遼寧省水資源安全評價

劉 麗

(遼寧省水利事務服務中心，遼寧 沈陽 110003)

0 引 言

在人類社會進步發(fā)展中水資源發(fā)揮著重要的作用，隨著經濟的快速發(fā)展與城市規(guī)模的不斷擴展，各行業(yè)用水量需求急劇增大，世界各國均呈現不同程度的缺水問題。調查顯示，全世界約80%的人口均在不同程度上受到水資源安全的影響，水污染、旱澇災害及水資源短缺等問題人類社會發(fā)展造成嚴重的不利影響[1]。因此，關于水資源安全的內涵、評價方法和理論模型的研究國內外學者做了大量的工作。例如，Olli等[2]從四個維度上定量分析了世界范圍內的水資源狀況，結果發(fā)現農業(yè)發(fā)展受水資源的影響最為顯著；Dong等[3]對洛陽市2006-2016年的水安全狀態(tài)利用集對分析原理進行評價分析，研究表明社會經濟發(fā)展為造成研究區(qū)水資源壓力的關鍵因素；張斌等[4]對連云港市2008年的水資源壓力、困乏度和虛擬水赤字運用水足跡理論進行計算，綜合評價了研究區(qū)水安全現狀；石衛(wèi)等[5]在流域尺度上，利用水資源抗壓性和敏感性分析法評價分析了山東省水資源安全現狀。綜上分析，現有研究對區(qū)域水資源安全狀況大多從社會經濟發(fā)展、水資源量等單一維度分析，考慮各方面因素和區(qū)域水安全實際情況的綜合評價較少。

文章結合遼寧省水安全現狀，對評價因子權重利用AHP法和熵權法計算確定，綜合評價了遼寧省2009-2018年水安全水平，以期為遼寧省水資源管理規(guī)劃和水生態(tài)環(huán)境包體提供科學的依據。

1 研究方法

1.1 數據來源

為收集整理2009-2018年遼寧省經濟統(tǒng)計數據和水資源數據，選取遼寧省水資源公報、統(tǒng)計年鑒、全國城市建設統(tǒng)計年鑒以及各地市社會發(fā)展相關資料作為數據來源。另外，考慮到局部地區(qū)的個別數據缺失的情況，在數據處理過程中選用相鄰年份的均值進行填補。

1.2 水資源安全評價指標

當前，水生態(tài)安全、可持續(xù)發(fā)展、社會經濟及供需關系等為水資源安全評價的主要內容。結合研究區(qū)水資源狀況和劉斌濤等評價體系相關研究成果，從水生態(tài)環(huán)境、社會經濟和水資源量三個維度選擇15項典型指標構建綜合評價體系，見表1。

表1 遼寧省水安全綜合評價體系及指標權重

1.3 水資源綜合評價方法

遼寧省水資源安全狀況運用多因子綜合評價模型分析，模型表達式如下：

(1)

式中：Ii、Wi為歸一化的各評價因子值及其權重；I為水資源安全指數，其值越大則水安全程度越高。

根據各評價指標屬性選取相應的歸一化公式進行處理，其中正向指標的歸一化處理公式如下：

(2)

(3)

式中：Imin、Imax為評價因子最小與最大值；Fi為各評價指標初始值。

水資源安全評價等級按照等級劃分標準確定，關于等級的劃分當前還沒有形成統(tǒng)一的方法，本研究按照不安全、臨界安全、一般安全、較安全和安全等級將水資源安全綜合指數劃分為5個標準。然后結合國內外相關文獻和遼寧省水資源分布特點，確定不同分級標準下15個評價因子的閾值，見表2。

表2 不同等級標準下的評價因子閾值

1.4 評價指標權重計算

各評價因子權重利用層次分析法計算確定，為保證評價結果的準確性對各因子權重系數采用熵值法加以修正，其計算公式為：

(4)

式中：rj為熵值法修正后的權系數；vj、pj——為第j項信息權重和指標層權重。采用上式計算確定各因子權重，如表1。

1.5 建立影響因素模型

為定量分析各要素對水資源安全的影響程度建立因素強度系數模型分析，利用下式計算確定因素強度系數D，即：

(5)

其中，優(yōu)勢因素和劣勢因素的判別依據為D≥1.30、D≤0.70，中等因素的強度系數D介于0.70-1.30范圍。通過對劣勢或優(yōu)勢因素的分析，可以在全省范圍內體現該因素的影響強度及其排名情況，由此建立歸一化后的因素值F。根據因素值F判別劣勢、優(yōu)勢和中等因素的依據為：F≤0.30、F≥0.70、0.30

表3 因素強度判別準則

2 結果分析

2.1 水安全事件變化特征

隨時間的變化遼寧省2009-2018年的水資源安全指數見圖1。

圖1 遼寧省2009-2018年水安全指數變化特征

從圖1可以看出，遼寧省2009-2018年水資源量安全總體處于一般安全水平，指數值處于0.4-0.6范圍且變化趨勢不顯著；水生態(tài)安全指數自2009年的較安全下降為2018年的一般安全等級，指數值由0.641減少至0.548，水生態(tài)環(huán)境呈現出不斷惡化的變化特征；除2011年社會經濟安全指數呈下降趨勢外，研究期有一般安全增大至較安全水平，指數值由2009年的0.442增大至2018年的0.715；水資源綜合安全指數總體呈波動上升趨勢，平均值為0.562，處于一般安全標準。

