基于熵權(quán)法的城市水資源脆弱性研究
——以廣東省為例

職璐爽, 薛惠鋒,2

(1.西安理工大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院, 陜西 西安 710054; 2.中國(guó)航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院, 北京 100048)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,水資源的消耗量也在大幅度的增加,人類生活，農(nóng)業(yè)、工業(yè)耗水量都在增加,水資源成了影響人類社會(huì)健康可持續(xù)發(fā)展的重要因素。水資源的重要性使得研究水資源科學(xué)的用取、水資源可持續(xù)發(fā)展顯得尤為重要,在這種背景下對(duì)水資源的脆弱性進(jìn)行研究顯得尤為重要[1]。

生物賴以生存的基礎(chǔ)就是水資源,人類可持續(xù)發(fā)展的重要因素也是水資源。水資源承載力反映水資源支撐社會(huì)經(jīng)濟(jì)能力,水資源的脆弱性指標(biāo)體系中涉及到了表現(xiàn)水資源承載力的指標(biāo),說(shuō)明水資源的脆弱性可以反映水資源的可持續(xù)發(fā)展能力。相比水資源承載力而言,水資源的脆弱性可以反映出水資源的供需、生態(tài)環(huán)境、氣候變化等對(duì)水資源自身的影響程度。經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、環(huán)境變化、地理位置的不同、水資源本身的短缺等造成水資源脆弱性較高，減少水資源脆弱性能夠幫助區(qū)域正確管理水資源,有針對(duì)地加強(qiáng)水資源的利用效率?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)大型城市將轉(zhuǎn)型成智慧城市作為城市發(fā)展的目標(biāo),智慧城市的愿景就是經(jīng)濟(jì)可持續(xù)，生態(tài)可持續(xù)，社會(huì)可持續(xù)。智慧城市最真實(shí)的本意就是可持續(xù)發(fā)展的城市。區(qū)域水資源脆弱性的定量評(píng)價(jià)可以協(xié)助區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展,提高用水效率,緩解水資源對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成的壓力,平衡生態(tài)環(huán)境與社會(huì)的快速發(fā)展,從水資源脆弱性角度指出水資源現(xiàn)存的問(wèn)題,這對(duì)于區(qū)域內(nèi)發(fā)展經(jīng)濟(jì)、社會(huì)穩(wěn)定有重要的作用。

研究評(píng)價(jià)水資源脆弱性的文章可以根據(jù)研究地區(qū)、評(píng)價(jià)方法、指標(biāo)體系等角度將文章分類。研究地區(qū)劃分：有的學(xué)者研究地區(qū)有河流流域[2-6],有的學(xué)者研究省市行政地區(qū)的脆弱性[7-9],有的學(xué)者是根據(jù)地理研究水資源脆弱性的[10-13]；評(píng)價(jià)水資源脆弱性方法：函數(shù)法,GIS技術(shù)[14],線性加權(quán)求和法[2],模糊集對(duì)法[15]、模糊綜合評(píng)價(jià)法[16]等；根據(jù)研究指標(biāo)體系的不同劃分：人類活動(dòng)影響[17]、氣候變化影響[18-19]等。

總結(jié)前人在水資源脆弱性方面的研究,考慮水資源本身的特性(不確定性、循環(huán)性與可再生性、稀缺性、分布不均勻性、利害雙重性等)與氣候變化、人類活動(dòng)的影響,本文擬對(duì)水資源的脆弱性作以下說(shuō)明與闡述：

(1) 水資源的脆弱性屬于水資源整個(gè)系統(tǒng)的自身攜帶的性質(zhì)、是一個(gè)內(nèi)在性質(zhì)，這個(gè)屬性是否存在與外界的變化沒有關(guān)系。

(2) 水資源的脆弱性是隨著外界干擾的改變，隨之產(chǎn)生改變的。這里的外界干擾主要指人類系統(tǒng)、自然系統(tǒng)等的干擾或影響，人類系統(tǒng)的變化間接或直接改變自然系統(tǒng)，自然系統(tǒng)的變化會(huì)影響水資源系統(tǒng)內(nèi)部穩(wěn)定性，整個(gè)水資源系統(tǒng)內(nèi)在的情況(下滲能力、地下水量、蒸發(fā)能力等)會(huì)發(fā)生改變；人類活動(dòng)，譬如工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉、植被的破壞等等，會(huì)直接影響水資源整個(gè)系統(tǒng)的初始狀態(tài)，同時(shí)，人類生產(chǎn)、生活、社會(huì)等活動(dòng)排放的二氧化碳的逐步增加影響了生態(tài)系統(tǒng)中的氣候變化，氣候變化再作用于水資源系統(tǒng)上，使得水資源系統(tǒng)受到干擾。

