（水力学及河流动力学专业论文）江西省水资源安全评价.pdf

摘要 水是生命之源，水资源是基础性自然资源，是生态环境的控制性因素之一，同时也 是战略性经济资源，是经济社会发展不可或缺的重要资源。江西省水资源量较丰富，但 时空分布不均，季节性缺水突出。洪涝灾害、水资源短缺和水环境恶化三大问题并存， 水资源己成为制约江西经济社会发展的重要因素之一。 本研究立足于水文水资源学，基于水资源安全的最本质含义，确定最有代表性和便 于计算应用的因子作为水资源安全度量指标，初步建立了水资源安全评价体系，确立了 评价方法。针对江西省的地区特点和实际，和目前社会和经济发展水平为基础，确立水 资源安全分级标准，把江西省水资源安全分为生命安全、经济安全、环境生态安全、社 会安全和管理安全五大部分，该五部分又分2 2 项影响指标。采用层次分析法确定其权重 对江西省水资源安全进行评价。采用定额法和灰色系统g m ( 1 ，1 ) 模型，进行了江西省 2 0 2 5 年需水量和可供水量等影响指标的预测，并提出六种水资源发展对策，利用模糊综 合评价模型和多层次多目标优选模型对江西省水资源远期情景进行评价。评价结果符合 江西省实际情况，结果如下： 江西属于富水地区，生命安全的安全程度较高，隶属于不安全的程度仅为0 1l ；近 几年来虽然江西省的经济快速发展，但是经济总体水平不高，所以经济不安全程度仍然 较高，隶属于不安全的程度达0 4 3 ；由于污水排放量较大，生态环境不断恶化，使得生 态环境的安全程度较差，隶属于不安全的程度达0 5 9 1 社会安全方面，由于水利投资偏 低，城市与河流的防洪能力并不十分理想，造成了社会安全程度不理想，隶属于不安全 的程度达0 4 5 ；城市管道供水利用率低，灌溉水利用系数不高，管理人员学历结构不合 理，管理水平偏低，管理安全呈极不安全，隶属于极不安全的程度达0 8 2 。在分析2 0 2 5 年水资源情景的基础上，对提出的六种水资源发展对策进行模糊优选得出最佳方案：技 术革新，大力发展经济。 关键词：水资源安全评价；评价体系；模糊综合评价；方案优选；江西省 a bs t r a c t w a t e ri st h es o u r c eo fl i f e , t h eb a s i so fn a t u r a lr e s o u r c e s ，o n eo ft h e e c o l o g i c a l e n v i r o n m e n tc o n t r o lf a c t o r s ，a n da l s ot h es t r a t e g i ce c o n o m i cr e s o u r c e s ，t h ei n d i s p e n s a b l e r e s o u r c ei nt h ee c o n o m i ca n ds o c i a ld e v e l o p m e n t t h ew a t e rr e s o u r c ei sv e r yr i c hi nj i a n g x i p r o v i n c e ，b u tt h es p a c e t i m ed i s t r i b u t i o n i su n e v e n ，w a t e rs h o r t a g e si s v e r yh i g h l i g h t e d s e a s o n a l i tc o e x i s t st h r e em a j o ri s s u e sw h i c ha r ef l o o dd i s a s t e r s ，s h o r t a g eo fw a t e rr e s o u r c e s a n dw a t e re n v i r o n m e n td e t e r i o r a t i o n ，a n dw a t e rr e s o u r c e sh a sb e c o m eo n eo ft h em o s t i m p o r t a n tf a c t o r so fc o n s t r a i n i n ge c o n o m i ca n ds o c i a ld e v e l o p m e n ti nj i a n g x ip r o v i n c e t h i ss t u d yi sb a s e do nh y d r o l o g ya n dw a t e rr e s o u r c e s ，a n dt h em o s te s s e n t i a lm e a n i n go f w a t e rr e s o u r c e s s e c u r i t y ，d e t e r m i n e t h em o s tr e p r e s e n t a t i v ea n dc a nu s ec o m p u t i n g a p p l i c a t i o n sf a c t o r f o ras e c u r i t y m e a s