水资源承载能力评价分析

毕业论文 水资源承载能力评价分析 专 业 名 称 ：水文与水资源 5摘要水是一切生命的起源，是包括人类在内的所有生物必备的生存和发展重要资源。在社会发展和经济高速腾飞的当下，环境恶化问题不断严重，环保开始进入人们的视线，这其中，当务之急是水环境与社会经济、人口的矛盾冲突，水资源的合理开发和利用已经成为当前世界各个国家急需解决的难题。水生态的恶化对国家社会经济的发展将会造成不良影响和严重制约，如何合理进行水环境保护和水生态建设成为国家目前首要等待解决的问题之一。本文以武穴市为背景开展水资源承载能力研究。借鉴国内外研究成果，建立水资源条件、水生态条件、社会经济条件三个层次的评价体系，选取模糊综合评价法和集对分析法进行武穴市水资源承载能力评价分析。评价结果将在一定程度上为武穴市的水资源规划、合理开发利用、优化资源配置、先进科学管理提供理论支持和技术支撑，促进武穴市水资源与社会、经济、人口和生态的可持续发展。第一章，绪论部分，指出了本次毕业设计的基本研究背景和选题的现实意义，在现有的前人研究成果上，论述了水资源承载能力的基本定义和研究方法模型。第二章，从水资源、水生态和社会经济三方面，综合介绍了武穴市，包括地理位置、气候条件、水资源状况、环境状况、人口、经济等方面情况。第三章，按照水资源承载能力的基本理论、概念基础和相关评价指标选取的原则，构建武穴市水资源承载能力评价指标体系，从水资源条件、水生态条件、社会经济条件三个子系统，选取了具有14个单项评价指标的评级体系，划分五个评价等级。查取有关资料，得到现状年2015年和规划年2020年、2025年的指标数据。第四章，介绍常用水资源承载能力评价计算方法，选取模糊综合评价法和集对分析法进行计算，并具体阐述内容和计算步骤，包括隶属度计算和权重分配。根据数据和研究方法，计算承载力有关各项指标具体数值。第五章，总结本次毕业设计成果，依据计算结果，得出结论，武穴市水资源承载力状况为“一般”。最后，给出提高武穴市水资源承载力的具体措施和建议。关键词：水资源承载能力评价；集对分析法；模糊综合评价；武穴市ABSTRACTWater is the origin of all life. It is an essential resource for the survival and development of all living things, including human beings. With the rapid development of social development and rapid economic development, the problem of environmental degradation has become increasingly serious and environmental protection has begun to attract peoples attentions. Among these, the most urgent task is the contradiction between the water environment, socio-economic and population, and the rational development and utilization of water resources has become the urgent problems that countries urgently need to solve. The deterioration of water ecology will have adverse effects and severe constraints on the development of the countrys social economy. How to properly implement water environmental protection and water ecological construction has become one of the issues that the country currently has to solve first.This article studies the carrying capacity of water resources in the context of Wuxue City. Using domestic and foreign research results for reference, three levels of evaluation systems for water resources conditions, aquatic ecological conditions, and socio-economic conditions