(3) 現(xiàn)在主要研究的方向是：水資源脆弱性在遭到破壞或者受到干擾后狀態(tài)如何，在經(jīng)歷一段時(shí)間后，特定地理位置的水資源脆弱性如何改變，以及如何根據(jù)水資源系統(tǒng)的脆弱性情況相應(yīng)做出水資源系統(tǒng)的適應(yīng)性管理。

(4) 水資源脆弱性的本質(zhì)包含水資源自身對(duì)外界變化的自身反映與適應(yīng)性，所以說(shuō)水資源的脆弱性是一個(gè)可變動(dòng)的相對(duì)數(shù)值，是一個(gè)隨時(shí)都會(huì)改變的數(shù)值，經(jīng)過(guò)人類做出一系列的積極地適應(yīng)性行為，可以降低水資源的脆弱性的程度，減小水資源脆弱性對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的干擾。

本文擬在前人研究的基礎(chǔ)上，從以下幾個(gè)方面做重點(diǎn)的分析。第一,本文在指標(biāo)選取,評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建方面,以易得到性與可操作性為主要原則,使得評(píng)價(jià)模型更容易理解與推廣；第二,廣東省在全國(guó)屬于降水量較多的省份,但廣東省的人均水資源量卻遠(yuǎn)低于全國(guó)人均的水平,本文擬對(duì)廣東省水資源脆弱性評(píng)價(jià)后,根據(jù)結(jié)果分析出廣東省水資源可能存在的問(wèn)題；第三,將行政區(qū)域與流域結(jié)合起來(lái)分析,對(duì)行政區(qū)域的水資源脆弱性評(píng)價(jià)后,又按照水系劃分進(jìn)行分析,力求使得本文結(jié)果可信度更高。

1 基于熵權(quán)法的脆弱性評(píng)價(jià)模型

1.1 評(píng)價(jià)體系的建立

正確選取水資源脆弱性評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系對(duì)水資源脆弱性評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性有重要影響，本文明確提出評(píng)價(jià)水資源脆弱性的首要任務(wù)是選取充分反映水資源信息的指標(biāo)體系。水資源脆弱性分析中的指標(biāo)體系選取因人而異,不同研究人員選擇不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,現(xiàn)有研究的水資源脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系有很大差異?，F(xiàn)有的指標(biāo)體系主要包括自然、人為、驅(qū)動(dòng)力、危險(xiǎn)性、敏感性、壓力性等。

現(xiàn)有的對(duì)水資源脆弱性研究中,對(duì)水資源脆弱性評(píng)價(jià)體系構(gòu)建沒有明確的標(biāo)準(zhǔn),選取的評(píng)價(jià)體系主要依據(jù)：首要考慮影響水資源脆弱性的影響因素,選擇主導(dǎo)水資源脆弱性的因素；其次,考慮數(shù)據(jù)獲取的難易程度和評(píng)價(jià)結(jié)果的可比性[20]。

根據(jù)水資源脆弱性的成因來(lái)看,影響水資源脆弱性的因素主要有3個(gè)(如表1所示)。①自然脆弱性,主要是非人為的、屬于水資源內(nèi)部系統(tǒng)的自然因素,可以維持水資源系統(tǒng)使得水資源系統(tǒng)從水量、水質(zhì)等方面滿足人類活動(dòng)的要求,這是水資源脆弱性的靜態(tài)表現(xiàn)。表現(xiàn)為降水量、水質(zhì)、土壤信息等。②人為脆弱性,主要指人為行動(dòng)活動(dòng)改變水資源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),使得水資源系統(tǒng)表現(xiàn)出脆弱,這是水資源脆弱性的動(dòng)態(tài)表現(xiàn)；表現(xiàn)為引水、蓄水、水利工程、人類的退耕還林等提高水資源利用效率。③承載力脆弱性,主要指水資源系統(tǒng)對(duì)外部的壓力,包括人類活動(dòng)和各種負(fù)荷,在水資源系統(tǒng)上的水質(zhì)、水量等方面顯示出的敏感性；表現(xiàn)為人口規(guī)模、區(qū)域經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)和工業(yè)方面過(guò)度污染等[20]。

表1 水資源脆弱性評(píng)價(jià)體系

影響因素根據(jù)對(duì)水資源的作用,分為正向影響和負(fù)向影響,正向因素對(duì)水資源的脆弱性有降低的作用,正向因素值越大,水資源脆弱性越低；反向因素對(duì)水資源的脆弱性有升高的作用,負(fù)向因素值越大,水資源脆弱性越高。