u r e ，i n i t i a l l y e s t a b l i s h e dw a t e rr e s o u r c e ss a f e t y e v a l u a t i o ns y s t e ma n de v a l u a t i o nm e t h o d s b a s e do nt h er e g i o na n dt h ea c t u a lc h a r a c t e r i s t i c s o fj i a n g x ip r o v i n c e ，a n dt h ec u r r e n ts o c i a la n de c o n o m i cd e v e l o p m e n t , t h i ss t u d ye s t a b l i s h e d w a t e r s e c u r i t yc l a s s i f i c a t i o ns t a n d a r d i n j i a n g x ip r o v i n c ew h i c ha l et h e l i f e s e c u r i t y ， e c o n o m i cs e c u r i t y ，e n v i r o n m e n t a ls e c u r i t y ，s o c i a ls e c u r i t ya n d s e c u r i t ym a n a g e m e n t t h ef i v e p a r t sd i v i d e d2 2i m p a c ti n d i c a t o r s t h i sp a p e ru s e dl e v e la n a l y s i st od e t e r m i n et h ew e i g h to f i t ss e c u r i t ye v a l u a t i o no fw a t e rr e s o u r c e si nj i a n g x ip r o v i n c e af i x e dl a wa n d g r e ys y s t e mo f g m ( 1 ，1 ) c a nb eu s e di n2 0 2 5w a t e rd e m a n da n di m p a c ti n d i c a t o r si nj i a n g x ip r o v i n c ea n d p u tf o r w a r ds i xw a t e rr e s o u r c e sd e v e l o p m e n tm e a s u r e sa n de v a l u a t el o n g t e r ms c e n a r i o si n f u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm o d e la n dam u l t i - l e v e lm u l t i - s e l e c t i o no ft h et a r g e tm o d e l e v a l u a t i o nr e s u l t si nl i n e 、析t ht h ea c t u a ls i t u a t i o ni nj i a n g x ip r o v i n c e ，t h er e s u l t sa l e 弱 f o l l o w s ： j i a n g x ip r o v i n c ei sr i c hi nw a t e r , t h el e v e lo fs e c u r i t yi nl i f ea n ds a f e t yi sh i g h ，t h el e v e l o fi n s e c u r i t yi s o n l y0 1 1 ；i nr e c e n ty e a r s a l t h o u g hj i a n g x ip r o v i n c et h ee c o n o m i c d e v e l o p m e n tr a p i d ，t h eo v e r a l le c o n o m i cl e v e li sn o th i g h ，s oe c o n o m i ci n s e c u r i t yi ss t i l lh i g h ， t h el e v e lo fi n s e c u r i t yi s0 4 3 ；a sl a r g ea m o u n to fs e w a g ed i s c h a r g e ，t h ed e t e r i o r a t i n g e c o l o g i c a le n v i r o n m e n t ，t h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n tm a k e st h ep o o