were established. Fuzzy comprehensive evaluation methods and set pair analysis methods were selected to evaluate the water resources carrying capacity of Wuxue City. The evaluation results will, to a certain extent, provide theoretical support and technical support for Wuxue Citys water resources planning, rational development and utilization, optimization of resource allocation, and advanced scientific management, so as to promote the water resources of Wuxue City and social, economic, population, and ecological Continuous development.The first chapter, the introduction part, pointed out the basic research background and the practical significance of the topic in this graduation thesis. Based on the existing predecessor research results, the basic definition of water resources carrying capacity and the research method model were discussed.The second chapter comprehensively introduces Wuxue City from the three aspects of water resources, water ecology and social economy, including geographical location, climatic conditions, water resources status, environmental conditions, population, and economy.In the third chapter, according to the basic theory of water resources carrying capacity, the conceptual basis and the principle of selection of relevant evaluation indicators, the evaluation index system of water resources carrying capacity in Wuxue City is constructed. The three subsystems are water resources, water ecological conditions and social economic conditions. A rating system with 14 individual evaluation indicators was selected and five evaluation grades were divided. Check the relevant data to obtain the indicator data for the current year 2015 and the planning year 2020 and 2025.The fourth chapter introduces the calculation method of the commonly used water resources carrying capacity evaluation, chooses the fuzzy comprehensive evaluation method and set pair analysis method to calculate, and specifically explains the contents and calculation steps, including the calculation of membership degree and weight distribution. According to the data and research