關(guān)于洞庭湖流域水資源論文
１水資源供需分析
（１）需水分析。可將洞庭湖流域需水部門分為農(nóng)業(yè)、工業(yè)、居民生活、城鎮(zhèn)公共及生態(tài)環(huán)境５種類型，統(tǒng)計(jì)２０１０年洞庭湖流域１４個(gè)主要城市各需水部門用水量，匯總結(jié)果見(jiàn)表１。由表１可看出，在洞庭湖流域１４個(gè)主要城市中，長(zhǎng)沙市工業(yè)用水量及總用水量最大。
（２）供水分析。２０１０年洞庭湖流域１４個(gè)主要城市總供水量為１９０７．００×１０８ｍ３，比２００９年偏多３６．２０％，比多年平均偏多１２．９０％，其中地表水為１８９９．３１×１０８ｍ３，地下水為７．６９×１０８ｍ３。統(tǒng)計(jì)２０１０年洞庭湖流域各城市水量情況，結(jié)果見(jiàn)圖２。由圖２可看出，洞庭湖流域水量充足，但作為湖南核心經(jīng)濟(jì)區(qū)的長(zhǎng)株潭城市群水量相對(duì)于其他城市較少，特別是湘潭市，水量?jī)H為４８．９８×１０８ｍ３。整個(gè)洞庭湖流域地表水豐富，地下水量遠(yuǎn)少于地表水量，且地表水量幾乎等于總水量，１４個(gè)主要城市供水水源幾乎全部來(lái)自地表水，基本不考慮地下水供水。
（３）缺水分析。洞庭湖流域水資源供需平衡匯總結(jié)果。洞庭湖流域水資源開(kāi)發(fā)利用率低，最高值尚不足５０％，在洞庭湖流域１４個(gè)主要城市中，水資源開(kāi)發(fā)利用率最高的城市依次為湘潭市、長(zhǎng)沙市。但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的加速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷推進(jìn)，一方面總用水量逐漸提高，水資源開(kāi)發(fā)利用率逐漸提高，如２０１０年洞庭湖流域總用水量和水資源開(kāi)發(fā)利用率較２００９年均略有提高。隨著用水量增加，供水設(shè)施建設(shè)規(guī)模及數(shù)量隨之增大，用水消耗量也會(huì)增加，如管道漏水量；另一方面污染越來(lái)越嚴(yán)重，水環(huán)境破壞程度加大，水質(zhì)下降嚴(yán)重，總水量中的可用水量日漸減少；由此引發(fā)工程型、設(shè)施型以及污染型水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)。
２評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取
以洞庭湖流域水資源短缺特征為依據(jù)，結(jié)合代表性與可操作性相結(jié)合、系統(tǒng)性與層次性相結(jié)合的指標(biāo)選取原則，建立了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。
３循環(huán)組合模型的構(gòu)建
３．１構(gòu)建原理
首先選取幾種評(píng)價(jià)方法分別對(duì)同一問(wèn)題進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，然后用Ｋｅｎｄａｌｌ和諧系數(shù)法檢驗(yàn)這幾種評(píng)價(jià)方法是否具有一致性。因?yàn)閷?duì)同一問(wèn)題采用不同的方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，應(yīng)該具有一致性。若不具有一致性，則說(shuō)明權(quán)重有誤，應(yīng)重新計(jì)算或選取評(píng)價(jià)方法進(jìn)行評(píng)價(jià)和檢驗(yàn)，直到具有一致性為止。任何一種組合評(píng)價(jià)方法實(shí)質(zhì)上均可近似視為所涉及的各種評(píng)價(jià)方法的線性加權(quán)組合，其差異僅在于權(quán)系數(shù)確定方法不同。若每種評(píng)價(jià)方法的方差均已知，則可用優(yōu)化的方法一次求出組合權(quán)重系數(shù)，事實(shí)上各種評(píng)價(jià)方法的方差未知，只能采取逐步優(yōu)化的方法以取得合理的評(píng)價(jià)結(jié)果。當(dāng)驗(yàn)證所選取的幾種評(píng)價(jià)方法具有一致性后，對(duì)單一評(píng)價(jià)結(jié)果排序，基于第ｉ個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象在第ｊ種方法下的排名，分別采用平均值法［６］、Ｂｏａｒｄａ法以及Ｃｏｍｐｅｌａｎｄ法３種組合方法進(jìn)行組合評(píng)價(jià)，若３種組合評(píng)價(jià)結(jié)果仍存在差異，按照循環(huán)思路，再將３種組合評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行組合，在這個(gè)過(guò)程中，３種組合評(píng)價(jià)結(jié)果差異逐漸變小，即標(biāo)準(zhǔn)差逐漸減小，直到標(biāo)準(zhǔn)差為０，３種組合評(píng)價(jià)結(jié)果完全相同，即得到最終評(píng)價(jià)結(jié)果。
