基于模糊集对法的大凌河流域水资源承载力研究.pdf

年第 期（第 卷）黑龙江水利科技 （）文章编号：（）基于模糊集对法的大凌河流域水资源承载力研究王继承（北票市常河营水利服务站，辽宁 北票 ）摘要：文章全面考虑大凌河流域水资源现状，从生态环境、经济、社会和水资源子系统选择 项指标构建评价体系，并利用模糊集对法评价各站点现状年和规划水平年的水资源承载力。结果表明：现状年除建昌、北票、义县、凌海站承载力达到级外，其它站点均属于级，水资源开发潜力较低已基本达到饱和，对此提出雨水污水资源化、节水、跨流域调水等提升大凌河流域水资源承载力的对策措施。关键词：模糊集对法；水资源承载力；水文站点；大凌河流域中图分类号：文献标识码：收稿日期 作者简介 王继承（），男，辽宁北票人，工程师，研究方向为水利水电工程、水土保持、河道治理、农村饮水、农村水利工程。大凌河流域概况大凌河是辽宁省西部最大的河流，发源于建昌县的水泉沟，海拔高程 ，呈西向东，流经朝阳、北票、义县于凌海注入渤海，流域面积 ，其中辽宁省内 ，全河长度 。干流建有白石、阎王鼻子、宫山咀三座控制性水库，流域左侧支流较多，主要有细河、凉水河子河、老虎山河和牤牛河。受经济快速发展、引水、城市化、筑坝、施肥等人类活动影响，流域内存在一定的地下水过度开发、水体污染和水生态功能退化等问题，经济社会、生态环境与水资源之间的协调性下降。大凌河流域属于温带季风气候，年均降水量 ，从南向北递减，这也是全省降水最小的区域。降水量年际变化较大，年内变化极不均匀，多集中于 月，占全年 左右，年内分配如表 所示。表 主要站点年均降水量地点项目月份 年建昌降水量 分配比 喀左降水量 分配比 朝阳降水量 分配比 北票降水量 分配比 义县降水量 分配比 凌海降水量 分配比 年第 期（第 卷）黑龙江水利科技 （）研究方法 评价指标充分考虑大凌河实际情况，遵循科学性、独立性、系统性和可操作性等原则选择 项典型指标，这些指标显著影响着流域水资源承载力，可以基本反映流域社会经济、生态环境和各行业供需水情况 。以 大凌河河道治理保护规划、辽宁省水资源公报、凌河“三带”战略性规划、凌河重点段生态综合治理工程项目库 等资料获取现状年各指标数据，如表 所示。表 水资源承载力评价指标与现状年数值目标层系统层指标层建昌喀左朝阳北票义县凌海流域水资源承载力水资源社会经济生态环境单位面积水资源量 水资源开发利用程度 人均水资源可利用量 城镇生活用水定额 （）人口密度 人（）人均 元 农田灌溉单位面积用水量 万元 用水量 生态用水率 模糊集对法集对分析法主要是定量刻画和定性分类某一特性上集对的联系，并建立相应问题背景下集对的同异反函数 。模糊集对分析主要是利用对立性、差异性和同一性描述系统内特定属性集对的内在联系或信息，对评价、预测、决策复杂系统性问题具有较好适用性与可行性，现已被广泛应用于生态环境、水资源、工程技术、自然资源等多个领域 。文章利用模糊集对法评价分析大凌河流域现状年（年）和规划水平年（年、年）水资源承载力，各等级划分如表 所示。表 水资源承载力等级划分集对势等级内涵特征 级水资源供给情况乐观，开发利用潜力大，承载力水平高 级水资源供给能够满足一定的经济发展，具有一定开发利用潜力，但已有相当规模 级水资源供给很难满足经济发展需求，开发利用潜力较小，基本达到饱和规模 结果与分析 流域水资源现状 水资源短缺大凌河流域年均水资源总量 亿，其中地表水 亿，地下水 亿。地下水可开采量为 亿，其中平原区和山丘区为 亿、亿，人均水资源量 ，不到全省平均 的 ，为全国人均 的 ，按联合国标准属于中度缺水区。亩均水资源量仅有 ，是全省平均 的 ，是全国 的 。