基于物元可拓模型的沙潁河流域水資源可持續(xù)利用評價

王孟飛， 左其亭,2， 胡長虹， 王永起， 姜龍， 張志卓

(1.鄭州大學(xué) 水利科學(xué)與工程學(xué)院,河南 鄭州 450001; 2.鄭州大學(xué) 水科學(xué)研究中心,河南 鄭州 450001; 3.河南省沙潁河流域管理局,河南 漯河 462300)

水資源是人類生活與生產(chǎn)不可替代的基礎(chǔ)資源，也是維持生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展不可或缺的基本要素[1]。水資源的可持續(xù)利用與生態(tài)環(huán)境、人類社會密切相關(guān)，是經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的前提條件[2]。但全球水資源時空分配不均，水源供應(yīng)能力有限，加之受人口增長、經(jīng)濟發(fā)展以及氣候變化等因素的影響，全球范圍內(nèi)水資源可持續(xù)利用水平面臨挑戰(zhàn)。為此，聯(lián)合國在2015年可持續(xù)發(fā)展峰會上制定了水資源可持續(xù)發(fā)展的兩個目標(biāo)，即確保所有人均能獲得可持續(xù)的水和衛(wèi)生管理(SDG6)以及減少整個生命周期過程中的資源消耗、環(huán)境退化和污染，確?？沙掷m(xù)的生產(chǎn)和消費模式(SDG12)；并在2016年通過了“水促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展”十年(2018—2028年)國際行動的決議。目前我國同樣面臨著較大的水資源壓力，時空分配不均、水資源利用效率低、水生態(tài)功能退化等問題交織，對水資源可持續(xù)利用形成了巨大挑戰(zhàn)，致使其成為了制約經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的主要問題之一。沙潁河流域?qū)儆谖覈丝谳^密集的地區(qū)，隨著經(jīng)濟發(fā)展及人口壓力的劇增，對水資源的需求也不斷提高，近年來流域人均水資源量下降、水質(zhì)污染加劇及其他不穩(wěn)定因素都在阻礙著其水資源可持續(xù)利用的良性發(fā)展。因此，對區(qū)域水資源可持續(xù)利用水平進(jìn)行評價，探討制約水資源可持續(xù)利用的因素，對了解區(qū)域用水狀況、改善水資源管理、提高水資源利用效率及推進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展均具有重要意義[3-4]。

近年來，國內(nèi)外不同研究領(lǐng)域的專家學(xué)者們對水資源可持續(xù)利用進(jìn)行了廣泛研究，并提出了多種評價分析水資源可持續(xù)利用的方法，如灰色聚類分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、模糊綜合評價等。王雅晴等[5]通過分析全國地級市灰水足跡及其衍生指標(biāo)，評價了城市水資源可持續(xù)利用水平；MEGAN K等[6]研究了全球化水資源可持續(xù)性，并提出了用于評價水資源可持續(xù)利用的社會水文學(xué)模型藍(lán)圖；劉莉等[7]通過建立基于熵權(quán)-正態(tài)云模型的水資源可持續(xù)利用評價模型，對珠江三角洲9個城市的水資源可持續(xù)利用及空間分布格局進(jìn)行了綜合性評價； MITITELU-IONUS O[8]通過研究Motru River流域水資源可持續(xù)發(fā)展指數(shù)的變化情況，強調(diào)了流域水資源可持續(xù)性處于動態(tài)演變狀態(tài)；張恩澤等[9]利用非穩(wěn)態(tài)Budyko模型以及水量平衡公式，對黃淮海流域開展了水資源可持續(xù)利用評價研究。這些研究為進(jìn)一步探索水資源可持續(xù)利用提供了經(jīng)驗，尤其是部分研究建立的評價指標(biāo)體系和評價方法，為更系統(tǒng)地定義和判斷水資源可持續(xù)利用提供了理論基礎(chǔ)。然而，由于水資源系統(tǒng)的不確定性與復(fù)雜性，水資源可持續(xù)性是一個動態(tài)、綜合的概念，相關(guān)研究中從定性和定量的綜合角度評價區(qū)域水資源可持續(xù)利用水平的較少，導(dǎo)致水資源可持續(xù)利用評價的結(jié)果可能相對片面。此外，隨著經(jīng)濟社會發(fā)展和水資源系統(tǒng)演變，部分研究成果中的評價指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)可能已具有時間局限性，需更新代表性指標(biāo)或方法以適用目前及未來一段時間內(nèi)區(qū)域水資源可持續(xù)利用評價。

