基于模糊综合评判的吉林省西部地区农业水资源承载能力分析——以松原市为例

'基于模糊综合评判的吉林省西部地区农业水资源承载能力分析——以松原市为例基于模糊综合评判的吉林省西部地区农业水资源承载能力分析??以松原市为例王楠1,张文静2(1.长春工程学院,吉林长春130012;2.吉林大学环境与资源学院,吉林长春130021)摘要:在分析松原市水资源特征及开发利用等对承载能力影响的主要因素的基础上,确定耕地灌溉率,水资源利用率,农业水资源利用率,灌溉用水指标,农业供水模数,农业需水模数,地表水开发程度,地下水开发程度8个因素作为松原市农业水资源承载能力综合评价的主要指标,采用模糊综合评判模型对松原市现状水资源承载能力进行评价,结果表明在研究阶段,松原市农业水资源处于饱和状态,并由饱和阶段向过饱和阶段过渡,到2015年,过渡到过饱和阶段,预示着农业水资源已经出现短缺;同时综合评分值从2010年0.362下降到2015年0.295,表明松原地区农业水资源开发潜力很小,农业用水出现短缺,应采取控制措施。关键词:农业水资源承载能力;评价指标;综合评判模型;松原市中图分类号:TV213 农业水资源承载能力具有双重属性,即自然属性和社会属性。大小取决于区域自然环境、水资源量、经济技术发展水平、社会经济结构和承载驱动力大小等诸多因素【1】。对农业水资源承载能力分析计算目的是调整水资源开发利用结构,合理优化配置,最终塑造出一个“节水型农业”目标,使农业、社会经济、环境协调发展。而吉林西部作为“十二五规划”和“吉林省增产百亿斤商品粮能力建设规划”的主要后备开发区,农业水资源显得更加重要。农业水资源承载力与较多因素有关系,如人口数量、经济阶段性发展目标、农业阶段性发展目标、环境最高承载负荷、水资源最大开采量、水资源开采难度系数等【2-3】,所以在计算农业水资源承载力时要考虑诸多限制因素,不同方法计算承载力限制因子表达形式也不近相同,下面主要介绍模糊综合评判方法,选取评价指标,对松原市农业水资源承载能力进行评价分析。1研究区概况基金项目:吉林省科技厅软科学计划(20110672)作者简介:王楠(1980-),女,吉林磐石人,讲师,博士,主要从事水资源评价工作。E-mail:nancy2297@163.松原市地处吉林省中西部,松嫩平原南端。全市总人口290余万,幅员面积22034km2,占吉林省面积的12%。全区地表水多年平均径流深为9mm,多年平均径流量为4.41亿m3,其中松原地区为1.54亿m3。本区内河流主要有两大 特征。首先全区河流相对较少,只有洮儿河、霍林河径流贯穿区内,其他河流,如松花江、嫩江等均沿东部边境流淌,对本区水资源补给作用有限。并且近年来由于上游不断修建水利工程设施,设坝截流,河水流量在不断减少,洮儿河等部分河流已出现季节性断流。其次本区地表水资源分布严重不均匀,绝大部分地表水资源分布在东部边境地区,主要集中于松花江和嫩江,约占全区地表水资源的90%以上。可见,该地区水资源比较缺乏。由于该区处于半干旱半湿润地带,旱灾发生比较频繁,所以在水资源不是十分丰富的条件下,更应该合理利用有限的水资源发展农业。2评价方法和评价指标2.1模糊综合评判模型给定两个有限域和,其中代表综合评判各个因素组成的一个集合,代表由评语组成集合,则模糊评判为,式中为的模糊子集,,0≤≤1,为对隶属度,则是的模糊子集,,0≤≤1,则为等级对所得模糊子集的隶属度,表明最终的综合评判结果【4-5】。作为评判的矩阵为:式中表示的评价对等级的隶属度,矩阵中第行即为对第个因素的单个因素最终评判的结果。因素满足,同时模糊变换也就可退化为普通矩阵进行计算,即:2.2权重确定本文采用层次分析法(AHP)来确定各评价因素的权重,其基本原理如下【6-7】:(1)构造判断矩阵A,并引入1()、3()、5()、7()、9()以及他们的倒数作为标度使判断能够定量化。(2)根据重要性进行排序:求得判断矩阵所对应最大特征根的特征向量,,的每个分量即为因素集U中各因素分配的权重。(3)一致性的检验:判断矩阵的一致性检验指标,为平均随机的一致性指标。如果<0.1,可说明权重分配是比较合理的;否则,需要调整,直至得到满意的一致性为止【8】。2.3指标选取与指标分级根据松原市农业用水的实际情况,并借鉴其他评价体系及其标准,选取8项评价指标,具体如下: 选取①耕地灌溉率:灌溉面积/耕地面积(%);②水资源利用率:总供水量/可利用水资源总量,采用P75%代表年的水资源利用率(%);③农业水资源利用率:农业供水量/可利用水资源总量,采用P75%代表年的水资源利用率(%);④灌溉用水指标:平均灌溉用水量/单位面积农田m3/hm2;⑤农业供水模数:农业供水量/绿洲面积(104m3/km2);⑥农业需水模数:农业需水量/绿洲面积(104m3/km2);⑦地表水开发程度:地表水供水量/地表水资源可利用量(%);⑧地下水开发程度:地下水供水量/地下水资源可利用量(%),八个评价指标作为评价因素【9-10】,并将各因素对水资源承载能力的影响程度划分为5个等级,见表1。