流域内水资源短缺，干旱缺水，水利工程基础设施薄弱，严重制约工农业快速、健康发展；地下水超采对可持续利用构成极大威胁，争水问题突出，对流域内社会安定和经济发展构成严峻挑战；生态环境用水严重不足，生态系统脆弱。水环境问题大凌河流域所接纳的污废水中，朝阳、阜新两市所占比例较大，其中 排放量中凌海市最大，氨氮排放量以朝阳、阜新两市为主。沿河工矿企业、城镇的污废水大都不经处理直接排放到凌河干、支流，并且随着经济的发展和人口的增多排污量不断增大，加之径流量的减少，河道的自净能力不断降低，造成排污量远大于河道纳污能力，水质污染严重。另外，干流建成水库较多，当前面临着突出的水源保护等问题。根据 年大凌河诸排污口监测资料进行统计，大凌河干流朝阳段、义县段、凌海段及支流大凌河西支凌源及喀左段、细河阜新段、第二牤牛河建平段水质为类，未达到相应水功能区水质目标。生态环境脆弱大凌河流域面临着突出的土壤沙化、水土流失等生态问题，由于干旱少雨和风沙等影响，加之人为生产建设干扰，使流域内的植被退化严重，生态功能明显下降。人工林和天然次生林覆盖率低，并且树种单一、郁闭度低、林领较短，草场质量差，生态系统调节气候环境的功能下降。流域内水资源短缺，加之大量城市废污水的排放，造成河流水质恶化，水环 年第 期（第 卷）黑龙江水利科技 （）境承载力变低。另外，辽西地区旱作耕地和稀疏草地较多，森林植被稀少，而人为干扰更加重了对水土资源的破坏程度，致使水土流失现象依然存在，在大风、少雨、干旱等气候环境下极易产生风蚀，甚至发生沙尘暴。旱灾情况大凌河流域属温带季风气候，冬春少雨，气候干燥，多年平均降水量在 ，蒸发量一般在 之间，是辽宁省干旱地区之一。流域内多石山及风化沙土，植被条件较差，土壤涵养水源能力较差。据历史文献记载和调查，年至今亦平均 发生一次较大的旱灾，其中 年 间就有 春旱、秋旱与秋吊。年流域内出现历史大旱，造成了严重损失，干旱缺水及水资源短缺严重制约了当地发展。水资源承载力评价根据大凌河流域现状年（年）和规划水平年（年、年）相关数据资料，利用模糊集对法评价流域水资源承载力，结果如表 和图 所示。表 大凌河流域主要站点水资源承载力站点 年 年 年建昌级级级喀左级级级朝阳级级级北票级级级义县级级级凌海级级级（）承载力（）人口承载力图 年和 年 、人口承载力结果表明，大凌河流域现状年（年）水资源承载力整体达到级 级水平，水资源开发利用潜力较小，基本达到饱和状态，评价结果能够准确反映流域水资源实际情况，说明所构建的评价体系和模糊集对法具有较强的适用性与可靠性，可以用于水资源承载力评价。从总体上，大凌河流域面临着严峻的水资源形式，喀左、朝阳站均达到级，说明这些地区水资源进一步开发利用潜力较小；建昌、北票、义县和凌海站达到级，说明以上地区水资源供给能够满足一定的经济发展，具有一定开发利用潜力，但已有相当规模。规划水平年（年、年）水资源呈好转趋势，其中建昌、北票、凌海站水资源承载力从级提升到级，说明这三个地区的到 年水资源供给情况乐观，开发利用潜力大，承载力水平较高，这可能与流域内水资源保护和管理等有关 。防治对策今后生态环境、居民生活和社会经济发展对水资源的新增需求，总体上必须依靠生态修复、雨水污水资源化、节水和跨流域调水等解决，单纯的加大流域内水资源开发规模已无法满足可持续发展要求。）建设跨流域调水工程。采用输水工程从辽东富水流域调水，经水库调节向辽西缺水的朝阳、喀左等市县区提供生态环境、居民生活和工农业用水，有效缓解当地缺水问题。对大凌河流域实施水资源优化配置，以提升规划水平年流域内人口和经济承载力。）强化污水、雨水资源化。雨水是一种最直接经济的水源，城市雨水资源化一般涉及存储、收集、下渗、集流、利用、运输等环节，应加快推进一体化系统研发应用，其中贮存和下渗工程实现雨水资源化的重要途径 。