３．２循環(huán)組合評(píng)價(jià)中單一評(píng)價(jià)
（１）指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化。正、負(fù)效應(yīng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理的計(jì)算公式分別為：ｐｉｊ＝ｘｉｊ－ｘｍｉｎｊｘｍａｘｊ－ｘｍｉｎｊ（１）ｐｉｊ＝ｘｍａｘｊ－ｘｉｊｘｍａｘｊ－ｘｍｉｎｊ（２）式中，ｘｉｊ為指標(biāo)ｊ在ｉ狀態(tài)下的實(shí)際值；ｘｍａｘｊ、ｘｍｉｎｊ分別為指標(biāo)ｊ的最大實(shí)際值、最小實(shí)際值。
（２）指標(biāo)權(quán)重的確定。本文分別采用主觀評(píng)價(jià)法中的層次分析法（ＡＨＰ）和客觀評(píng)價(jià)法中的主成分分析法以及熵值法確定指標(biāo)權(quán)重，并由此對(duì)水資源短缺的風(fēng)險(xiǎn)度進(jìn)行單一評(píng)價(jià)。（３）風(fēng)險(xiǎn)度Ｆ計(jì)算。本文采用的風(fēng)險(xiǎn)度Ｆ計(jì)算公式為：Ｆ＝∑ｍｊ＝１ｗｊｐｉｊｉ＝１，２，…，ｎ；ｊ＝１，２，…，ｍ（３）式中，ｗｊ為權(quán)重值；ｐｉｊ為標(biāo)準(zhǔn)化處理后的值。
３．３Ｋｅｎｄａｌｌ和諧系數(shù)法
Ｗ檢驗(yàn)原假設(shè)Ｈ０，ｍ種評(píng)價(jià)方法不具有一致性；備擇假設(shè)Ｈ１，ｍ種評(píng)價(jià)方法具有一致性。假設(shè)ｍ種評(píng)價(jià)方法對(duì)ｎ個(gè)不同地區(qū)進(jìn)行評(píng)價(jià)，ｔｉｊ表示第ｉ個(gè)被評(píng)地區(qū)在第ｊ種評(píng)價(jià)方法下的排名，檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量Ｗ計(jì)算公式為：Ｗ＝１２∑ｎｊ＝１∑ｍｉ＝１ｔｉ（）ｊ２－３ｍ２ｎ（ｎ＋１）２ｍ２ｎ（ｎ２－１）（４）當(dāng)ｎ＞７時(shí)，可應(yīng)用大樣本近似法計(jì)算卡方值，卡方值計(jì)算公式為：２＝ｍ（ｎ－１）Ｗ（５）式（５）服從自由度為ｎ－１的"２分布，給定顯著性水平α，當(dāng)檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值大于臨界值時(shí)，拒絕原假設(shè)，則認(rèn)為ｍ種評(píng)價(jià)方法具有一致性。
３．４組合評(píng)價(jià)方法
（１）平均值法。若設(shè)ｔｉｊ為第ｉ個(gè)被評(píng)價(jià)對(duì)象在第ｊ種評(píng)價(jià)方法下的排名，將其轉(zhuǎn)換為分?jǐn)?shù)Ｆｉｊ：Ｆｉｊ＝ｎ－ｔｉｊ＋１（６）式中，ｎ為被評(píng)價(jià)對(duì)象總數(shù)。均值法組合評(píng)價(jià)得分為Ｄｉｊ＝１ｍ∑Ｆｉｊ。
（２）Ｂｏａｒｄａ法。Ｂｏａｒｄａ法是一種少數(shù)服從多數(shù)的方法。若評(píng)價(jià)認(rèn)為被評(píng)價(jià)對(duì)象ｉ優(yōu)于被評(píng)價(jià)對(duì)象ｊ的個(gè)數(shù)大于被評(píng)價(jià)對(duì)象ｊ優(yōu)于被評(píng)價(jià)對(duì)象ｉ的個(gè)數(shù)，記為ｑｉＳｑｊ。定義Ｂｏａｒｄａ矩陣為：Ｂ＝（ｂｉｊ）ｎ×ｎ（７）其中ｂｉｊ＝１ｑｉＳｑｊ０｛其他
（３）Ｃｏｍｐｅｌａｎｄ法。Ｃｏｍｐｅｌａｎｄ法是一種區(qū)分優(yōu)與劣的方法。若評(píng)價(jià)認(rèn)為被評(píng)地區(qū)ｉ優(yōu)于ｊ，記為ｑｉＳｑｊ。若評(píng)價(jià)認(rèn)為被評(píng)地區(qū)ｊ優(yōu)于ｉ，記為ｑｊＳｑｉ。定義Ｃｏｍｐｅｌａｎｄ矩陣為：Ｂ＝（ｂｉｊ）ｎ×ｎ（８）其中ｂｉｊ＝１ｑｉＳｑｊ０其他－１ｑｊＳｑ烅烄烆ｉ被評(píng)價(jià)對(duì)象按Ｂｏａｒｄａ法和Ｃｏｍｐｅｌａｎｄ法組合評(píng)價(jià)得分為Ｄｉｊ＝∑ｂｉｊ。按組合評(píng)價(jià)得分重新排名，得分高排前面，得分低排后面。若重新排序出現(xiàn)排名相同時(shí)，計(jì)算３種評(píng)價(jià)結(jié)果排名標(biāo)準(zhǔn)差，標(biāo)準(zhǔn)差小者排前面。
４水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果與分析
