遼陽縣水資源承載力協(xié)調(diào)度計(jì)算分析

賈銘洋

（遼寧省遼陽水文局，遼寧 遼陽 111000）

遼陽縣是遼東半島中部重要的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，水生態(tài)環(huán)境惡化、水資源配制水平低、應(yīng)急能力不足以及供水結(jié)構(gòu)不完善等逐漸成為制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素[1-3]。文章研究評價(jià)了縣域尺度的水資源承載力和RSEE 系統(tǒng)協(xié)調(diào)度，以期為加強(qiáng)最嚴(yán)格水資源管理、保障全縣經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型跨越發(fā)展、實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用、促進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及水資源合理開發(fā)等提供參考依據(jù)。

1 基本概念

1.1 RSEE 的概念

RSEE 系統(tǒng)是一個(gè)涉及水資源、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境諸多因素的復(fù)雜體系，水資源是支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，而環(huán)境污染又與工業(yè)發(fā)展密切相關(guān)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展是實(shí)現(xiàn)環(huán)境和資源保護(hù)的關(guān)鍵，任何經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展若以犧牲生態(tài)環(huán)境為前提都是不可持續(xù)的，無法發(fā)展經(jīng)濟(jì)社會(huì)也就更難以保證環(huán)境保護(hù)所需的物質(zhì)條件[4-5]。因此，本研究結(jié)合協(xié)同理論和3E 系統(tǒng)的概念提出RSEE 系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的概念：綜合考慮節(jié)水與發(fā)展之間的關(guān)系，不斷提升區(qū)域用水效率，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的協(xié)調(diào)持續(xù)發(fā)展。

1.2 系統(tǒng)協(xié)調(diào)度

協(xié)調(diào)度主要是通過數(shù)學(xué)計(jì)算法來反映不同系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)關(guān)系，一般分為距離型、變化型和綜合型計(jì)算方法，文章擬利用運(yùn)算簡單、結(jié)構(gòu)清晰的距離型計(jì)算方法構(gòu)建RSEE系統(tǒng)協(xié)調(diào)度模型。定義E*、E1、E2、E3、E4代表RSEE系統(tǒng)和水資源（S1）、社會(huì)（S2）、經(jīng)濟(jì)（S3）、生態(tài)環(huán)境（S4）四個(gè)子系統(tǒng)的發(fā)展水平，單系統(tǒng)協(xié)調(diào)度Hi可以利用下式計(jì)算[6-8]：

其中，i=1、2、3、4。結(jié)合以上計(jì)算結(jié)果，可利用公式（2）計(jì)算RSEE 系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)度Hs，其表達(dá)式為：

依據(jù)以上計(jì)算公式可知，單系統(tǒng)協(xié)調(diào)度Hi的取值范圍為0~1，Hi值越大則單系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)態(tài)勢越好，并且RSEE 系統(tǒng)整體等于子系統(tǒng)Si發(fā)展速度時(shí)達(dá)到最大值1。協(xié)調(diào)度可以通過計(jì)算整體RSEE 系統(tǒng)進(jìn)展速度與生態(tài)環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、水資源4 個(gè)子系統(tǒng)增速的表現(xiàn)誤差，更加科學(xué)準(zhǔn)確地反映協(xié)調(diào)狀況，保證了協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)性評價(jià)的科學(xué)合理性[9]。另外，也可以反映各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)狀況及系統(tǒng)整體的發(fā)展情況，大大減小了計(jì)算過程中有效數(shù)據(jù)信息可能出現(xiàn)遺漏的概率。

2 實(shí)證分析

2.1 協(xié)調(diào)度指標(biāo)

為了更加全面系統(tǒng)地分析RSEE 系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，擬從水資源、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的角度選擇影響RSEE 系統(tǒng)的主要因素，并遵循層次性、科學(xué)性、可操作性和獨(dú)立性等原則構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系，如表1 所示?？紤]到不同參數(shù)和各子系統(tǒng)的貢獻(xiàn)率不同，對所有參評指標(biāo)利用AHP 層次分析法賦予相應(yīng)的權(quán)重[10]。

表1 水資源承載力協(xié)調(diào)度評價(jià)體系

2.2 標(biāo)準(zhǔn)化處理

考慮到RSEE 系統(tǒng)協(xié)調(diào)度評價(jià)涉及到的參數(shù)較多且不同參評指標(biāo)的單位或數(shù)量級不盡相同，為保證各項(xiàng)指標(biāo)之間的通透性，有必要對所有數(shù)值利用極差法進(jìn)行預(yù)處理，針對正向和逆向指標(biāo)的預(yù)處理公式如下：

2.3 單系統(tǒng)發(fā)展水平

根據(jù)各指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果ωj和預(yù)處理后的標(biāo)準(zhǔn)化值，可利用下式計(jì)算單系統(tǒng)的發(fā)展水平Ei，即[11-12]：