2.2 水安全空間格局

為準確反映區(qū)域水資源稀缺程度設定水資源壓力指數為人均水資源量，對遼寧省各地市人均水資源量等級選用Falkenmark等提取的等級劃分標準進行評價。研究表明，在空間分布上遼寧省水資源量分布極不均衡，大連和丹東地區(qū)的人均占有量較少處于較為緊缺狀態(tài)。盤錦、營口、鞍山等遼東地區(qū)的人均水資源量存在短缺風險。

根據遼寧省水安全綜合評價結果可以看出，遼寧省14個地級市2009-2018年的水安全綜合支出處于較安全與一般安全之間的狀態(tài)，其中較安全等級由8個地市，一般安全有6個。其中，水資源安全指數最高和最低的區(qū)域分別為營口市、大連市，所對應的指數值分別為0.741和0.406，地域上研究區(qū)水安全狀況存在明顯的差異。其中，水資源屬于一般安全等級除遼東沿海地區(qū)外，還有沈陽、本溪、遼陽等地區(qū)，其它地區(qū)均為較安全水平。研究區(qū)人均水資源量與水安全指數分布格局保持較好的一致性。大連、葫蘆島、盤錦、朝陽地區(qū)的水資源量較為緊張，這些地區(qū)處于臨界安全水平，而撫順、鐵嶺、營口、鞍山等地區(qū)的水資源量較為豐富；在水生態(tài)子系統(tǒng)中，遼陽、本溪、沈陽、撫順等地區(qū)的水生態(tài)環(huán)境處于不安全狀態(tài)，其他地區(qū)均處于一般安全至安全等級。社會經濟安全指數最高的區(qū)域為本溪、沈陽和撫順，而其它地區(qū)相對較低。

為了能夠在時空分布上反映水資源安全變化特征，對研究區(qū)各地市水安全指數斜率利用最小二乘法擬合。結果顯示，遼寧省各地市2009-2018年水安全指數變化不顯著，鐵嶺市水資源量安全指數呈現出不斷上升的變化趨勢，而阜新、朝陽、錦州等地區(qū)呈現出下降趨勢；沈陽、營口、大連等地區(qū)的水生態(tài)環(huán)境在一定程度上得到改善，但部分區(qū)域的水生態(tài)安全仍存在下降趨勢；遼寧省各地市2009-2018年的社會經濟安全指數除撫順、鐵嶺地區(qū)有所下降外，其它地區(qū)均呈上升趨勢；撫順、錦州、朝陽地區(qū)的水資源安全指數上升最為，這些區(qū)域的水安全狀況得到明顯的改善。

表4 遼寧省各地市2009-2018年水資源安全評價

2.3 水安全影響因素

遼寧省水安全劣勢、優(yōu)勢因素分析，見表5。研究表明，大連地區(qū)的水安全劣勢、優(yōu)勢因素為水生態(tài)和社會經濟，遼西地區(qū)的水生態(tài)和水資源量為優(yōu)勢因素，社會經濟為劣勢因素?？偠灾?，遼寧省水安全因素存在較為顯著的差異性特征。

表5 遼寧省水安全劣勢、優(yōu)勢因素分析

3 結 論

結合遼寧省水資源現狀和相關文獻資料，從3個不同維度選擇評價指標建立指標體系，然后利用層次分析和熵權法綜合評價了研究區(qū)2009-2018年水安全現狀，得出的主要結論如下：

1) 遼寧省2009-2018年水安全綜合指數平均值為0.562，處于0.4-0.6的一般安全水平。研究期間，社會經濟和水資源安全指數呈不斷增大趨勢，而水資源量變化不明顯，但水生態(tài)呈不斷減少趨勢。

2) 在空間分布上遼寧省水安全指數存在明顯的分異，大連和遼東沿海地區(qū)的水安全指數等級較低，在遼西及遼寧外圍地區(qū)的水安全等級相對較高，自大連向西北方向社會經濟安全指數呈減少趨勢。

3) 在時空分布上遼寧省水安全因素存在一定差異，大連地區(qū)的水安全劣勢、優(yōu)勢因素為水生態(tài)和社會經濟，遼西地區(qū)的水生態(tài)和水資源量為優(yōu)勢因素，社會經濟為劣勢因素。

4) 綜合評價顯示，遼寧省社會經濟發(fā)展程度與水資源安全狀況呈不匹配現狀，其中沈陽、大連等經濟相對較大及沿海地區(qū)的水資源安全程度較低，在發(fā)展社會經濟的同時還要注重改善當地水生態(tài)環(huán)境、加強水資源管理提升用水效率，最大程度的解決社會經濟受水資源制約的問題。