另外，坚持治污与防污同步的原则，加快污水处理工程建设实现流域水资源可持续利用，污水资源化后可以用于景观、路面冲洗、绿化、冲厕、电厂冷却水等用途。（下转第 页）年第 期（第 卷）黑龙江水利科技 （）保持治理达标，工程水土保持措施总体布局合理，有效完成了主体工程设计和水土保持方案所要求的水土流失防治任务，水土保持设施质量总体合格，水土流失得到有效控制，项目区生态环境得到改善。参考文献：连燕大型石灰岩矿区水土保持设计实践 水利技术监督，（）：周权显矿山水土保持监测分析与评价 西部探矿工程，（）：王振飞子洲某矿区水土保持项目监测分析 陕西水利，（）：，石焱铁矿开采对地下水环境影响评价实证研究 中国金属通报，（）：（上接第 页）推动节水工程建设。紧急围绕不排污或少排污、低碳、降低能耗的原则，积极推进工业节水尽可能降低用水定额，最大限度地增加工业循环和重复用水率；加快节水型农业发展和产业结构调整，推广绿色、先进的农业技术和城市生活节水结束，扩大节水灌溉面积，减少灌溉定额，实行分质供水，提高水资源利用率和灌溉水利用系数。）保障生态用水。流域水资源承载力与生态环境密切相关，必须改善水资源功能创造良好的平台与条件，所以生态环境用水是提高水资源承载力和利用效率、改善区域用水条件的重要基础。大凌河流域生态用水率整体较低，生态环境用水只是能够维持河流动植物基本生存需求，与河畅、景美、岸绿、人水协调发展的目标相差甚远 。因此，保障生态用水实现经济、环境、资源协调发展，这也是实现大凌河流域水资源承载力提升的重要手段。结论文章全面分析了大凌河流域水资源现状，从生态环境、经济、社会和水资源子系统选择 项指标，采用模糊集对法评价建昌、喀左、朝阳、北票、义县、凌海主要站点 年、年和 年的水资源承载力的水资源承载力。结果显示，年除除建昌站承载力达到级外，其它站点均属于级，水资源利用潜力较低已基本饱和。因此，为满足大凌河流域未来生态环境、居民生活和社会经济发展对水资源的新增需求，结合当前存在的问题提出建设跨流域调水工程、强化污水与雨水资源化、推动节水工程建设以及保障生态用水等防治对策。参考文献：李云玲，郭旭宁，郭东阳，等 水资源承载能力评价方法研究及应用 地理科学进展，（）：鲍庆煜，周强，陈霞，等 基于协调发展的南京市水资源承载状 态 评 价 与 障 碍 因 子 诊 断 江 苏 水 利，（）：刘雁慧，李阳兵，梁鑫源，等 中国水资源承载力评价及变化 研 究 长 江 流 域 资 源 与 环 境 ，（）：李文君，邱林，陈晓楠，等 基于集对分析与可变模糊集的河流 生 态 健 康 评 价 模 型 水 利 学 报，（）：李继清，郑威，李建昌，等 基于集对分析的径流丰枯分析 华北水利水电大学学报：自然科学版，（）：唱彤，郦建强，金菊良，等 面向水流系统功能的多维度水资源承载力评价指标体系 水资源保护，（）：李治军，董智，陈末，等 基于模糊分析法的合肥市水资源承载力评价 水电能源科学，（）：，徐翔宇，郦建强，金菊良，等 基于风险矩阵的多要素水资源承载力综合评价方法 水利水电科技进展，（）：李欣，方斌，施龙博，等 基于集对分析法的城市土地利用集约水平研究：以南京市江宁区为例 南京师大学报：自然科学版，（）：，孙玥 基于多因素综合评价模型的辽中地区水资源承载力分析 水利规划与设计，（）：卞锦宇，宋轩，耿雷华，等 太湖流域水资源承载力特征分析及评价研究 节水灌溉，（）：，刘志明，周召红，王永强，等 区域水资源承载力及可持续发 展 综 合 评 价 研 究 人 民 长 江，（）：席萍梅 基于组合权重法的大凌河水质及影响因素分析 水土保持应用技术，（）：肖晶函 大凌河河流水系演变特征及其响应机制研究 水土保持应用技术，（）：贾峰 辽中县水资源开发利用程度探析 黑龙江水利科技，（）：