曾維華 李春輝 楊志峰
（北京師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)研究所，100875）

　　摘　要： 本文從水資源再生性與水資源再生能力的基本概念入手，系統(tǒng)分析了影響黃河流域水資源再生能力的諸多因子，建立了水資源自然再生能力的指標(biāo)體系；并通過(guò)專家打分，利用基于知識(shí)的層次分析法對(duì)這些影響因子進(jìn)行評(píng)判，確定各指標(biāo)對(duì)水資源再生能力影響相對(duì)大小，為進(jìn)一步評(píng)價(jià)黃河流域水資源再生能力奠定了一定基礎(chǔ)。
　　關(guān)鍵詞：水資源，水資源再生能力，層次分析法

1. 背景

　　水資源的循環(huán)特征決定了水資源的可再生性，它是水資源的固有特征，水資源再生能力是水資源可持續(xù)利用的基礎(chǔ)與保障，只有深入研究流域水資源再生能力，明確流域水資源再生能力的大小與分布情況，才能有的放矢地提出有針對(duì)性的流域水資源持續(xù)利用策略。為此，國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目“黃河流域水資源演化規(guī)律與可再生性維持機(jī)理”（G19990436）專門設(shè)置了一個(gè)課題研究“黃河流域水資源可再生性理論與評(píng)價(jià)”，水資源可再生性理論是水資源可持續(xù)利用的理論基礎(chǔ)，其目的在于將水資源的可再生性上升到理論高度探討區(qū)域水資源可再生能力，從對(duì)影響區(qū)域水資源可再生性的諸多因子的分析與評(píng)價(jià)入手，提出提高、維持區(qū)域水資源可再生能力，確保黃河流域水資源可持續(xù)利用的方針策略。

2. 流域水資源再生能力

　　水資源可再生能力是由水資源可再生性決定的，水資源所具有的一種客觀屬性；它是指某一流域或區(qū)域水環(huán)境，在現(xiàn)有或近期技術(shù)經(jīng)濟(jì)能力支撐下，通過(guò)水資源自然循環(huán)與社會(huì)循環(huán)，不斷補(bǔ)充、循環(huán)利用水資源的能力。水資源可再生能力可通過(guò)單位時(shí)間內(nèi)，流域或區(qū)域某一存在形式的水資源再生量度量。
　　水資源的自然可再生能力取決于水資源的自然循環(huán)。水資源通過(guò)蒸發(fā)、降水與徑流周而復(fù)始地不斷循環(huán)運(yùn)動(dòng)，一方面是水資源在“量”上得到不斷補(bǔ)充，另一方面，在“質(zhì)”上也得到自凈。因此，水資源的自然再生能力又包括“量”的再生與“質(zhì)”的再生。嚴(yán)格地講，二者是不能截然分開(kāi)的，“質(zhì)”的再生確保了“量”的再生，而量的再生離不開(kāi)“質(zhì)”的再生。最終，水資源的自然再生能力集中體現(xiàn)在水資源的“量”的再生能力上，“質(zhì)”的再生只是一種“量”的再生的一種手段。

3. 黃河流域水資源再生能力影響因子分析

　　流域水資源自然再生能力直接受降水量、蒸發(fā)量、地表徑流與地下徑流影響，通過(guò)這些定量指標(biāo)的疊圖分析，可直觀反映流域水資源可再生能力的空間分布。另外，對(duì)水資源再生能力影響因素的分析結(jié)果表明，其影響因子不僅局限于這些定量指標(biāo)，還包括氣溫、濕度、高程，以及土壤、植被和土地利用等下墊面定性指標(biāo)。這些因子是通過(guò)作用于降水、蒸發(fā)、產(chǎn)流等水文循環(huán)過(guò)程，對(duì)流域水資源可再生能力施加影響的。降水、徑流與蒸發(fā)這三個(gè)水文要素與土壤、植被、土地利用類型等下墊面自然因子有一定關(guān)系，通過(guò)對(duì)這些自然因子空間分布圖的疊加，也可以反映流域水資源再生能力的空間分布。
　　為此，我們建立了兩套評(píng)價(jià)指標(biāo)體系：一是包括降水等深、蒸發(fā)量、地表徑流深、土壤濕度和地下水資源模數(shù)的定量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（表1）；二是影響降水、蒸發(fā)等水文循環(huán)過(guò)程的自然條件指標(biāo)體系（表2）。對(duì)兩種指標(biāo)體系分別進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，二者相輔相成，互為印證。

表1 黃河流域水資源可再生能力指標(biāo)體系及權(quán)重計(jì)算結(jié)果 目標(biāo)層 指標(biāo)層：權(quán)重值 黃河流域水資源可再生能力 降水等深：0.3468 陸面蒸發(fā)量：0.0787 地表水徑流深：0.34680 土壤濕度：0.0887 地下水資源模數(shù)：0.139

