我国北方地区水资源可持续发展状况评价

摘要：本文利用国际通行的水资源紧缺指标对我国北方地区水资源可持续发展状况进行评价，结果表明，除宁夏和新疆为轻度缺水地区外，其他地区均为极度和重度缺水地区。可见，水资源紧缺已经成为北方地区经济可持续发展的瓶颈，需要对其水资源可持续利用进行综合评价。在系统性、全面性和可操作性的原则下，选用了水资源总量I1，年降水量I2，大中型水库蓄水量（上年末）I3，供水总量I4，耗水总量I5，人均用水总量I6，单位GDP用水量I7，实际灌溉面积I8，水质I9等9个指标，建立了北方地区水资源可持续利用综合评价指标体系；采用多元统计分析中的主成分分析法，对17个城市的水资源可持续利用进行综合评价，希望为我国北方地区经济的发展、生态环境的改善提供较为科学的依据。

关键词：可持续利用 水资源紧缺指标 主成分分析

水资源问题是当今世界热门的话题之一，随着人口的增长和经济的快速发展，水资源危机正与日俱增，尤其是一些干早地区和大中型城市，解决水荒问题已成燃眉之急。可持续发展是指既满足当代人的需要，又不危害后代人满足其自身需要能力的发展，已成为许多学科的一个研究方向。在世界水资源短缺的今天，水资源可持续开发、利用及其定量评价已成为众多学者研究的重点。

众所周知，我国北方地区水资源短缺，成了制约该地区经济发展的主要因素之一。影响水资源可持续发展的主要因素有几点：①经济结构不合理。②水资源短缺，表现在水资源总量偏少、人均占有水量偏低、径流量年际变化大、降雨量和径流量年内分配不均等方面。③供水工程建设滞后。④环境恶化趋势明显，地下水过量开采、持续干旱少雨、工业和生活污染等造成了水环境的日益恶化。根据1996年水质监测资料对河流枯水期水质进行分类评价结果，北方17个省级行政区总河长51 670 km，水质良好的Ⅰ类水占总河长的4.0％，水质较好的Ⅱ类水占总河长的18.6％，水质尚可的Ⅲ类水占总河长的21.4％，水质已受污染的Ⅳ类水占总河长的23.7％，水质受严重污染的Ⅴ类水占总河长的32.3％，有11个省区（冀、晋、辽、台、黑、苏、皖、鲁、豫、陕、宁）受污染的河长占评价河长的50％以上。

依据国际通行的水资源紧缺指标（表1）衡量，我国北方大部分城市地区属于重度缺水地区。水资源现状评价结果见表2。由表2可知，我国北方除宁夏、新疆为轻度缺水地区外，其他15个省市都为重度、极度缺水地区。

通过上面对我国北方地区水资源现状的介绍和评价，可知水资源短缺已经成为该地区人口密集和生产发达地区经济发展的瓶颈。因此对其水资源可持续利用程度评价指标体系的建立及其综合评价就显得十分紧迫和重要。

2.1 指标选择的原则

判断一个区域以水资源为主要控制因素的资源—社会—经济—环境这一复合系统是否实现了可持续发展，必须建立该区域水资源可持续利用评价指标体系和相应的衡量标准与方法，才能给出可持续与否的科学界定。因此，区域水资源可持续利用评价，指标体系不仅要体现该区域水资源本身的特征、开发、利用、管理状况即水资源系统的发展水平，与水相关的社会系统、经济系统、环境系统的发展水平，还要反映水资源系统与社会系统、经济系统、环境系统的协调发展状况和协调程度，以及复合系统的可持续发展能力。基于这种思想，在选择指标构建指标体系时，必须遵循如下原则：

2.1.1 系统性与层次性相结合 区域以水资源为主导因素的资源—社会—经济—环境这一复合系统的内部非常复杂，各个子系统之间相互影响，相互制约。因此，要求建立的指标体系层次分明，不仅要反映

各子系统各自的特征，更要体现水资源系统与其他系统之间的相互关系。

2.1.2 全面性与概括性相结合 所选择的指标既要尽量全面地反映区域水资源可持续利用这一复合系统的各个方面，又要精炼，避免信息重复，从而影响评价结果的精度。

2.1.3 可行性与可操作性相结合 建立的指标体系往往在理论上反映较好，但实践性不强。因此，在选指标时，不能脱离指标相关资料信息条件的实际，尽量选择那些关键性的具有综合性的指标，使得建立的指标体系简洁明确，易于计算和分析。

