哈尔滨石油学院化学工程学院 黑龙江 哈尔滨 150027
摘要：本文通过对水环境承载力的理论分析，建立了水环境承载力指标体系，采用系统动力学和层次分析法确定水环境承载力的指标及其权重，构建了水环境承载力研究的一整套指标体系。
关键词：水环境承载力；指标；层次分析法
1 水环境承载力概念
随着人口、资源和环境问题日趋严重，人口和环境承载力得到了较多的研究和探讨，承载力成了一个探讨可持续发展问题所不可回避的概念。水环境承载力是承载力概念与水环境领域的自然结合，广义水环境承载力，指在某一时期、某种状态下，某一区域水环境对人类活动的支持能力；狭义水环境承载力，被等同于“水环境容量”、“水环境（水体）纳污能力”或者“水环境容许污染负荷量”等，即在一定水域，其水体能够被继续使用并仍保持良好生态系统时，所能够容纳污水及污染物的最大能力。
2 水环境承载力指标体系
水环境承载力的量化离不开指标体系的研究，人们根据不同的研究目的可以建立各种各样的指标体系。水环境承载力指标体系应包括以下几个部分【1】：
(1)水资源指标：
如水资源量、人均水资源占有量、水资源开发利用程度、供水费用、水资源利用率、回用率、供需比等。
（2）工业系统指标
如工业总产值、工业用水定额、工业重复利用率、工业节水指标、工业用水损失率、单位水资源工业产值、工业废水排放量等。
（3）农业系统指标
如农业灌溉用水定额、人均灌溉面积、农业投资、农业投资产出率、农业平均产量等等。
（4）人口系统指标
如人均GDP、人口增长率、人均供水量、人均工业产值、人均废水排放量、城镇化程度等等。
（5）水污染系统指标
如COD排放量/COD容量、单位COD工业产值、单位人口COD排放量、工业污水排放量、农业污水排放量、生活污水排放量等等。
2.1指标体系的筛选
指标体系中罗列的指标众多，如果都将其作为指标体系中的指标则会出现指标冗余、指标重复计算等问题。应根据协调性、客观性、保序性准则对指标进行筛选，构成水环境承载力指标体系见下图1。
图1 水环境承载力指标体系
2.2指标体系权重的确定
水环境承载力指标体系中各个指标的权重采用层次分析法确定，层次分析法是20世纪70年代由美国运筹学家A.L.Saaty 提出的（Analytical Hierar-chy Process，简称AHP方法），是一种定性与定量相结合的决策分析方法。它是一种将决策者对复杂系统的决策思维过程模型化、数量化的过程。应用这种方法，决策者通过将复杂问题分解为若干层次和若干因素，在各因素之间进行简单的比较和计算，就可以得出不同方案的权重，为最佳方案的选择提供依据【2-3】。
在层次分析法中，为了使判断定量化，关键在于设法使任意两个方案对于某一准则的相对优越程度得到定量描述。一般对单一准则来说，两个方案进行比较总能判断出优劣，层次分析法采用1-9标度方法，对不同情况的评比给出数量标度表1。
一致性指标C.I.的值越大，表明判断矩阵偏离完全一致性的程度越大，C.I.的值越小，表明判断矩阵越接近于完全一致性。一般判断矩阵的阶数n越大，人为造成的偏离完全一致性指标C.I.的值便越大；n越小，人为造成的偏离完全一致性指标C.I.的值便越小。
对于多阶判断矩阵，引入平均随机一致性指标R.I，下表给出了1-15阶正互反矩阵计算1000次得到的平均随机一致性指标。
当C.R.<0.10时，便人为判断矩阵具有可以接受的一致性。当C.R>0.10时,就要调整和修正判断矩阵，使其满足C.R.<0.10，从而具有满意的一致性。
对于水资源子系统，建立判断矩阵如表3：
对于人口子系统，建立判断矩阵如表6：
通过计算，得：
w（C10：B2）=0.623225；w（C11：B2）=0.239488；w（C12：B2）=0.137288；
CI=0.009168，RI=0.58，
=0.015808<0.1，满足一致性检验。
对于水环境承载力系统准则层，建立判断矩阵如表8：
其中，rij为j方案i指标的分数值，gij为j方案i指标的值。
对于越大越好的指标，取数值较小者为0，数值较大者为1.
由于水生态承载力系统非常复杂，影响因素众多，系统动力学在研究复杂系统的行为，在处理高度非线性、高阶次、多变量、多重反馈问题方面具有优势；隶属度对水生态承载力的描述直接明了，在确定各项指标权重时，采用层次分析法弥补了均权数法和人为方法使其结果受人为因素影响的不足。
3 结论
本文通过对水环境承载力的理论分析，建立了水环境承载力指标体系，采用系统动力学和层次分析法确定水环境承载力的指标及其权重，构建了水环境承载力研究的一整套指标体系。
参考文献：
[1]洪阳、叶文虎，可持续环境承载力的度量及其应用，中国人口资源与环境，1998.8(3):54-58.
[2]李如忠.基于指标体系的区域水环境动态承载力评价研究[J].中国农村水利水电，2006（9）：42-46.
[3]张锡芳.灰色关联分析在大豆品种（系）综合评判上的应用[J].农业系统科学与综合研究，1993，（2）：135-138.
论文作者:马瑞杰
论文发表刊物:《防护工程》2017年第2期
论文发表时间:2017/6/9
标签：承载力论文; 水环境论文; 指标体系论文; 指标论文; 矩阵论文; 排放量论文; 系统论文; 《防护工程》2017年第2期论文;