水資源安全評(píng)估方法分析

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編者按：本論文主要從水資源安全的模糊綜合評(píng)價(jià)；應(yīng)用實(shí)例；西安市水資源安全綜合評(píng)價(jià)結(jié)論等進(jìn)行講述，包括了綜合評(píng)價(jià)模型建立、評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定、對(duì)水資源的開發(fā)利用程度上還有很大的空間，應(yīng)對(duì)我市大部分地區(qū)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、，水資源安全是一個(gè)綜合概念，不能簡單用一兩個(gè)指標(biāo)反映它的全部內(nèi)容等，具體資料請(qǐng)見：

摘要：水資源安全問題的研究對(duì)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重要的意義。本文以西安市為例，從水資源所具有的自然屬性、社會(huì)屬性和經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，并充分考慮影響水資源安全的各種因素和指標(biāo)，采用模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)水資源的安全問題作出了評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：水資源影響因素安全程度模糊評(píng)價(jià)可持續(xù)發(fā)展

水資源安全是水資源供給與需求相互均衡的狀態(tài)，即保障人類生存與發(fā)展的水資源的穩(wěn)定、持續(xù)、及時(shí)與足量的供給；從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，認(rèn)為水資源安全主要指一個(gè)國家實(shí)際占有的水資源量，能夠穩(wěn)定、及時(shí)、持續(xù)并充足的保障國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)當(dāng)前的需要和可持續(xù)發(fā)展所需的狀態(tài)與能力。通過對(duì)水資源的安全評(píng)價(jià)，能夠反映國家或地區(qū)的安全現(xiàn)狀，在各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)值中，可以反映出各個(gè)因素的安全隱患。水資源安全系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜且模糊的系統(tǒng)，處理這樣的復(fù)雜系統(tǒng)，由于“不相容原理”的存在，運(yùn)用常規(guī)的數(shù)學(xué)方法是難以如意的，因此適宜用模糊數(shù)學(xué)的方法進(jìn)行處理。再者，水資源安全是一個(gè)綜合概念，不能簡單用一兩個(gè)指標(biāo)反映它的全部內(nèi)容。所以，需要從水資源的供需狀況、水質(zhì)狀況以及供給結(jié)構(gòu)等進(jìn)行全面分析，綜合評(píng)價(jià)水資源安全狀況。

1水資源安全的模糊綜合評(píng)價(jià)

模糊數(shù)學(xué)是近三十年發(fā)展起來的一門嶄新的邊緣學(xué)科，它不僅擴(kuò)充了經(jīng)典數(shù)學(xué)的內(nèi)容，而且在人工智能、信息處理、自動(dòng)控制、系統(tǒng)分析、預(yù)測預(yù)報(bào)和經(jīng)濟(jì)管理等科技領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用。模糊綜合評(píng)價(jià)用于模糊數(shù)學(xué)對(duì)受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞鞒鲆粋€(gè)總體評(píng)價(jià)。

1.1綜合評(píng)價(jià)模型建立當(dāng)評(píng)判中因素較多時(shí)，采用多層次綜合評(píng)價(jià)法較佳。具體步驟為：

第一步，對(duì)因素集合X進(jìn)行劃分，將其分成k個(gè)子集X={X1，X2，…，Xk}，當(dāng)然它們應(yīng)當(dāng)滿足Xi=Xi，且XiⅠXj=φ（i=j）

這樣，我們得到第二級(jí)因素集合Xi（1≤i≤k），并記Xi={xi1，xi2，…，ximi}，Xi中含有mi個(gè)因素，且mi=m。

第二步，就每個(gè)Xi的mi個(gè)因素，按模糊六種評(píng)價(jià)法之一作單因素評(píng)價(jià)，得Bi={bi1，bi2，…，bin}=Ai·R(i)

其中Ai={ai1，ai2，…，ain}(1≤i≤k)。

第三步，把每個(gè)Xi作為一個(gè)因素，Bi作為Xi的單因素評(píng)價(jià)，按第二步中的評(píng)價(jià)法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，按第二步中的評(píng)價(jià)法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得B={b1，b2，，bn}=A·R

