生态足迹法的陕北地区水资源可持续利用评价

水资源可持续利用评价是可持续发展研究的核心技术,其实质是建立各评价指标与可持续利用等级之间的非线性关系,其中如何合理确定各评价指标的权重是目前研究的难点。提出了用加速遗传算法优化识别判断矩阵群体的hadamard凸组合矩阵所对应的各评价指标的权重、并改进理想区间法的系统评价新方法(gd-iim)。gd-iim直接由评价标准样本数据驱动,利用全部隶属度值信息计算可持续利用评价等级值,避免了应用最大隶属度原则进行判断所可能造成的失真,提高了评价精度。用gd-iim评价黑龙江省14个区域水资源可持续利用的结果说明,gd-iim直观简便、通用、精度高,可在实际系统评价中推广应用。

运用改进的集对分析法,建立评价指标体系和评价等级,对西安8个市(县、区)水资源可持续利用程度进行了分析和评价。结果表明:市区和临潼水资源可持续利用等级为优,其他为良;集对分析法评价结果与模糊物元法、熵权法、模糊综合评价法得出的评价结果基本一致;集对分析理论中的同一度、差异度和对立度指标可用于评价城市水资源可持续利用的状况。

论述了改进密切值法综合评价的原理和步骤,建立水资源可持续利用评价指标体系,应用改进密切值法综合评价了山西省11个市的水资源可持续利用情况,拓展了密切值法的应用领域.实例研究表明,改进密切值法目的明确,步骤简便,能够提供准确的优劣次序,可用于水资源可持续利用的评价.

目前,在水资源可持续利用评价过程中,评价指标标准值及权重的确定均存在一定的主观性.针对该问题,本文以水资源时空分布不均的安徽省为研究对象,计算安徽省16个城市各类水足迹,并融合常规评价指标,基于psr理论构建了水资源可持续利用综合评价体系.同时,采用熵权法对各评价指标进行赋权,选用灰靶模型进行计算,通过靶心度判断各城市水资源可持续利用水平的空间差异性,以增强不同评价单元之间的可比性.结果表明:2016年,农业生产用水足迹在安徽省16个城市总用水足迹中占比均居首位,在除马鞍山、铜陵、芜湖的多个城市中所占比重超过80%；工业用水足迹所占比重居次,马鞍山、铜陵、芜湖分别为45.94%、32.46%、25.17%,其余城市多集中在2%~10%；各城市生活用水水足迹和生态用水水足迹所占比重较小,均低于6%.2016年安徽省水资源可持续利用水平以中、差等级为主,大体呈北低南高的空间布局特征,优、良等级集中在皖南的黄山、铜陵、池州；压力层和状态层靶心度的空间分布与此相似,提升空间较大,响应层靶心度总体较高,未呈现明显空间差异性.

为了分析一个地区人们实际消耗的水资源量,借鉴生态足迹理论,构建了水资源足迹计算模型,以分析判断该地区的水资源盈余情况。根据武汉市的统计资料,确定了针对该区域模型中的水资源均衡因子和地区产量因子2个关键参数,并计算了武汉市2003～2008年水资源足迹和水资源承载力,引入水资源足迹指数、万元gdp水资源足迹等指标,对武汉市水资源持续利用状况进行了定量评价。分析评价结果表明:就本地产水而言,水资源状况由弱不可持续利用向不可持续利用发展,但由于武汉市过境水量大,可有效解决水资源短缺状况。

利用水资源生态足迹理论计算分析了江苏省2005—2012年的水资源生态足迹、生态承载力,发现江苏省水资源利用一直处于生态赤字的极不安全状态。为进一步研究导致生态赤字的原因,首次将生态赤字、万元gdp生态足迹这2个评价指标应用到第一产业、第二产业、第三产业这3个主要三级账户中。结果显示:第一产业水资源生态足迹最大,第二产业次之,二者之和占总生态足迹的90%以上,且均超过水资源生态足迹承载力,这是造成水资源赤字和水资源生态压力指数较高的重要原因。最后提出建议,以期为区域水资源的合理利用提供依据。

构建农业水资源可持续利用(sustainableutilizationofagriculturalwaterre-sources,suawr)评价指标体系(indicaterssystern,is)既要考虑is构建的一般性问题,也要顾及suawr内涵的多维性.根据suawr内涵,分别从用水流程和用水影响因素两种角度提出了suawr评价目的和评价要求,指出suawr评价维度包括质量维、数量维和时空维.在阐明评价理论基础上,提出is构建原则,并采用频度统计法、理论分析法等方法,进行了is构建、结构优化,并进行构成分析,建立了以农业可持续发展为目标的一般性suawr综合评价is,探讨了awr复合系统多维度可持续性评价如何在多层次is中实现.