methods, calculate the specific values of each indicator of bearing capacity.Chapter 5, summarizing the results of this graduation project, based on the calculation results, concluded that the water resources bearing capacity of Wuxue City is “general”. Finally, concrete measures and suggestions for improving water resources carrying capacity in Wuxue City are given.Key words: water resources carrying capacity; fuzzy evaluation; set pair analysis; Wuxue City目 录1 绪论11.1 选题背景与研究意义11.2 国内外研究现状21.2.1 水资源承载能力概念21.2.2 水资源承载能力研究方法31.3 研究内容41.4 研究方法及技术路线42 研究区概况62.1 武穴市水资源概况62.2 武穴市水生态环境概况72.3 武穴市经济发展概况73 水资源承载能力评价指标体系93.1 评价指标体系构建93.1.1 评价指标选取原则93.1.2 评价指标体系构建原则93.1.3 评价指标体系构建103.2 指标数据来源113.3 评价等级划分124 水资源承载能力计算分析154.1 现有方法介绍154.2 模糊评价法174.2.1 建立因素集和评价集174.2.2 等级评价矩阵的计算184.2.3 权重集矩阵的计算204.2.4 水资源承载能力评分值矩阵计算244.2.5 水资源承载能力评分值计算254.3 集对分析法274.3.1 集对分析法原理274.3.2 联系分量系数的计算284.3.3 联系分量的计算284.3.4 五元联系数的计算314.4 计算成果分析315 结论与建议355.1 结论355.2 提高水资源承载能力的建议355.2.1 水资源条件系统建议365.2.2 水生态条件系统建议365.2.3 社会经济条件系统建议36参考文献37致谢391绪论1.1 选题背景与研究意义基础性的物质资源是人类生存和发展必备的东西，在这之中，水资源更是其中最为必要的物质之一。不管是自然环境，亦或者是社会环境，水都是其中极为重要的主要影响因素，是保证地球生态环境系统功能正常运行和扶持社会经济环境系统快速高效发展的基础性战略物质资源。水资源是否量足质优现在已经成为衡量一个地区社会发展水平高低的重要因素之一。目前，全世界有许多国家和地区处于用水紧张的状态，尤其是发展中国家，共计大约10亿人左右喝不上符合要求的纯净水。联合国曾在水资源论坛上提出，按照目前的全球经济发展模式，预计到了2025年左右，全球将会有多达三分之二左右的人口遭遇水资源紧缺的难题。水资源问题已经成为全球经济发展、社会进步和国际和平中基础性、全局性和战略性的首要问题。在我国，自改革开放以来，飞跃式的经济增长和社会进步，逐渐让人忽略了其中导致的水资源问题。我国本身存在水资源在时间和空间上分布明显不均的问题，而且，中国幅员广阔，人口众多，各地人口密度分布不均，因此造成人均水资源量严重不足的问题，导致我国水资源极度缺乏的基本国情。如今，为了适应经济社会高速发展的需求，对水资源进行了过度开发，进一步加重水资源短缺问题，出现了污染浪费严重，河湖退化，森林减少，土地盐碱化等问题，实在是触目惊心。为了应对我国目前存在的水量型缺水和水质型缺水的问题，我国先后颁布了关于大力开展城市节约用水的通知、中华人民共和国水法、中华人民共和国水污染预治法等政策方针措施，来保护我国水资源。湖北省为了缓解水资源危机，将贯彻全面落实“创新、协调、绿色、开放、共享”的前进思维，坚持确立“绿色决定生死、市场决定取舍、民生决定目的”的三维核心纲要，围绕提高水生态环境质量的目标，整体推进治理污水、净化湖水、保护江水、促进节水任务。依照“节水优先、空间平衡、系统管理、两手发力”的规定，加强控制环境污染源头，水陆河湖统筹兼顾，分阶段、分流域、分区域进行科学合理的治理，推动防治水污染、保护水生态和治理水资源的工作。近年来，湖北黄冈武穴市经济发展迅速，随着乡村城镇化，出现了滥施乱投现象，导致农业面源污染、无序排放导致工业点源污染、旅游业导致的生活污染、乱建乱采导致水土流失等水资源问题，水源地水资源供需平衡矛盾日益突出,未来水资源短缺问题将成为制约武穴市经济发展的短板1。因此，研究武穴市现状条件下水资源承载能力，对解决未来武穴市经济社会发展与水资源供需平衡之间的矛盾，达成水资源与社会、经济和生态保护环境的科学协调可持续发展，多快又好的发展建设目标具有重要作用。