其中A={a1，a2，…，ak}，R==（bij）k×n，則可由A于與R求得

二層次綜合評(píng)價(jià)B。若對(duì)Xi再作劃分，可得三層次以至多層次的綜合評(píng)價(jià)模型。

1.2評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定水資源除了本身的自然性外，還具有社會(huì)性、環(huán)境性和經(jīng)濟(jì)性。本文選取從水資源量、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、供水、需水、缺水和水環(huán)境6類因素進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。其中每一因素都有不同的指標(biāo)，水資源量包含有人均水資源占有量、每公頃水資源量、徑流系數(shù)和干旱指數(shù)四項(xiàng)指標(biāo)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)包含有人口密度、人均GDP、工業(yè)產(chǎn)值模數(shù)、耕地率、灌溉率和人均灌溉面積六項(xiàng)指標(biāo)，供水因素含有供水模數(shù)、人均供水量、水資源利用率和地下水供水比例四項(xiàng)指標(biāo)，需水因素包含需水模數(shù)、生態(tài)用水率、單位GDP需水量、耗水量、春灌引水率五項(xiàng)指標(biāo)，缺水因素用缺水率指標(biāo)，水環(huán)境因素由水質(zhì)等級(jí)、污徑比兩個(gè)指標(biāo)來進(jìn)行評(píng)價(jià)。

隸屬函數(shù)的確定有模糊統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)法、二元對(duì)比排序法、逐級(jí)估量法和與模糊分布擬和的方法。本文所選取的隸屬度是表示水資源安全度，取值在0~1，隸屬數(shù)值越高說明該項(xiàng)指標(biāo)對(duì)水資源安全影響程度越大。根據(jù)水資源的緊缺程度，并參照前人所做的文獻(xiàn)，將隸屬度分為5級(jí)1.3安全程度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合隸屬度D的大小劃分為非常危險(xiǎn)（D≥0.56）、不安全（0.50≤D<0.65）、臨界安全(0.35≤D<0.50)及安全(D<0.35)4個(gè)級(jí)別。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，若評(píng)價(jià)指標(biāo)中某類指標(biāo)的隸屬度數(shù)值較高，說明在該地區(qū)該類指標(biāo)對(duì)水資源安全狀況的影響較大。據(jù)此可對(duì)地區(qū)水資源安全狀況進(jìn)行障礙診斷并提出相應(yīng)的整治措施。

2應(yīng)用實(shí)例

西安市位于黃土高原渭河二級(jí)階地上，面積9983平方公里，人均地表水資源量約為330立方米，僅相當(dāng)于全國人均占有量的1/6。耕地面積477萬畝，其中設(shè)施灌溉面積330萬畝，多年來，西安市的農(nóng)業(yè)灌溉用水一直占大頭，達(dá)7.58億立方米，占全市總用水量的42%。跟據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)模型以及今年西安市水資源數(shù)據(jù)資料，西安市水資源安全評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重、含義及隸屬度值數(shù)據(jù)顯示

注：括號(hào)內(nèi)數(shù)字為權(quán)重值。

3西安市水資源安全綜合評(píng)價(jià)結(jié)論

根據(jù)上述方法，計(jì)算得到西安市水資源安全狀況綜合水平隸屬度為0.45，（評(píng)價(jià)結(jié)果見表3），屬于臨界安全狀態(tài)。從以上指標(biāo)的計(jì)算中可以看出，人均水資源量、每公頃水資源量、工業(yè)產(chǎn)值模數(shù)、水資源利用率、春灌引水率、污徑比的隸屬度均高，達(dá)到0.9；生態(tài)用水率、地下水供水比例、人均灌溉面積、徑流系數(shù)、人均GDP的隸屬度很低，為0.1。

從我市水資源的安全評(píng)價(jià)來看，對(duì)水資源的開發(fā)利用程度上還有很大的空間，應(yīng)對(duì)我市大部分地區(qū)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，加強(qiáng)節(jié)水設(shè)施建設(shè)，開展以提高用水效用率，建立高效有序的水資源管理體系，促使西安市經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。