干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境需水評(píng)價(jià)研究——以民勤縣為例

姜田亮, 張恒嘉, 石媛媛, 王雅云

干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境需水評(píng)價(jià)研究——以民勤縣為例

姜田亮, 張恒嘉*, 石媛媛, 王雅云

甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電工程學(xué)院, 蘭州 730070

為科學(xué)準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)半干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境需水狀況, 對(duì)生態(tài)環(huán)境需水評(píng)價(jià)概念進(jìn)行概括, 以“自然—水資源—社會(huì)經(jīng)濟(jì)—生態(tài)”復(fù)合系統(tǒng)為研究角度, 建立1目標(biāo)、4準(zhǔn)則, 29指標(biāo)的半干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境需水評(píng)價(jià)體系, 將熵值理論引入層次分析法結(jié)合計(jì)算指標(biāo)權(quán)重以消除主觀經(jīng)驗(yàn)對(duì)結(jié)果的影響, 以半干旱地區(qū)民勤縣為例, 使用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)該地區(qū)2006—2015年的生態(tài)環(huán)境需水及其子系統(tǒng)狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。結(jié)果表明: ①對(duì)半干旱地區(qū)生態(tài)需水評(píng)價(jià)指數(shù)影響最大的是“水資源”子系統(tǒng)與“生態(tài)”子系統(tǒng); 缺水量、年平均水資源量、生態(tài)用水量占比、地均水資源量及人均水資源量為影響力最大指標(biāo)。②近十年民勤縣的生態(tài)環(huán)境需水處于“較差”轉(zhuǎn)向“一般”的階段, 與各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度逐年變好, 說明該地生態(tài)治理取得了成效。該方法可應(yīng)用于類似半干旱地區(qū)的生態(tài)環(huán)境需水評(píng)價(jià), 為半干旱地區(qū)制定水資源調(diào)控戰(zhàn)略及生態(tài)需水研究奠定一定的理論基礎(chǔ)。

半干旱地區(qū); 生態(tài)環(huán)境需水; 層次分析; 熵權(quán)法; 模糊綜合評(píng)價(jià); 民勤縣

0 前言

水作為維系自然界一切生態(tài)過程和生命活動(dòng)的基礎(chǔ)性自然資源, 是生命的載體和源泉, 特別在干旱地區(qū), 有限的水資源是維系生態(tài)系統(tǒng)和諧的決定因素, 是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的桎梏[1]。由于水資源短缺及不合理利用使生態(tài)環(huán)境日益惡化, 出現(xiàn)了嚴(yán)重的水資源危機(jī), 特別在我國(guó)部分干旱地區(qū), 工農(nóng)業(yè)以及生活用水的增加擠占了生態(tài)用水, 使各類生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能不斷下降, 遭受到不同程度的破壞。因此生態(tài)環(huán)境需水問題引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注, 并從以下三個(gè)方向進(jìn)行了大量研究: 一是生態(tài)環(huán)境需水的內(nèi)涵及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究[2-5], 二是生態(tài)環(huán)境需水的量化及其機(jī)理研究[6-9], 三是生態(tài)環(huán)境用水的安全保障策略和保護(hù)模式研究[10-13]。對(duì)生態(tài)環(huán)境需水進(jìn)行綜合意義上的評(píng)價(jià)是水資源管理配置與生態(tài)保護(hù)建設(shè)中的關(guān)鍵問題,也是生態(tài)需水各項(xiàng)研究工作開展的前提。生態(tài)環(huán)境需水狀況評(píng)價(jià)可理解為區(qū)域某一歷史發(fā)展階段, 將自然條件、水資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)及生態(tài)條件復(fù)合系統(tǒng)中的重要信息進(jìn)行量化, 定量描述生態(tài)環(huán)境需水狀況的優(yōu)良程度和存在問題。本文以民勤縣為例, 建立干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境需水評(píng)價(jià)指標(biāo)體系, 在層次分析法的基礎(chǔ)上, 引入熵值概念對(duì)指標(biāo)權(quán)重的確定進(jìn)行改進(jìn), 并使用模糊評(píng)價(jià)法對(duì)該地2006—2015年生態(tài)環(huán)境需水變化趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)價(jià), 以期為類似地區(qū)生態(tài)環(huán)境需水狀況的計(jì)算提供參考, 為干旱地區(qū)生態(tài)需水的研究奠定基礎(chǔ), 以實(shí)現(xiàn)水資源的良性循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 區(qū)域概況