結(jié)合數(shù)據(jù)的可獲得性,具體影響因素：①自然脆弱性。地表水資源量(X1),河流、湖泊等地表水體的逐年更新的動(dòng)態(tài)水量,即當(dāng)?shù)靥烊缓哟◤搅髁?。該?shù)值越大,表明水資源脆弱性越小,地表水資源量對(duì)水資源脆弱性是正向影響。降水量(X2),可以體現(xiàn)自然因素對(duì)水資源造成影響的程度,該數(shù)值越大,表明自然對(duì)水資源脆弱性的影響程度越小,因此平均降水量是正向影響。②人為脆弱性。水資源的開發(fā)程度(X3),可以體現(xiàn)人類社會(huì)對(duì)水資源造成的影響程度,開發(fā)程度是總供水量(108m3)和水資源總量(108m3)的比值。表明水資源開發(fā)程度的數(shù)值越大對(duì)水資源脆弱性的影響程度越大,因此水資源的開發(fā)程度是反向影響。供水模數(shù)(X4),總供水量(108m3)與土地面積(km2)的比值,供水模數(shù)越大表明人類社會(huì)對(duì)水資源的影響程度越大,因此供水模數(shù)是反向影響。地下水的供水率(X5),地下水的供水量(108m3)與總的供水量(108m3)的比值,該數(shù)值越大表明了人類開發(fā)地下水的程度越大,對(duì)水資源脆弱性的影響越大,因此地下水供水率是反向影響的。③承載力脆弱性。地級(jí)市人均水資源(X6),各地級(jí)市水資源總量與各地級(jí)市人口總數(shù)的比值,該數(shù)值越大明該地級(jí)市水資源越豐富,因此地級(jí)市人均用水量是正向影響。地級(jí)市人均GDP(X7),該數(shù)值越大說(shuō)明該地級(jí)市的經(jīng)濟(jì)水平越高,越高的經(jīng)濟(jì)水平對(duì)水的需求程度越高,因此地級(jí)市人均GDP是反向影響。地級(jí)市人均綜合用水量(X8),各地級(jí)市用水與各地級(jí)市人口總數(shù)的比值,地級(jí)市人均用水量的數(shù)值越大表明該地對(duì)水的需求量越高,因此地級(jí)市人均用水量是反向影響。地級(jí)市農(nóng)業(yè)灌溉畝均用水量(X9),農(nóng)田實(shí)際灌溉用水量與土地面積的比值,該指標(biāo)是反向影響的,該指標(biāo)越大,對(duì)水資源的脆弱性影響越大。

其中,X1,X2,X6是正向影響因素,正向影響因素越大對(duì)水資源的脆弱性影響越??；X3,X4,X5,X7,X8,X9是反向影響因素,反向影響因素越大對(duì)水資源的脆弱性影響越大。

2.2 評(píng)價(jià)模型

權(quán)重系數(shù)確定的方法有很多種,主要分為主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法,主觀賦權(quán)法是根據(jù)研究者的主觀認(rèn)知來(lái)判斷影響因素的權(quán)重大小,例如層次分析法等；客觀賦權(quán)法是根據(jù)原始的數(shù)據(jù)信息利用統(tǒng)計(jì)學(xué)地方法科學(xué)地分配影響因素的權(quán)重,例如變異系數(shù)法、主成分析法、熵權(quán)法等。客觀賦權(quán)法會(huì)受到主觀因素導(dǎo)致權(quán)重分配不穩(wěn)定,會(huì)有差異；客觀賦權(quán)法規(guī)避了主觀賦權(quán)法的缺點(diǎn),能夠使得權(quán)重不受個(gè)人偏好,權(quán)重分配更加穩(wěn)定[21]。

本文選擇客觀賦權(quán)法——熵權(quán)法。熵權(quán)法可以用于任何需要確定權(quán)重的過(guò)程,也可以結(jié)合一些方法共同使用。熵權(quán)法就是利用每一個(gè)指標(biāo)的不同,使用信息熵可以得到每一個(gè)指標(biāo)的熵權(quán)值,然后利用熵權(quán)值修正每一個(gè)指標(biāo),這樣就可以計(jì)算出每一個(gè)指標(biāo)的權(quán)重,且權(quán)重值較為客觀。熵權(quán)法與主觀賦權(quán)法相比較而言,熵權(quán)法具有很高的客觀性,并且可以合理的解釋最后的結(jié)果。熵權(quán)法與其他的客觀賦權(quán)法相比較而言,熵權(quán)法沒有復(fù)雜的線性關(guān)系式,較為簡(jiǎn)單,適用范圍更為寬。

