聊城市水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)

欒秀娟+徐躍通

摘要：指出了聊城市地處山東省魯西地帶，素有“江北水城”之稱。長(zhǎng)期以來(lái)水資源短缺及供需矛盾制約著聊城經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此如何實(shí)現(xiàn)聊城水資源的可持續(xù)利用是各級(jí)政府及專家的研究重點(diǎn)。采用層次分析法，選取17項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)建水資源可利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)聊城市水資源可持續(xù)利用進(jìn)行了評(píng)估，選用灰色預(yù)測(cè)GM（1，1）模型對(duì)聊城市未來(lái)2017～2022六年的水資源可持續(xù)利用水平進(jìn)行了預(yù)測(cè)，結(jié)果表明：聊城水資源可持續(xù)利用水平雖在穩(wěn)步提升，但水平較低，進(jìn)而提出了相應(yīng)的對(duì)策和建議。

關(guān)鍵詞：聊城市； 層次分析法； 灰色預(yù)測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TV213.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2017）20004405

1引言

近幾年來(lái)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，水資源短缺問(wèn)題成為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的難題。水資源可持續(xù)利用發(fā)展于20世紀(jì)80年代被提出，一度成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一，其核心是提高用水利用率，促使水資源在滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)又保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

2研究區(qū)概況

聊城，位于與山東省、河北省、河南省的交匯處，是山東省的“西大門(mén)”，地理位置優(yōu)越，是連接?xùn)|西的重要交通要道，鐵路、公路、航空發(fā)達(dá)，帶動(dòng)了聊城經(jīng)濟(jì)發(fā)展。地勢(shì)由西南向東北傾斜，屬溫帶大陸性氣候，氣候溫暖濕潤(rùn)。耕地資源豐富，占聊城總面積的74%且境內(nèi)黃河、馬頰河、京杭大運(yùn)河流經(jīng)，但分布不平衡。優(yōu)越的自然地理?xiàng)l件使得聊城人口數(shù)目多且人口密度大，因此需水量多、供水不足、水資源浪費(fèi)等問(wèn)題嚴(yán)重，聊城人均水資源量?jī)H206m3，不到全國(guó)人均占有量的10%。因此對(duì)聊城水資源可持續(xù)利用進(jìn)行了科學(xué)評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，以期為各級(jí)政府及單位用水提供參考。

水資源可持續(xù)利用并不是單一的簡(jiǎn)單系統(tǒng)，而是由水資源，社會(huì)經(jīng)濟(jì)及水環(huán)境復(fù)合而成，受多種因素的共同制約。研究方法有主成分分析法、模糊綜合評(píng)判法、DEA方法及層次分析法等。影響水資源可持續(xù)利用的因子較多，主成分分析法主要分析單個(gè)因子的影響程度比較片面；模糊綜合評(píng)判采用主觀賦值的方法評(píng)價(jià)結(jié)果往往具有個(gè)人主觀性。層次分析法把復(fù)雜系統(tǒng)分解成若干個(gè)子系統(tǒng)形成層次分明的結(jié)構(gòu)，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于此類(lèi)研究中。筆者采用層次分析法，對(duì)聊城市2010～2016年水資源可持續(xù)利用情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)綜合評(píng)價(jià)，并運(yùn)用灰色預(yù)測(cè)對(duì)未來(lái)幾年聊城市水資源可持續(xù)潛力進(jìn)行預(yù)測(cè)[1]。

3材料和方法

3.1層次分析法

3.1.1層次分析法原理

層次分析法（Analytic Hierarchy Process），簡(jiǎn)稱AHP，由美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家T. L.Saaty 于20世紀(jì)70年代提出，是采用定性與定量相結(jié)合的多目標(biāo)決策方法[3]。層次分析法通過(guò)將處理復(fù)雜系統(tǒng)的定性分析，轉(zhuǎn)化為定性與定量結(jié)合的系統(tǒng)分析，且能將多目標(biāo)、多準(zhǔn)則的難以決策的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為遞階層次單一目標(biāo)問(wèn)題，通過(guò)兩兩比較后得出該目標(biāo)元素相對(duì)于上一層目標(biāo)元素的權(quán)重進(jìn)而進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。

3.1.2層次分析法的主要步驟

層次分析法首先把問(wèn)題層次化，將問(wèn)題分解成不同的因素（指標(biāo)），然后按照因素間的隸屬關(guān)系，將各因素分不同層次聚集組合，形成一個(gè)多層次的分析結(jié)構(gòu)模型。模型中各因素的數(shù)值根據(jù)相對(duì)重要性分別按標(biāo)度1～9及其倒數(shù)進(jìn)行賦值，構(gòu)成判斷矩陣，然后計(jì)算出矩陣的最大特征根及特征向量，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)[2]。