民勤縣位于103°03′—104°03′E, 38°05′—39° 06′N, 縣內(nèi)多年平均年降雨量115 mm, 蒸發(fā)量2643.9 mm。該縣水資源主要由地表水及地下水構(gòu)成, 水資源總量3.96×108m3, 綠洲面積僅為2.4×103km2, 占總面積的15%, 為典型的干旱地區(qū)[14]。過去幾十年, 由于石羊河上游修建水庫(kù), 有限的水資源被攔截在上游地區(qū), 導(dǎo)致下游無水可用, 為維持生計(jì), 當(dāng)?shù)鼐用襁^度開采地下水資源,引發(fā)嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境用水問題, 嚴(yán)重威脅到當(dāng)?shù)鼐用竦纳?cái)產(chǎn)安全[15]。近年來, 國(guó)家相關(guān)方針政策對(duì)民勤縣生態(tài)的治理, 如生態(tài)移民、植樹造林、節(jié)水灌溉等措施, 使該地區(qū)生態(tài)環(huán)境需水狀況有了一定程度的好轉(zhuǎn)[16]。

1.2 研究方法

美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家薩蒂1970年提出層次分析法(AHP), 通過對(duì)所劃分層次的各要素進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算和比較, 確定各量化要素的重要程度, 具有靈活、系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn), 但實(shí)際判斷中, 信息的不完備往往產(chǎn)生模糊的主觀判斷, 致使結(jié)果的經(jīng)驗(yàn)化。為有效解決該問題, 將熵的思想引入AHP, 用熵值代替專家對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行打分并利用模糊綜合法得到評(píng)價(jià)結(jié)果。主要步驟如下:

1)評(píng)價(jià)體系的建立干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境需水綜合評(píng)價(jià)是就不同系統(tǒng)中的信息對(duì)生態(tài)環(huán)境需水產(chǎn)生的綜合影響進(jìn)行量化。既能反映出半旱區(qū)水資源的高效利用及合理配置程度, 也是半旱區(qū)人類活動(dòng)對(duì)水資源干擾程度及生態(tài)環(huán)境需水狀況的表達(dá)。借鑒國(guó)內(nèi)外生態(tài)環(huán)境及水資源承載力評(píng)價(jià)的研究成果作為指標(biāo)選擇和評(píng)級(jí)區(qū)間劃分的依據(jù)[17-22], 并咨詢甘肅省治沙所專家對(duì)指標(biāo)合理性進(jìn)行評(píng)價(jià), 最終以“自然—水資源—社會(huì)經(jīng)濟(jì)—生態(tài)”復(fù)合系統(tǒng)為研究角度, 建立干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境需水評(píng)價(jià)體系(表1)。其中準(zhǔn)則層是目標(biāo)層的整體體現(xiàn), 反映了各子系統(tǒng)對(duì)干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境需水的影響; 指標(biāo)層表達(dá)了子系統(tǒng)內(nèi)各要素對(duì)其所屬系統(tǒng)的影響程度, 選取29個(gè)能夠影響生態(tài)環(huán)境需水狀況的評(píng)價(jià)因子為指標(biāo)。

本文選取民勤縣2006—2015年的指標(biāo)進(jìn)行生態(tài)環(huán)境需水評(píng)價(jià), 各數(shù)據(jù)均來源于《民勤縣國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料匯編》[23]。

設(shè)子系統(tǒng)中有 m 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo), 構(gòu)成向量A=(a,a,…,a), 歸一化后得向量B=(b,b,…,b), 計(jì)算公式為:

表1 干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境需水評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)級(jí)區(qū)間

式中:max、min為同一指標(biāo)中的最優(yōu)值和最劣值。正向指標(biāo)中, 最優(yōu)值max為同一指標(biāo)中的最大值; 逆向指標(biāo)中, 最優(yōu)者max為同一指標(biāo)中的最小值。