熵權(quán)法的步驟：

(1) 將每一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化,以便做數(shù)據(jù)對(duì)比。

正向影響的指標(biāo)：

(1)

負(fù)向影響的指標(biāo)：

(2)

式中：rij——評(píng)價(jià)指標(biāo)中的第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)值；xij——在標(biāo)準(zhǔn)化前的第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)于第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)值；ximax——第j個(gè)評(píng)價(jià)值中的最大數(shù)值；ximin——第j個(gè)評(píng)價(jià)值中的最小數(shù)值。

(2) 決策矩陣。

R=(rij)m×n

(3)

其中,有m個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象,n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

(3) 第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)熵的值。

(4)

(4) 第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算。

(5)

(5) 水資源脆弱性WVI利用加權(quán)線性法求得。

(6)

3 實(shí)證分析

3.1 廣東省水資源情況

廣東省水資源豐富,2015年全省水資源總量是1.93×1010m3,省內(nèi)降水量較多,2015年全省地下水量是2.41×1010m3,平原地下水資源總量是4.59×109m3,同時(shí)省內(nèi)有東江、西江、北江、珠江三角洲等河流，37座大型水庫(kù)和300多中型水庫(kù)。廣東省人均水資源量比全國(guó)人均水資源量低。廣東省水資源分布不均勻,夏季秋季水資源充足,容易出現(xiàn)洪澇等自然災(zāi)害,春季和冬季水資源又不充足,容易出現(xiàn)干旱缺水情況。隨著廣東省社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,省內(nèi)的諸多河流在中下游有污染情況,省內(nèi)沿海地區(qū)以及低丘陵地區(qū)的蓄水能力較差,使得廣東省自身水資源情況在外界情況發(fā)生變化時(shí),反映出廣東省水資源情況無(wú)法滿足日后廣東省的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

3.2 廣東省水資源脆弱性評(píng)價(jià)體系建立。

本文參考大量文獻(xiàn)[4,9,14],并結(jié)合《廣東省水資源公報(bào)》上的數(shù)據(jù)信息,考慮到主導(dǎo)性和數(shù)據(jù)獲取性,評(píng)價(jià)體系的目標(biāo)層為廣東省水資源脆弱性,將自然脆弱性、人為脆弱性、承載力脆弱性定為本文的評(píng)價(jià)體系，力求準(zhǔn)確客觀地評(píng)價(jià)出廣東省水資源脆弱性。選取

廣東省21個(gè)地級(jí)市和佛山順德區(qū)(21個(gè)地級(jí)市中佛山不包括順德區(qū),將佛山順德區(qū)單獨(dú)分開)作為研究對(duì)象,參考《廣東省水資源公報(bào)》上的數(shù)據(jù),考慮上述選取指標(biāo)體系的原則,根據(jù)水資源脆弱性的影響程度,選擇9個(gè)指標(biāo)：地下水資源量(108m3)、降水量(108m3)、水資源開發(fā)程度(%)、供水模數(shù)(108m3/km2)、地下水的供水率(%)、地級(jí)市人均水資源(m3)、地級(jí)市人均GDP(萬(wàn)元)、地級(jí)市人均綜合用水量(m3)、地級(jí)市農(nóng)業(yè)灌溉單位平均用水量(m3)。廣東省水資源脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建如圖1所示。

圖1 廣東省水資源脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

3.3 數(shù)據(jù)來(lái)源及樣本數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

根據(jù)《廣東省水資源公報(bào)》(2011—2015年)獲取指標(biāo)數(shù)據(jù)。正向影響因素用(1)式標(biāo)準(zhǔn)化,反向影響因素(2)式標(biāo)準(zhǔn)化,標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)后得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣R(2015)：

3.4 計(jì)算熵權(quán)權(quán)重

將標(biāo)準(zhǔn)化矩陣R帶入(3),(4),(5)式,計(jì)算22個(gè)對(duì)象的9個(gè)影響因素的權(quán)重(表2)。

表2 廣東省水資源脆弱性各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

3.5 計(jì)算水資源脆弱性WVI

將計(jì)算的各個(gè)年份的權(quán)重W以及對(duì)應(yīng)年份標(biāo)準(zhǔn)化矩陣R帶入到式(6)中,利用線性加權(quán)求和法得到脆弱值(表3)。

表3 2011-2015年廣東省水資源脆弱性評(píng)價(jià)值WVI

3.6 水資源脆弱性等級(jí)選取

目前評(píng)價(jià)水資源脆弱性沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),本文參照文獻(xiàn)等評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[15,22],主要根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)以及水域的具體數(shù)值從而劃分水資源脆弱性等級(jí)閾值。根據(jù)廣東省水資源的實(shí)際情況,考慮到水資源脆弱性評(píng)價(jià)的可推廣性,將評(píng)價(jià)指標(biāo)的最大值和最小值確定下來(lái),然后確定每個(gè)指標(biāo)的極差值,將極差值分為5段,選出4個(gè)等分點(diǎn),即為水資源脆弱性劃分點(diǎn)(表4)。