基于此，本文利用物元模型與可拓集合將水資源可持續(xù)利用的綜合評價問題轉(zhuǎn)化為形式化的問題模型，即將矛盾問題形式化、定量化，提升水資源可持續(xù)利用評價結(jié)果的合理性；同時，結(jié)合壓力-狀態(tài)-響應(yīng)(Pressure-State-Response，PSR)模型，對研究區(qū)近幾年來水資源可持續(xù)利用水平進(jìn)行系統(tǒng)評價，并分析不同指標(biāo)對水資源可持續(xù)利用的影響等級，為相關(guān)部門的政策制定提供參考。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

沙潁河發(fā)源于登封市嵩山，于潁上縣流入淮河[3]，是淮河最大的支流。沙潁河流域位于111°56′E～116°31′E、32°29′N～34°57′N，流域總面積39 075.30 km2，河南省境內(nèi)流域面積為34 467.00 km2，占流域總面積的近90%。流域跨兩個氣候帶——暖溫帶與亞熱帶，夏季濕熱多雨，冬季寒冷干燥，年平均降雨量在750 mm左右。沙潁河流域范圍如圖1所示，沙潁河流域河南段主要支流為賈魯河、沙河、北汝河、汾泉河等，是河南省重要的水源地之一[10]。流域內(nèi)人類活動強烈，工業(yè)、農(nóng)業(yè)和城市用水量巨大，污水排放量較多，區(qū)域水資源可持續(xù)利用形勢嚴(yán)峻。本文選取沙潁河流域河南段10地市(鄭州、開封、洛陽、平頂山、汝州、許昌、漯河、南陽、周口、駐馬店)作為研究區(qū)，系統(tǒng)探究沙潁河流域河南段的水資源可持續(xù)利用水平。

圖1 沙潁河流域范圍圖

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文選取沙潁河流域河南段10地市2015—2019年的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合計算。相關(guān)數(shù)據(jù)主要來源于《河南省水資源公報》《河南省統(tǒng)計年鑒》和沙潁河流域管理局提供的資料。

2 研究方法

2.1 評價指標(biāo)體系構(gòu)建

可持續(xù)利用是涵蓋多因素的綜合概念，涉及到資源、生態(tài)、經(jīng)濟社會等多個維度。水資源可持續(xù)利用是可持續(xù)利用理論下的一種水資源利用新形勢[11]，其主要內(nèi)容可概括為：在人類利用水資源的過程中，既能保證當(dāng)前生態(tài)環(huán)境保護、經(jīng)濟社會發(fā)展等對水資源的利用需求，又能保證未來水資源的永續(xù)利用需求。水資源可持續(xù)利用評價是對水資源的可持續(xù)利用水平和發(fā)展趨勢進(jìn)行評價，并根據(jù)評價結(jié)果提出相應(yīng)的政策與改善措施以確保人類經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展與水資源的可持續(xù)利用。

壓力-狀態(tài)-響應(yīng)(Pressure-State-Response，PSR)模型是由經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(Organization for Economic Co-operation and Development，OECD)與聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(United Nations Environment Programme，UNEP)開發(fā)的用以研究資源、環(huán)境與可持續(xù)問題的模型[12]。PSR模型主要包括3類指標(biāo)：壓力指標(biāo)，主要用于表征人類社會對環(huán)境和資源造成的影響；狀態(tài)指標(biāo)，主要用于表征在人類活動影響下環(huán)境與資源的狀態(tài)變化；響應(yīng)指標(biāo)，主要用于表征人類社會通過一定的政策和手段，對不利的環(huán)境與資源變化狀況進(jìn)行的修復(fù)與治理措施[2]。PSR模型可以揭示資源可持續(xù)利用中的邏輯關(guān)系，體現(xiàn)人類活動對環(huán)境和資源造成影響而導(dǎo)致資源、環(huán)境以及經(jīng)濟社會狀態(tài)發(fā)生的改變，最終通過一系列響應(yīng)措施對整個人與自然系統(tǒng)做出改善和修復(fù)，使得資源達(dá)到永續(xù)利用、人與自然達(dá)到和諧相處狀態(tài)。因此，本文選擇PSR模型構(gòu)建水資源可持續(xù)利用評價指標(biāo)體系。