rl e v e lo fs e c u r i t y ，t h e e x t e n to fi n s e c u r i t yi s0 5 9 ；i ns o c i a ls e c u r i t y ，t h ew a t e r c o n s e r v a n c yi n v e s t m e n ti sl o w ，u r b a n r i v e r sa n dt h ef l o o dp r e v e n t i o nc a p a c i t yi sn o tv e r ys a t i s f a c t o r y ，t h i sm a k eas o c i a ls a f e t yi s n o ts a t i s f a c t o r y ，t h ed e g r e eo fi n s e c u r i t yi s0 4 5 ；u t i l i z a t i o no fu r b a nw a t e rs u p p l yi sl o w ， i r r i g a t i o nw a t e ru t i l i z a t i o nf a c t o ri sn o th i g h ，m a n a g e m e n to fe d u c a t i o ns t r u c t u r ei si r r a t i o n a l ， t h el o wl e v e lo fm a n a g e m e n t ，s e c u r i t ym a n a g e m e n tw a se x t r e m e l yu n s a f e ，t h ee x t r e m e l y i n s e c u r i t yi s0 8 2 o nt h eb a s i so fw a t e rr e s o u r c e si n2 0 2 5s c e n a r i o sa n a l y s i s ，f r o ms i xo ft h e w a t e rr e s o u r c e sd e v e l o p m e n ts t r a t e g yf o rf u z z yo p t i m i z a t i o nt h eb e s to p t i o n ：t e c h n o l o g i c a l i n n o v a t i o n ，v i g o r o u s l yd e v e l o pt h ee c o n o m y i i k e y w o r d s ： w a t e r s a f e t ye v a l u a t i o n ；e v a l u a t i o ns y s t e m ；f u z z yc o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o n ；o p t i m i z a t i o n ；j i a n g x ip r o v i n c e 长沙理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的 研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本入承担。 作者签名： 甫赴 日期：知3 年岁月够日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密囹。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 芬灸 e t 期：知鹕年，月够e l 聊签名婚硝日期捌年，1 抄日 1 1 研究背景及意义 第一章绪论 水资源作为国家生存与发展的基本保障条件，其安全问题已经成为人们关注 的热点。水资源安全是国家安全的重要组成部分，是国家政治安全、经济安全、 社会安全、生态安全、环境安全、粮食安全等重要的基础。国内外关于这方面的 研究起步较晚，虽然取得一定的成果，但是关于水资源安全的研究还是定性研究 的多，定量研究的少；相关的多，直接的少。世界水委员会估计在未来3 0 年中， 可能将有5 5 亿人口生活在遭受中等到严重程度的水资源压力的地区【l 】。2 0 0 6 年3 月2 2 号在墨西哥城第四届世界水资源论坛上对外公布的世界水资源开发 报告称：全球用水量在2 0 世纪增加了6 倍，增长速度是人口增速的两倍，有 1 1 亿人缺水，2 6 亿人无法保证用水卫生，到2 0 3 0 年全球工农业及城市用水供需 矛盾更趋紧张，水资源安全问题日益恶化【2 】。而在水资源紧缺的中东、中亚等敏 感地区，水资源可能成为诱发社会冲突的重要因素【3 】 【5 1 。美国学者李斯特布朗 提出中国的水短缺可能动摇世界粮食安全【6 】。1 9 7 4 年在美国生活饮用水安全法 ( s d w a ) 正式成为法律，所有供水企业都必须遵守这部法律，确保饮用水的卫 生与安全。人类活动开发和影响剧烈地区的水资源安全研究，是2 1 世纪国际国 内资源环境学科领域一个十分重要的方向性问题。