贵州省水资源承载力的空间地域差异，本文主要内容关键词为：贵州省论文,承载力论文,水资源论文,地域论文,差异论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
水资源承载力是指在某一历史发展阶段，以可预见的技术、经济和社会发展水平为依据，以可持续发展为原则，以维护生态环境良性发展为条件，在水资源得到合理的开发利用下，某一研究区域人口增长与经济发展的最大容量[1]。水资源承载力是一个国家或地区持续发展过程中各种自然资源承载力的重要组成部分，且往往是水资源紧缺和贫水地区制约社会发展的“瓶颈”因素，它对一个国家或地区综合发展和发展规模有至关重要的影响[2]。作为可持续发展研究和水资源安全战略研究中的一个基础课题，水资源承载力研究已引起学术界高度关注并成为当前水资源科学中的一个重点和热点研究问题，并取得了大量的研究成果。
水资源承载力研究是涉及到人口、社会经济发展以及资源环境在内的复杂巨系统，对其可进行定量化研究，从而揭示区域发展中存在的主要问题，为该区可持续发展战略提供具有可操作性的调控对策。文中以多维状态空间的方法，从综合、宏观的角度来描述研究区域现实的承载状况，并对其进行定量化的表示和分析。
1 状态空间法模型的建立
状态空间法[3～5]是欧氏几何空间用于定量描述系统状态的一种有效方法。通常由表示系统各要素状态向量的三维状态空间轴组成。水资源承载力的大小可用状态空间的原点同系统状态点所构成的矢量模来表示。由于现实的水资源承载状况WRCS(Water Resources Carrying States)同状态空间中理想的水资源承载力大小WRCC(Water Resources Carrying Capacity)并不完全吻合，通常会有一定的偏差，从而导致水资源承载状况出现超载(WRCS＞WRCC)、满载(WRCS＝WRCC)、可载(WRCS＜WRCC)3种情况。而应用状态空间法可以定量地描述和测度水资源承载力及其承载状态。
利用状态空间法定量研究水资源承载力的步骤如下：
(1)选取n个能较好地描绘贵州省水资源承载力的指标项，结合实际情况确定其在某一特定时段内，遵循可持续发展前提下的最大（对效益型指标，即指越大越好的指标）或最小（对成本型指标，越小越好的指标）应取的值，称之为时段理想值，记为WRCC[,i],(i＝1,2,…,n)，该值实际上也就是贵州省在可持续发展状态下的承载力值：
式中，WRCS为贵州省水资源承载力的现实值。
(4)由所选定的这n个指标项可以构造一个n维的状态空间。上面的两个向量即表示在这一n维状态空间中分别代表贵州省在现状资源环境状况下的承载力状态点和贵州省承载现状状态点。这两个点在状态空间中的位置关系即反映了区域承载状况。为了使承载状况的判断更简化，可以采用下面的步骤进行：
根据对状态空间的描述，M值的大小即定量地代表贵州省现状水资源发展状况。另一方面也不难得出，在经过式(3)的转换以后，代表可持续发展状态下的水资源承载力状态向量实际上已经变成了一个单位向量。通过加权处理以后，该单位向量的模为：
根据M与WRCC值的比较，可以对贵州省水资源的实际承载状况进行判断：
M＞WRCC超载
M＝WRCC满载
M＜WRCC可载
2 指标体系构建与水资源承载状况计算
2.1 贵州省水资源承载力指标体系的构建
水资源承载力评价指标体系[6]是水资源承载力研究中的一个关键问题，其核心是用什么指标体系来反映人口、社会经济发展以及资源环境这个复杂巨系统的发展规模与质量。目前，国内外对水资源承载力评价指标体系的研究，大致可分为两类：一类是从传统的水资源供需平衡分析基础上发展起来的对区域水资源承载力的评价；另一类是选择反映区域水资源承载力的主要影响因素指标，借助一定的评价模型和方法，综合评价水资源承载力。根据贵州省的具体情况，选取了以下指标评价贵州省水资源承载力的空间差异。
(1)水资源总量是水资源系统满足用水需求的最重要的指标，是水资源系统最主要的物理特征，也是水资源承载力评价中最重要的因素。采用水资源量来表示。
(2)水资源开发利用程度是表征水资源物理特征的一个重要指标，一个地区即使其水资源蕴藏量很大，但开发利用程度低，其实际可利用的水资源少，实际承载力就低。采用人均用水量、用水效益等来衡量。
(3)水资源短缺是一定区域一定时期内水资源供不应求的一种状态。采用水资源可利用率来加以描述。
(4)社会经济发展指标是推动水资源发展变化的关键指标。可用人均GDP、城市化水平、人均粮食产量等反映社会发达程度。人均产量的提高和较高城市化水平均有助于污水治理投资的增加。
(5)采用人口自然增长率指标反映人口对水资源系统及生态环境系统的压力状况。
(6)水资源系统的超载会引起生态系统的破坏和退化，因此生态系统的完整性也是衡量水资源系统变化的一个方面。采用废污水排放率、森林覆盖率等来表征生态环境质量状况。
2.2 各指标体系权重的计算
显然各个指标对贵州省水资源承载力的影响程度不可能完全一致，这就要求对各指标进行权重分析。通常确定指标权重的方法有：层次分析法、经验权数法、专家咨询法、统计平均值法、抽样权数法、比重权数法、模糊逆方程法、熵值法等数学方法。本文选用熵值法[7]来计算其权重。
其计算步骤如下：
(1)构建m个事物n个评价指标的判断矩阵
(4)计算评价指标的熵权W
