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北京市海淀区水资源评价与预测研究
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樱桃沟小流域水资源承载力现状评价（赵方莹 巩潇 郭亚娟）
来源：水科学与工程技术
摘要：为进一步促进门头沟区小流域产业合理布局和提高社会经济发展，对水资源的合理配置和产业发展布局进行预测和规划，摸清樱桃沟小流域水资源承载力现状，运用模糊综合评判方法对樱桃沟小流域水资源承载力现状进行评价，结果表明：樱桃沟小流域水资源承载力水平高，2004～2008 年水资源承载力呈现稳定的趋势，一级模糊综合评判结果，社会经济系统模糊综合评判等级为Ⅴ级、水资源系统和生态环境系统模糊综合评分呈现稳步增长的趋势，分别处于Ⅲ、Ⅳ级和Ⅰ、Ⅱ级。二级模糊综合评判的综合评分分别为0.5274，0.5507，0.4911，评价等级均为Ⅴ级。
关键词：樱桃沟；小流域；水资源评价；模糊综合评判；水资源承载力
中图分类号：Q147 文献标识码：A 文章编号：（2012）05-0032-04
Current Situation Evaluation of Water Resources Carrying Capacity in Yingtao Valley
ZHAO Fang-ying1，2，GONG Xiao2，GUO Ya-juan2
Abstract： In order to promote the developing of Mentou valley community economy and make the industrial distribution rationalization，forecasting and planning the distribution of water resources and industrial developing，finding out and evaluating the current situation of water resources carrying capacity in Yingtao valley through the fuzzy comprehensive evaluation. The results indicated that: water sources carrying capacity of Yingtao valley was strength，which was in high level. The tendency of water resources carrying capacity were steady in the year of 2004 to 2008，the one-level fuzzy comprehensive evolution indicated that: results of fuzzy comprehensive evolution about society economic system was the Ⅴ；results of fuzzy comprehensive evolution about water resource system and ecology system were increased steadily，the comprehensive score respectively were in the grade of Ⅲ、Ⅳ and Ⅰ、Ⅱ . The comprehensive score of the secondary fuzzy &comprehensive evolution respectively were 0.5274，0.5507，0.4911，the evaluation grade both for Ⅴ.
Key words：Yingtao valley；minor watershed；evolution of water resources；fuzzy comprehensive evaluation；water
水资源承载力是指某一地区的水资源在某一具体历史发展段下，以可预见的技术、经济和社会发展水平为依据，以可持续发展为原则，以维护生态环境良性循环发展为条件，经过合理优化配置，对该地区社会经济发展的最大支撑能力［1］。可以从两个方面进行水资源承载力研究：①以可供水量、用水水平及BOD排放总量为基础，研究水资源承载力；②以供需平衡为基础，研究水资源承载力［1-3］。水资源可持续评价可以理解为水资源对区域可持续发展影响能力的评价，或理解为水资源对区域经济发展的可持续支撑能力的评价［4-5］。