表4 廣東省水資源脆弱性等級(jí)

4 結(jié)果與分析

4.1 廣東省水資源脆弱性結(jié)果分析

4.1.1 廣東省水資源脆弱性整體趨勢(shì) 根據(jù)表1—3可知，2011—2015年,廣東省水資源脆弱性保持穩(wěn)定,沒有明顯的水資源脆弱性較高或較低的年份。在22個(gè)研究對(duì)象中,韶關(guān)市、河源市、肇慶市與清遠(yuǎn)市水資源脆弱性呈現(xiàn)較嚴(yán)重的狀態(tài),且這4個(gè)城市的水資源脆弱性并沒有降低的趨勢(shì)。梅州市、惠州市、汕尾市、江門市、陽(yáng)江市、揭陽(yáng)市、潮州市與云浮市水資源脆弱性呈現(xiàn)較脆弱性,汕頭市、東莞市、湛江市水資源脆弱性呈現(xiàn)中度脆弱,水資源脆弱性保持較好的地區(qū)有廣州市、順德區(qū)、深圳市、佛山市、中山市。5 a內(nèi)水資源脆弱性變化較大的區(qū)域有河源市、梅州市、江門市、清遠(yuǎn)市與云浮市。

從2011—2015年,影響廣東省水資源脆弱性的因素來(lái)看,平均降水量、地下水源供水率與人均GDP是3個(gè)主要的影響因素。平均降水量與地表水資源量,可以代表研究對(duì)象在研究時(shí)間內(nèi)的豐枯狀況,平均降水量的影響程度表明了研究對(duì)象在研究時(shí)間內(nèi)降水量越大,水資源脆弱性越小,降水量越小,水資源脆弱性越嚴(yán)重；其次地下水源供水率在水資源的脆弱性影響因素中所占比例較高,地下水源供水率是反向指標(biāo),反向指標(biāo)越大對(duì)水資源脆弱性影響越不好,地下水源供水率越大表明水資源的脆弱性情況越糟糕,說(shuō)明今后在水資源管理工作上應(yīng)加強(qiáng)地下水源供水情況的管理,減少地下水源供水,降低地下水源供水率；人均GDP反映了社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況,經(jīng)濟(jì)狀況越好,水資源脆弱性情況越差。

4.1.2 廣東省省級(jí)市水資源脆弱性分析 2011—2015年,廣州市水資源的脆弱性呈現(xiàn)上升的趨勢(shì),屬于輕度脆弱；深圳市水資源脆弱性保持較好,屬于不脆弱。深圳市位于廣東省東南部珠江口的東岸,每年的降水量較多但是降水空間分布不同,東部地區(qū)降水多,中部和西部逐漸減少。據(jù)相關(guān)資料顯示，深圳市在近5 a水資源脆弱性保持良好有以下幾點(diǎn)因素：首先，用水結(jié)構(gòu)有了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。2011—2015年深圳市用水發(fā)生變化如下：2010—2011年，深圳市的全市用水量逐步上升。隨著深圳市逐步落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度、同時(shí)伴隨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化升級(jí)，全市各行業(yè)用水效率有了明顯的提升，2011—2013年，深圳市的總用水量呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，但在2013—2015年，城市公共用水量和生態(tài)環(huán)境用水量出現(xiàn)增加趨勢(shì)，2011—2015年，深圳市逐年提高城市公共用水，降低工業(yè)用水量。其次，高質(zhì)量的污水處理能力，有效的雨水與海水利用。2011—2015年，深圳市的地下水源供水率較低，深圳市主要依靠地表水供水，同時(shí)污水處理回用、雨水利用和海水利用也占供水量一部分。深圳市人均用水量保持穩(wěn)定，人均用水量、人均居民生活用水量、人均綜合生活用水量在5 a內(nèi)平穩(wěn)。第三，最主要的原因是深圳市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使得用水效率有了大幅度提升，2011—2015年深圳市水資源的農(nóng)業(yè)用水指標(biāo)、工業(yè)用水指標(biāo)和第三產(chǎn)業(yè)用水指標(biāo)均有下降趨勢(shì)，2015年城市工業(yè)用水已經(jīng)由原來(lái)的第二大用水行業(yè)下降為第三大用水行業(yè)。