下面以 B1-C判斷矩陣為例，簡(jiǎn)述層次分析法的主要步驟。

（1）構(gòu)造判斷矩陣C各因素（指標(biāo)） 進(jìn)行兩兩比較，根據(jù)表1進(jìn)行賦值，構(gòu)造判斷矩陣C。

倒數(shù)因素i與j比較得判斷dij，則因素j與i比較得判斷dji=1/dij

4.1指標(biāo)體系的構(gòu)建

水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是區(qū)域?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)的基本前提，水資源的可持續(xù)利用指的是在水資源實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的水平下與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境的相適應(yīng)性。所選指標(biāo)應(yīng)遵循可持續(xù)性、科學(xué)性、層次性、客觀性原則。

一個(gè)地區(qū)的水資源可持續(xù)利用是個(gè)多層次的決策問(wèn)題，所以所選指標(biāo)應(yīng)從水資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)及環(huán)境3個(gè)大目標(biāo)層選取。根據(jù)上述原則，選取能夠準(zhǔn)確反映聊城水資源可持續(xù)利用的主控因素，同時(shí)考慮到有些指標(biāo)的數(shù)據(jù)難以獲取，本次評(píng)價(jià)共選取了水資源子系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)3個(gè)準(zhǔn)則層、共17個(gè)指標(biāo)，構(gòu)成聊城市水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系層次結(jié)構(gòu)。

從準(zhǔn)則層權(quán)重排序來(lái)看，聊城市的水資源系統(tǒng)比社會(huì)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)和環(huán)境子系統(tǒng)所占比重都大，說(shuō)明這也表明水資源條件決定其他一切與之有關(guān)的發(fā)展?fàn)顩r；此外，經(jīng)濟(jì)社會(huì)比重明顯高于環(huán)境指標(biāo)權(quán)重，這也表明聊城市作為山東省經(jīng)濟(jì)較為落后的西部城市之一，在不惜余力的發(fā)展經(jīng)濟(jì)；在環(huán)境子系統(tǒng)中，生態(tài)用水量及植被覆蓋率所占比重也不小，說(shuō)明在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，聊城市逐步認(rèn)識(shí)到環(huán)境的重要性，遵循協(xié)調(diào)發(fā)展的原則。

4.2.3評(píng)價(jià)指標(biāo)的歸一化處理[8]

進(jìn)行歸一化處理，在0～1之間劃分為6個(gè)刻度，計(jì)算得到聊城市2010～2016年水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)刻度值RT （ 表8）。

4.3水資源可持續(xù)發(fā)展能力綜合評(píng)價(jià)及結(jié)果分析

根據(jù)上述各評(píng)價(jià)指標(biāo)歸一化后的結(jié)果，計(jì)算水資源可持續(xù)發(fā)展度：

E=RTWP （13）

式中：E 為水資源可持續(xù)發(fā)展度；RT為各評(píng)價(jià)指標(biāo)刻度值；WP為各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值向量水資源可持續(xù)利用發(fā)展度，代表地區(qū)水資源可持續(xù)利用的等級(jí)，其指數(shù)值越小，水資源可持續(xù)利用水平越低[5～7]。水資源可持續(xù)利用發(fā)展度分為5級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表9）。

計(jì)算得到目標(biāo)年水資源可持續(xù)利用綜合評(píng)價(jià)指數(shù)（表10），對(duì)照水資源可持續(xù)利用的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，2010～2016 年聊城市水資源可持續(xù)利用等級(jí)屬于3級(jí)，水資源可持續(xù)發(fā)展能力中等[8]。

預(yù)測(cè)結(jié)果的相對(duì)誤差值分布在二級(jí)<0.05）與一級(jí)（>0.01）兩個(gè)等級(jí)之間。對(duì)預(yù)測(cè)公式進(jìn)行檢驗(yàn)，得方差比為0.145，屬于一級(jí)，說(shuō)明結(jié)果的可信度較大。endprint

聊城市2016～2022 年水資源可持續(xù)利用潛力預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表12。

6結(jié)論與討論

在上述的3個(gè)目標(biāo)層中，水資源子系統(tǒng)占的比重最大，社會(huì)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)次之，環(huán)境子系統(tǒng)占的比重最小。水資源子系統(tǒng)中，人均生活用水、人均水資源量占的比重較大，說(shuō)明供水及生活用水對(duì)水資源可持續(xù)發(fā)展的重要性，供水保證的情況下水資源才可能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。社會(huì)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)中，地區(qū)生產(chǎn)總值占比重大，說(shuō)明工業(yè)生產(chǎn)與水資源可持續(xù)關(guān)系大，在嚴(yán)格控制工業(yè)用水，排污之后才能實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。環(huán)境子系統(tǒng)中，工業(yè)廢水排放量與植被覆蓋率的影響較大。

