郎景波，付 强

(1.东北农业大学水利与建筑学院，哈尔滨150030;2.黑龙江省水利科学研究院，哈尔滨150080)

齐齐哈尔市位于黑龙江省西南部的松嫩平原，属温带大陆性季风气候，四季特点十分明显，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季暂短霜早，冬季干冷漫长，全市多年平均降水量454.2 mm，年内、年际变化较大，素有“十年九春旱”。全市辖内7区8县1市，辖内大部分市县属工程性缺水地区，克东、克山、拜泉等县属资源性缺水地区。由于近年来该市社会经济的快速发展，工业、生活、生态用水大量挤占农业用水，水资源供需矛盾不断加剧，已经成为该地区城市建设和工农业发展的制约因素[1]。即使在节水水平较高的条件下，水资源供需仍然存在很大缺口。因此，本文采用水资源匮乏指数，分析该市水资源现状，为水管理决策者提供优先次序的信息，为下一步合理开发利用水资源，稳定水资源供应力，实现国民经济可持续发展，提供一定的理论依据。

1 水资源匮乏指数

水匮乏指数是综合考虑一个区域的水资源自然状况、水资源获取、水环境状况及水资源利用能力和潜力的一个综合数值，由英国自然环境研究委员会生态水文中心的Caroline教授等提出，并已在不同空间尺度进行了应用[2]。

1.1 水资源匮乏指数的构成

水资源匮乏指数是由5个与水密切相关的关键部分集合而成的一个整体框架，这5个组成部分为[2]:

1)资源(R)，主要指在考虑水资源总量、水质和水资源变化的情况下，地表水和地下水在自然条件下的可用性。

2)途径(A)，主要是指水资源可以为人们所利用的范围，包括距安全取水点的距离、每个家庭取水所需时间和其它重要因素。途径不仅涉及生活用水，还涉及农业灌溉和工业用水。

3)能力(C)，主要是指人们有效管理水资源的能力和效率，包含购买清洁水资源的能力、与收入相关的教育、健康状况等，这些因素均能影响政府管理水供给的能力。

4)利用(U)，主要是指不同部门为实现不同目的而利用水资源的方式和效率，包括生活、农业和工业用水。

5)环境(E)，主要是评价与水资源和当地水生环境中生态系统相关的环境的完整性。

1.2 水资源匮乏指数的计算

水资源匮乏指数的计算方法主要有加权平均法、差异分析法及矩阵分析法等，最为常用的是加权平均法[3－4]:

式中:WPI为某一特定区域水资源匮乏指数的值;Xi为水资源匮乏指数的第i个组成部分;wi为各组成部分的权重。

每一个由Xi许多次级组成，因此采用同样的方法合成单个Xi的数值。水资源匮乏指数可改写为:

上式为资源(R)、途径(A)、能力(C)、利用(U)和环境(E)5个组成部分的加权平均。每个组成部分首先进行标准化，使其值在0～100范围内，因此WPI的取值范围也是0～100。最高值是最好的情况(或者水资源匮乏可能性最小)，最低值是最不利的情况。当各组成部分的权重很难确定时，为了保证评价的透明性，可以采用等权，即各组成部分的权重设为1，上式亦可改写为:

2 齐齐哈尔市水资源匮乏程度研究

2.1 样本评价指标集的归一化处理

设各指标值的样本集为{x(i，j)│i=1，2，…，n;j=1，2，…，m}，其中x(i，j)为第i个样本第 j个指标值，n和m 分别为样本的个数和指标的数目。为消除各评价指标值的量纲和统一各指标值的变化范围，采用下式对样本集进行归一化处理[5]:

对于越大越优的指标:

对于越小越优的指标:

式中:xmax(j)、xmin(j)分别为第j个指标的最大值和最小值，r(i，j)为指标特征值归一化序列。为了保证WPI的计算结果在0～100，具体归一化处理后得到的数值乘以100。