1 9 9 2 年1 7 0 多个国家元首和 政府首脑在里约热内卢联合国环境发展大会上通过的二十一世纪议程宣言指 出：“水不仅为维持地球和一切生命所必须，而且对一切社会经济部门都据有生 死攸关的重要意义。2 0 0 0 年3 月，在荷兰海牙召开了“第二届世界水论坛及部 长级会议”。会议主题是：水的安全一从洞察到行动。全世界1 4 0 多个国家首脑 或部长，3 0 0 0 名科学家出席会议。2 1 世纪水安全面临7 个主要挑战：满足基本 需求，保护生态，食品安全，水资源共享，处理灾害，水的价值，科学管水。至 此，水资源安全已经成为水资源研究的前沿热点，受到世界范围的注目i _ 7 1 。 水安全问题越来越受到人们的关注，评价和量化水安全是水安全研究中一个 基础而又非常重要的工作。在水问题的研究上，针对提出的水资源安全、饮用水 安全、水资源承载力、水环境承载力、水的可持续利用等问题，夏军、韩宇平、 贾绍风、惠涣河等专家都在对评价体系进行探索，并建立了相应的评价指标体系。 从总体而言，我国在安全指标评价体系研究和应用方面还处于起步阶段。究竟怎 样才能对水安全做评价、如何来表征水安全程度等是目前水安全研究领域中亟待 解决的问题。随着水安全受到越来越广泛的关注，水安全评价指标体系的建立、 评价方法的选择等将成为重点研究的问题。如何用合适的评价模式有效地评价区 域水安全状态，研究区域的水安全和社会经济及生态环境系统，指导区域水综合 利用，实现社会经济、生态环境和水环境的综合效益，从某种意义上来说也是关 系国计民生的大事。 相对全国而言，江西是一个水资源较为丰富的省份。但时间空间分布不均， 季节性水资源匮乏，水资源供需矛盾仍较突出，旱灾仍是主要自然灾害之一。经 济社会的快速发展和城市化进程的加快，各类用水不断增加，供需矛盾日益突出； 由于经济欠发达，排污少，加之水量丰富，自净能力强，江西目前水质状况总体 上较好，长江干流、五河干流和鄱阳湖水质相对较好，但水污染呈加剧趋势，部 分支流尤其是城区河段污染较严重暗1 。特别是目前全省各地正在大力发展工业， 以及城市生活用水的增加，在用水量加大的同时，废污水排放量增大，水域污染 严重，水环境质量逐年下降，水污染突发事件时有发生；随着城市规模的扩大， 城市水资源短缺更加严重。本研究以江西省为研究区域，准备通过对研究区域的 调查，全面、系统和深入地对水资源安全系统进行分析，比较分析影响水资源安 全的各因子，从水资源安全的最本质含义出发，选择最有代表性和便于计算应用 的水资源安全度量指标，建立具有普适意义的水资源安全度量方法，具有重要科 学意义和应用价值。 1 2 国内外研究现状 水资源安全是近几年刚提出的名词，是水科学领域一新的研究方向，在水安 全的概念及相关的评价方法上，无论是国内还是国际上目前还是处于研究的初级 阶段，但也取得了一定的成果，现从几个方面综述如下。 1 2 1 水资源安全的范畴 水资源安全范畴方面的研究主要集中在阐述水资源的内涵、探讨水资源安全 涉及的层次以及水资源安全的影响因素等方面。雷家澍例提出水资源安全是指对 一个国家来说，该国拥有主权的、或实际占有的、或可得到的各种水资源，其在 数量和质量上能够保障该国经济当前的需要、参与国际竞争的需要，以及可持续 发展的需要。夏军n 们认为，水资源安全通常指水源( 质与量) 供需矛盾产生的对 社会经济发展、人类生存环境的危害问题。洪阳n h 1 2 ，从地球系统、人类系统、 社会经济系统以及环境系统等水的作用层面阐述了水安全的内涵。2 0 0 0 年3 月， 在荷兰海牙召开的“第二届世界水资源论坛”把水资源安全理解为“以可承受的 价格获取足够安全的水。宋国涛等n 3 1 认为：水安全主要是指一国占有的水资源 能够保障该国当前的需要和可持续发展的需要。王小民钔注意到水资源安全不仅 2 是一个生态问题，也是一个经济问题、社会问题和政治问题，直接关系到国家的 安全。宁立波和肖春娥n 5 1 提出一国的水资源在时空与质量上不因为某些因素的演 化而对水资源造成过大的破坏的水资源经济安全的概念。方子云n 6 1 提出水安全是 2 1 世纪现代水利的主要目标。郭安军和屠梅曾n 7 1 把水资源安全概念分为水质安 全、基于水供给和水需求基础之上的水量安全以及基于可持续利用基础之上的水 量安全三个层次。郑通汉n 踟从广义和狭义两方面阐述了水资源安全的理论内涵， 并提出建立水资源安全预警系统是保障水资源安全的一个有效途径。张巧显等n 町 认为水安全包括生命安全、经济安全、粮食安全、生态系统安全、环境安全和社 会安全等六个子安全，并运用系统分析的理论与方法，进行了中国水安全动态模 拟。成建国等啪1 认为水安全是水资源、水环境和水灾害的综合效应，兼有自然、 社会、经济和人文的属性。黄伦宽皿订立足于可持续发展的角度从水资源的生产、 分配、交换和消费等几方面对水资源安全问题进行了阐述。李书恒和周寅康唿1 认为水资源安全主要指一个国家( 或地区) 实际占有的水资源，能够稳定、持续、 及时与足量地保障该国( 或地区) 经济社会当前的需要和可持续发展需要的状态 和能力。陈绍金l 哪! 将水安全理解为“一个地区( 或国家) 涉水灾害的可承受 和水的可持续利用能够确保社会、经济、生态的可持续发展 。