本文以门头沟区樱桃沟小流域为例，调查樱桃沟小流域社会经济和生态环境现状，以及地表、地下水资源，进行水资源供需分析和综合评价的基础上，分析该区水资源承载力，对小流域水资源承载力进行可持续性评价，对北京地区水资源合理配置和产业发展布局进行预测和规划，以提高地区水资源利用效率。
1 试验区概况
樱桃沟小流域位于北京市门头沟区东北部，流域内包含5个行政村，流域面积41.9km2，沟道长14km，下游平均宽50m，平均坡降2.5％。小流域属于中纬度大陆东岸季风气候，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽湿润，冬季寒冷干燥。多年平均气温11 ℃，年平均降水量514.40mm，其中汛期平均降水量414.42mm，占全年降水量的80.56％。樱桃沟内雨季有季节性流水，目前在南庄以北修有4座塘坝，用来拦蓄地表水。
流域内植被分布与海拔和坡向有关，海拔在800m以上的山坡主要以荆条、山杏、三亚绣线菊为主，草本以中亚狼尾草为主，植物生长茂盛，平均覆盖度在80％以上；海拔800m以下的山坡主要以荆条、酸枣和山杏为主，伴生树种有小叶鼠李等。海拔1200m的西大坨和海拔1290m的妙峰山顶以草本植物为主，分布有野蒿子、中亚狼尾草、羊胡子草等。阴坡有绣线菊和万花木分布，草本植物以中亚狼尾草、野蒿子为主，其间分布着成片的天然次生林，主要以山杨为主，还有成片的人工林，主要以油松、落叶松为主［6］。
2 评价体系建立
2.1 评价方法选择
区域水资源承载力综合评价属于比较复杂的系统，有多种评价指标，需要综合考虑这些指标，对承载力进行综合评价［7］。在水资源承载力评价指标体系中，有些指标带有模糊性，人们对这类指标的评判，不是简单的“好”或“不好”，需用模糊语言分别赋予不同程度的评语，在这种情况下要排列出它们的次序，找出最优者，就需要综合考虑，进行模糊综合决策［8］。
在区域水资源承载力评价方法体系中，模糊综合评价法［9］综合考虑了概念的模糊性和指标信息的随机不确定性，能够提高评价的准确性和可操作性［10］。
模糊综合评价方法的优点是可对涉及模糊因素的对象系统进行综合评价［3，11］，因此采用模糊数学评判方法作为樱桃沟小流域水资源承载力的评价方法［12-13］。
2.2 评价指标选取
水资源综合评价分为指标体系、指标系统和目标指标3个层次。本着科学性、全面性的原则，在水资源综合评价体系中首先确定社会经济系统、水资源系统和生态环境系统3个准则层［3，14，15］，然后根据可操作性、系统性、层次性、相关性、可扩展性、定量与定性相结合的原则在社会经济系统中确定4个因素层；水资源系统和生态环境系统分别确定2个因素层，基础指标和分类指标如表1。
表1 樱桃沟水资源承载力评价指标
在收集、查阅樱桃沟小流域自然、社会、经济资料的基础上，2008年5月~11月对小流域进行调查走访。综合各方面资料与数据，确定了2004年、2006年和2008年各因素层的评价指标值如表2。
表2 樱桃沟小流域评价指标值
通过对确定的评价指标值进行分析研究，并请教相关环境及水资源方面的专家和当地水务部门，最终确定了适于樱桃沟小流域的各评价指标的上下限，作为标准取值范围如表3。
表3 樱桃沟小流域评价指标标准
2.3 指标权重确定
根据数据来源不同，指标权重的确定方法分为主观评价法和客观评价法，其中，主观赋权法是指原始评价数据由专家根据经验主观地确定，如古林法、Delphi法和层次分析（AHP）法［16］。层次分析法（AHP）用系统分析的方法，对评价对象依评价目的所确定的总评价目标进行连续性分解，得到各级（各层）评价目标，并以最下层作为衡量目标达到程度的评价指标，然后依据这些指标计算出综合评分值，依其大小来确定评价对象的优劣等级［11］，是一种能将定性分析与定量分析相结合的系统分析方法，是分析多目标、多准则的复杂大系统的有效方法。它具有思路清晰、方法简便、使用面广、系统性强等特点，便于普及推广，适宜于解决那些难以完全用定量方法进行分析的决策问题。因此，本次评价选取层次分析法。
通过研究，比较指标间的重要性，构造评价矩阵，确定樱桃沟水资源承载力评价指标权重如表4。
表4 评价指标权重
2.4 隶属度确定