式中：m代表子系統(tǒng)i中的參評指標(biāo)數(shù)，其它字母含義同上；

2.4 RSEE 系統(tǒng)整體發(fā)展水平

設(shè)RSEE 系統(tǒng)的整體發(fā)展受生態(tài)環(huán)境、水資源、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)4 個(gè)子系統(tǒng)的影響程度相同，即賦予的權(quán)重相等，可利用下式計(jì)算RSEE 系統(tǒng)的整體發(fā)展水平E*，其表達(dá)式為：

2.5 RSEE 系統(tǒng)協(xié)調(diào)度

在1~N 的時(shí)間序列上，采用以上相關(guān)公式計(jì)算各子系統(tǒng)和RSEE 系統(tǒng)在不同時(shí)間點(diǎn)上的發(fā)展水平，各數(shù)據(jù)所對應(yīng)的年份為時(shí)間點(diǎn)t。通過進(jìn)一步處理以上計(jì)算數(shù)據(jù)，從而確定各子系統(tǒng)在時(shí)間點(diǎn)t的速度，其表達(dá)式為：

通過計(jì)算RSEE 系統(tǒng)整體和各子系統(tǒng)的發(fā)展速度，利用公式（1）~（2）即可確定整個(gè)系統(tǒng)及各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度。

2.6 結(jié)果與分析

采用前文所述公式計(jì)算遼陽縣生態(tài)環(huán)境、水資源、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展水平，并結(jié)合計(jì)算結(jié)果提出促進(jìn)區(qū)域資源-經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的對策建議。根據(jù)遼陽縣地下水雙控方案和地方發(fā)展規(guī)劃相關(guān)資料，以2016-2020 年原始數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)預(yù)測2025 年、2030 年規(guī)劃水平年數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算生態(tài)環(huán)境、水資源、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)子系統(tǒng)以及RSEE 系統(tǒng)的發(fā)展水平Ei、發(fā)展速度dEi/dt、協(xié)調(diào)度Hi和Hs如表2、表3 所示。

表2 遼陽縣RSEE 系統(tǒng)發(fā)展水平和發(fā)展速度

表3 RSEE 系統(tǒng)協(xié)調(diào)度計(jì)算結(jié)果

結(jié)果表明，除2017 年外其它時(shí)段的RSEE 系統(tǒng)整體協(xié)調(diào)度均< 0.5，這說明遼陽縣的資源環(huán)境與經(jīng)濟(jì)增長存在一定的不協(xié)調(diào)性，現(xiàn)對區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展產(chǎn)生較大影響。雖然導(dǎo)致整體協(xié)調(diào)度較低的原因有很多，但關(guān)鍵在于遼陽縣的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較高甚至超過RSEE 系統(tǒng)整體速度；另外，水資源與生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)出退化趨勢，這兩個(gè)子系統(tǒng)的發(fā)展速度小于RSEE 系統(tǒng)整體。因此，可以認(rèn)為2016-2020 年遼陽縣的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展已經(jīng)超出資源環(huán)境的可承載能力。對此，可以適當(dāng)調(diào)整經(jīng)濟(jì)增速，通過減少水資源浪費(fèi)與污染物排放、節(jié)約用水、實(shí)行跨流域調(diào)水、合理利用本地水資源等開源節(jié)流措施，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境、水資源、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展[13-15]。

為更加直觀地反映遼陽縣水資源系統(tǒng)協(xié)調(diào)度變化趨勢，以雷達(dá)圖的形式體現(xiàn)2020 年和2020 年各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度，如圖1 所示。結(jié)果顯示，生態(tài)環(huán)境、水資源、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度接近正方向，說明具有較高的協(xié)調(diào)度，即各子系統(tǒng)總體表現(xiàn)出均衡發(fā)展態(tài)勢。另外，2025 年較2020 年各子系統(tǒng)協(xié)調(diào)度明顯增大，這是由于在縣城污水處理廠再生水回用、生態(tài)修復(fù)、關(guān)井壓采、小水網(wǎng)建成通水等一系列治水政策共同支撐下，促使生態(tài)環(huán)境、水資源、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)系統(tǒng)朝協(xié)調(diào)有序的態(tài)勢發(fā)展。

圖1 各子系統(tǒng)協(xié)調(diào)度雷達(dá)圖

3 結(jié) 論

“十四五”期間是遼陽縣實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型跨越發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，也是實(shí)現(xiàn)水利現(xiàn)代化的重要時(shí)期，但水資源開發(fā)利用面臨著一系列新的挑戰(zhàn)。文章利用RSEE 系統(tǒng)協(xié)調(diào)度模型評價(jià)分析了2016-2020 年遼陽縣現(xiàn)狀協(xié)調(diào)度，結(jié)果顯示研究期間遼陽縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展已經(jīng)超出資源環(huán)境的可承載能力。對此，提出適當(dāng)調(diào)整經(jīng)濟(jì)增速，優(yōu)化調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，通過減少水資源浪費(fèi)與污染物排放、節(jié)約用水、實(shí)行跨流域調(diào)水、合理利用本地水資源等開源節(jié)流措施，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境、水資源、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。