第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵值計(jì)算公式為:

3)子系統(tǒng)指標(biāo)權(quán)重確定各指標(biāo)相對(duì)子系統(tǒng)的權(quán)重值W使用平均值法來計(jì)算。

4)干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境需水模糊評(píng)價(jià)根據(jù)干旱地區(qū)的特點(diǎn), 建立評(píng)價(jià)向量1,2,…,v和模糊關(guān)系矩陣()m×p。

矩陣中r(ij)表示評(píng)價(jià)指標(biāo)i在j級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度, 即評(píng)價(jià)指標(biāo)i位于j級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的可能性大小, 通過具體隸屬函數(shù)計(jì)算。根據(jù)表1中數(shù)據(jù)分布特點(diǎn), 選取梯形半梯形分布的隸屬度函數(shù)。具體模型如下:

一級(jí):

二級(jí):

三級(jí):

四級(jí):

五級(jí):

在上述數(shù)學(xué)模型中, 正向指標(biāo)取前者, 逆向指標(biāo)取后者。x, x, x, x分別是v和v,v和v,v和v以及v和v的等級(jí)臨界值,x,x,x分別是v,v,v等級(jí)數(shù)值區(qū)間的中間值。

最后用加權(quán)平均算子進(jìn)行運(yùn)算對(duì)W、R、V進(jìn)行合成, 得到各指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果, 即:

該算法將所有因素納入評(píng)價(jià)結(jié)果向量之中, 體現(xiàn)了“綜合”評(píng)價(jià)的特點(diǎn)。

3 結(jié)果與分析

基于上述思路對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行單層次及總層次排序處理, 即對(duì)干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行計(jì)算, 結(jié)果列于表2。

從表中可以看出, 對(duì)干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境需水評(píng)價(jià)影響較高的是水資源條件和生態(tài)條件, 自然條件相對(duì)較小。而從指標(biāo)層的角度, 對(duì)生態(tài)環(huán)境需水評(píng)價(jià)值影響最大的前五位分別是缺水量、年平均水資源量、生態(tài)用水量占比、地均水資源量及人均水資源量, 其權(quán)值分別為0.0744, 0.0624, 0.0535, 0.0508; 對(duì)評(píng)價(jià)值影響最小的五個(gè)指標(biāo)分別是土壤狀況、人口自然增長(zhǎng)率、年平均蒸發(fā)量、人均GDP及年平均溫度, 其權(quán)值分別為0.0065, 0.0091, 0.0115, 0.0126, 0.0166。因此, 干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境需水綜合治理方面要加強(qiáng)水資源的合理利用與規(guī)劃管理, 并注重生態(tài)條件的改善, 才能實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展及水資源合理配置, 保障干旱區(qū)水資源可持續(xù)利用與生態(tài)安全, 最終達(dá)到提高水資源利用的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益的目的。

民勤縣2006—2015年各子系統(tǒng)模糊評(píng)價(jià)及綜合評(píng)價(jià)結(jié)果如(表3)所列

為直觀反映各系統(tǒng)模糊評(píng)判結(jié)果, 將表中結(jié)果整理成折線圖(圖1—5)

表2 各指標(biāo)對(duì)目標(biāo)層的權(quán)值N

表3 2006-2015年民勤縣各指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果

圖1 自然條件指數(shù)變化趨勢(shì)

Figure1 Trend of natural condition index

圖2 水資源條件指數(shù)變化趨勢(shì)

Figure2 Trend of water resources condition Index

圖1可以看出, 民勤縣的自然條件處于“較差”水平, 評(píng)價(jià)指數(shù)呈微弱的上升趨勢(shì)。從具體年份看,受蒸發(fā)量影響, 2011年自然條件評(píng)分最低, 該年蒸發(fā)量為2623mm, 為近十年來的最高水平。由于土壤狀況的不斷改良以及地下水的開采量的減少, 土壤鹽漬化程度降低, 地下水埋深變淺。雖然2011年的低值拉低整體的上升幅度, 但其它指標(biāo)因素的轉(zhuǎn)好仍使民勤縣自然條件逐年好轉(zhuǎn)。