李泽红等汹1 认为 水资源安全的定义是水的存在方式及水事活动对人类社会的稳定与发展是无威 胁的，或者说存在某种程度的威胁，但是可以将其后果控制在人们可以承受的范 围之内。钟华平啪3 认为，水安全通常指有充足的水资源满足人类社会的物质需求、 经济的发展和生态环境的维护。水安全主要包括供水安全，防洪安全和水质安全。 1 2 2 水资源安全评价和水资源保障体系建设 水资源安全评价和水资源保障体系建设方面的探讨是当今水资源安全研究 中最活跃的领域之一。程国栋院士等l 嘲1 通过引入“虚拟水概念，构思了中 国水资源安全战略的新思路。王新华以河南、江西、湖南、湖北为例计算了四 省的虚拟水贸易量，介绍了虚拟水含量的计算方法。徐中民等啪3 对甘肃省2 0 0 0 年消费的产品中的虚拟水进行了计算与分析。张敦强口订应用虚拟水理论方法，计 算了我国主要农畜产品的虚拟水含量，分析了虚拟水贸易在中国的作用及影响。 姜文来m l 啪3 在分析我n 2 1 世纪水资源存在问题的基础上，从宏观的角度阐述了 我国2 1 世纪水资源安全对策。贾绍风等8 圳指出了中国水资源安全存在的主要问题， 它们包括洪涝与干旱制约社会经济发展、供水短缺与用水浪费并存、生态退化与 水污染严重、产业结构和布局与水资源条件不适应以及水资源管理体制与制度创 新不足等，并且分析了中国水资源安全发展趋势，提出了中国水资源安全对策。 刘洋和李崇光哺1 从多个角度分析了我国水资源产生危机的原因，找出急需解决的 四大矛盾。王铮等啪1 采用投入产出模型对中国经济未来发展中的水资源安全瓶颈 问题做了模拟分析。肖羽堂等口7 1 对我国水资源污染状况和饮用水安全性进行了分 3 析研究。方红松和刘云旭汹，分析了我国水安全存在的一些问题和原因，提出了解 决这些问题的对策。闵庆文等啪1 基于全球化发展趋势的角度，探讨了中国水资源 安全问题与对策。秦秋莉和陈景艳啪1 对我国城市供水安全状况及存在问题进行了 分析，提出了保障我国城市供水安全状况的对策。陈家琦h u 对建立水安全保障系 统提出了一系列的工程和非工程措施。郭永龙等h 列阐述了我国水资源的现状及其 存在的主要水问题，并就可能引发的诸如健康安全、粮食安全、生态环境安全、 经济安全和国家安全等人为性水安全问题进行了讨论。赵军凯等h 3 1 分析了中国水 资源安全问题，阐述了水资源可持续利用的对策。夏军等m l 在开展华北地区 水循环机理研究基础上，对华北地区水资源安全问题进行了系统深入的研究。刘 颖秋m 3 基于华北地区水资源对经济社会发展的支撑能力，提出推进节水型社会建 设，发展循环经济，提高水资源的利用效率和效益是解决华北地区供水安全的关 键措施。贾绍凤等h 刀脚，建立了水资源安全评价指标体系，并对海河流域水资源 安全现状进行了评价。张士锋和贾绍凤旧1 从水量平衡角度对海河流域的水资源安 全问题进行了分析。闵庆文等嘞l 畸门在分析西北地区水资源安全现状基础上，基 于生态学原理提出了西北地区水资源安全保障的生态系统途径。刘振乾等嘞1 针对 三江平原农业转型中的水资源安全问题进行了探讨。李景保等嘞1 针对湖南的洪涝、 干旱和水污染等水安全问题进行了初步分析。韩宇平等嘲，利用多层次多目标决 策和模糊优选理论，建立了区域水安全评价的模糊优选模型。在对各评价指标的 权重确定中，采用了客观赋权法一熵值法。 1 2 3 水资源安全评价方法 水安全评价是指针对当前水安全状况，利用数学方法对水安全进行量化分级， 以便确定该国( 区域) 水安全的级别。目的是根据确定出的水安全级别制定出相应 的对策以保持社会经济的可持续发展。 从目前研究的现状看，关于评价模型的研究及应用已经取得了一定的进展， 除了传统的评价方法外，主要有模糊优选模型，以及模糊综合评判模型等。关于 水安全的评价体系及对策研究仍处于初步阶段，但也取得了一定的成果，主要有 水安全系统模拟及对策，它采用了系统工程的观点和方法，是以大系统综合动态 分析理论为指导下的采用半结构性决策方法对区域水安全进行整体评价；采用多 层次多目标模糊优选模型对区域水安全进行评价等方法。上述方法主要是对区域 间的水安全状况进行横向比较，是对水安全状况进行相对评价。对水安全状况进 行绝对评价目前还未见到有较系统的研究。 1 2 3 1 应用系统工程的评价方法 应用系统工程的水资源安全评价方法【l9 】采用系统工程的观点和方法，是以 复杂大系统综合分析理论为指导，在充分考虑我国的自然条件和社会经济状况， 4 通过对系统环境、系统功能、系统结构的研究，以系统动力学的动态模型为主框 架，汲取情景分析法假设未来环境的特点，建立在生命安全、经济安全、粮食安 全、生态系统安全、环境安全和社会安全基础上的中国水安全动态模型，并设计 四种不同的方案进行系统模拟。 此模型中用人均生活用水、生活用水表征生命安全，用工业总产值及其增长 率、g d p 及其变化率、人均g d p 表征经济安全，用粮食产量、人均粮食、粮食供 需差、缺粮率表征粮食安全，用生态压力( 总需水水资源总量) 表征生态安全， 用环境压力( 污废水排放量水资源总量) 表征环境安全，用粮食产量、水资源供 需差、缺水率表征社会安全。并用一个六边形表示，从中心到顶点的六条连线分 别代表生命安全、经济安全、粮食安全、社会安全、环境安全和生态系统安全。 