為了提高指標(biāo)的科學(xué)性與時效性，綜合水資源可持續(xù)利用的多維因素并結(jié)合沙潁河流域的實際情況與相關(guān)研究[13-15]，參考專家意見，從資源、生態(tài)、經(jīng)濟社會等多個維度選取了18個指標(biāo)，構(gòu)建了流域水資源可持續(xù)利用綜合評價指標(biāo)體系，詳見表1。

表1 沙潁河流域水資源可持續(xù)利用評價指標(biāo)體系

2.2 權(quán)重確定

本文采用客觀賦權(quán)中的變異系數(shù)法對指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)。變異系數(shù)法是直接利用原始指標(biāo)數(shù)據(jù)，通過計算指標(biāo)數(shù)據(jù)的變異系數(shù)來確定指標(biāo)權(quán)重。由于其主要基于具體指標(biāo)數(shù)據(jù)，利用數(shù)學(xué)方法計算指標(biāo)權(quán)重，更符合指標(biāo)的自身特征。

1)根據(jù)m個指標(biāo)的n個原始數(shù)據(jù)，可構(gòu)建初始矩陣X=(xij)n×m。

(1)

式中：X為初始矩陣；xij為第i年的第j個指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)；m為指標(biāo)總數(shù)，本文m=18；n為收集到的各指標(biāo)的特征值數(shù)量，本文n=5。

2)對正向和負(fù)向指標(biāo)分別按照式(2)和式(3)進(jìn)行無量綱化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣X′=(x′ij)n×m。

正向指標(biāo)：

(2)

負(fù)向指標(biāo)：

(3)

式中：x′ij為xij的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)；max{xj}為第j個指標(biāo)n個原始數(shù)據(jù)的最大值；min{xj}為第j個指標(biāo)n個原始數(shù)據(jù)的最小值。

3)根據(jù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差的定義，分別按照式(4)和式(5)計算各指標(biāo)數(shù)據(jù)無量綱化后的平均值與標(biāo)準(zhǔn)差。

(4)

(5)

4)按照式(6)計算各指標(biāo)數(shù)據(jù)無量綱化后的變異系數(shù)。

(6)

式中vj為無量綱化后第j個指標(biāo)數(shù)據(jù)的變異系數(shù)。

5)根據(jù)變異系數(shù)值，計算各指標(biāo)權(quán)重。

(7)

式中wj為第j個指標(biāo)的權(quán)重。

2.3 物元可拓模型原理及方法

近年來，許多學(xué)者運用不同模型方法，如模糊綜合評價法[16]、水足跡理論[17]、正態(tài)云模型[18]、生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析法[19]等對水資源可持續(xù)利用進(jìn)行了分析與評價，雖然取得了較好的成果，但由于水資源可持續(xù)利用是包含多因素的綜合概念，不同評價指標(biāo)的相容性不強，且受到較多不確定性與模糊性因素的影響，增加了評價過程的復(fù)雜性與不穩(wěn)定性，使得上述方法具有一定的局限。物元可拓模型是蔡文等學(xué)者在20世紀(jì)末期提出的一種定量化的多元分析模型，用于研究事務(wù)的拓展性與發(fā)展性，將物元作為邏輯細(xì)胞，通過可拓論方法，構(gòu)建將質(zhì)與量結(jié)合研究的形式化模型，以克服其他數(shù)學(xué)模型僅對數(shù)量研究的局限性[20]。與傳統(tǒng)評價方法相比，物元可拓法在處理相容性不強的復(fù)雜問題時，可以將復(fù)雜的不相容問題轉(zhuǎn)化為相容問題，從而更加科學(xué)合理地解決矛盾。因此，物元可拓模型可用于科學(xué)評價水資源的可持續(xù)利用情況。