圖3 社會(huì)經(jīng)濟(jì)指數(shù)變化趨勢(shì)

Figure3 Trend in socioeconomic index

圖4 生態(tài)條件指數(shù)變化趨勢(shì)

Figure4 Trend of ecological condition index

圖5 生態(tài)環(huán)境需水綜合指數(shù)變化趨勢(shì)

Figure5 trend of comprehensive index of eco-environmental water demand

圖2中民勤縣水資源條件變化不大, 評(píng)分均值為2.3698, 處于“較差”的水平。對(duì)水資源條件評(píng)分影響較大的指標(biāo)是地均水資源量和人均水資源量, 由于民勤地處干旱區(qū), 年降雨量少, 蒸發(fā)量大, 主要依靠地下水和石羊河中上游來水。2008年和2014年的低值2.29、2.24, 使其呈現(xiàn)雙低谷形態(tài), 從已有數(shù)據(jù)中可以看出, 這兩年的降水量分別為117 mm, 119 mm, 同時(shí)徑流量也低于平均值2.65×108m3, 拉低地區(qū)徑流系數(shù), 各指標(biāo)皆為十年來最低值。水資源數(shù)量是決定干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境需水良好與否的最主要因素, 無法通過人為改變, 只有通過合理利用水資源, 提高水資源利用效率來實(shí)現(xiàn)水資源子系統(tǒng)狀況的好轉(zhuǎn)。

從社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件的層面來看(圖3), 屬于“一般”的水平, 與生態(tài)環(huán)境需水的協(xié)調(diào)度較差, 說明該地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水超過應(yīng)有的可支撐水平。2006年至2015年整體處于微弱的下滑階段, 與生態(tài)環(huán)境需水的協(xié)調(diào)度顯現(xiàn)出好轉(zhuǎn)趨勢(shì)。對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件影響較大的指標(biāo)為耕地灌溉率和單位GDP耗水, 民勤縣統(tǒng)計(jì)資料顯示, 該地歷年灌溉率均在75%以上, 2014年、2015年的灌溉率達(dá)到88%。而近十年該地單位GDP耗水總體呈上升趨勢(shì), 2012年起才呈現(xiàn)下滑狀態(tài), 這是以農(nóng)業(yè)為主的民勤縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件綜合指數(shù)較高、且總體下滑的主要原因, 也說明該地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率較低, 有一定的浪費(fèi), 在今后發(fā)展中應(yīng)注重提升農(nóng)業(yè)用水效率。

從生態(tài)層面來看(圖4), 民勤縣的生態(tài)條件指數(shù)在波動(dòng)中上升, 從具體年份來看, 2010年以前評(píng)分呈下降趨勢(shì), 2010年后開始上升, 2014、2015年上升較為明顯, 2015年生態(tài)條件狀況從“差”變?yōu)椤拜^差”。主要是由于2010年以前對(duì)地下水的開采依舊逐年加劇, 對(duì)生態(tài)用水的擠占也比較嚴(yán)重, 綠洲植被退化嚴(yán)重, 覆蓋率較低, 2010年后對(duì)民勤的治理力度加大, 由于生態(tài)移民、退耕還林、人工造林等政策的實(shí)施, 緩解了生態(tài)壓力, 使民勤綠洲的生態(tài)得到一定程度的恢復(fù), 該地區(qū)生態(tài)條件會(huì)繼續(xù)朝好的方向發(fā)展。

總體來看(圖5), 民勤的生態(tài)環(huán)境需水呈現(xiàn)出穩(wěn)步上升的狀態(tài), 綜合指數(shù)十年間由2.5451增加至2.7132, 正處于由“較差”轉(zhuǎn)向“一般”的階段, 近年來國(guó)家對(duì)民勤在政策和經(jīng)濟(jì)上的扶持起到一定的成效。

