费卓越

(辽宁省葫芦岛水文局，辽宁 葫芦岛 125000)

人类社会高速发展的主要瓶颈之一为水资源短缺[1]。水资源短缺主要体现在两个方面，第一个方面是社会经济发展所需的水资源量已经不能满足人们使用的需求，第二个方面是人类活动影响造成的水资源短缺问题[2]。当前国内对于水资源短缺研究主要集中在短缺程度及类型进行研究[3- 14]，而对于水资源短缺风险研究还较少。近些年来，受气候变化和人类活动共同影响，辽西地区水资源量呈现明显的递减变化[15]，水资源呈现明显的短缺，为提高区域水资源短缺对人们生活生产影响防范能力，亟需对辽西地区水资源短缺风险进行综合评估。为此本文从水资源禀赋、水资源利用、水环境、社会经济构建区域水资源短缺风险评估指标体系，采用改进的模糊评价方法对指标权重计算进行改进，对辽西4市为例，对区域水资源短缺风险进行综合评估。研究成果对于区域水资源空间均衡规划具有参考价值。

1 研究区域概况

本文主要以辽西地区的锦州、葫芦岛、阜新、朝阳4市为研究区域，辽西地区各市属于典型的干旱半干旱区，区域多年平均降水量和蒸发量分别为600mm和1200mm，蒸发量明显高于降水量，大凌河和柳河是区域主要地表水来源，根据辽宁省第三次水资源公报数据，辽西各市水资源人均占有量低于全国平均水平，属于典型的水资源短缺区域，通过对辽西4市水资源短缺风险进行综合评估，从而为区域水资源管理部门进行资源优化调配和空间均衡规划提供重要的决策依据。

2 评估模型构建

本文主要以水资源禀赋、水资源利用、水环境、社会经济构建区域水资源短缺风险评估指标体系，评估指标体系见表1。

表1 水资源短缺风险评估指标体系

本文采用改进模糊综合评价方法并结合熵权方法对各评估指标权重进行设定，熵权值越小，其指标权重越大，该方法首先对指标的熵值进行计算，计算方程为：

(1)

式中，Pij—第j个指标在第i年份影响度；m—评估指标的数目，本文m=16；n—评估指标准则层数目。评估指标影响度计算方程为：

(2)

式中，xij—第j个指标在第i年份指标数值。

则指标权重计算方程为：

(3)

在指标权重计算后，对各指标进行两两对比计算灰色关联系数，计算方程为：

(4)

式中，ξij—第j个指标在第i年份的灰色关联系数；

ρ—辨识系数，本文取值为0.45。水资源短缺风险等级采用综合指数模型进行计算，综合风险指数可以对辽西地区的水资源短缺进行全面表征，风险指数越大其等级越高，反之越低，其计算方程为：

(5)

式中，Ri—风险综合指数。在已有参考资料借鉴基础上，本文对辽西地区水资源短缺风险评估等级进行划分，具体见表2。

表2 水资源短缺风险评估等级

3 评估结果

3.1 评估数据来源

在模型构建的基础上，需要对评估指标进行赋值，主要数据来源于《辽宁省第三次水资源公报》(2021年)、2018、2019、2020年《辽宁省社会统计年鉴》以及2018、2019、2020年《辽宁省环境统计公报》，并进行相关计算得到各指标具体评估值。

3.2 评估指标确定

水资源短缺各评估指标权重值采用熵值方法进行计算，结合各指标对应的等级标准(见表3)，按照前面所述权重计算方程对各评估指标权重进行计算，见表4。

表3 风险评估指标对应等级标准

表4 风险评估指标权重

从指标权重计算结果可看出，水资源利用的指标权重要低于水资源禀赋、社会经济以及水环境权重，水资源利用在水资源短缺风险评估中主导作用相对较弱，其他三类指标可以对辽西地区水资源短缺风险状况进行直接反映，可以为辽西地区水资源可持续利用、产业结构的合理调整及社会经济健康发展提供重要的支撑依据。径流模数和径流深水资源禀赋指标中权重最高的两个指标，随着辽西地区城镇化程度的不断加大，城镇居用水需求递增明显，对辽西地区水资源短缺风险产生较为显著的影响，受气候和地理位置的影响，辽西地区年降水量偏少，因此其指标权重相对较低。工业、农业及生活用水在水资源利用中都具有较高的权重值，辽西地区用水量需求较大，是其水资源短缺风险的重要影响因子。从辽西水资源公报数据可看出，工业、农业及生活用水占总用水量的比例超过80%，这主要是因为第一产业农业耗水量较大。万元GDP用水量权重在社会经济准则中最高，该指标是区域经济发展耗水率重要指标，城镇污水处理比例越高，其水环境风险越低，其次污水处理回用量对水环境风险影响程度也较高，日均污水处理能力相比于其他两个指标，对辽西地区水环境影响程度相对较低。