數(shù)值結(jié)果表明，聊城2010～2016年的水資源可持續(xù)利用的能力在不斷的提升，三大目標(biāo)層的各個(gè)因素比重都在提升。但聊城市水資源可持續(xù)利用等級(jí)可以得出聊城的水資源利用水平總體較低，在水資源開(kāi)發(fā)利用保護(hù)中仍面臨較大的壓力。

從灰色預(yù)測(cè)中得知，聊城市水資源可持續(xù)利用潛力仍較大。這說(shuō)明在嚴(yán)格執(zhí)行水資源利用的三大紅線的基礎(chǔ)上，確保提高水資源利用率，堅(jiān)決遏制水浪費(fèi)，嚴(yán)格控制入河排污總量才能實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。

7對(duì)策和建議

7.1引入長(zhǎng)江水，緩解供水不足

由于聊城屬于資源型缺水城市，水資源供應(yīng)不足成為聊城經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大難題，僅僅依靠黃河水不足以解決問(wèn)題。近年來(lái)，引長(zhǎng)江水入聊的工程已經(jīng)開(kāi)始實(shí)施并略見(jiàn)成效2017年?yáng)|阿縣首次引長(zhǎng)江水用于工業(yè)用水120萬(wàn)m3，在一定程度上緩解了供水不足問(wèn)題，有利于實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用。

7.2嚴(yán)格控制污水排放，提高污水利用率

工業(yè)、生活等污水直接排放導(dǎo)致黃河馬頰河聊城段污染嚴(yán)重，河內(nèi)垃圾漂流，河水水質(zhì)下降，加劇了水源不足問(wèn)題，污染了地下水。因此政府應(yīng)嚴(yán)格制定污水排放制度，秉承“誰(shuí)污染誰(shuí)治理”原則。此外還應(yīng)提高污水處理率，實(shí)現(xiàn)水資源的可重復(fù)利用。

7.3推行清潔生產(chǎn)和鼓勵(lì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)

通過(guò)提高生產(chǎn)技術(shù)，利用高新科技產(chǎn)品減少工業(yè)生產(chǎn)中的物耗、能耗和水耗，有條件的企業(yè)還可引入國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)能源、水源和廢物利用的循環(huán)利用建立循環(huán)經(jīng)濟(jì)企業(yè)，實(shí)現(xiàn)資源可持續(xù)利用。

7.4節(jié)約用水，加強(qiáng)水資源安全意識(shí)

實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的關(guān)鍵是公眾參與。生產(chǎn)生活中一旦人們養(yǎng)成節(jié)水的意識(shí)后才能更好的實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)。政府及各級(jí)部門(mén)應(yīng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、電視等加強(qiáng)宣傳公眾，使人們認(rèn)識(shí)到水資源短缺及安全問(wèn)題對(duì)人們的危害并從實(shí)際生活中做到節(jié)約用水。

8結(jié)語(yǔ)

本文采用的層次分析法可以分層次、分結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)聊城水資源可持續(xù)利用水平。但因所需指標(biāo)較多，所選的指標(biāo)具有一定的主觀性，文中得出的聊城水資源可持續(xù)利用指數(shù)只能提供參考。

致謝：本文從最初的選題、資料收集到論文題綱及論文的修改，徐躍通老師都給予認(rèn)真的指導(dǎo)，在此謹(jǐn)向徐老師致以真摯的謝意。

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Evaluation and Forecast of Water Resources Sustainable Utilization in Liaocheng City

Luan Xiujuan，Xu Yuetong

（College of Population，Resource and Environment， Shandong Normal University， Jinan， Shandong， 250358，China）

Abstract： Liaocheng city located in the lower reaches of the Yellow River region is lacking of water resources city. With the development of economic and society， Liaochengcityhas the increasingly prominent contradiction between supply and demand of water resources.Water resources and water supply shortage has become a “bottleneck” factor restricting the development of social economy. Therefore， evaluation and forecast level of sustainable utilization of water resources for the future development of Liaocheng city has important guiding significance.Based on the analytic hierarchy process （AHP）， 17 indicators were selectedto build sustainable utilization of water resources evaluation index system andto evaluate sustainable utilization of water resources in Liaocheng city.The grey prediction GM （1， 1） model was used to analyze the futureof Liaocheng city from 2017-2022 for predicting the level of sustainable utilization of water resources.It also put forward the corresponding countermeasures and suggestions.The results showed that the sustainable utilization of water resources in Liaochengcityis steadily increasing while with low level.

Key words： Liaochengcity；AHP；Grey predictionendprint