这不仅可以为武穴市科学制定水环境保护和管理决策提供一定的依据,而且对保护水环境、改善水资源配置,推动社会经济可持续发展存在一定的作用，一方面，为武穴市经济发展计划和区域规划提供有关水资源和环保方面的科学支撑依据，另一方面，也可以普及人民群众保护水资源，节约用水的理念，构建人水融洽的社会。1.2 国内外研究现状1.2.1 水资源承载能力概念迄今为止，国内外关于对水资源承载力的概念尚未有一个统一的，规范标准的系统理论，水资源承载力的概念界定十分模糊，许多学者都有自己的见解。张凯以为，水资源承载能力指的是，某个地区的水资源，在特定的社会发展历史和科学水平的背景条件下，不破坏社会经济和生态条件时可以承受最大的工农业发展和人口增长的能力，是一个变化的综合指标，它由社会环境的经济发展水平以及科学技术的进步程度决定2。徐有鹏认为，水资源承载能力是指，在特定的社会科学技术为基础的生产力条件下，水资源对农业、工业、人民生活和生态环境需水的最多供应量，即水资源最大开发能力3。陈国栋以为，水资源承载力指的是，某个地域在特定的历史发展背景时期，全面考虑能够预见的科技、文化、制度和价值观等方面的影响，在科学有序合理的开发管理下，水资源支撑经济生态系统健康发展的能力4。惠泱河的观点是，水资源承载能力是指，某一地域的水资源，以可持续发展目标为准则，在自然条件的作用下，以经济、技术、科学社会的发展进步水平和水资源量的不断变化为根据，在保护生态环境的前提下，通过改善配置水资源的方式，能对该地域经济、社会、人口发展进步最大的保障程度5。即便学者们对于水资源承载能力的概念有不同定义，但结果都表明，水资源和水生态环保对社会经济健康有序发展和生态环保可持续性发展的重要性。1.2.2 水资源承载能力研究方法水资源承载能力研究评价，是通过研究建立数学物理模型，对特定地区的水资源开发利用程度指标进行定性、定量的分析和描述，把握和认识区域水资源现状条件，为制定水资源配置和管理方案提供依据6。水资源承载能力评价包括两个步骤：（1）选择科学合理的水资源承载能力评价指标体系以及评价标等级标准；（2）选取符合要求的数学物理模型方法进行结果计算，并对所得结果进行合理的归纳综合评价。目前，国内外对水资源承载能力研究模型方法有许多，包括有层次分析法、常规趋势法、集对分析法、物元分析法、模糊分析法、SD模型、ECCO模型、生态足迹法、系统动力学法、属性识别法等等。研究成果囊括有：徐中民选用情景分析的多目标模型，对黑河流域的水资源承载能力进行了分析计算研究7；J.N.Harris研究了地区性的农业方面水资源的承载能力8；英国的斯莱瑟教授运用ECCO 模型，结合系统动力学方法分析计算水资源承载能力和区域人口密度之间的动态变化联系9；苏永红、冯起等运用模糊综合评价法，研究评估了石羊河流域的水资源承载能力大小10；康有等人运用随机森林方法对汉中盆地水资源可持续利用现状进行研究评价11；傅湘对汉中盆地的水资源承载能力进行了计算研究评价12 ，计算选用的是主成分分析法；J.H.Munther从城市供给水的方向对城镇水资源承载能力做出了计算评价研究13；宰松梅、温季等计算分析评价了新乡市水资源承载能力14 采用的是支持向量机模型，运用水资源承载力指数方法进行分析计算；施雅风等采取常规趋势法针对乌鲁木齐河流域的水资源承载能力展开了计算评价研究15；葛强等人运用主成分分析法，对云南省高原典型地区，构造评价指标体系，并且对该地区水资源承载能力进行计算，做出综合评价研究16；阮本青等学者采取水资源适度承载能力评估模型对黄河下游区域的水资源承载能力进行了评价研究17；周琳等人选取主成分分析法对江门市的水资源承载能力进行了计算评价研究18；李吉玫等人运用模糊综合评价法计算评价研究了伊犁河流域近况以及各个规划年分的水资源承载力19；随着全世界经济的蓬勃发展，全球发展逐渐一体化，水资源短缺的问题逐渐突出，全世界都十分关注资源及其所能承载人口与社会经济发展规模的情况，关于承载能力的研究逐渐扩充到整个自然资源领域。在对基础性必需的资源的研究之中，水资源承载能力的研究将成为重中之重。1.3 研究内容本次毕业设计在当前国内外已有水资源承载能力计算评价研究的结果上，以水资源条件、水生态条件、社会经济条件为评价层次选取评价指标，利用模糊综合评价法和集对分析法两种模型及其他有关专业知识对湖北省黄冈市武穴市做水资源承载能力评价分析。采用武穴市相关数据推导出现状年水资源承载能力状况，并进行数据预测，做出现状年与预测年份水资源承载能力的纵向比较评价，给出建议与展望。主要内容包括：1、构造适宜于武穴市地区的水资源承载能力评价指标体系，依照评价指标选取原则的规定，结合武穴市实际情况，建立了3个准则层指标，包括有指标层14个指标。2、运用模糊综合评价法和集对分析法对各层次进行隶属度和权重计算。3、评价武穴市水资源承载能力。对武穴市2015年水资源承载能力的现状评价分析，以及武穴市2020年和2025年的变化做预测分析进行纵向比较，通过分析评价结果，总结原因，找出结论，给出提高武穴市水资源承载能力的建议。