查閱相關(guān)資料，從2011—2015年，廣州市全市用水總量表現(xiàn)出逐步下降的趨勢(shì)，從各用水行業(yè)來(lái)看，農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水均有所減少，但是生活用水和城鎮(zhèn)公共用水表現(xiàn)出上升趨勢(shì)。2011—2015年，農(nóng)田灌溉單位面積用水量在2011年達(dá)到最低值，隨后便上升，在2012年上升到5 a內(nèi)最高值，并在2012年以后呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢(shì)；人均綜合用水量近5 a均有下降趨勢(shì)。2011年開始廣州市開始實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度，在農(nóng)業(yè)工業(yè)上進(jìn)行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移升級(jí)，在市民意識(shí)上加強(qiáng)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)政策的宣傳指引，逐步轉(zhuǎn)移或關(guān)閉高耗水、重污染企業(yè)，廣州市從2011—2015年經(jīng)歷了5 a時(shí)間，用水情況已經(jīng)達(dá)到省級(jí)考核要求。廣州市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與其他發(fā)展城市相差較大，因此造成了廣州市用水結(jié)構(gòu)的變化，廣州市內(nèi)經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)地區(qū)的一般工業(yè)用水和居民生活用水比重較高，農(nóng)業(yè)用水較低。

4.1.3 廣東省4大水系城市水資源脆弱性分析 根據(jù)對(duì)廣東省的21個(gè)地級(jí)市水資源脆弱性的分析結(jié)果,結(jié)合廣東省4大水系格局劃分,得到2011—2015年廣東省4大水系脆弱性對(duì)比結(jié)果(圖2)。

圖2 2011-2015年廣東省4大水系城市水資源脆弱性對(duì)比

從圖2可以看出,韓江流域水系城市水資源的脆弱性是廣東省4大水系脆弱性最嚴(yán)重,其次是粵西諸河水系和粵東諸河水系,4大水系中水資源脆弱性保持較好的是珠江流域水系。珠江流域水系主要包括北江、西江和東江,珠江流域水系的雨量充沛,尤其是水系中的河流徑流量充沛,這是珠江流域水系脆弱性較低的主要原因。韓江流域水系主要包括韓江,韓江流域水系是4大水系中的集雨面積較小的水系,降雨量也較少,比起其他3大水系,韓江流域水系的水資源量不是很多,這是韓江流域水系水資源脆弱性偏高的原因,同時(shí),韓江的萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量(含火電與不含火電)是其他水系中最高的,萬(wàn)元GDP用水量也偏高,說(shuō)明韓江流域水系的水資源利用率不高,也是導(dǎo)致韓江流域水系水資源脆弱性偏高的原因之一。

4.2 現(xiàn)階段水資源存在的問(wèn)題

(1) 水資源利用效率較低,全省人均用水量低。廣東省2010年后總用水量有所下降,其中生活用水明顯增加,而農(nóng)業(yè)用水則總體呈現(xiàn)略微減少的態(tài)勢(shì),工業(yè)用水量也有所下降。2015年廣東省耗水總量1.68×1010m3,各分類耗水率：農(nóng)業(yè)50.8%,居民生活31.1%,城鎮(zhèn)公共34.4%,生態(tài)環(huán)境47.3%,工業(yè)16.6%。2015年,除粵東河外,其余河流水資源量均較上年增加,用水總量較上年略微上升,全省水資源開發(fā)利用率低。據(jù)2015年水資源統(tǒng)計(jì)信息,全省水資源的開發(fā)利用率為23.4%,根據(jù)多年平均水資源統(tǒng)計(jì)信息,廣東省全省水資源利用率僅為24.7%。同時(shí),廣東省各地級(jí)市的經(jīng)濟(jì)狀況以及地理位置決定了每個(gè)地級(jí)市的水資源情況相差較大,經(jīng)濟(jì)能力較好的地區(qū)深圳、東莞等地區(qū),水資源情況較好,而韶關(guān)等地水資源脆弱性高。

