1 研究区概况
研究区包括山西、陕西、甘肃和宁夏 4省区。截 至 2004年, 4省总人口为 1. 02 108 人, 占全国总人 口的 7. 80% ; 4省区人均 GDP 基本低于全国平均水 平, 且和全国平均水平 的差距有进一 步扩大趋势。
根据中国和黄河水资源公报的数据及说明, 2004年 4省实际供水量 327. 20 108 m 3 ( 其中地表水资源 量 225. 70 108 m3, 地下水资源量 101. 50 108 m 3, 包括从黄河取水量 209. 12 108 m 3 ), 占其水资源总 量的 56. 06% , 开发利用程度较高; 其中农业用水量 247. 90 108 m3, 占总用水量的 75. 76% , 是主要用 水大户。
以黄土高原 4 省 2004 年水资源利用状况 ( 表 2)为例, 说明其水资源承载力的计算细节。
表 2 2004年黄土高原 4省水资源利用情 况 T ab. 2 U tilizat ion of water resources in th e 4 provinces in 2004
省份
山西 陕西 甘肃 宁夏 黄土高原
( 5) 模糊复合运算。模糊综合评价的原理是模 糊变换, 模型为:
B = A R = ( a1, a2, a3, , an )
r11
r1m
= ( b1, b2, b3, , bn ) ( 2)
rn1
rnm
综合评定采用数量化评判集 i 的值以及 B 矩
阵中各等级隶属度 bi 值, 根据下式计算:
3
bki i
32. 90 49. 70 96. 70 68. 60 247. 90
水资源总量 /108 m3
92. 50 309. 40 171. 90
9. 90 583. 70
总用水量 /108 m3
55. 90 75. 50 121. 80 74. 00 327. 20
注: 数据来源于中国水资源公报和中国统计年鉴
ui K 1
3 水资源承载力的评价
根据黄土高原 4省的自然、社会、经济和水资源 开发利用状况, 分别计算统计出每个评判因素对各 个等级的相对隶属度。在综合考虑各评判指标对水 资源承载能力影响程度的大小、不同指标之间的交 叉性的基础上, 参阅文献 15, 17 , 结合黄土高原实
际情况, 赋予各评 价因素不同的 权重: 水资 源利用 率、水资源量对水资源承载能力的影响较大, 故分别 赋予权重 0. 3; 降水量、人均占有水量赋予权重 0. 2。 因此, A = 0. 3, 0. 3, 0. 2, 0. 2 , 按照式 ( 2)即可求得 水资源承载力的最终评判结果矩阵 B。
评价因素 U
降水量 /mm
人均占有 水量 /m3
< 300
< 1 000
生态用 水量 /%
<1
评分值
1
0. 05
300~ 450 1 000~ 1 700 1 ~ 5 0. 5
> 450
> 1 700
> 5 0. 95
2. 3 评判矩阵 R 的计算
根据各评价因素的实际数值, 对照各因素的分
级指标 (表 1) 来分析推求评判矩阵 R 中的隶属度函
3 = 0. 95。这样便可以定量反映各等级因素对承载 能力的影响程度, 数值越高, 水资源开发的潜力也就 越大。
表 1 综合评价的分级值 Tab. 1 L eve ls of the evaluation indexes
评判 分级
V
v1 v2 v3
水资源利 用率 /%
> 75 75~ 50
< 50
数 rij的值。采用模糊化处理构建隶属度函数, 并使 其各级间平滑过渡。对于 v2 级即中间级, 令其落在 区间中点隶属度为 1, 两侧边缘点隶属度为 0. 5, 中 点向两侧按线性递减处理。对于 v1 和 v3 两侧区间, 则令距临界值越远属两侧区间隶属度越大, 在临界 值则属两侧等级的隶属度各为 0. 5。按上述思想构
生态用水量 / 108 m3
0. 3 0. 7 0. 2 0. 4 1. 6
降水量 /mm
479. 60 596. 30 257. 10 241. 30 393. 58
评 价因素 U1 为水资源利用 率, 评价等 级 V = 0. 05, 0. 5, 0. 95 , 其分级标准见表 1。根据公式计 算 单 因 素 U1 的 相 对 隶 属 度 和 评 判 集 r = 0, 0. 74, 0. 26 , 同理可得其余评价因素 U2, U3, U4 的评判集合组成 R, 然后将矩阵 A 与 R 相乘, 即可得 到最终评判结果矩阵 B:
测性、可靠性及充分性原则, 参照全国水资源供需分
析中的指标体系, 考虑水资源及其利用特点, 选取水
资源利用率、降水量、人均占有水量、生态用水率 4
个评价指标。按照这 4个因素评价我国水资源承载
能力的影 响程度, 并 借鉴其 他一 些水 资源评 价标 准 9, 15 , 将上述因素对水资源承载能力影响程度划