4 討論與結(jié)論

為科學(xué)、客觀、準(zhǔn)確評(píng)價(jià)干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境需水狀況, 以“自然—水資源—社會(huì)經(jīng)濟(jì)—生態(tài)”復(fù)合系統(tǒng)的研究角度, 建立干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境需水評(píng)價(jià)體系, 用處理過的熵值替代專家打分構(gòu)建判斷矩陣計(jì)算指標(biāo)權(quán)重, 并利用模糊評(píng)價(jià)模型進(jìn)行打分, 以典型干旱區(qū)民勤縣為例, 對(duì)該地區(qū)2006—2015年的生態(tài)環(huán)境需水狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。得到以下結(jié)論:

(1)參照已有研究并結(jié)合本文研究?jī)?nèi)容, 對(duì)生態(tài)環(huán)境需水狀況評(píng)價(jià)的概念進(jìn)行界定: 區(qū)域某一歷史發(fā)展階段, 將自然條件、水資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)及生態(tài)條件復(fù)合系統(tǒng)中的重要信息進(jìn)行量化, 定量描述生態(tài)環(huán)境需水狀況的優(yōu)良程度和存在問題, 它是生態(tài)需水各項(xiàng)研究工作開展的前提, 也是水資源分配成果的反映。

(2)參考國(guó)內(nèi)為生態(tài)環(huán)境和水資源承載評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn), 對(duì)生態(tài)環(huán)境需水進(jìn)行五個(gè)模糊等級(jí)劃分, “差”、“較差”、“一般”、“較好”、“好”分別對(duì)應(yīng)“1”、“2”、“3”、“4”、“5”的分值, 從自然條件子系統(tǒng)、水資源子系統(tǒng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)和生態(tài)子系統(tǒng)4個(gè)方面選取29個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)?；陟貦?quán)法, 對(duì)層次分析法中判斷矩陣的構(gòu)建進(jìn)行改進(jìn), 降低評(píng)判過程中主觀經(jīng)驗(yàn)的影響, 推導(dǎo)評(píng)價(jià)系統(tǒng)中各指標(biāo)權(quán)重的占比。

(3)運(yùn)用綜合模糊評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)甘肅省民勤縣生態(tài)環(huán)境需水, 評(píng)價(jià)結(jié)果顯示: 近十年民勤縣生態(tài)環(huán)境需水綜合指數(shù)的平均值為2.5858, 生態(tài)環(huán)境需水處于“較差”轉(zhuǎn)向“一般”的階段, 且處于增長(zhǎng)趨勢(shì), 說明該地生態(tài)環(huán)境需水還具有較大潛力。生態(tài)環(huán)境需水與社會(huì)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度較差, 反映出該地經(jīng)濟(jì)用水較多, 超出其可支撐水平。對(duì)民勤縣2006—2015年的縱向評(píng)價(jià)可以得出, 除經(jīng)濟(jì)社會(huì)子系統(tǒng)屬于“一般”水平, 自然、水資源、生態(tài)子系統(tǒng)都屬于“較差”水平, 隨時(shí)間變化各子系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境需水的協(xié)調(diào)度逐漸提升。評(píng)價(jià)結(jié)果符合民勤縣的實(shí)際情況, 可為類似干旱地區(qū)的生態(tài)環(huán)境需水評(píng)價(jià)研究提供參考。

(4)改善水資源條件與生態(tài)環(huán)境條件是提升干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境需水的關(guān)鍵。對(duì)于水資源條件, 要堅(jiān)持“減耕、退耕、節(jié)水”戰(zhàn)略。對(duì)企業(yè)機(jī)關(guān)事業(yè)單位征用的土地、確權(quán)開發(fā)的土地和無序開荒的土地適度退耕; 定期對(duì)輸水管道進(jìn)行維護(hù), 減少蒸發(fā)滲漏等無效損耗; 大力發(fā)展噴灌滴灌等節(jié)水技術(shù), 積極開展雨洪利用, 減少地下水開采量, 提高地表水利用效率。對(duì)于生態(tài)環(huán)境條件, 要推行生物改良、水利工程改良、化學(xué)改良和農(nóng)業(yè)改良等技術(shù)以修復(fù)土壤鹽漬化; 通過草地封育、草地改良、人工草地建植等改善草場(chǎng)退化; 建設(shè)沙障, 遏制土地沙化蔓延, 同時(shí)對(duì)風(fēng)沙危害嚴(yán)重的區(qū)域, 積極退耕還林還草, 推廣免耕法, 除了上述措施, 還要注重從水文、氣象、土壤及環(huán)境等方面研究, 處理好干旱地區(qū)發(fā)展與保護(hù)的關(guān)系。