采用标准化的数据一1 到1 代表安全指数，o 代表阀值，一1 代表极差，1 代表最好。 实际的情况可以标在每一条连线上，连接所有点可以得到一个六边形，反映实际 的复合安全系数。用六边形的面积测量水安全。 此评价方法首次将系统工程理论应用于水安全评价中，从广义上来讲，实际 上水本身就是一个大的系统，水本来就是联系社会、经济和自然的一座桥梁。所 谓系统，就是由相互依赖的若干部分组成，各部分之间存在着有机的联系，构成 一个综合的整体，以实现一定的功能。这些系统变量之间存在着相互作用相互制 约的关系，所以把这些变量看作系统的变量是适用的。其模型涉及到的主要变量 有状态变量、目标变量和决策变量，因系统本身是复杂的，要增加模型的实用性， 应在这些变量的基础上再增加一些变量，如环境因素变量、生态因素变量等。其 评价模型的体系和指标具有一定的新颖性，首次提出了六边形表示法，并对方案 所得结果进行了分析，根据决策变量值的变化提出了相应的对策。其分析问题和 解决问题的思路对区域水安全评价具有一定的借鉴意义。 1 2 3 2 半结构性决策与模糊优选评价方法 为了和国际会议上提出的水资源安全主题相一致，此评价体系中包括水资源 管理、饮用水安全、粮食安全、处理灾害、生态环境、水供需矛盾、水价值等七 个方面，由这七个部分组成了一个具有层次结构的指标体系啪1 。 此评价体系是具有层次结构的区域水安全评价指标体系，并利用半结构化的 决策理论与模糊优选方法对区域水资源持续利用方案进行评价。此评价体系是首 次针对区域水安全而提出的。 评价体系中采用的是层次分析法，应用层次分析法来确定评价模型中各个目 标的数学权重。 评价结构采用的是多目标评价矩阵： d = ( d r ，d z ，d n ) 式中，d j 为系统决策集中的决策( 或方案) ，i = l ，2 ，n ；n 为决策总数。每个 决策的优劣由m = m 。+ m 2 个目标来衡量，其中有m 。个为定性目标，m 。个为定量目标。 关于定性目标的确定运用模糊数学的方法，用相对优属度来衡量。把定量标 度和语气算子相结合，表示优属程度。定量目标的确定采用的是与定性目标相统 一的计算标准。鉴于定性目标和定量目标采用的是统一的计算标准和计算公式， 把二者相结合成为水安全半结构性决策目标相对优属度矩阵： r = 【：三】= i ：r 2 2 ：三毒：j = c r t t ， 把层次分析法求出的各个目标权重相结合，利用模糊优选理论模型得到决策 优属度计算公式 s品墨-p二! u i = 【1 + 【l 仇( 1 一r 1 1 ) p ( 入i r i j ) p 】p j _ jj - j i = 1i = l 上式中p 为距离参数，p 值为1 时为海明距离，p 值为2 时为欧氏距离，由上式 可得满意决策排序。 此评价模型采用的是半结构性决策理论，并提出了自己的水安全指标体系框 架图，框架图中包含七个部分，每一部分又由多个因子组成，涉及目标变量十分 广泛，指标体系完善，但是没有考虑在不同水平年的安全状况。此框架体系对今 后的区域水安全研究具有重要的参考价值。由于采用以模糊数学理论为基础的半 结构性决策理论，把一些难以量化的目标作为定性目标来处理，这使得在数据信 息处理上得以简化。定性目标和定量目标都采用了统一的计算标准和计算公式。 1 2 3 3 多层次多目标模糊优选模型评价方法 此方法是以模糊数学为基础，采用熵值法计算各个目标的权重，应用陈守煜 提出多目标模糊优选模型，对多目标分层次分析评价。隋渊3 评价模型的基础为多目标模糊优选模型：方案集为d ，目标集为g ，以 x i i ( i = 1 , 2 ，n ；j = 1 , 2 ，m ) ，矩阵x = ( x i i ) m n 表示m 个目标对n 个决策评价的 目标特征值矩阵。构造越大越优、越小越优型指标的隶属度分别为： r i l = x i j x 严m ) 木( x ；l l 叙一x p m ) 一1 r i j = ( x m m x i j ) ，i ( x p 戡一x p m ) 一1 抽取行最大值组成理想的优等方案，抽取行最小值组成理想的劣等方案，以 隶属于理想方案的程度确定隶属度。为求解最优值，列目标函数： m i n f = 2 丸( q r 毋) 】2 + ( 1 一) 2 队i ( r q r b j ) 2 i 目标函数为各方案j 的欧式加权距优距离平方加欧式加权距劣距离平方和 最小。其中方案j 的欧式加权距优距离为s 西= 怯，f 饕1 队i ( r i j 一珞) 】2 ，其中方 广一 y 案j 的欧式加权距劣距离为s b j = i ，z m ：1 队i ( r i j 一珞) 】2 ，l - t b i = 1 一悖。令其 导数为零，得到多目标模糊优选模型中的决策优属度函数： = 1 1 + l z m ：1 x i ( 1 一r i j ) 】2 饕1 ( 丸r i j ) 一2 i i 计算时从最低层开始，由i i j ；计算出决策优属度值，把计算出的值当作2 层中 单元系统的计算，直至最高层，由于最高层只有一个单元系统，则得到最高层的 决策优属度向量为：h = ( “1 ，u 2 ，g n ) 。 