表1水资源承载能力分级表评价因素承载能力状态过饱和状态饱和状态临界状态有一定承载能力潜力较大其中和级表示状况较差,处于承载能力的过饱和及饱和状态,说明对这个地区如果不采取水资源保护或者合理配置等措施的话,按照之前的经济发展模式,当地的水资源就会发生匮乏,制约当地的经济发展;表明农业水资源有一定承受能力,仍具有一定的发展潜力;则表明农业水资源承载能力较大,目前的开发利用程度和发展规模都较小,因而可以扩大开发农业水资源;则处在和之间,表明本区水资源开发利用程度已有相当规模,但是仍有一定的开发利用潜力,这就更加要求我们合理利用水资源【11】。3松原市农业水资源承载能力计算3.1各个指标评价分级 根据《2010年松原市水资源公报》中的数据,计算出水资源承载能力八个评判因素指标值。对于反映每一个等级水资源承载能力状况,对、、、、进行0~1之间划分【12】,取0.05,0.25,0.50,0.75,0.95。详见表2。表2各评判指标分级值表评价因素耕地灌溉率(%)95.080.068.054.243.3水资源利用率(%)85.667.653.344.534.8农业水资源利用率(%)73.963.852.141.832.0灌溉用水指标(m3/hm2)5678798298751132413798农业供水模数(104m3/km2)10.08.727.016.315.11农业需水模数(104m3/km2)9.117.656.325.214.33地表水开发程度(%)92.079.366.251.139.5地下水开发程度(%)30.023.020.217.114.9评分值0.050.250.500.750.95在最终评定时,按照上述的值以及矩阵中各等级隶属度的值,按下式分析计算,值是为了突出优势等级,通常取1。3.2构造判断矩阵根据各评判因素指标值,计算出判断矩阵:通过计算,得到0.030.1,符合一致性检验的条件,说明层次排列结果是可以使用的。3.3农业水资源承载能力评价 将基础数据带入公式中,得到松原市2010、2011、2015年个评价因素指标值(表3)。其中,2011年和2015年分别计算了在P(来水保证率)等于50%和75%情况下,各评价因素指标值。表3松原市不同年份农业水资源利用评价因素指标值评价因素2010年(“十一五收官之年”)2011年(“十二五开局之年”)2015年(“十二五收官之年”)50%75%50%75%95.080.068.054.243.385.667.653.344.534.873.963.852.141.832.0567879829875113241379810.08.727.016.315.119.117.656.325.214.3392.079.366.251.139.530.023.020.217.114.9表4松原市不同年份农业水资源利用评价结果综合评分值20100.2510.5220.1510.2130.0920.362201150%0.3230.4320.1610.1930.0540.34575%0.3340.4450.1530.2050.0320.344201550%0.3930.3330.2750.1160.0570.33675%0.4740.3260.2470.1350.0330.295 根据前述,得到松原市2010、2011、2015年农业水资源承载能力结果(表4)。由上表可以看出,在2010年,松原市农业水资源处于饱和状态,表明农业水资源开发潜力较小,到2011年,农业水资源在P50%和P75%情况下,仍处于饱和状态,但相对于2010年,有向过饱和状态转变的趋势,而到了2015年,农业水资源在P50%和P75%情况下已经进入过饱和阶段,预示着农业水资源已经出现短缺,应该采取控制措施;综合评分值中可以看出,该区基本处于0.20~0.40,表明松原地区农业水资源开发潜力很小,从2010年到2015年其值呈现逐年减小的趋势,因而在今后农业水资源开发潜力将逐渐减小。5结论建议根据松原市最终的评判矩阵及综合评分值可以看出,松原市水资源开发利用程度已有相当规模,其开发利用潜力较小,必须加速建设大型引水工程,加快推进中部城市引松供水工程建设步伐,完成引嫩入白工程、哈达山水利枢纽工程建设任务。参考文献:[1]基于模糊综合评判的新疆奇台县农业水资源承载力分析[J].水资源与水工程学报,2010.[2]田文苓.区域水资源承载能力与评价指标体系研究[J].海河水利,2003,2[3]姚治君,王建华,江东,陈传友.区域水资源承载能力的研究进展及其理论探析[J].水科学进展,2002,1[4]闵庆文,余卫东,张建新.区域水资源承载能力的模糊综合评价分析方法及应用[J].水土保持研究,2004,9(3)[5]刘沂轩,熊彩霞,于淑雯.徐州市数资源承载能力多情景综合评价[J].水电能源科学,2009. 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