(5)由于本文未對(duì)生態(tài)環(huán)境需水所涉及其他相關(guān)問題進(jìn)行探究, 所建立生態(tài)環(huán)境需水綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的不足之處仍然存在。如需要繼續(xù)豐富指標(biāo)內(nèi)容, 降低體系中的重復(fù)信息, 建立一套能全面反映干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境需水狀況的指標(biāo); 本文中指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值選取是借鑒國(guó)內(nèi)學(xué)者及相關(guān)專家的結(jié)果, 不同區(qū)域、不同時(shí)段的等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)有待進(jìn)一步補(bǔ)充研究; 干旱地區(qū)雨季、旱季對(duì)生態(tài)環(huán)境需水的作用如何, 尚需作細(xì)致、深入的討論。

[1] 陳亞寧, 李稚, 范煜婷, 等. 西北干旱區(qū)氣候變化對(duì)水文水資源影響研究進(jìn)展[J]. 地理學(xué)報(bào), 2014, 69(9): 1295– 1304.

[2] 陳敏建, 王浩. 中國(guó)分區(qū)域生態(tài)需水研究[J]. 中國(guó)水利, 2007, (9): 31–37.

[3] 湯潔, 佘孝云, 林年豐, 等. 生態(tài)環(huán)境需水的理論和方法研究進(jìn)展[J]. 地理科學(xué), 2005, 25(3): 3367–3373.

[4] 馬樂寬, 李天宏. 關(guān)于生態(tài)環(huán)境需水概念與定義的探討[J].中國(guó)人口. 資源與環(huán)境, 2008, 105(5): 168–173.

[5] 豐華麗. 河流生態(tài)環(huán)境需水理論方法及應(yīng)用研究[D]: 南京: 河海大學(xué), 2002.

[6] 苗鴻, 魏彥昌, 姜立軍, 等. 生態(tài)用水及其核算方法[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2003, 23(6): 1156–1164.

[7] 胡廣錄, 趙文智. 干旱半干旱區(qū)植被生態(tài)需水量計(jì)算方法評(píng)述[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2008, 28(12): 6282–6291.

[8] 姜田亮, 張恒嘉, 馬國(guó)軍. 旱區(qū)植被生態(tài)需水量間接法計(jì)算公式參數(shù)的探究[J]. 水資源與水工程學(xué)報(bào), 2019, 30(1): 254–260.

[9] 劉新華, 徐海量, 凌紅波, 等. 塔里木河下游生態(tài)需水估算[J]. 中國(guó)沙漠, 2013, 33(4): 1198–1205.

[10] 李云玲. 基于水資源合理配置的黑河下游生態(tài)恢復(fù)研究[D]: 南京: 河海大學(xué), 2005.

[11] 粟曉玲. 石羊河流域面向生態(tài)的水資源合理配置理論與模型研究[D]: 楊凌: 西北農(nóng)林科技大學(xué), 2007.

[12] 鄧潔. 威海市生態(tài)用水及水資源合理配置研究[D]: 北京:北京林業(yè)大學(xué), 2009.

[13]李強(qiáng)坤, 李懷恩, 張會(huì)敏, 等. 基于生態(tài)需水配置的額濟(jì)納綠洲恢復(fù)方案[J]. 干旱區(qū)研究, 2008, 25(4): 457–463.

[14] 郝博, 粟曉玲, 馬孝義. 甘肅省民勤縣天然植被生態(tài)需水研究[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2010, 233(2): 158–164.

[15] 孫濤, 王繼和, 劉虎俊, 等. 民勤綠洲生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及恢復(fù)對(duì)策[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2010, 26(7): 245–251.

[16] 張書涵. 淺析甘肅民勤生態(tài)問題[J]. 知識(shí)文庫(kù), 2018, 426(3): 200.

[17]韓琦, 姜紀(jì)沂, 李瑛, 等. 西北干旱半干旱區(qū)水資源承載力研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 節(jié)水灌溉, 2017(6): 59–62, 67.