　　黃河流域水資源再生能力影響因子分析的目的在于確定各指標(biāo)對(duì)于流域水資源再生能力影響相對(duì)大小。首先，根據(jù)所建指標(biāo)體系，編制專家評(píng)分表；然后，利用AHP法處理專家評(píng)分結(jié)果，計(jì)算各指標(biāo)與分指標(biāo)權(quán)重值。

表2 黃河流域水資源可再生能力指標(biāo)體系及權(quán)重計(jì)算結(jié)果 目標(biāo)層 指標(biāo)因子層：權(quán)重值 影響因子層：權(quán)重值 黃河流域水資源可再生能力 降水：0.3468 濕度：0.6396 年平均氣溫：0.1978 高程：0.0572 坡向：0.1055 蒸發(fā)： 0.0787 年平均氣溫：0.2665 濕度：0.2665 植被類型：0.1139 土壤類型：0.1053 土地利用類型：0.1126 高程：0.1356 地表徑流： 0.3468 土壤類型：0.1917 植被類型：0.0665 土地利用類型：0.6460 高程：0.0958 地下徑流：0.2277 地下水水文地質(zhì)類型：0.6529 土壤類型：0.1324 植被類型：0.2147

4. 結(jié)果分析

　　表1、表2為黃河流域水資源再生能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系各指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果。由此可以得出以下結(jié)論：
　　① 在降水、蒸發(fā)、地表徑流、土壤濕度與地下水資源模數(shù)五個(gè)定量指標(biāo)中，對(duì)流域水資源影響較大的是降水與地表徑流，其次是地下水資源模數(shù)，蒸發(fā)與土壤濕度的影響最小；
　　② 影響降水、蒸發(fā)等水文循環(huán)過(guò)程的自然條件指標(biāo)體系的評(píng)判結(jié)果與前者一樣，指標(biāo)因子層中降水與地表徑流影響最大，其次是地下徑流，蒸發(fā)過(guò)程影響最小；
　　③ 對(duì)于降水，濕度的影響最大，其次是氣溫與坡向，高程的影響最小；
　　④ 對(duì)于蒸發(fā)，氣溫與濕度影響最大，植被類型、土壤類型、土地利用類型與高程的影響相近；
　　⑤ 對(duì)于地表徑流的形成，影響最大的是土地利用情況，其次是土壤類型，高程與植被的影響比較小；
　　⑥ 對(duì)于地下徑流，水文地質(zhì)條件的影響最大，其次是植被類型與土壤條件。

5. 結(jié)論

　　本文通過(guò)對(duì)黃河流域水資源再生能力的主要影響因子分析，建立了兩套評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并通過(guò)專家評(píng)分，確定了各指標(biāo)的權(quán)重，明確了各影響因子與評(píng)價(jià)指標(biāo)在黃河流域水資源再生能力評(píng)價(jià)中的貢獻(xiàn)。在權(quán)重計(jì)算結(jié)果基礎(chǔ)上，可利用AHP法建立黃河流域水資源再生能力綜合評(píng)價(jià)模型。
　　首先，將所有數(shù)據(jù)按統(tǒng)一規(guī)格，轉(zhuǎn)成柵格數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行單因子評(píng)價(jià)。由ARC/INFO的Grid模塊，計(jì)算出1×1km2的網(wǎng)格相應(yīng)指標(biāo)值，再由所建該指標(biāo)的隸屬度函數(shù)推求各網(wǎng)格的隸屬度。對(duì)各指標(biāo)在網(wǎng)格中的隸屬度按大小由人工作非線性分級(jí)，得到各指標(biāo)單因子評(píng)價(jià)專題圖。
　　其次，建立綜合評(píng)價(jià)模型，考慮各指標(biāo)權(quán)重，按網(wǎng)格逐一進(jìn)行評(píng)價(jià)，繪制黃河流域水資源再生性綜合評(píng)價(jià)圖。將所有單因子評(píng)價(jià)專題圖作疊置分析，生成若干小多邊形構(gòu)成的圖層，每個(gè)小多邊形帶所有評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度屬性。利用所建綜合評(píng)價(jià)模型計(jì)算各小多邊形的綜合隸屬度，即黃河流域水資源再生性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。對(duì)各網(wǎng)格中的綜合隸屬度按大小由人工作非線性分級(jí)，得到黃河流域水資源再生性綜合評(píng)價(jià)專題圖。評(píng)價(jià)結(jié)果為相對(duì)值，級(jí)別值越低，水資源可再生性越高或越低，這主要取決于隸屬函數(shù)與綜合評(píng)價(jià)模型的構(gòu)造。
　　最后，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果與各網(wǎng)格中各指標(biāo)分布情況，利用模糊聚類與主成分分析等方法，對(duì)各單元進(jìn)行合并，進(jìn)一步進(jìn)行黃河流域水資源再生能力區(qū)劃。