对多层结构的水安全评价指标系统可以利用上述方法求各层的决策优属度 和最终的决策优属度，从而可以得到水安全评价的满意排序。 熵是系统状态不确定性的度量，用以度量信息量的大小。权重的确定采用熵 值法。分别对越大越优的目标和越小越优的目标提出其相应的归一化公式，对于 任意给定的目标其目标值差异越大，说明它包含和传输的信息越多，对目标决策 的影响力则较大；若差异小对目标决策影响则较小。权系数与熵值成反比关系， 在归一化基础上的权系数为：入= 【1 一e ( b i ) 】 m 一m - l ( b k ) 】。 此评价体系分为三层，计算从第一层开始，第一层的计算中首先从第l 层( 最 底层) 开始算起，先是对第1 层各系统的评价指标利用熵值法计算其各自的权重， 再利用求出的各指标权重结合多目标模糊优选模型计算单元系统的决策优属度 向量，计算得到决策优属度向量后再利用多层次多目标系统模糊优选方法计算更 高层次的决策优属度，依此类推。计算得到的各层次各指标权。 熵值法具有很大的优点，该方法最大程度地利用了评价方案中的所有目标值 或属性值来计算各自目标的权重，是一种比较客观的权系数赋值法。 此方法得出的是各个地区间的对比值，而不是其绝对值，因而对区域间的对 比有较大的实用性，对于某一区域来说未必适用。评价指标体系中考虑的因素不 够全面，水价值、水管理这两大方面未考虑在内。 1 2 3 4 多级模糊综合评判法 多级模糊综合评判法是在模糊数学基础上建立的一种评价方法蛳喵1 。其建立 的过程如下： ( 1 ) 把因素集u 按属性分解成s 个子集u 1 、u 2 、u s ，且釜1u i = u ，使 每个子集u k = ( u k l 、u k 2 、u 妇) ，其中k = l 、2 、s ，且釜1n k = n ，1 3 为因素的数目。 ( 2 ) 对每个u k 按一级模型分别进行综合评价 取评语集v = 1v 2 v m ) 中各因素的权重分配a k = ( a 1 、a 2 、a m ) ， 并要求：n _ 1a = 1 ，l = 1 , 2 一，n 。使u k 的单因素评价矩阵为r k ，于是由 ( u k ，v ，r k ) 得第一级综合评价b k = a k r k = ( b k l 、b k 2 、b 虹) ，其中 k = l ，2 ，s 。 ( 3 ) 在将每个子集u k 作为一个元素看待，用b k 作它们的单因素评价， 即：u = c u l 、u z 、u 。) 的单因素评价矩阵r 为： 7 r = b 1 b 2 ； ： b s = b k 】s m 每个u k 作为u 的一部分，反映的是u 的某种属性，这样就可以按他们的重要 性给出权重分配 a = ( a ”a 2 、a s ) 则得到综合评价b = a r 。 具体各项目的评价可以根据其相应的特点进行多极的模糊综合评价。 1 2 4 区域水资源安全研究 随着社会、国家宏观的水资源安全越来越受到重视，各省市各大流域也开始 了区域的水资源安全研究。北京市水资源问题十分严重，水资源的开发利用率达 到了1 3 5 ，张士锋、贾绍风h 鲫在对工业用水定额进行研究的基础上，阐述了用 水定额制定和管理的一些基本方法。认为实现用水定额管理的核心就是要把所制 定的用水定额转换成一个可以操作执行的行业和企业的用水指标。牛有成则指 出“十一五北京水务面临着严峻的形势和艰巨的任务，要坚定不移地以科学发 展观为指导，统筹全局，把握重点，夯实工作，创新机制，进一步提高水务工作 的整体水平，为全市经济社会发展提供水安全保障。水务工作要把握好节奏，突 出重点，第一是安全，第二是节水。陈素英、胡春胜、孙宏勇等蚓从保障北京市 供水安全的长期战略出发，以北京市近2 0 年城镇和农村需水增减基本平衡的历 程为背景，在总结近年环京地区种植节水作物经验和试验监测其节水效益的基础 上，提出了在环京平原区建立节水型种植结构是保证首都水安全的重要生态战略 措施，分析探讨了将出现的有关问题及实施条件。贾绍凤、张士峰旧1 删对海河 流域水资源现状从生活、生产、生态三方面进行评价，指出华北地区水资源不安 全的主要原因是周期性干旱、水污染、不合理利用及无效潜水蒸发，而加强水污 染防治工作是提高海河流域水资源安全程度的首要选择。他们提出水安全问题与 水平衡问题是息息相关的，水资源供需平衡是社会经济系统的水量平衡，也就是 水资源供需安全问题，并指出供用耗排平衡的内涵，以供用耗排平衡要素分析为 基础进一步分析水的供需平衡，提出判断海河流域水资源供需是否平衡的两个指 标：入海水量是否达到最低生态需水量，当年的水资源开发中有没有大量的深层 地下水开采。夏军口叫以海河流域为重点对象，指出华北地区缺水及其导致的生态 环境恶化问题背后的自然和人文因素作用与发展演化的背景，强调高强度人类活 动作用下的水循环基础研究的重要性，提出华北地区水资源安全的水循环基础与 应用问题研究的若干建议与思考。研究自然和人类活动双重作用下的华北地区水 循环过程，水体运动与污染物质输移及其与生态环境演变耦合机制，阐明华北地 区“河道断流、水体污染、湿地消失、地下水枯竭 的成因规律，特别是人类活 动的驱动分量，提出生态环境修复的理论基础。