[18] 曹麗娟, 張小平. 基于主成分分析的甘肅省水資源承載力評(píng)價(jià)[J]. 干旱區(qū)地理, 2017, 40(4): 906–912.

[19] HE Renwei, LIU Zhaoquan, LI Lina, LIANG Lan, LI Tingting.Application of System Dynamics in Analyzing the Cultivated Land-Water Resources Carrying Capacity in Bijie Prefecture, China[J]. Journal of Donghua University (English Edition), 2013, 30(03): 228–238.

[20] CHEN Yue, CUI Yali, RONG Rao, et al. Evaluation on water resources carrying capacity of Changchun-Jilin Region[J]. Journal of Groundwater Science and Engineering, 2015(2): 164–169.

[21] WANG Kuifeng. Evaluation of the water resources carrying capacity of Shandong peninsula, China[J]. Journal of Groundwater Science and Engineering, 2016, (2): 120–130.

[22] 任杰宇, 邴建平, 張翔. 天門市水資源承載力評(píng)價(jià)與適應(yīng)性分析[J]. 長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào), 2018, 35(05):27–31.

[23] 民勤縣統(tǒng)計(jì)局, 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局. 民勤縣國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料匯編[G]. 武威:統(tǒng)計(jì)出版社, 2006–2015.

[24] 程啟月. 評(píng)測(cè)指標(biāo)權(quán)重確定的結(jié)構(gòu)熵權(quán)法[J]. 系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐, 2010, 30(7): 1225–1228.

Evaluation of ecological environment water demand in arid area——taking Minqin County as an example

JIANG Tianliang, ZHANG Hengjia*, SHIYuanyuan, WANGYayun

Institute of Water Resources and Hydro-electric Engineering, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China

In order to evaluate the eco-environmental water requirement scientific and accurately in semi-arid areas, this paper summarized the concept of eco-environmental water demand assessment and set up the evaluation system of eco-environmental water demand in semi-arid area with 1 target, 4 criteria and 29 indexes based on the complex system of "natural-water resource-economic-ecology". The entropy value theory and the analytic hierarchy process were combined to calculate the index weight, which eliminated the influence of subjective experience on the result. Taking Minqin County in semi-arid area as an example, this paper evaluated and analyzed the condition of ecological environment water demand and its subsystem in this area for 2006-2015 year by using fuzzy comprehensive evaluation method. The results showed that the most important influence of ecological water demand Evaluation index was "water resource" subsystem and "ecological" subsystem, the most influential index was the quantity of water shortage, average annual amount of aquatic resources, ecological water consumption ratio, the amount of ground water resources and the amount per capita. In the last ten years, the water demand of ecological environment in Minqin County has been in the stage of "poor" to "general", and the coordination degree of each subsystem becomes better every year. The evaluation result is consistent with the actual situation. This method can be applied to the assessment of eco-environmental water demand in semi-arid area, which lays a theoretical foundation for the development of water Resources control strategy and ecological water demand research in semi-arid area.

semiarid region; ecological environment water demand; analytic hierarchy process; entropy weight method; fuzzy comprehensive evaluation; Minqin County

10.14108/j.cnki.1008-8873.2019.04.010

TV213.9

A

1008-8873(2019)04-063-08

2018-06-07;

2018-06-25

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51669001)

姜田亮(1993—), 男, 碩士研究生, 主要從事生態(tài)需水及其機(jī)理研究, E-mail: 1691693639@qq.com

張恒嘉(1974—), 男, 教授, 博士生導(dǎo)師, 主要從事農(nóng)業(yè)水土資源高效利用研究, E-mail: zhanghj@gsau.edu.cn

姜田亮, 張恒嘉, 石媛媛,等. 干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境需水評(píng)價(jià)研究——以民勤縣為例[J]. 生態(tài)科學(xué), 2019, 38(4): 63-70.

JIANG Tianliang, ZHANG Hengjia, SHI Yuanyuan, et al. Evaluation of ecological environment water demand in arid area——taking Minqin County as an example[J]. Ecological Science, 2019, 38(4): 63-70.