1.4 研究方法及技术路线首先，查阅国内外有关技术文献，参考现有的研究成果和实践经验，理解评价地区水资源承载能力的背景与意义，明确本次毕业设计的研究方法和操作过程。其次，在有关标准体系上结合实际情况需求建立适合武穴市的水资源承载能力评价指标体系，选取可靠的评价指标；参考国内国际指标的分级标准，制定适宜武穴市的分级标准。最后采用模糊综合评价法和集对分析法对武穴市的水资源承载能力进行计算评价研究，并对评价结果及预测年份的发展趋势进行分析，得出评价结果，分析原因，并给出提高改善武穴市水资源承载能力的宏观建议。技术路线见图1.1。社会经济条件技术文献资料成果收集水资源承载能力理论及指标选取原则水资源条件水生态条件水资源评价指标体系建立模糊评价模型和集对分析方法现状年和预测年水资源承载力计算结论与展望图1.1 技术路线2研究区概况2.1 武穴市水资源概况武穴市隶属于湖北省黄冈市代管县级市，地处长江中下游平原，为港口城市。武穴市北纬坐标是29303013，东经坐标是1152211549，全市面积为1200.35平方千米。武穴市位于亚热带大陆性季风区域，并且有南北区域的气候特征，气候温和湿润，降水量充沛，日照充足，春夏秋冬四个季节划分明显，无霜期时间长，雨季热季在同一时期。夏天天气酷热,梅雨季节显著,秋季气候清爽，冬天温暖，温和潮湿，是发展农、林、牧、渔等行业的合适地区。武穴市市内降雨差异较大，基本为东北地区雨多、西南地区雨少；在年际分配上，夏秋多、冬春少；年际差值大，丰水年与枯水年的降雨量变化一般为1-2倍。降水分布及变化特点使得武穴市干旱天灾具备区域性、季节性的特征。全市年平均气温为16.8摄氏度，多年平均降水量为1341.1毫米。武穴市境内地表水网分布密集。长江自西向东穿过武穴市内西南部和南部边沿。武穴市境内水系分别属于三大水系，水域总面积为145.67平方公里，占全市总版图的面积12.14%。河港面积在武穴市境内共9.2平方公里，湖泊总面积在武穴市境内有37.26平方公里，已建水库等水利设施总面积达58.9平方公里，长江江面总长为43千米。武穴市2015年水资源总量9.0866亿m3,比上年减少2.1%。截至2015年，武穴市共建有中小型水库102座，总库容28401.2万m，兴利库容20968.4万m，设计供水能力4.6万m/日，现状供水能力3.0万m/日。武穴市容积万方以上塘堰共有676口，水面面积9903.4亩，总容积1736.5万m，供水能力2604.7万m。2015年武穴市总供水量41315.4万m，包括蓄水工程供应水量是34424.5万m，占比全市供水总量为83.32%；引水工程供应水量是596万m3,占比全市供水总量为1.44%；提水工程供水应量是5994.2万m3，占比全市供水总量为14.51%；地下水的供给水量达300.7万m3，深层地下水不参与供水，占全市供给水总量的0.73%。武穴市第一产业用水量36661.5万m3，占全市用水总量的88.74%；第二产业总耗水量1339.1万m3，占全市用水总量的3.24%；第三产业用水量520.2万m3，占全市用水总量的1.26%；居民生活用水量为2661.5万m3，占比全市总用水量为6.44%；生态环境用水量133.1万m3，占全市用水总量的0.32%。2.2 武穴市水生态环境概况根据黄冈市水功能区划划分，全市划分市级水功能区共包括有24个，其中有3个开发利用区，21个保留区，在开发利用区的基础上又划分出6个二级水功能区。根据湖北省水环境监测中心黄冈分中心水质监测结果，按全因子评价方法，武穴市的27个水功能区达到地面水环境质量标准类标准要求以上断面共10个，占比37%，达类标准要求断面4个，占比15%，受污染的类断面3个，占比11%，受严重污染的类和劣类断面10个，占比37%；按双因子评价方法计算，27个水功能区达类标准以上断面11个，占比42%，达类标准断面5个，占比19%，受污染的类断面2个，占比8%，受严重污染的类和劣类断面8个，占比31%。武穴市近年来退耕还林、封山育林结果突出，全市森林覆盖率共21.07%。城市区域生态环境质量明显改良，空气平均质量优良率高达90%。2015年，武穴市入河排污口共有9处，其中畜禽养殖排污口1处，工业排污口1处，生活排污口6处，污水处理工程排污口1处，污水处理工程建有1处，日处理污水3.5万m3。在武穴市境内，长江和水库水质条件较好，普遍达到类水标准，仅有仙人坝水库水质超标，为类水，污染物为总磷；河流和湖泊水质较差，受到不同程度的污染，且大量湖泊存在富营养化问题，主要超标监测项目为CODMn、氨氮、总磷、DO，污染河长占评价河长比值为51%。导致上述水质指标超标的主要缘由是源于农业方面不合理的过量施放化肥、农药，牲畜排泄物不经过合理处置，就直接排放进入水体，水产养殖业不科学的施饵施肥，居民生活废水胡乱随意排放。其中，水库养殖过度投肥致使水体污染为主因。