(2) 存在污染情況,水質(zhì)問(wèn)題嚴(yán)重。2015年廣東省廢水污水的排放總量達(dá)到了1.20×1010t,其中有76%的廢水污水排入了河流中,即9.14×109t,在進(jìn)入河流的9.14×109t的廢水污水中,有54.7%主要流入到了珠江三角洲。廢水污水流入河流量前幾位的城市是廣州、深圳、東莞和佛山市,這4個(gè)城市的廢水污水入河流的量超過(guò)了5.00×108t。2015年廣東省的190個(gè)國(guó)家級(jí)重要水功能區(qū)中,達(dá)標(biāo)率僅為40.5%,從對(duì)流域分區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果中來(lái)看,東江流域的水質(zhì)達(dá)標(biāo)率較高,粵西諸河的水質(zhì)達(dá)標(biāo)率較低；從對(duì)功能區(qū)水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看,農(nóng)業(yè)用水的水質(zhì)達(dá)標(biāo)率較低,漁業(yè)用水和緩沖區(qū)用水的水質(zhì)達(dá)標(biāo)率較高。廣東省的污水治理不嚴(yán)格,生活污水的處理率較低等問(wèn)題之前也被媒體披露出來(lái),污染和水質(zhì)情況的嚴(yán)重性關(guān)系到國(guó)民的生產(chǎn)、生活、健康等各個(gè)方面,應(yīng)給予充分的重視。在2015年韓國(guó)世界水資源論壇中提出了一份“水安全和可持續(xù)增長(zhǎng)”的重要報(bào)告,表明了智慧城市的構(gòu)建過(guò)程中要合理解決水安全的問(wèn)題,并且在社會(huì)經(jīng)濟(jì)生態(tài)持續(xù)發(fā)展過(guò)程中要確保降低水資源帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

(3) 水資源管理矛盾突出,供需問(wèn)題亟待解決。廣東省的水資源豐富,但由于空間和時(shí)間的原因,導(dǎo)致廣東省水資源的分配不均勻,差異很大。珠江三角洲等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)用水量激增,但是蓄水能力不足?；洷鄙絽^(qū)蓄水能力較強(qiáng),但是蓄水量較低,水資源不能充分利用,而東江流域和雷州半島資源性缺水嚴(yán)重；西江水量豐富但是利用率較低。水資源管理問(wèn)題也是現(xiàn)在智慧城市構(gòu)建中需要解決的問(wèn)題,智慧城市中擬用信息技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)智慧管理水資源,時(shí)刻監(jiān)控水資源的消耗和分配,有效提高水資源在城市可持續(xù)發(fā)展中的利用率[2]。

4.3 降低廣東省水資源脆弱性的適應(yīng)性對(duì)策

降低水資源脆弱性的適應(yīng)性對(duì)策,就是綜合水資源的使用、利用效率、水文循環(huán)、人類的社會(huì)發(fā)展等因素,合理地規(guī)劃水資源的使用,提高水資源的可持續(xù)發(fā)展能力,降低水資源稀缺性與分布不均勻性帶給人類的影響程度[23]。針對(duì)以上對(duì)廣東省水資源脆弱性顯示出的水資源問(wèn)題,提出以下幾點(diǎn)適應(yīng)性對(duì)策,以便更為有效的改善廣東省水資源脆弱性狀況：

4.3.1 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)改革 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)改革目的在于對(duì)用水結(jié)構(gòu)與GDP做出調(diào)整,使得得到最大GDP的同時(shí),使用盡可能的水資源,可以大幅度地提高水資源的利用效率。張書蓮[24]在對(duì)2011年到2014年廣東省水資源利用效率的研究中發(fā)現(xiàn)，廣東省水資源的利用效率與廣東省各地區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)關(guān)系密切。2014年廣州市和深圳市的GDP相差較小，但2014年廣州市的總用水量比深圳市的用水總量明顯超過(guò)很多，超過(guò)量高達(dá)三倍多。通過(guò)比較兩個(gè)省級(jí)市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來(lái)看，廣州市的第一產(chǎn)業(yè)用水量也比深圳市的高出很多,廣東省應(yīng)根據(jù)各個(gè)地區(qū)的各產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源量的關(guān)系,適當(dāng)?shù)刈龀稣{(diào)整和轉(zhuǎn)變,首先,降低第一產(chǎn)業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)中的高耗水行業(yè),例如汽車制造、燃料加工行業(yè)等[25]；其次可以轉(zhuǎn)向現(xiàn)代化服務(wù)行業(yè),利用“互聯(lián)網(wǎng)+”的趨勢(shì),降低城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)度依賴某項(xiàng)產(chǎn)業(yè)的程度；也可以轉(zhuǎn)向發(fā)展科技制造、教育科技等領(lǐng)域。