指标体系(indicatorssystem,is)评价法已在各研究领域得以广泛应用,但存在is的通用性与区域适用性、全面性与可操作性难于兼顾等问题。以东北三省2001年农业水资源可持续利用(sustainableutilizationofagri-culturalwaterresources,suawr)评价为例,依据研究区水资源利用状况分析选取指标保证了指标的区域适用性;采用频度统计法、专家咨询法、谱系聚类法之分裂法、理论分析法等多种方法相结合构建is,充分借鉴、吸收了已有指标研究成果、is构建思想及同行专家意见,保证了所选指标的通用性。体现动静结合的运行层和框架层耦合的is结构则解决了农业水资源系统可持续内涵评价的科学性和全面性与is的可操作性难于兼顾的矛盾。评价结果表明,按本研究构建的is适合东北区suawr现状评价。

对水资源可持续利用评价区间等级标准信息引入均化系数转化为标准的属性识别模型,根据等级属性值的变权系数实现指标的客观赋权获得各个评价样本的评价等级和评价分数。以黑龙江省14个地区为例进行计算,结果表明,与模糊识别和群决策识别结果相比,该模型可行有效,评价结果可靠。

以人均水资源占有量低、水资源利用结构不平衡省份山东省为研究区,首先计算2005-2014年山东省水足迹及2014年17地市水足迹,实现水足迹时空分析;从dpsir视角出发,基于水足迹计算结果,融合构建水资源可持续利用评价指标体系,通过因子综合得分来反映全省10a间水资源可持续利用强度,以2014年为水平年,对17地市因子综合得分进行空间聚类,实现水资源可持续利用时空分析.结果表明:研究区2005-2014年水资源可持续利用综合评价得分呈现增长态势,表明水资源可持续利用程度趋于加强,但分值总体较低,仍需提高利用效率;2014年17地市水资源可持续利用水平整体呈现东优西劣、南优北劣的空间格局.

基于水足迹理论和计算模型及水资源可持续利用评价指标,以昆明市2014年统计数据为依据,计算了该市2014年的水资源足迹,并评价了其水资源利用现状.研究表明:(1)2014年昆明市总的水足迹高达119.915×108m3,人均水足迹为1809.76m3/人;(2)农业是昆明市耗水量最大的产业,其水足迹达到43.319×108m3,占到本市生产服务用水的77.42％;(3)昆明市水资源匮乏度为241.6％,水资源压力指数为112.7％,水资源利用处于不可持续状态;(4)从产业水足迹上看,第一产业水资源足迹最高,万元产值水足迹最大,水足迹经济效益最低,其次是第二产业,最后是第三产业,其中旅游业水足迹经济效益最高,侧面证明了旅游业是绿色低能耗产业;因此,需要通过调整产业结构,在保证本地粮食安全的前提下减少作物种植和畜禽养殖,大力发展绿色农业和旅游业,以及从外地调水和加强虚拟水贸易等方式降低该市水资源压力,逐步实现水资源的可持续利用.

水资源可持续利用程度综合评价需要综合考虑区域的社会、经济、资源、环境等各方面因素,是一个典型的多目标、多层次、多属性决策问题。投影寻踪模型能够通过加速遗传算法来寻求最优投影方向,将多维数据指标转换成低维子空间上,因此便可以根据优化出的一维投影值来计算各地区的水资源可持续利用程度,另外可以避免权重确定主观性问题。其思路清晰,计算简单,结果合理,为水资源可持续利用程度综合评价提供了一条新的方法和思路。

水资源短缺是制约玛纳斯河流域水资源可持续发展的\"瓶颈\"因素,对流域水资源可持续发展水平进行综合评价对其国民经济可持续发展至关重要。从水资源、社会、经济、生态环境四个子系统出发,采用了熵值法和投影寻踪理论相结合的评价模型,对流域水资源可持续利用水平进行评价,并将两种方法的评价结果进行加权求和,得出流域水资源可持续利用变化趋势。评价结果表明,该模型方法可靠,分析结果合理,评价结果可以为水资源可持续开发利用提供科学依据,是评价水资源可持续利用水平的一种有效新方法。最后,提出了促进流域水资源可持续利用的建议,为实现水资源可持续开发利用提供借鉴和参考。

京津冀地区是重度\"资源型\"缺水地区,人均水资源量显著不足,评价该区域水资源可持续利用的现状及发展趋势,可为京津冀地区水资源的管理提供更好的理论依据和数据支撑.结合社会-经济-生态复合系统建立评价指标体系,采用粗糙集和模糊理论相结合的方法确定指标权重,分别应用基于属性识别法和同异反层次法的模糊集对分析理论对京津冀地区2004—2015年的水资源可持续利用情况进行评价,并在计算综合联系度过程中引入可变模糊集理论中的s型函数,最后用spearman相关系数法对得到的多组结果进行相关性分析.结果表明:近12年,京津冀地区的水资源可持续利用水平整体呈现上升趋势;基于s型函数的模糊集对分析法在京津冀地区水资源可持续利用评价中是可行的.