2.3 武穴市经济发展概况截至2015年底,武穴市区划下共包括有4个街道和8个镇。年末总（户籍）人口达81.72万人，此中，城镇人口为17.15万人，农村人口为64.58万人。城镇化历程不断加快，其中，城镇化率达50.42%。2015年全市区域生产总值为241.87亿元，达成了实现工业增加值多达98.36亿元的成就，按照可比价格计算，工业增加值对比上年增长9.3%，GDP的贡献率为40.7。2015年武穴市的产业水平远高于黄冈市其它县市，已初步形成制药化工、新式建业、船舶机器、食品、农产品制作加工以及服装五大核心支柱产业，主要分布在武穴、田镇、刊江等三个地点及其它6个乡镇。武穴市是国内出名的粮食产地，富有中国油菜之乡的美名，它还是长江中下游优良的水果生产基地，同时也是全国生猪调出大市及省水产大市。2015年武穴市现有耕地共58.59万亩，果园面积共3.4万亩，林地共47万亩，水产养殖区域共21.9万亩，畜禽养殖场1003家。武穴市现已形成以优秀制作、新材料、新式医学和生态保护四个领域为中心的新型生产技术工业结构，四个产业占全市所有高新产业的比重为99.2%。水源地汇流区因采石、开矿、土建等一系列人类活动导致的水土流失现象屡屡发生。另外，水源地汇流区旅游业繁荣兴盛，旅游人数逐年递增，导致常住人口和流动人口一同增加。水资源条件和水生态条件的承载压力不断增大，旅游行业导致水体污染的问题逐渐体现出来。伴随着乡村的进一步城镇化历程，人类活动的广度和深度渐渐渗透和增强，工农业耗用水量以及企业排放废水量持续增加，武穴市的水资源、经济、人口和社会的矛盾渐渐突出，各地水体都受到一定的污染，另外，为了追求产业经济效益，危害水源地水生态安全的种种生产生活行为屡见不鲜。3水资源承载能力评价指标体系3.1评价指标体系构建构建地区的水资源承载能力综合评价指标体系，应该对该地区的水资源、人口、环境、社会与经济协调程度以及可持续发展情况进行全面综合评价与分析研究。确定建立的综合评价指标体系是否可以客观全面地反映地区水资源、社会、人口、环境、经济发展之间的可持续发展状况，不仅可以指导和监管地区水资源利用和配置，还可以加快地区绿色高效发展，又方便数据采集20。3.1.1 评价指标选取原则（1）系统性原则。即各个指标内部之间，互相独立，又彼此关联，能够全面涵盖系统，相互共同组成一个条理分明的整体。（2）目的性原则。选取的指标应具有明确的目的性，即该指标具体反映区域某方面特征，在层次中应具有一定实用性。（3）动态性原则。选取的指标应该是动态的，由于区域系统处于不断变化的状态，选取指标应该考虑指标的时间尺度。（4）科学性原则。即筛选评价指标的时候，应当以科学性要求为基本原则，指标不能太多，也不能太少，也不该出现相互重合，避免重复、遗漏和错误。3.1.2 评价指标体系构建原则（1）科学性原则。选取的指标必须满足客观、真实的要求，代表性强，符合计算理论。（2）层次性原则。水资源承载能力系统包含多方面内涵，构建的评价指标体系应该满足多属性，多层次的要求，还要结构合理、层次分明，还应该反映系统的内在结构。（3）目标导向原则。评价水资源承载能力，不是简单的比较指标优劣程度，而是指导区域研究的正确方向，满足区域可持续性发展要求。（4）可行性原则。选取指标时应该考虑指标是否具有可操作性，指标数据是否能够正确无误的获取。（5）通用可比性原则。应该考虑指标数据能否进行定性定量化计算处理，能否进行统一规范化处理，这样才方便进行数据计算、检验和分析。3.1.3 评价指标体系构建根据上述指标选取和评价指标体系构建原则，结合武穴市现状条件，建立起具有多层次结构的武穴市水资源承载能力评价指标体系。（1）水资源条件基础性水资源是水资源承载能力的基本载体，水资源条件指标最终选取单位面积水资源量、人均水资源量、人均供水量、供水模数和水资源开发利用率共五个评价指标。其中，人均水资源量和人均供水量这两个评价指标表明的是地域水资源状态和发展潜力；单位面积水资源量评价指标表明地域单位面积上水资源可以利用的水平；水资源开发利用率评价指标表明现状条件下，水资源开发利用程度；供水模数指标表明区域单位面积的供水保障水平。（2）水生态条件水生态条件是水资源与生态系统相互作用的结果，反映水生物与水因子之间的关系。水生态条件的评价指标最终选取生态环境用水率、河湖水面率、森林覆盖率和水功能区达标率共四个指标。生态环境用水率表明的是生态系统对水资源的需要程度；河湖水面率和森林覆盖率两个评价指标是对地域环境绿色可持续发展的反馈，也是水资源更新的基础和物质要求；水功能区达标率表明的是地域水体被污染程度。（3）社会经济条件社会经济条件是系统的核心，也是我们保护水资源的目的出发点，只有保护水资源才能保障社会经济的良好发展。社会经济发展状况主要选择能够全面代表区域人口和经济水平的相关评价指标，最终选取人均GDP、城镇化率、人口密度、GDP增长率和万元GDP用水量共五个评价指标。