( 3) 建立隶属度函数, 构造模糊关系矩阵。隶 属度函数的构建是模糊应用数学应用的关键, 可确 定各指标实际值的隶属度, 进行单因素评价, 并得到
* 收稿日期: 2007- 11 - 01; 修订日期: 2007- 12- 28
基金项目: 国家自然科学基金项目 ( 50479052) ; 国家科技支撑计划课题 ( 2006BAD 11B04) ; 西北农林科技大学青年学术骨干计划资助课 题
人口 / 104 人
3 335. 07 3 705. 00 2 619. 00
588. 00 10247. 07
人均水资源 占有量 /m3
277. 6 835. 09 656. 36 168. 37 569. 59
人均用水量 /m 3
180 220 480 1 780 319. 31
农业用水量 / 108 m 3
分为 3个等级 (表 1) 。降水的划分主要参照西北地 区水资源合理配置和承载能力研究成果 17 , 人均水
资源量指标划分主要根据国际上通用的判别标准, 以人均水资源进行缺水程度划分 18 , 水资源利用率
和生态用水量则参考文献 12 得到。 v1 表示承载
能力较弱, 说明当地水资源承载能力已接近其饱和 值, 易发生水源短缺, 制约社会经济的发展, 水资源 进一步开发必然导致环境恶化, 出现不可持续发展; v3 表示承载能力较强, 该地区水资源开发仍有一定 的环境容量, 其供给情况较为乐观; v2 级情况则介于 以上两级之间, 表明本流域水资源开发利用已有相 当规模, 但仍有一定的开发利用潜力, 水资源的供给 需求在一定程度上能满足区域内的社会发展。为了 更好地反映各等级水资源承载能力情况, 对评判集 等级 用 1 分 制 数 量 化: 1 = 0. 05, 2 = 0. 50,
B = A R = ( 0. 3, 0. 3, 0. 2, 0. 2) 0 0. 74 0. 26
0 0. 12 0. 88 = ( 0. 288, 0. 370, 0. 342)
作者简介: 张建兴 ( 1982 - ), 男, 山西晋城人, 硕士生, 主要从事农业水土环境方面的研究. E - m ai:l zh jianx ing820417@ 163. com
通讯作者: 马孝义. E- m ai:l x iao yi m a s@l yahoo. com. cn
11 6
第 26卷 第 1 期 2009年 1 月
干 旱区 研 究 AR ID ZON E RESEAR CH
文章编号: 1001- 4675( 2009) 01- 0115- 05
V o.l 26 N o. 1 Jan. 2009
黄土高原地区水资源承载力动态变化分析
以山西、陕西、宁夏、甘肃 4省为例*
张建兴 , 马孝义 , 赵文举 , 王波雷 , 王术礼
0. 5
1
+
u K
i 2
-K -K
1 1
,
K1
ui
K2
0. 5 1+ K 3 - ui , K2 - ui
ui < K1
uv2 =
,
0. 5
1
+
K K
3 3
-
u K
i 2
,
K2
ui
K3
uv1 =
0. 5
1- ui - K3 K2 - K1
,
K1
ui K 2
( 4)
0
ui > K1
0. 5 1- K 3 - ui , K2 - ui
2 模糊评判方法
2. 1 模糊评判方法步骤 模糊综合评价是通过构造模糊子集把反映被评
为事物的模糊指标进行量化, 然后利用模糊变换原 理综合评价各指标, 其评判过程一般可归纳为以下 几个步骤 : 15- 16
( 1) 建立因素集 U = u1, u2, u3, , un , 即有 n 个评价指标。
( 2) 确立评价集 V = v1, v2, v3, , vm , 即代表 评价等级、分类的集合, 每一等级可对应一个模糊子 集。
( 西北农林科技大学 旱区农业水土工程教育部重点实验室, 陕西 杨凌 712100)
摘 要: 水资源承 载力对地区经济可持续发展和群众生活的物质基础具有重要影响, 是达到地区社会、经济和环境 不断优化的关键。采用模糊综合 评价方法, 选取水资 源利用率 、降 水量、人均 占有水量 和生态 用水量 为评价 指标, 对黄土高原 4省 1994- 2004年的水资源承载力进行了综合及分区评价。结果表明: 黄土高原 4省水资源承载力在 1994- 2004年总体 上呈缓慢上升趋势, 说明水资源有向良性发展趋 势; 陕 西和山西 省水资源承 载力较高, 2省水资 源开发利用有较大空间 , 甘肃和宁夏水资源承载力已趋于饱和, 实施跨流域调水和节水措施势在必行。 关键词: 水资源承载力; 黄土高原 ; 模糊评价; 山西; 陕西; 宁夏; 甘肃 中图分类号: TV213. 4 文献标识码: A