根据计算出的模糊隶属度矩阵和各目标层权重，运用式（1）确定准则层模糊隶属度矩阵；根据准则层模糊隶属度矩阵和各准则层权重，运用式（1）确定每年的水资源承载力综合模糊隶属度矩阵。
Bi=W?i Ri=（b1，b2，…，bn）（1）
式中Bi为模糊隶属度矩阵；Wi为准则层权重；Ri为各等级准则层；为各等级的隶属度。
2.5 综合评分值计算
为了定量反映各级别隶属度对目标的影响程度，对评价标准V={Ⅴ，Ⅳ，Ⅲ，Ⅱ，Ⅰ}在0～l之间进行离散。令a=（0.9，0.7，0.5，0.3，0.1），级别越高，对水资源承载力的贡献就越高，评分值也就越高，表明水资源承载力越大。综合评价取上述计算所得到的aj和bj值进行计算。
其计算公式为：
式中a为水资源承载力综合评分；bj为各等级的隶属度；aj为各等级的评分。
公式（2）是为了突出占优势等级的作用，利用各等级隶属度bj为权重进行加权平均计算。
3 结果分析
根据各评价指标值，确定其所在的指标标准范围，然后在不同的范围用不同的公式，计算各指标的隶属度值，构造模糊隶属度矩阵如表5。
根据隶属度（表5）和表4中各目标层的权重构造准则层隶属度矩阵如表6。以5个等级中最高值确定评价结果。
2004年社会经济系统指标的综合评价结果为很强，Ⅴ级，模糊隶属度0.5309；水资源系统指标的综合评价结果为中等，Ⅲ级，隶属度0.5353；生态环境系统指标的综合评价结果为Ⅰ级，很弱，隶属度0.6124（表6）。2006年3个准则层――社会经济系统、水资源系统和生态环境系统的综合评价结果分别为Ⅴ级、Ⅳ级和Ⅰ级。2008年3个准则层――社会经济系统、水资源系统和生态环境系统的综合评价结果分别为Ⅴ级、Ⅳ级和Ⅱ级。
根据表6中的隶属度通过式（2）计算每年各准则层的模糊综合评分，列于表6最后一列。根据每年各准则层的评价等级和模糊综合评分分析得出2004年、2006年和2008年社会经济系统指标的综合评价结果都处于很强等级Ⅴ级，模糊综合评分分别为0.6992，0.7078，0.5620；生态环境系统指标都处于偏低等级，为Ⅰ、Ⅱ级，模糊综合评分分别为0.1775，0.1962，0.2143；水资源系统指标处于中等偏强等级，为Ⅲ、Ⅳ级，模糊综合评分分别为0.5957，0.6760，0.7601，说明门头沟区樱桃沟小流域的社会经济处于较高水平，产业结构合理，但水资源和生态环境的发展水平不能很好地与社会经济发展相协调，相对于社会经济发展有一定的滞后性，建议采取措施降低水资源的使用量，提高水资源利用率，降低社会经济发展对水资源的需求压力，在发展社会经济的基础上更加重视水资源和生态环境的建设，力求达到经济效益、社会效益和生态效益的协调发展。
表5 模糊隶属度矩阵
表6 一级模糊综合评判结果
根据表4中准则层的权重和表6一级模糊综合评判结果，通过式（1）计算得到二级准则层隶属度，即樱桃沟小流域2004～2008年水资源承载力的综合评价结果如表7。
表7 二级模糊综合评判结果
得到的隶属度矩阵，同样按照最高隶属度确定每年的综合评价结果，2004年、2006年和2008年的评价等级都为Ⅴ级很强，隶属度分别为0.2888，0.3055，0.2188（表7）。同样通过式（2）计算模糊综合评分，得到的模糊综合评分基本在0.5以上，说明年门头沟区樱桃沟小流域水资源承载力水平处于很强等级，3年间有小范围的波动，总体水资源承载力具有较大潜力。
通过运用模糊综合评判，得出门头沟区樱桃沟小流域水资源承载力一级模糊综合评判结果，社会经济系统指标处于很强等级，2004年、2006年和2008年的模糊综合评价结果反应出樱桃沟小流域的社会经济发展处于较高水平，水资源发展滞后于社会经济发展，生态环境的发展在3个系统中是最低的，有待进一步提高。建议进一步调整产业结构，优化配置门头沟区樱桃沟小流域的水资源，提高水资源对人口和社会经济规模的支撑能力，提高用水效率。
二级模糊综合评价结果反应年水资源承载力的总体评价结果，评价等级都确定为Ⅴ级很强，模糊综合评分在小范围内波动，小流域的水资源承载力很强。建议实行流域水资源一体化管理，保障水资源可持续利用的基础上，实现水资源综合开发、优化配置、高效利用和有效保护的科学组合和最佳的经济、社会和生态效益。
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［作者简介］赵方莹（1974-），男（汉族），江苏杨州人，高级工程师，博士后，主要从事工程绿化研究和生态环境规划设计研究。您的位置：
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