采用公式(6)～(8)可计算出各评价指标的权重值，贵州省水资源承载力评价指标体系及其权重值（见表1)。
2.3 贵州省水资源承载力计算
水资源承载状况同理想的水资源承载力之间的偏差值作为定量描述一个地区水资源承载状况的基础，因此，首先要确定研究期区域水资源承载力的理想状态值和现状值。贵州省水资源承载力各评价指标的现状值采用2003年的统计资料（数据来源于《贵州省水资源公报》）。理想状态值通常采用问卷调查法或者利用现有的一些国际或国内较权威的可持续发展等相关指标值来确定不同时期的水资源承载力的理想状态值，也可利用与研究区域条件相近，但更接近可持续发展状态的区域作为参考标准，求得一定时期水资源承载力的理想状态值。根据贵州省“十五”发展规划以及相关的研究，确定出其水资源承载力的理想状态下各指标值（见表2）。
为了消除不同指标量纲和数量级差对于评价的负面影响，首先应对单项评价指标的原始数据进行标准化处理。由于评价指标具有较为明显的波动性和模糊性，将指标群作为模糊集合，利用梯形模糊隶属函数方法来计算单项指标评价值。
根据公式(3)，以及表2的值，可以计算出向量为：0.62、1.65、0.52、6.67、2.33、1.68、2.62、1.47、1.31。在该9维状态空间中，该点到坐标原点的加权距离M，即2003年贵州省现实的水资源承载力：
理想的水资源承载力WRCC的值为：
根据计算结果，可以得出M＞WRCC，这说明贵州省的水资源承载状况已经严重超载，从而影响了经济的发展。但是不同的地区又有所差异。通过计算可得出贵州省各分区水资源的承载状况（见表3、图1）。
根据表3和图1可以看出，贵州省不同的地区其水资源的承载力也有所差异，表现出一定的空间地域性。
图1 2003年贵州省各分区现状水资源承载力状况
Fig.1 Realistic Water Resources Carrying Capacity of Guizhou Province in 2003
3 水资源承载力类型分区
根据水资源的现状承载力与理想承载力的对比，把贵州省划分为3种类型区（图2）。
图2 贵州省水资源承载力类型分区
Fig.2 Division of Different Regions of Water Resources Carrying Capacity in Guizhou Province
(1)类型区Ⅰ——水资源严重超载区
这类地区主要包括贵阳、安顺、遵义和六盘水4个分区，此类地区水资源的承载能力已严重超载。表明这4个地区的水资源的承载潜力较小，这主要是由于这几个地区经济发达，用水量大，而喀斯特地区所占面积的比重较大。喀斯特地区各种地貌类型有机组合再加上不同空间尺度、不同岩性组成形态多样的下垫面因素对地表及地下径流有着重要的影响，本类地区的水文地质地貌及气候因素严格控制着其地下水系的形成与分布，影响着地表及地下水资源的数量和径流循环条件，并使本类区的水资源系统复杂化，而水资源系统是水资源承载的主体，水资源系统所能提供的可利用水资源量控制着本区社会经济的发展，进而决定着水资源的承载水平。尤其是贵阳市，其水资源的现状承载状况值大大超过理想的水资源承载力值（超出值高达0.3982），虽然可利用水量较多，但由于人口相对较多、工业发达，人均用水量大，废污水排放率高达34.31%，所以人均水资源量小，水资源的承载潜力小，继续发展下去，势必会对贵阳市的经济发展产生消极的影响。
(2)类型区Ⅱ——水资源满载区
这类地区包括铜仁、毕节和黔东南3个地区，这3个地区虽然水资源的现状承载值大于理想承载值，但相差不大（分别高出理想值0.0929、0.0789和0.0584），所以应归属于满载区。其中铜仁、毕节属喀斯特中等发育区，喀斯特地貌类型和岩性组合等下垫面因素对水资源系统的影响要较Ⅰ类型区弱，经济也相对不太发达，人均用水量较少，且水资源开发利用率较低（平均仅为7.8%）；黔东南地区基本属于非喀斯特地区，经济欠发达，水资源开发利用率也仅为6.35%，但人均用水量较多，随着科技的发展，水资源利用率和节水能力的提高，水资源将有一定的开发利用潜力。
(3)类型区Ⅲ——水资源可载区
主要有黔南州和黔西南两个地区，这一类型区属贵州省碳酸盐岩地层及岩溶最发育的地区，以峰丛洼地、河谷及溶丘谷地为主，而岩性则以石灰岩、白云质灰岩和碎屑岩为主。区内岩溶大泉及地下河发育，水力坡度大，流速大，地表水与地下水交替频繁，岩溶水资源丰富，人均水资源量多。但此类地区经济落后，非农业人口较少，且用水量较少，水资源的开发利用率低（仅为6.5%)。因此，此类地区水资源现实的承载值小于理想承载值（分别低于理想值0.0258和0.0539），即水资源的承载潜力较大，属于可载区。
4 结论
通过引入熵值法来确定水资源承载力的指标权重，并运用综合多种因素的状态空间法，对贵州省的水资源承载力进行了分析，得出贵州省的水资源承载状况已经严重超载，但不同的地区其水资源的承载力也有所差异，表现出一定的空间地域性。根据水资源的现状承载力与理想承载力的差值，把贵州省划分为3种类型区，具体表现为：贵阳、安顺、遵义和六盘水属水资源严重超载区；铜仁、毕节和黔东南属水资源满载区；黔南州和黔西南属水资源可载区，这为贵州省各地市区制定相应的人口、经济政策及合理水资源管理提供了依据，也对指导贵州省水资源规划及利用有借鉴意义。