4.3.2 建設(shè)智慧水務(wù)系統(tǒng) 建設(shè)智慧水務(wù)系統(tǒng),旨在合理、快捷的對(duì)水資源進(jìn)行綜合管理。智慧水務(wù)就是將互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能系統(tǒng)等高科技的計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合,深度挖掘水資源信息,以智能化的方式管理水資源在人類社會(huì)中的使用、存儲(chǔ)、開發(fā)、利用以及排放等等各個(gè)環(huán)節(jié),對(duì)相關(guān)異常情況有效的管理與控制。構(gòu)建智慧水務(wù)系統(tǒng),包括以下各大板塊：用戶層主要有多元化的用水主體以及政府管理和監(jiān)督部門；應(yīng)用平臺(tái)包括水質(zhì)監(jiān)測(cè)、供需水管理、便捷化收費(fèi)、洪澇干旱監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等等；平臺(tái)支撐包括賬戶管理、數(shù)據(jù)收集與分析、繳費(fèi)系統(tǒng)、異常值反饋等等；數(shù)據(jù)層包括：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)作圖、異常數(shù)據(jù)收集、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)收集等等；感知與傳輸層包括：供需水的監(jiān)控、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、排污水監(jiān)測(cè)、企業(yè)及各類組織的供水監(jiān)測(cè)等等；基礎(chǔ)平臺(tái)包括信息管理平臺(tái)、數(shù)據(jù)處理平臺(tái)、資源共享平臺(tái)等。

智慧水務(wù)的建設(shè)對(duì)于廣東省政府監(jiān)管部門來(lái)說(shuō),可以起到高屋建瓴的作用,對(duì)廣東省水資源的管理既高效又快捷,改善整個(gè)城市水資源的運(yùn)作情況；對(duì)于企業(yè)及各類組織來(lái)說(shuō),建設(shè)智慧水務(wù)系統(tǒng)是一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)行業(yè)的機(jī)會(huì),可以促進(jìn)相關(guān)信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等企業(yè)的發(fā)展,節(jié)約制造業(yè)、工業(yè)等企業(yè)經(jīng)濟(jì)成本；對(duì)于公民來(lái)說(shuō),智慧水務(wù)高效地處理生活用水的各類問(wèn)題,可以及時(shí)查看水資源的各類信息。智慧水務(wù)的建設(shè),提高了水資源管理水平,對(duì)水質(zhì)污染等情況也能實(shí)時(shí)監(jiān)控。

4.3.3 依靠科技技術(shù)水平,提高水資源的利用率 依靠科技技術(shù)水平,是綜合管理水資源脆弱性的手段之一。廣東省的降水量大,尤其是1,7和8月。集中降水量強(qiáng)度較大,有利于收集降水,廣東省應(yīng)該加大雨水利用的力度,加強(qiáng)雨水的使用,發(fā)揮科技技術(shù)能力,充分利用廣東省的多降水特點(diǎn),充分收集降水。

依靠科技水平提高,提高污水處理能力。2015年廣東省廢水全部來(lái)源為工業(yè)廢水和生活污水,其中工業(yè)廢水占污水總量的47.8%,生活污水占52.2%。廢水排放會(huì)造成土地污染、河流水質(zhì)降低、生態(tài)環(huán)境破壞,因此加強(qiáng)污水排放控制管理,提高污水處理,加強(qiáng)再生水利用,對(duì)于改善生態(tài)環(huán)境，提高水資源利用率以及促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在利用技術(shù)提高污水處理的同時(shí)也要考慮所在環(huán)境,充分考慮地理、經(jīng)濟(jì)、氣候等條件,利用污水處理系統(tǒng)和技術(shù)提高污水處理能力。

依靠科技技術(shù),增加水質(zhì)達(dá)標(biāo)率。2015年,廣東省共有420個(gè)水功能區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn),檢測(cè)結(jié)果顯示達(dá)標(biāo)172個(gè),達(dá)標(biāo)率為41%,主要超標(biāo)量是氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、溶解氧和總磷等。廣東省應(yīng)該加強(qiáng)水質(zhì)保護(hù),使用實(shí)用的去污方法,降低二次水資源污染,保障水資源的有效可利用量。

5 結(jié) 論

水資源脆弱性是評(píng)價(jià)水資源情況的重要指標(biāo),與水資源的可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)。利用熵權(quán)法,客觀地將指標(biāo)體系進(jìn)行賦權(quán),從自然脆弱性、人為脆弱性、承載力脆弱性3個(gè)方面較為全面并且不繁雜地計(jì)算水資源脆弱性量化結(jié)果,同時(shí)結(jié)合研究地區(qū)的水資源地實(shí)際情況,可以分析出研究地的水資源問(wèn)題所在,為降低水資源脆弱性,及時(shí)科學(xué)合理的管理水資源提供一定依據(jù),并根據(jù)廣東省水資源可能存在的問(wèn)題提出相關(guān)的建議。本文的不足在于研究時(shí)間過(guò)短,后期在研究水資源脆弱性、水資源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的情況中,要緊緊結(jié)合智慧城市的構(gòu)建,加入信息技術(shù)等手段,更加準(zhǔn)確和客觀的分析出水資源脆弱性的情況。