2.3.1 確定評價標(biāo)準(zhǔn)及等級

評價標(biāo)準(zhǔn)是物元可拓模型中經(jīng)典域確定的基礎(chǔ)，本文主要根據(jù)已有文獻(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實際情況，同時考慮研究區(qū)水資源現(xiàn)狀、經(jīng)濟社會發(fā)展水平與全國平均水平的聯(lián)系綜合確定每一級的范圍。

根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)將研究區(qū)范圍內(nèi)水資源可持續(xù)利用水平分為5個等級：Ⅰ級代表水資源可持續(xù)利用的最高水平，即水資源系統(tǒng)目前處于高度可持續(xù)狀況；Ⅱ級代表水資源系統(tǒng)可持續(xù)利用的較好水平，即水資源處于能滿足目前可持續(xù)利用的基本狀況；Ⅲ級代表水資源可持續(xù)利用的臨界水平，即水資源系統(tǒng)處于可持續(xù)利用的平衡狀況，但這個平衡狀況容易改變；Ⅳ級代表水資源可持續(xù)利用的較低水平，即水資源系統(tǒng)處于可以滿足目前經(jīng)濟社會發(fā)展的基本需求，但不滿足長期可持續(xù)發(fā)展的狀況；Ⅴ級代表研究階段水資源可持續(xù)利用的最差水平，即水資源系統(tǒng)處于不能滿足目前經(jīng)濟社會發(fā)展基本需求的狀況，需要采取相應(yīng)的措施來修復(fù)這種狀況。由此構(gòu)建的沙潁河流域水資源可持續(xù)利用評價體系的各指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)及等級劃分見表2。表中Np為水資源可持續(xù)利用水平的全體等級。

表2 沙潁河流域水資源可持續(xù)利用水平評價標(biāo)準(zhǔn)

2.3.2 確定經(jīng)典域和節(jié)域

經(jīng)典域是由待評價物元的特征及其量值所屬等級確定的。研究區(qū)水資源可持續(xù)利用水平評價的經(jīng)典域物元矩陣可表示為：

(8)

式中：Rq為水資源可持續(xù)利用水平評價的經(jīng)典域，即水資源可持續(xù)利用水平處于q級別時，各指標(biāo)對應(yīng)的值域；q=1、2、3、4、5；Nq為水資源可持續(xù)利用的待評價的第q個等級；Cj為水資源可持續(xù)利用水平評價體系中的第j個指標(biāo)；j=1、2、…、m，本文m=18；Vjq=(ajq,bjq)為評價等級Nq關(guān)于指標(biāo)Cj所劃定的量值范圍。

節(jié)域是由待評價的所有物元的量值取值范圍確定的。研究區(qū)水資源可持續(xù)利用水平評價的節(jié)域物元矩陣可表示為：

(9)

式中：Rp為水資源可持續(xù)利用水平評價的節(jié)域，即水資源可持續(xù)利用各指標(biāo)在研究范圍內(nèi)對應(yīng)的值域；Np為水資源可持續(xù)利用評價的全體等級；Vjp=(ajp,bjp)為研究范圍內(nèi)指標(biāo)Cj所劃定的取值范圍。顯然，Vjq?Vjp。

2.3.3 建立待評價的物元矩陣

研究區(qū)水資源可持續(xù)利用水平評價物元矩陣可表示為：

(10)

2.3.4 確定關(guān)聯(lián)函數(shù)及關(guān)聯(lián)度

由可拓集合方法理論，單指標(biāo)關(guān)聯(lián)度Kq(xj)的計算公式可表示為：

(11)

(12)

(13)

|Vjq|=|bjq-ajq|。

(14)

式中：Kq(xj)為第j個指標(biāo)關(guān)于第q個等級的單指標(biāo)關(guān)聯(lián)度；ρ(xj,Vjq)為點xj與經(jīng)典域區(qū)間Vjq=(ajq,bjq)之間的距離；ρ(xj,Vjp)為點xj與節(jié)域區(qū)間Vjp=(ajp,bjp)的距離；|Vjq|為經(jīng)典域區(qū)間Vjq的范數(shù)。

