朝陽市水資源壓力指數(shù)計算與分析

冀連華

（遼寧省朝陽水文局，遼寧 朝陽 122000）

壓力指數(shù)是判斷水資源供給是否會制約經濟發(fā)展以及水系統(tǒng)相對稀缺程度的主要參數(shù)，可以反映區(qū)域用水現(xiàn)狀、識別關鍵影響因素及其使用過程中存在的問題。圍繞水資源可持續(xù)利用和水資源壓力許多學者開展了廣泛研究，例如Falkenmark等為反映城市缺水程度最先提出了水資源壓力指數(shù)的概念；Downs T等研究探討了區(qū)域水資源壓力狀況與安全程度，從供需平衡的角度上預測分析未來的供應情況；楊麗等以我國部分行政區(qū)為例，從用水技術、水環(huán)境和水資源數(shù)量3個方面計算和分析區(qū)域水資源壓力指數(shù)；劉玉龍等從用水管理、技術、生態(tài)、水資源和人口的角度，采用壓力指數(shù)法計算分析223個地市的水資源利用狀況[1-4]。由于不同地區(qū)的水資源條件存在差異，這些研究成果所選用的指標不盡相同，但都在一定程度上反映了城市水資源利用狀況，為區(qū)域水資源配置和利用規(guī)劃提供了數(shù)據支持。

朝陽市背依腹地，面向沿海，受限于特殊的地貌形態(tài)，境內水資源分布不均衡且總水量先天不足，與人口、工業(yè)、耕地布局不協(xié)調。隨著朝陽市城市化水平的提升，加之水環(huán)境污染、公眾節(jié)水及環(huán)保意識淡薄，工、農業(yè)生產與城市建設受水資源問題的影響制約顯著，并逐漸成為朝陽市經濟可持續(xù)發(fā)展和實施對外開放的瓶頸。因此，文章結合朝陽市水資源狀況、人口規(guī)模、經濟技術和水環(huán)境條件，采用綜合壓力指數(shù)法計算分析了各分區(qū)2021年的水資源壓力指數(shù)，旨在為朝陽市水資源優(yōu)化配置和中長期供求規(guī)劃的制定提供參考依據。

1 研究方法

1.1 指標的選取

水資源是支撐城市經濟、環(huán)境、資源與人口協(xié)調發(fā)展的自然資源，文章結合朝陽市水資源利用存在的問題及其時空分布特點，并遵循全面性、可行性和數(shù)據可獲取性等原則，選擇水資源數(shù)量、人口數(shù)量、短缺程度、經濟、技術和水生態(tài)環(huán)境壓力6個指標評價朝陽市水資源壓力狀況[5-6]。

1.2 計算方法

依據相關資料，采用綜合法計算朝陽市及各分區(qū)水資源壓力指數(shù)WRPI，具體如下：

式中：Id、Im、Ir、Ie、Iw、Ip表示標準化區(qū)域水資源短缺程度、經濟、技術、水生態(tài)環(huán)境、水資源和人口數(shù)壓力指數(shù)值；α1~ α6表示各分項因子權重，并且符合α1+α2+α3+α4+α5+α6=1條件，采用德爾菲法[8]計算各因子權重，α1~ α5分別為0.1672、0.1250、0.2977、0.0940、0.1061、0.2100。為了保證不同指標之間的可比性，需要利用下式標準化處理各分項指標初始數(shù)據，對于正向指標的預處理公式如下：

式中：Ij表示標準化后的分項指標j的壓力指數(shù)；Pj、Pmax、Pmin表示分項指標j的初始數(shù)據及其在所有區(qū)域內的最大和最小值。對于負向指標的處理，現(xiàn)將初始數(shù)據取倒數(shù)再統(tǒng)一轉化計算。水資源短缺壓力指數(shù)Pd、經濟壓力指數(shù)Pm、技術壓力指數(shù)Pr、水生態(tài)環(huán)境壓力指數(shù)Pe、水資源壓力指數(shù)Pw和人口數(shù)量壓力指數(shù)Pp的計算公式如下[9-10]：

式中：Wd、Wf表示區(qū)域水資源可利用量(萬m3)和總用水量(萬m3)，按照40%配置準則確定人類經濟社會發(fā)展用水占40%，生態(tài)環(huán)境占總用水量的60%；GDP表示生產總值(億元)；R1、β1表示污廢水集中處理率及其權重系數(shù)；R2、β2表示綜合耗水率及其權重系數(shù)；Ws、Wr、Wz表示污廢水排放量(萬m3)、扣除生態(tài)環(huán)境用水之后的水資源量(萬m3)及其可更新水資源總量(萬m3)，λ1、λ2表示相應的權重系數(shù)；P0、F表示常住人口(萬人)和研究區(qū)總面積(km2)[7]。