人口密度反映地域单位面积人口承载压力大小程度；城镇化率表明的是地域社会经济的发展水平；人均GDP表明的是地域整体经济发展状况；万元GDP用水量表示水资源与经济和谐发展的度量；GDP增长率代表地区的总体发展状况。最终建立的评价指标体系见图3.1和表3.1所示。水资源承载能力水资源条件水生态条件社会经济条件人均水资源量单位面积水资源量水资源开发利用率人均供水量供水模数水功能区达标率森林覆盖率河湖水面率生态用水率人口密度城镇化率人均GDP万元GDP用水GDP增长率图3.1 评价指标体系表3.1 评价指标体系准则层指标层计算公式水资源条件人均水资源量水资源量/区域人口总数单位面积水资源量水资源量/区域总面积水资源开发利用率供水量/水资源量人均供水量供水量/区域人口总数供水模数供水量/区域总面积水生态条件生态环境用水率生态环境用水量/水资源量河湖水面率河湖面积/区域总面积森林覆盖率森林面积/区域总面积水功能区达标率达标功能区数量/功能区总数社会经济条件人口密度区域人口总数/区域总面积城镇化率城镇人口/区域人口总数人均GDPGDP总量/区域人口总数万元GDP用水GDP总量/总用水量GDP增长率增长量 / 基期水平3.2 指标数据来源现状年2015年的有关数据，通过查阅武穴市资源白皮书和黄冈市统计年鉴可直接获取有关数据，通过表3.1计算公式可计算得出。近期预测水平年2020年数据，可以通过查询武穴市国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要以及黄冈市国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要得到，中期水平年2025年的数据按照2015年2020年的增长率得到。通过表3.1计算公式可计算得出。其中水资源量取2010年2015年平均水资源总量。最终数据如表3.2所示。表3.2 武穴市指标数据准则层指标层2015年指标数据2020年指标数据2025年指标数据水资源条件人均水资源量（m3/人）1111.921032.47984.23单位面积水资源量（万m3/km2）75.773.7173.71水资源开发利用率（%）45.4752.9860.42人均供水量（m3/人）357.1340.52324.61供水模数（万m3/km2）34.4239.0544.54水生态条件生态环境用水率（%）0.320.942河湖水面率（%）12.1413.2514.35森林覆盖率（%）21.0722.1723.27水功能区达标率（%）617885社会经济条件人口密度(人/km2)680.8713.96748.95城镇化率（%）50.425866人均GDP（万元）2.964.446.66万元GDP用水（m3）159.3114.782.58GDP增长率（%）9.39.59.53.3评价等级划分按照上述构造的水资源承载能力指标体系，为了能够全面客观准确的反映水资源承载能力的强弱，依据水资源承载能力特点和武穴市当下的社会经济发展水平，采用五级评价标准，分别是V=V1差，V2较差，V3一般，V4较好，V5好。V1差，说明本地区水资源承载能力基本达到甚至超过可以承受的最大值，水资源短缺问题迫在眉睫，水资源开发利用潜能很低，不能适应地区经济社会发展需要，需要对水资源进行优化配置。V3一般，说明本地区水资源仍有一定的承载能力，水资源开发程度不大，水资源开发与社会经济发展处于供需平衡状态，此时本地区水资源需求有一定的保障。V5好，说明本地区水资源有巨大的承载能力，水资源充沛，水资源开发利用程度低，具备巨大的开发利用后劲，水资源对社会经济发展的需求能够满足。V2较差和V4较好属于过渡等级，分别介于V1差、V3一般和V5好等级之间的中间级别。参考国内外关于各项指标的平均值、上下阀值、警戒线数值的数据和有关行政规定、法律要求的划分，结合已有研究文献数据21-23和有关社会经济发展指标，可以确定各项指标五个等级的临界值。（1）人均水资源量。我国的人均水资源量仅仅有2100m3，依据国际统一划分的缺水等级标准,人均水资源量若小于3000m3，则判定该地区存在轻度缺水问题；人均水资源量若小于2000m3，则判定该地区存在中度缺水问题；人均水资源量若小于1000m3，则判定该地区存在重度缺水问题，据此可以确定人均水资源量五个等级临界值分别为500m3、1000m3、2000m3、3000m3。（2）单位面积水资源量。我国2014年单位面积水资源量为28.8万m3/km2，结合我国水资源南多北少，东多西少的现状，确定单位面积水资源量五个等级临界值分别为20 m3/km2、30 m3/km2、40 m3/km2、50 m3/km2。（3）水资源开发利用率。我国2014年水资源平均开发利用率为22.4%，但是各个主要河流开发利用率都大大超出50%，根据国际统一的40%水资源开发利用率的阀值，综合确定水资源开发利用率五个等级临界值分别为30%、45%、65%、75%。（4）人均供水量。