。

2 模糊綜合評(píng)判模型的構(gòu)建

2.1模糊綜合評(píng)判模型

模糊評(píng)判法的應(yīng)用包括以下四個(gè)步驟：

（1）評(píng)價(jià)因素集U=｛u1，u2，u3，…，un｝。

（2）評(píng)判集V=｛v1，v2，v3，…，vm｝。

（3）單因素評(píng)判f～:U→（V）。模糊映射可以誘導(dǎo)出模糊關(guān)系矩陣Rf，即

（4）綜合評(píng)判。根據(jù)權(quán)重的計(jì)算A=｛a1，a2，a3，…，an｝，運(yùn)用模型M（∧，∨）進(jìn)行計(jì)算，可得到綜合評(píng)價(jià)值B=A·R。

2.2 石河子流域模糊評(píng)判法的構(gòu)建

模糊評(píng)判法是在水資源承載力的影響因素單因子評(píng)判的基礎(chǔ)上，對(duì)水資源承載力進(jìn)行的綜合評(píng)價(jià)，能夠有效、全面的分析區(qū)域的水資源承載力，為進(jìn)一步的水資源利用和開發(fā)提供依據(jù)。模糊評(píng)判法包括評(píng)價(jià)因素的選取、分級(jí)、評(píng)分等，了解模糊評(píng)判法的步驟，深化水資源區(qū)域承載力的理解和認(rèn)識(shí)，為區(qū)域水資源評(píng)價(jià)奠定基礎(chǔ)。

2.2.1 評(píng)價(jià)因素的選取、分級(jí)、評(píng)分

水資源數(shù)量、質(zhì)量、水資源開發(fā)利用程度、生態(tài)需水量、灌溉面積等都是影響水資源承載力的重要因素。依據(jù)哈密市水資源利用現(xiàn)狀以及石河子流域開發(fā)現(xiàn)狀和指標(biāo)選取的定性與定量相結(jié)合的原則、科學(xué)性、可行性、動(dòng)靜結(jié)合的等原則，選取水資源利用率（u1）、水資源開發(fā)率（u2）、人均水資源量（u3）、人均供水量（u4）、供水模數(shù)（u5）、需水模數(shù)（u6）、生活需水定額（u7）、生態(tài)環(huán)境缺水率（u8）八個(gè)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。其中水資源評(píng)價(jià)的各指標(biāo)分類和標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 水資源評(píng)價(jià)的各指標(biāo)分類和標(biāo)準(zhǔn)

表中其中:水資源承載狀況較差用V1級(jí)表示，說明水資源承載力已接近飽和值，進(jìn)一步開發(fā)利用的潛力較小，水資源已成為制約國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展的重要因素，繼續(xù)供給或開發(fā)利用將導(dǎo)致水資源短缺日益嚴(yán)重；水資源承載狀況用V3級(jí)表示，表明水資源仍有較大潛力，基本可以保障人們對(duì)于水資源的需求，水資源供給情況良好；V2級(jí)介于兩者之間，表明水資源供給和開發(fā)利用仍有潛力，可以進(jìn)一步開發(fā)利用。

為了便于計(jì)算，模糊評(píng)判法計(jì)算中采用1分制的計(jì)算法，即a1=0.05，a2=0.5，a3=0.95。這樣量化有助于反應(yīng)不同水資源影響因素的影響程度，為水資源開發(fā)利用提供依據(jù)。依據(jù)B矩陣、ai值以及突出分級(jí)優(yōu)勢(shì)的k值（干旱區(qū)k一般為1）可以綜合評(píng)判水資源承載力的綜合值，其計(jì)算公式如下：

2.2.2 石河子流域模糊評(píng)判法綜合評(píng)價(jià)

以石河子流域的回城鄉(xiāng)、花園鄉(xiāng)、南湖鄉(xiāng)、陶家宮鎮(zhèn)、天山鄉(xiāng)、白石頭及哈密等7個(gè)行政分區(qū)為基本單元，選取水資源利用率、水資源開發(fā)率、人均水資源量、人均供水量、供水模數(shù)、需水模數(shù)、生活需水定額、生態(tài)環(huán)境缺水率八個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行石河子流域的水資源承載力綜合評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)因素集如下：

（1）U={u1（水資源利用率），u2（水資源開發(fā)率），u3（人均水資源量），u4（人均供水量），u5（供水模數(shù)），u6（需水模數(shù)），u7（生活需水定額），u8（生態(tài)環(huán)境缺水率）}。

