水资源安全评估方法分析

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编者按：本论文主要从水资源安全的模糊综合评价；应用实例；西安市水资源安全综合评价结论等进行讲述，包括了综合评价模型建立、评价指标的确定、对水资源的开发利用程度上还有很大的空间，应对我市大部分地区进行产业结构调整、，水资源安全是一个综合概念，不能简单用一两个指标反映它的全部内容等，具体资料请见：

摘要：水资源安全问题的研究对地区的经济社会发展具有重要的意义。本文以西安市为例，从水资源所具有的自然属性、社会属性和经济性出发，并充分考虑影响水资源安全的各种因素和指标，采用模糊综合评价方法对水资源的安全问题作出了评价。

关键词：水资源影响因素安全程度模糊评价可持续发展

水资源安全是水资源供给与需求相互均衡的状态，即保障人类生存与发展的水资源的稳定、持续、及时与足量的供给；从可持续发展的角度出发，认为水资源安全主要指一个国家实际占有的水资源量，能够稳定、及时、持续并充足的保障国家或地区经济社会当前的需要和可持续发展所需的状态与能力。通过对水资源的安全评价，能够反映国家或地区的安全现状，在各项评价指标值中，可以反映出各个因素的安全隐患。水资源安全系统是一个复杂且模糊的系统，处理这样的复杂系统，由于“不相容原理”的存在，运用常规的数学方法是难以如意的，因此适宜用模糊数学的方法进行处理。再者，水资源安全是一个综合概念，不能简单用一两个指标反映它的全部内容。所以，需要从水资源的供需状况、水质状况以及供给结构等进行全面分析，综合评价水资源安全状况。

1水资源安全的模糊综合评价

模糊数学是近三十年发展起来的一门崭新的边缘学科，它不仅扩充了经典数学的内容，而且在人工智能、信息处理、自动控制、系统分析、预测预报和经济管理等科技领域中有广泛的应用。模糊综合评价用于模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象作出一个总体评价。

1.1综合评价模型建立当评判中因素较多时，采用多层次综合评价法较佳。具体步骤为：

第一步，对因素集合X进行划分，将其分成k个子集X={X1，X2，…，Xk}，当然它们应当满足Xi=Xi，且XiⅠXj=φ（i=j）

这样，我们得到第二级因素集合Xi（1≤i≤k），并记Xi={xi1，xi2，…，ximi}，Xi中含有mi个因素，且mi=m。

第二步，就每个Xi的mi个因素，按模糊六种评价法之一作单因素评价，得Bi={bi1，bi2，…，bin}=Ai·R(i)

其中Ai={ai1，ai2，…，ain}(1≤i≤k)。

第三步，把每个Xi作为一个因素，Bi作为Xi的单因素评价，按第二步中的评价法进行综合评价，按第二步中的评价法进行综合评价，得B={b1，b2，，bn}=A·R

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

二层次综合评价B。若对Xi再作划分，可得三层次以至多层次的综合评价模型。

1.2评价指标的确定水资源除了本身的自然性外，还具有社会性、环境性和经济性。本文选取从水资源量、社会经济、供水、需水、缺水和水环境6类因素进行综合评价。其中每一因素都有不同的指标，水资源量包含有人均水资源占有量、每公顷水资源量、径流系数和干旱指数四项指标，社会经济包含有人口密度、人均GDP、工业产值模数、耕地率、灌溉率和人均灌溉面积六项指标，供水因素含有供水模数、人均供水量、水资源利用率和地下水供水比例四项指标，需水因素包含需水模数、生态用水率、单位GDP需水量、耗水量、春灌引水率五项指标，缺水因素用缺水率指标，水环境因素由水质等级、污径比两个指标来进行评价。

隶属函数的确定有模糊统计实验法、二元对比排序法、逐级估量法和与模糊分布拟和的方法。本文所选取的隶属度是表示水资源安全度，取值在0~1，隶属数值越高说明该项指标对水资源安全影响程度越大。根据水资源的紧缺程度，并参照前人所做的文献，将隶属度分为5级1.3安全程度评价标准根据评价指标综合隶属度D的大小划分为非常危险（D≥0.56）、不安全（0.50≤D<0.65）、临界安全(0.35≤D<0.50)及安全(D<0.35)4个级别。根据评价结果，若评价指标中某类指标的隶属度数值较高，说明在该地区该类指标对水资源安全状况的影响较大。据此可对地区水资源安全状况进行障碍诊断并提出相应的整治措施。

2应用实例

西安市位于黄土高原渭河二级阶地上，面积9983平方公里，人均地表水资源量约为330立方米，仅相当于全国人均占有量的1/6。耕地面积477万亩，其中设施灌溉面积330万亩，多年来，西安市的农业灌溉用水一直占大头，达7.58亿立方米，占全市总用水量的42%。跟据模糊综合评价模型以及今年西安市水资源数据资料，西安市水资源安全评价指标权重、含义及隶属度值数据显示

注：括号内数字为权重值。

3西安市水资源安全综合评价结论

根据上述方法，计算得到西安市水资源安全状况综合水平隶属度为0.45，（评价结果见表3），属于临界安全状态。从以上指标的计算中可以看出，人均水资源量、每公顷水资源量、工业产值模数、水资源利用率、春灌引水率、污径比的隶属度均高，达到0.9；生态用水率、地下水供水比例、人均灌溉面积、径流系数、人均GDP的隶属度很低，为0.1。

从我市水资源的安全评价来看，对水资源的开发利用程度上还有很大的空间，应对我市大部分地区进行产业结构调整，加强节水设施建设，开展以提高用水效用率，建立高效有序的水资源管理体系，促使西安市经济的可持续发展。