2.1.4 动态性与静态性相结合 作为一个系统，水资源系统可持续发展是不断变化的，是动态与静态的统一。因此，可持续发展测度指标体系也应该是动态与静态的统一，既要有静态指标，也要有动态指标。

2.2 评价指标体系的建立

根据以上原则选取了充分反映我国北方地区的水资源总量I1，（亿m3）、年降水量I2，（mm）、大中型水库蓄水量I3，（亿m3）、供水总量I4，（亿m3）、耗水总量I5，（亿m3）、人均用水总量I6，（m3/人）、单位GDP（国内生产总值）用水量I7，（亿m3/万元）、实际灌溉面积I8，（万亩）和水质I9，（等级）等9项指标作为评价指标（见表1），对该地区17个省、市、自治区的水资源持续发展状况进行评价。

2.3 水资源可持续利用的主成分分析评价方法

近年来，随着多元统计方法的普及与应用，主成分分析法也成为一种较新的评估方法，它有着不同的原理和特性，它的本质目的是对高维变量系统进行最佳综合与简化，同时也客观地确定各个指标的权重，避免主观随意性，而综合评价的焦点正是如何科学、客观地将一个多目标问题综合成一个单指标形式，因此主成分分析法不失为一种较好的评价方法。

2.3.1 主成分分析法 主成分分析法的工作目标，就是要在力保数据信息丢失最小的原则下，对高维变量空间进行降维处理；即在保证数据信息损失最小的前提下，经线性变换和舍弃一小部分信息，以少数的综合变量取代原始采用的多维变量。

由图1及表5，将17个城市地区的水资源可持续利用程度划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等4个等级。其中I级表示该区域水资源开发尚处于初始阶段，该阶段水资源开发程度低，利用率低，水资源可持续利用潜力巨大，这样的城市有2个，分别为图1中宁夏和新疆；Ⅱ级表示该区域水资源开发利用处于起步阶段，但该阶段的水资源开发利用程度仍然较低，有较大的发展潜力，这样的城市有4个，分别为青海、甘肃、黑龙江、内蒙古；Ⅲ级表示水资源开发利用程度己相当高，可持续发展潜力较低，但还有一定的发展潜力；分别为江苏、吉林；Ⅳ级表示水资源开发利用已经达到饱和状态，水资源系统可持续发展潜力极低，应该考虑较小区域调水，并且以节水型为主，这样的城市为北京、天津、河北、山西、辽宁、安徽、山东、河南、陕西。这一评价结果同水资源紧缺程度的评价结果基本一致。

本文在利用国际通行的水资源紧缺指标对我国北方地区水资源现状进行评价的基础上，采用主成分分析的方法对北方17个城市及地区的水资源可持续利用程度进行了综合评价，评价结果与紧缺指标的评价结果基本一致。主成分分析的方法，可以将9个评价指标综合成4个主成分，根据评价指标的数据本身的信息得到主成分的权重，进而得到综合评价值；避免了专家打分的人为任意性，同时该方法具有直观和可操作性等优点。

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Evaluation on sustainable development of water resources in north China

MEN Bao-hui ZHAO Xie-jing LIANG Chuan

(1.Agricultural department key open laboratory of Agriculture resource and environment in Yangtze River upper reaches， Chengdu 610066， China; 2. College of Hydraulic Eng.， Si Chuan University， Chengdu 610065， China)

Abstract: According to the international current shortage index， the amount of the water resource of Sichuan， China， are studied. The primary component analysis (PCA) method to evaluate the water resource sustainable utilization of 17 cities in north China comprehensively has been used. Under the systematical， comprehensive and manipulative principles， we introduce 9 indexes to construct the index system of the comprehensive evaluation of the sustainable utilization of water resource in north China. The indexes are: gross of water resources (I1)、annual rainfall (I2)、 reservoir sluice amount of great- type and middle- type (I3)、grass of water supply (I4)、 consume gross of water resources (I5)、 amount of water resources per person (I6)、 amount of water resources per GDP (I7)、actual irrigation area (I8)、water quality (I9). As we can see， it is obvious that the shortage of water has been becoming the bottleneck of the sustainable development of Sichuan Province. This result could provide the scientific evidence to the economic development and environment improvement in north China.

Keywords: sustainable utilization， shortage index of water resource， primary component analysis (PCA) method