2 結果與分析

2.1 計算結果

朝陽市各分區(qū)相關指標數(shù)據來源于2021年統(tǒng)計年鑒、水資源公報等相關資料，如表1所示。根據表1中的指標數(shù)據和公式(1)~(3)計算評價各分區(qū)水資源壓力指數(shù)，如表2所示。為了更加直觀地反映區(qū)域水資源壓力狀況，參照有關研究成果將水資源壓力劃分成最小(Ⅰ級)、較小(Ⅱ級)、一般(Ⅲ級)、較大(Ⅳ級)和巨大(Ⅴ級)5個等級，所對應的水資源壓力指數(shù)為0~0.2、0.2~0.4、0.4~0.6、0.6~0.8、＞0.8。其中，壓力最小代表區(qū)域環(huán)境、社會、經濟與水資源協(xié)調發(fā)展，不存在用水危機；壓力較小代表區(qū)域環(huán)境、社會、經濟與水資源基本協(xié)調，無用水危機隱患；壓力一般代表區(qū)域環(huán)境、社會、經濟與水資源不協(xié)調，存在用水危機；壓力較大代表區(qū)域環(huán)境、社會、經濟與水資源極不協(xié)調，用水危機較大；壓力巨大代表區(qū)域環(huán)境、社會、經濟與水資源嚴重失調，用水危機嚴重。

表1 朝陽市各分區(qū)水資源壓力指標數(shù)據

表2 朝陽市各分區(qū)水資源壓力指標數(shù)據

2.2 分析評價

從表2可以看出，北票市水資源壓力指數(shù)處于0~0.2之間，按照等級標準屬于最小(Ⅰ級)壓力狀態(tài)，該區(qū)域水生態(tài)良好，人口密度小且具有較豐富的水資源，所以水資源壓力最小，說明該區(qū)域環(huán)境、社會、經濟與水資源協(xié)調發(fā)展，不存在用水危機；龍城區(qū)、凌源市、朝陽縣、建平縣水資源壓力指數(shù)處于0.2~0.4之間，按照等級標準屬于較小(Ⅱ級)壓力狀態(tài)，這些區(qū)域的水環(huán)境較好，水資源相對豐富，所以水資源壓力較小，說明當?shù)丨h(huán)境、社會、經濟與水資源基本協(xié)調，無用水危機隱患；雙塔區(qū)、喀左縣水資源壓力指數(shù)處于0.4~0.6之間，按照等級標準屬于一般(Ⅲ級))壓力狀態(tài)，區(qū)域環(huán)境、社會、經濟與水資源不協(xié)調，存在一定用水危機。經調查分析，水生態(tài)環(huán)境為龍城區(qū)水資源壓力主要來源，而朝陽縣、喀左縣的水資源壓力來源較廣，水資源壓力指數(shù)受多多種因素的共同影響整體較大。對于北票市和凌源市等水資源壓力較小的區(qū)域，也要重點關注社會經濟、技術壓力和用水效率問題[11-12]。

鑒于朝陽市水資源空間分布不均且年降水量少的實際情況，建議通過建設智慧供水管理系統(tǒng)、修建水利工程以及種植耐旱農作物，通過采取有效措施提升進一步緩解水資源壓力；由于各地區(qū)的自然環(huán)境條件、產業(yè)結構和經濟發(fā)達程度不同，由此形成的用水結構也明顯不同，應加快產業(yè)結構調整增強水資源承載力，推動傳統(tǒng)高耗水重工業(yè)向科技創(chuàng)新制造業(yè)的轉變。朝陽市特殊的地貌形態(tài)決定了地表水開發(fā)難度較高的情況，為解決水資源短缺、局部地下水炒菜的問題，應在發(fā)展經濟的同時注重水資源的優(yōu)化配置，合理利用老哈河、凌河等地表水資源[13-16]。

3 結 論

文章結合朝陽市水資源狀況、人口規(guī)模、經濟技術和水環(huán)境條件，采用綜合壓力指數(shù)法計算分析了朝陽市各分區(qū)2021年水資源壓力指數(shù)。結果顯示，北票市水資源系統(tǒng)達到最小壓力狀態(tài)，該區(qū)域不存在用水危機；龍城區(qū)、凌源市、朝陽縣、建平縣水資源達到較小壓力狀態(tài)，無用水危機隱患；雙塔區(qū)、喀左縣水資源達到一般壓力狀態(tài)，該區(qū)域存在一定用水危機。為實現(xiàn)區(qū)域經濟的協(xié)調發(fā)展和水資源可持續(xù)利用，各地水利部門應采取有效措施進一步緩解水資源供給壓力，加快用水方式和產業(yè)結構的優(yōu)化調整。