刘颖秋m 1 分析了华北地区用水 现状及供水水源构成变化情况，提出华北地区用水量超过水资源承载能力，水资 源开发严重超载，生态环境日趋恶化，对2 0 2 0 年华北地区需水量与供水能力进 行预测，提出解决华北地区供水安全的关键举措是推进节水型社会建设，提高水 资源的利用效率和效益，发展循环经济，实施“替代 战略。夏军，刘盂雨，贾 绍凤等盯2 1 结合中国科学院知识创新工程项目“华北地区水循环与水资源安全的 研究工作，论述华北地区紧迫的水安全问题与反思，提出要发展流域水文非线性 系统理论，水资源安全的对策要利用宣传教育、行政管理、经济刺激等手段，控 制水资源的供给和需求，达到水资源满足社会经济合理需求的目的。张教平、杨 延哲等口鲫阐述了水安全的概念及其对可持续发展的意义，分析了河南省水资源利 用现状及存在的问题，提出了基于可持续发展的水资源利用模式：建立新型水资 源利用系统、统一水资源管理、建设节水型社会。宫少燕、管华、陈沛云口钔将水 资源安全度定义为不同时期水资源需求量与供给量之比，预算并计算了河南省及 其各市2 0 0 0 、2 0 1 0 、2 0 2 0 年份的水资源安全度，分析了河南省及其各市的水安 全特征和区域差异及其成因。王渊、张铭贤订司由“华北明珠”干涸反思水安全， 指出白洋淀干涸只是保定市以及该省水资源匮乏的一个缩影，而更严重的水安全 问题正在向我们一步步逼近：保定市水资源人均占有量仅为全国的1 7 ；除拒马河 外，保定市大小河流，全部存在一定程度的污染，保定市打各种抗旱机井1 4 万 眼，造成地下水位曾以每年一米速度下降。2 0 0 4 年，规模浩大的引岳济淀工程又 使滔滔碧水注入白洋淀，有效地改善当地水环境及生态环境。治水思路则从原来 洪水防范与控制的“理水思路转变为今天的洪水资源化，可持续发展的治水理 念。广东水资源存在水源性缺水、水质性缺水、浪费性缺水等严峻问题。近年来 的连续干旱、咸潮上溯和水环境持续恶化，使珠江三角洲及香港、澳门的饮水安 全开始受到威胁。薛建枫m 1 指出广东水多( 洪涝) 、水少( 干旱缺水) 、水脏( 水污染) 三大水问题十分突出，如何确保防洪安全、饮水与供水安全、水生态与水环境安 全，需引起各级政府高度重视、切实应对。提出应对广东省水安全问题的几点建 议：抓紧组织制定广东全省应对水安全的规划，分流域、区域做出应对预案；强 化节水治污型社会的建设，扎实推进全省的节水减污、节水治污；切实加强水资 源按流域、区域统一调配管理，加强江河水污染治理的力度，有效保护好水资源； 抓紧研究广东境内的“西水南调 、“西水东调”工程规划方案，并加快前期工作， 省、市联合筹资建设，分期实施；加强水安全政策法规等的研究制定，建立合理 的水价机制，加强节约用水的管理；建议支持并促进西江大藤峡水利枢纽的立项 建设，提高流域防洪与水资源调配的能力。郑冬燕口7 3 提出营造水安全网络的思路， 以维护珠江的健康生命。水安全网络主要体现在防洪安全系统、供用水安全系统、 生态环境安全系统和服务系统四大方面上。黄翠芳m 1 从西部大开发陕西省面临的 9 大好机遇与2 l 世纪水安全挑战出发，分析了陕西在水资源可持续利用方面存在 的问题。提出解决陕西水安全问题，应该实现水资源可持续利用的四个目标：建 成生态经济示范区，建成现代化供水系统，建设节水型社会，建设高效节水农业 体系。实现区域水资源开发的统一规划和调配，加快节水改造工程，实施工业企 业以节水、节能、治污为重点的技术改造，南水北调工程，防洪减灾则是水资源 可持续利用的对策。李泽红、汤尚颖、许志国口钉以湖北省为例，指出水资源安 全评价可以从水量安全评价、水质安全评价和水灾害防治安全评价三方面入手。 李风全、朱丽东、王天阳等删分析了浙江水安全问题，从水安全和水足迹出发， 探讨了浙江实现水安全的主要对策、全球变化背景下水资源的计算、水资源管理 层次的运用和水安全衡量体系的建立和重视生态环境用水。严晓玲、刘茂祥、陈 维哲等出介绍了虚拟水新概念和虚拟水贸易与虚拟水战略的现实意义，尤其对国 内外干旱地区。分析三江平原实施虚拟水战略对三江平原的实际意义；三江平原 水土热资源丰富，具有实施虚拟水战略的巨大优势与潜力。杨全明、王浩、赵先 进陴1 针对目前已出现的如工程型缺水、水资源浪费、制度障碍等水资源安全问题， 指出水资源安全保障的本质要求就是要对水资源进行风险管理，不仅保障全社会 对水资源的需求，还应严格控制不合理的发展以限制对水资源的需求。对贵州省 水资源安全保障提出了全面节流的水资源战略、水资源工程保障体系建设、以生 态水为纽带的生态环境建设、以水权为核心的水资源一体化管理体制等对策建议。 苏德荣、田媛、王瑜等嘲从分析甘肃河西内陆区存在水资源不安全的因素入手， 提出在极其有限的水资源条件下必须处理好生态建设和经济发展的用水比例，合 理配置区域水资源，搞好工程节水、农艺节水和技术节水，调整农业产业结构， 大力发展生态型节水农业，在河西内陆区内兼顾经济、环境和生态功能，使三者 协调发展。王渺林嘲，以岷江流域为例，从水资源水量安全、水质安全、生态环境 安全等方面，探讨流域水资源安全问题。李景保、卢承志等两，通过分析主汛期产 水量与湖库容积的关系以及水资源量的供需关系，对湖南省水安全水平作了大概 的评价，提出协调度的概念：湖容积与蓄水量之比