3.3 灰色关联矩阵分析

结合辽西地区2018年、2019年及2020年指标权重值，采用改进的模糊综合评价方法，对各指标隶属度进行关联分析，各年份水资源短缺风险关联矩阵计算结果见表5—7。

表5 2018年水资源短缺风险评估指标灰色关联矩阵

从各年份水资源短缺风险评估指标隶属度关联值可看出，采用改进的模糊综合评价方法后，其主要通过灰色关联系数对指标隶属度进行改进，计算不同指标隶属度的灰色关联系数，这种方法可以综合考虑不同指标之间的互相关联度，相比于传统方法单一考虑指标而忽略指标之间的关联度，可以提高模型的收敛精度。从各年份指标灰色关联计算结果可看出，各指标不同年份灰色关联系数总体较为一致，受年份变化影响不大，主要和指标权重具有较大关联度，权重值较大的指标和权重值较小的指标之间灰色关联系数相对较低，同一个准则层各指标之间权重要高于和其他准则层指标的灰色关联度。

表6 2019年水资源短缺风险评估指标灰色关联矩阵

表7 2020年水资源短缺风险评估指标灰色关联矩阵

3.4 综合评估结果

在指标权重和灰色关联矩阵分析的基础上，结合方程(5)对辽西地区的葫芦岛市、锦州市、朝阳市、阜新市的不同年份水资源短缺风险进行评估，结果见表8。

表8 辽西地区不同年份水资源短缺风险评估结果

从不同年份辽西4市水资源短缺风险评估结果可看出，朝阳市总风险指数按照表2中划分的水资源短缺风险评估等级，为中等风险，各年份总风险指数差异程度较低，这主要是因为朝阳市有2座大型供水水库，一定程度降低了其水资源短缺的风险，且2018年以来朝阳市降水量总体偏多，并通过一定措施降低了区域水资源利用程度，也使得其水资源短缺风险程度较低。锦州市水资源短缺总风险指数在0.46～0.53，总体也处于中等风险，这主要是因为锦州市供水水源有所保障，并通过近些年来，加大对区域内大凌河治理，改善了大凌河水环境，作为锦州地区主要供水地表水源，也相对降低了其水资源短缺的风险。葫芦岛市总风险指数均高于0.6，按照水资源短缺风险评估等级处于较高风险，这主要是因为葫芦岛地区供水需要量较大，作为海边旅游城市，其生活用水较高，其次区域水资源禀赋条件也相对低于其他三市，尤其是年降水量较低，也一定程度使得其水资源短缺风险较高。阜新市水资源短缺总风险指数在0.67～0.68之间，且各年份风险指数较为接近，这主要因为阜新地区水资源禀赋条件差，而作为主要以农业为主的区域，阜新农业耗水量较高，使得其水资源短缺风险较高，总体达到较高风险等级。

3.5 现状风险等级评估

对各年份水资源禀赋、水资源利用、水环境、社会经济以及总风险指数进行平均值计算，对朝阳市、锦州市、葫芦岛市以及阜新市的水资源短缺风险进行现状评估，结果见表9。

表9 辽西地区水资源短缺风险现状评估结果

从现状评估结果可看出，和各年份水资源短缺风险评估结果具有一致性，葫芦岛和阜新市总风险指数分别为0.66和0.68，总体达到较高风险，通过调查分析，主要和两市水资源禀赋条件有关，年降水量总体偏低，且由于农业耗水率都较高，使得其风险指数要高于其他两个地市，建议对区域农产品结构进行相应的调整和优化，降低农业用水耗水率，提高农业节水力度，此外可提高城镇污水处理能力来降低其水环境风险指数。朝阳市和锦州市由于区域内有大型供水水库，并通过近些年增速污水处理厂，总体提高水资源人均占有量，并降低了其水环境风险指数，总体风险相比于葫芦岛市和阜新市要低，但是也处于中等风险，建议可以加大对区域农业产业结构的优化，同样降低农业耗水量，通过增加农业灌溉节水设施来有效降低农业耗水量，从而保障区域水资源可持续利用。

4 结语

(1)葫芦岛市和阜新市水资源短缺风险高主要要和两市水资源禀赋条件有关，且农业耗水率均较高，建议对两市农产品结构进行相应的调整和优化，降低农业用水耗水率，提高农业节水力度，此外可提高城镇污水处理能力来降低其水环境风险指数。

(2)朝阳市和锦州市水资源短缺中等风险建议可加大对农业产业结构的优化，通过增设农业灌溉节水设施来有效降低农业耗水量，从而保障区域水资源可持续利用。

(3)在现状条件水资源短缺风险评估模型建立的基础上，可以增加未来水资源趋势变化成果，对区域水资源短缺风险进行趋势预测。