水资源是人类赖以生存和发展的一个极其重要的因素。水资源的可持续利用是实现人类社会经济、资源、环境协调发展的基本前提。笔者针对西北干旱区独有的气候水文特征,从区域水资源与区域经济社会的相互关系出发,从区域水资源承载力的本质概念进行分析,拓展认识和界定区域水资源储备量和区域水资源承载能力的内涵意义。基于区域水资源的储备、消耗、再生的3大功能过程,考虑区域社会调节活动对区域水资源功能过程的影响,构建了一个以指标层变量、分类层指标和目标层指数3个等级层次体系,并适用性较强的西北干旱区域水资源可持续利用评价指标体系。

针对水资源可持续利用评价中存在的不相容性和模糊性问题,将物元分析理论与模糊集理论相结合,构建复合模糊物元,并应用加权欧式距离作综合评价,对各样本做优劣排序,并划分类别。在计算各评价指标的权重时,引入熵值理论,运用信息熵反映的样本数据的效用值确定权重,避免了权重分配中的人为干扰。结合实例应用,并与其他方法的评价结果作比较,验证了该模型的可靠性。分析表明,物元分析与模糊集理论的有效结合,能将多指标评价中的不相容矛盾转换成相容关系,且有效地避免了由于模糊性导致的信息丢失;熵值法确定的权重较好地反映了样本信息的有序度,充分利用实测数据客观地对评价指标进行赋权。结果表明,基于熵权的模糊物元模型应用于水资源可持续利用评价是合理、客观、可行的。

针对远离平衡状态的复杂系统,利用协同学理论并以辽宁省为例选取2015—2017年社会经济指标和水资源开发利用指标,对辽宁省水资源可持续利用采用协同学理论进行研究分析。结果表明:研究区域水资源可持续利用采用协同学理论评价具有较强的适用性与准确性,研究成果可为区域水资源承载力预测和可持续利用评价提供一定的决策依据和理论支持。

为研究恩施州土地利用可持续性,采用生态足迹方法对恩施土地利用生态足迹和生态承载进行测算:2004年,恩施州人均土地生态足迹需求为1.36264hm2,人均生态承载为0.49289hm2,区域土地利用生态足迹总体上呈现生态赤字,为人均-0.86965hm2.结果表明恩施州2004年土地利用为不可持续.

水利可持续发展是一个复杂的系统工程。而衡水市是河北省水资源最为匮乏地区之一，水资源短缺与水利可持续发展矛盾最为尖锐，因此从某种意义上讲，衡水市水利能否实现可持续发展，在很大程度上将取决于衡水市水资源能否保证可持续利用。本文分析和预测了衡水市水资源现状和远景，提出了保证水资源可持续利用实现水利可持续发展应采取的四个方面措施。

模糊集对法基于对立统一和事物普遍联系观点,且考虑到评价等级边界的模糊性,通过联系度对事物进行评价。选取经济社会发展、水资源利用、水资源保护等评价指标,采用该方法对环北部湾经济区水资源可持续利用程度进行评价,分析该经济区水资源与经济社会发展的匹配程度。评价结果表明:模糊集对法考虑各项指标的权重,科学评判处理各种指标的信息,采用该方法评价水资源可持续利用程度是合适的。

现阶段我国社会经济发展进程向前推进的速度是比较稳定的,在这种情况之下我国工业发展速度得到了一定程度的提升,人民的生活质量和生活水平也得到了一定程度的提升,水资源匮乏问题演变的越加剧烈.从现阶段和二十一世纪发展的世纪情况上来进行分析,在我国范围之内出现的洪涝灾害、干旱缺水以及水环境恶化三个十分重要的问题,尤其是其中的水资源短缺问题,已经逐渐的演变为我国社会经济发展进程向前推进的过程中的重要限制性因素之一,现阶段我国正在推行水资源的可持续利用这一个战略方针,尤其是在水资源比较匮乏的区域施行这一个战略方针的意义就显得更为显著了,以水资源的可持续利用在我国经济向着可持续发展的方向转变的过程中起到一定程度的促进性作用,成为了当今我国面临的一个重要战略问题.

随着经济社会的快速发展和城市化进程的不断加快,各类用水不断增加,使水资源的供需矛盾日趋突出.优化配置、合理利用和有效保护是保证水资源可持续利用,实现经济社会可持续发展的必然选择.