2.2 齐齐哈尔市水资源匮乏程度计算与分析

齐齐哈尔市是全国重要的重工业基地之一，黑龙江省第二大城市，为我省工业化进程和农业发展做出了重大的贡献。但是作为水资源贫乏区，水资源系统能否支撑社会发展规模的扩大一直是研究的热点，基于上述方法，本文研究齐齐哈尔市水资源匮乏程度，在认清现状的基础上，理解水资源如何有效利用才能满足社会经济发展的需要。

确定2007年为现状年，证WPI值分级划分标准和计算结果见表1和表2。

表1 WPI值分级划分标准

表2 齐齐哈尔市现状年WPI值及各组成要素值

由表2可以看出，市区的WPI值为107.13，处于安全级别，水资源匮乏的可能性较小;其余县(市)的数值均处于中等安全级别范围内，WPI值从大到小的顺序依次为龙江县、甘南县、泰来县、讷河市、依安县、富裕县、拜泉县、克山县和克东县，表明以上县(市)的水资源匮乏可能性逐渐增大，其中龙江县WPI值最大为52.34，克山县最小为17.43。

雷达图具有直观、便于观察等优点，雷达图中直线所围起的面积可以很直观的表达出各种要素值的大小、优劣等情况，因此本文采用雷达图描述齐齐哈尔市WPI各要素值。

从图1和图2可以看出，雷达图中市区的包围面积最大，WPI值较高，说明现状年市区的各要素指标值均较大，水资源开发利用程度较高。主要是由于2010年市区的过境水量多于其他各县(市)，直接决定了R值大于其他各县(市);市区的城市输配水管网较其他县(市)完善，渠道配套工程相对较好，工业、农业用水，取水便利，因此A值较高;C值与收入、支出水平、教育水平、健康状况等密切相关，作为中心城市，教育的普及率及其他方面均较高，因此C值也较高。综合来说，市区的WPI值最大是与实际情况相符的。

图1 市区、讷河、龙江、依安、泰来5县(市)WPI值各要素图

图2 甘南、富裕、克山、克东、拜泉5县WPI I值各要素图

龙江县E值较高，这是因为在2010年的森林面积统计中，该县森林覆盖面积达90 500 hm2，高于其他县(市)，当地的生态环境环境相对完善。依安、克山、克东、拜泉县在图中所包含的区域较小，说明其在水资源开发利用方面与其他县(市)相比有较大的差距，应加强水资源优化配置，搞好开发利用，以水资源的可持续利用保障经济、社会的快速发展。

3 结论

1)水资源的短缺和污染等问题目前已经成为齐齐哈尔市社会经济可持续发展的瓶颈，更是实现全面建设小康社会目标所面临的重大挑战之一。因此，认清该区域的水资源状况，评价该区域的水资源匮乏程度，可以为管理决策者对水资源的有效管理和合理利用提供一条有效的途径。本文采用水资源匮乏指数评价齐齐哈尔市的水资源状况，结果符合实际情况，表明该指数用于齐齐哈尔市水资源匮乏程度评价是可行的。

2)由齐齐哈尔市水资源匮乏程度计算结果可知，2010年市区的WPI值最大，处于安全级别范围，水资源匮乏的可能性较小，这与城市输配水管网、渠道配套工程程度较高，收入、教育普及率高等实际情况相符。克山、克东、拜泉县等WPI值较小，说明这些县应加强水资源合理开发和优化配置，以保证社会经济的可持续健康发展。

[1]王维国，岳国锋，郎景波.齐齐哈尔市地区水资源可持续承载能力分析[J].节水灌溉，2012(02):50－52，56.

[2]曹建廷.水匮乏指数及其在水资源开发利用中的应用[J].中国水利，2005(05):22－24.

[3]刘东，赵清，白雪峰.水匮乏指数在区域水安全评价中的应用[J].灌溉排水学报，2009，28(04):55 －58.

[4]张翔，夏军，贾绍凤.水安全定义及其评价指数的应用[J].资源科学，2005，27(03):145 －149.

[5]付强.数据处理方法及其农业应用[M].北京:科学出版社，2006.