人均供水量指标则是参考有关文献23研究成果，最终确定，人均供水量五个等级的临界值依次是250m3、300m3、350m3、400m3。（5）供水模数。反映区域供水能力的强弱，我国平均供水模数为6.2万m3/km2，结合我国水资源分布特点，确定供水模数五个等级临界值分别为5m3/km2、15m3/km2、25 m3/km2、35 m3/km2。（6）生态环境用水率。我国2013年平均生态环境用水率仅为1.7%，按照国际划分的生态环境用水率，确定生态环境用水率五个等级临界值依次是2%、3%、4%、5%。（7）河湖水面率。按照我国现行河道建设标准，河湖水面率不得低于8%的标准，确定河湖水面率的五个等级临界值分别为7%、10%、13%、16%。（8）森林覆盖率。我国 森林法 中明确表示：全国平均的森林覆盖率指标应该达到30%，山区县地区通常要超过40%，丘陵区县地区应该要超过30%，平原区县地区应该要超过10%。然而我国森林覆盖率平均水平只有12%左右。据此，确定森林覆盖率五个等级临界值分别为10%、13%、16%、19%。（9）水功能区达标率。依据水利部公告，2014年我国水功能区平均达标率为47.4%，按照最严格的水资源管理制度要求，水功能区达标率不得低于60%，最终确定水功能区达标率五个等级临界值分别为40%、50%、60%、70%。（10）人口密度。截至2013年底，我国平均人口密度多达143人/km2，是世界平均人口密度水平的三倍还要多，而且在地域上分布非常不平衡：东部沿海地域人口众多，每平方公里可以达到400人以上；中部地域每平方公里人口密度平均水平为200多人；然而在西部高原地域，人口非常稀疏，平均每平方公里人数小于10人。最终确定人口密度五个等级临界值分别为25人/km2、50人/km2、140人/km2、300人/km2。（11）城镇化率。2014年，我国常住人口的城镇化率水平达到53.7%，户籍人口的城镇化率却只有36%上下，然而现今发达国家地区的城镇化率水平为80%左右， 最终确定城镇化率五个等级临界值依次为30%、45%、60%、75%。（12）人均GDP。2014年，我国人均GDP为4.6万元，发达地区可达到8万元。最终确定人均GDP五个等级临界值分别为2.5万元、4.0万元、5.5万元、7.0万元。（13）万元GDP用水。2014年，我国万元GDP 用水量为96m3，远远超过世界平均水平，是发达国家的三倍以上，结合最严格水资源管理制度要求，最终确定万元GDP用水五个等级临界值分别为300m3、200m3、100m3、50m3、25m3。（14）GDP增长率。2014年，全国平均GDP增长率为7.3%，许多省份可达9%以上，最终确定GDP增长率五个等级临界值分别为5%、7%、9%、11%。各个评价指标五个等级划分见表3.3。表3.3 评价指标分级标准评价因素等级V1V2V3V4V5人均水资源量（m3/人）3000单位面积水资源量（万m3/km2）50水资源开发利用率（%）7575-6565-4545-3030人均供水量（m3/人）400供水模数（万m3/km2）35生态环境用水率（%）5河湖水面率（%）16森林覆盖率（%）19水功能区达标率（%）70人口密度(人/km2)300300-140140-5050-2525城镇化率（%）75人均GDP（万元）7万元GDP用水（m3）300300-200200-100100-5050GDP增长率（%）114水资源承载能力计算分析4.1 现有方法介绍现有计算水资源承载能力的方法有许多，大致采用以下几种：经验公式法、背景分析法、模糊综合评价法、集对分析法、系统动力学法、主成分析法。经验公式法是指让有专业知识和丰富经验的领域专家和学者，在数据足够且合理的前提下，依据水热平衡原理、水量平衡方程、供需平衡原理等基本要求，给出一个大概的数字或者计算公式模型，使结果可以满足政府部门或企业对问题大体上的感性认识。这种方法计算便捷、操作简单、易于推广。但缺点也很明显，这种方法缺少对水资源承载能力中各个可能影响要素之间的关系的认识分析，忽略系统的动态性，缺少对于系统供需关系的分析，最终计算得到的成果可能无法全面确切的反映区域水资源承载力的现实情况，而且计算精度难以掌握，可能无法满足要求。背景分析法。背景分析法是在特定的历史背景时期下，选取生态环境和社会发展背景相似的区域的做类比分析，根据实际情况，推算对比区域可行的水资源承载能力的方法。这种计算方法只分析其中的一个或者少数几个单独的承载因子指标，忽视了各个承载因素之间既彼此独立、又相互影响的作用问题，计算简单，实践轻松，便于推广，然而这种方法受限于静态的、固定的历史背景里，分割了资源、生态、社会、环境和经济之间的互相作用的联系，一定程度上具有局限性，对分析地域水资源承载能力这样一个具有复杂性、随机性、动态性的整体系统来说，不一定适用。模糊综合评价法。模糊综合评价法是通过建立评价指标体系对水资源承载能力进行综合分析评价研究，它