采用建立的循環(huán)組合模型對(duì)洞庭湖流域１４個(gè)主要城市水資源短缺的風(fēng)險(xiǎn)度進(jìn)行評(píng)價(jià)和排名。分別通過(guò)層次分析法、主成分分析法及熵值法計(jì)算得到１７個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。各指標(biāo)權(quán)重分布集中在０．０２～０．２０之間，３種賦權(quán)法確定出權(quán)重最高的指標(biāo)分別為年均降水量、水利建設(shè)投資比和水質(zhì)綜合合格率，表明降水、水質(zhì)和水利設(shè)施建設(shè)是引發(fā)水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵因子。將１７個(gè)指標(biāo)權(quán)重值和標(biāo)準(zhǔn)化值按式（３）進(jìn)行計(jì)算，得到各城市水資源短缺的風(fēng)險(xiǎn)度和排名。層次分析法、主成分分析法和熵值法評(píng)價(jià)洞庭湖流域水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)均處于中低水平，但評(píng)價(jià)結(jié)果存在一定差異，如張家界市，３種評(píng)價(jià)方法得到的排名分別為８、１、５。計(jì)算Ｋｅｎｄａｌｌ和諧系數(shù)Ｗ檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量值得０．６２４，卡方值得２４．３３３，給定顯著性水平０．０５，查得臨界值為２２．３６２，卡方值大于臨界值，拒絕原假設(shè)，即３種評(píng)價(jià)方法具有一致性。
可對(duì)３種單一評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行組合評(píng)價(jià)。首先對(duì)單一評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行第一次組合評(píng)價(jià)，并計(jì)算３種組合評(píng)價(jià)結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)差。經(jīng)第一次組合評(píng)價(jià)后，１４個(gè)城市中８?jìng)�(gè)城市在３種組合方法下得到的風(fēng)險(xiǎn)度排名均相同，如郴州市。但還有６個(gè)城市在３種組合方法下排名不完全均相同，標(biāo)準(zhǔn)差不完全為０，其中岳陽(yáng)市在３種組合評(píng)價(jià)方法下的'風(fēng)險(xiǎn)度排名系列標(biāo)準(zhǔn)差最大，為１．８８６。故還需對(duì)３種組合評(píng)價(jià)排名結(jié)果進(jìn)行再次組合，計(jì)算結(jié)果。
經(jīng)第一次循環(huán)組合評(píng)價(jià)后，株洲市風(fēng)險(xiǎn)度在３種組合方法下排名均相同，且１４個(gè)城市中１０個(gè)城市在３種組合方法下得到的風(fēng)險(xiǎn)度排名均相同，在３種組合評(píng)價(jià)方法下排名差異更小，此時(shí)，只有長(zhǎng)沙市、衡陽(yáng)市、岳陽(yáng)市以及張家界市在３種組合評(píng)價(jià)方法下的風(fēng)險(xiǎn)度排名系列標(biāo)準(zhǔn)差不為０，為０．４７１４。還需對(duì)３種組合評(píng)價(jià)排名結(jié)果進(jìn)行再次組合。
經(jīng)第二次循環(huán)組合評(píng)價(jià)后，１４個(gè)城市在３種組合方法下得到的風(fēng)險(xiǎn)度排名均相同，得到最終評(píng)價(jià)結(jié)果即風(fēng)險(xiǎn)度高低排名依次為湘潭市＞婁底市＞長(zhǎng)沙市＞衡陽(yáng)市＞張家界市＞岳陽(yáng)市＞益陽(yáng)市＞株洲市＞常德市＞邵陽(yáng)市＞郴州市＞湘西自治州＞永州市＞懷化市。可見(jiàn)１４個(gè)城市中水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)度最高的城市依次為湘潭市、婁底市、長(zhǎng)沙市，最低的城市依次為懷化市、永州市、湘西自治州。洞庭湖流域雖然水量充足，但存在中低水平的風(fēng)險(xiǎn)度。采用循環(huán)組合優(yōu)化模型得到的風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)結(jié)果與現(xiàn)實(shí)狀況一致，說(shuō)明循環(huán)組合優(yōu)化模型具有較強(qiáng)的適用性。
５結(jié)論
本文采用循環(huán)組合模型對(duì)洞庭湖流域１４個(gè)主要城市水資源短缺進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，得到風(fēng)險(xiǎn)排名最高的城市依次為湘潭市、婁底市、長(zhǎng)沙市，最低的城市依次為懷化市、永州市、湘西自治州。盡管洞庭湖流域水量充足，但存在中低水平的水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)。評(píng)價(jià)結(jié)果與現(xiàn)實(shí)狀況一致，說(shuō)明循環(huán)組合優(yōu)化模型具有較強(qiáng)的適用性，值得推廣應(yīng)用。
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