（2）V={v1（回城鄉(xiāng)），v2（花園鄉(xiāng)），v3（南湖鄉(xiāng)），v4（陶家宮鎮(zhèn)），v5（天山鄉(xiāng)），v6（白石頭），v7（哈密）}。

其中隸屬函數(shù)的值可以利用各評(píng)價(jià)因素的實(shí)際值和分級(jí)指標(biāo)來計(jì)算，對(duì)于u1（水資源利用率）、u2（水資源開發(fā)率）、u3（人均水資源量）、u4（人均供水量）、u5（供水模數(shù)）、u6（需水模數(shù)）、u7（生活需水定額）、u8（生態(tài)環(huán)境缺水率）等隸屬函數(shù)計(jì)算公式如下：

（3）單因子評(píng)價(jià)矩陣：

（4）權(quán)重的確定：

依據(jù)水資源利用率（u1）、水資源開發(fā)率（u2）、人均水資源量（u3）、人均供水量（u4）、供水模數(shù)（u5）、需水模數(shù)（u6）、生活需水定額（u7）、生態(tài)環(huán)境缺水率（u8）等八個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行石河子流域區(qū)域水資源評(píng)價(jià)，結(jié)合國家水資源評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合分析，結(jié)合石河子流域水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀，確定這八個(gè)評(píng)判因素的權(quán)重，其權(quán)重為：

A=(0.1，0.15，0.15，0.1，0.15，0.15，0.1，0.1)。

最后再經(jīng)模糊評(píng)判綜合判斷公式B=A·R，得到：

B=(0.09745，0.10965，0.08875，0.14325，0.13425，0.10965，0.352)

利用變異系數(shù)法求得：a=0.3321

基于模糊評(píng)判法的判斷標(biāo)準(zhǔn)可知，石河子流域水資源承載力的綜合值為0.3321，屬于V2級(jí)，這表明石河子流域的水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀已具有一定的規(guī)模，但是還有進(jìn)一步開展的潛力，對(duì)于人們的日常生活和生產(chǎn)有一定的保障。進(jìn)一步開發(fā)利用石河子流域的水資源需要注重適度原則，在充分保障水資源承載力的前提下，合理的進(jìn)行開發(fā)。此外，模糊評(píng)判法綜合評(píng)判集的評(píng)價(jià)結(jié)果排序?yàn)椋?，4，6，2，3，4，1），由此可見，哈密市的排名是第一，這是由于哈密市人口最多，總供水量最大，可開發(fā)利用的空間較少所決定的。

由此可見，哈密市的水資源開發(fā)要注重水資源開發(fā)過程中的管理環(huán)節(jié)，實(shí)行合理適度的開發(fā)原則，實(shí)行水資源開發(fā)管理優(yōu)化，推廣采取跨流域調(diào)水措施，以滿足哈密市水資源的供應(yīng)需求，實(shí)現(xiàn)水資源開發(fā)的跨越式發(fā)展。

3 結(jié)語

基于石河子流域調(diào)研資料，本文采用模糊評(píng)判法選取水資源開發(fā)率、水資源利用率等評(píng)價(jià)指標(biāo)，以石河子流域的回城鄉(xiāng)、花園鄉(xiāng)、南湖鄉(xiāng)、陶家宮鎮(zhèn)、天山鄉(xiāng)、白石頭及哈密等7個(gè)行政分區(qū)為基本單元，堅(jiān)持定性與定量相結(jié)合的原則等原則對(duì)石河子流域的水資源進(jìn)行承載力評(píng)價(jià)。研究表明：

（1）石河子流域水資源承載力的綜合值為0.3321，屬于V2級(jí)，這表明石河子流域的水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀已具有一定的規(guī)模，但是還有進(jìn)一步開展的潛力，對(duì)于人們的日常生活和生產(chǎn)有一定的保障。

（2）石河子流域的回城鄉(xiāng)、花園鄉(xiāng)、南湖鄉(xiāng)、陶家宮鎮(zhèn)、天山鄉(xiāng)、白石頭及哈密等7個(gè)行政分區(qū)中，哈密市人口最多，總供水量最大，可開發(fā)利用的空間較少，需要措施加強(qiáng)對(duì)哈密市的水資源保護(hù)。

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P333

A

1673-9000（2017）02-0029-03

2016-01-19

高照（1968-），男，陜西咸陽人，工程師，主要從事水文水資源工作。