待評價物元關(guān)于各評價等級的多指標(biāo)綜合關(guān)聯(lián)度計算公式可表示為：

(15)

式中：Kq(X)為評價對象屬于第q等級的多指標(biāo)綜合關(guān)聯(lián)度；wj為第j個指標(biāo)的權(quán)重。

2.3.5 確定評價對象的評價等級

當(dāng)max{Kq(X)}=Kz(X) (q=1、2、3、4、5；z∈[1,5])時，即可判斷評價對象X屬于z等級。

3 結(jié)果分析

3.1 水資源可持續(xù)利用水平綜合分析

根據(jù)建立的物元可拓模型矩陣及各指標(biāo)權(quán)重，可求出沙潁河流域河南段2015—2019年水資源可持續(xù)利用水平關(guān)于各等級的綜合關(guān)聯(lián)度及評價結(jié)果，列于表3。

表3 沙潁河流域河南段2015—2019年水資源可持續(xù)利用水平關(guān)于各等級的綜合關(guān)聯(lián)度及評價結(jié)果

從總體上看：①研究區(qū)2015年多指標(biāo)關(guān)聯(lián)度最大值為-0.006，其相鄰等級的多指標(biāo)關(guān)聯(lián)度為-0.327，二者之間的差值為0.321，遠(yuǎn)大于其他相鄰等級多指標(biāo)關(guān)聯(lián)度之間的差，即2015年研究區(qū)處于水資源可持續(xù)利用的Ⅴ級水平，且向Ⅳ級發(fā)展的趨勢較小。②2016年多指標(biāo)關(guān)聯(lián)度最大值為-0.126，其相鄰等級的多指標(biāo)關(guān)聯(lián)度分別為-0.280和-0.152，其中Ⅲ級與Ⅳ級之間的關(guān)聯(lián)度之差為0.154，Ⅳ級與Ⅴ級之間的關(guān)聯(lián)度之差為0.026，即2016年研究區(qū)處于水資源可持續(xù)利用的Ⅳ級水平，且向Ⅴ級發(fā)展的趨勢大于向Ⅲ級發(fā)展的趨勢。③2017年多指標(biāo)關(guān)聯(lián)度最大值為-0.238，其相鄰等級的多指標(biāo)關(guān)聯(lián)度分別為-0.343和-0.274，其中Ⅱ級與Ⅲ級之間的關(guān)聯(lián)度之差為0.105，Ⅲ級與Ⅳ級之間的關(guān)聯(lián)度之差為0.036，即2017年研究區(qū)處于水資源可持續(xù)利用的Ⅲ級水平，且向Ⅳ級發(fā)展的趨勢大于向Ⅱ級發(fā)展的趨勢。④2018年多指標(biāo)關(guān)聯(lián)度最大值為-0.229，其相鄰等級的多指標(biāo)關(guān)聯(lián)度分別為-0.302和-0.273，其中Ⅱ級與Ⅲ級之間的關(guān)聯(lián)度之差為0.073，Ⅲ級與Ⅳ級之間的關(guān)聯(lián)度之差為0.044，即2018年研究區(qū)處于水資源可持續(xù)利用的Ⅲ級水平，且向Ⅳ級發(fā)展的趨勢大于向Ⅱ級發(fā)展的趨勢，但二者差距較2017年明顯減少，即2018年向Ⅱ級發(fā)展的趨勢大于2017年向Ⅱ級發(fā)展的趨勢。⑤2019年多指標(biāo)關(guān)聯(lián)度最大值為-0.250，其相鄰等級的多指標(biāo)關(guān)聯(lián)度為-0.516，二者之間的差值為0.266，遠(yuǎn)大于其他相鄰等級多指標(biāo)關(guān)聯(lián)度之間的差，即2019年研究區(qū)處于水資源可持續(xù)利用的Ⅰ級水平，且向Ⅱ級發(fā)展的趨勢較小。

綜上所述，沙潁河流域河南段水資源可持續(xù)水平在2015—2019年總體呈上升趨勢，但在2018年之前上升趨勢不顯著，且均趨向于當(dāng)年等級的低級水平，說明2018年之前影響水資源可持續(xù)利用的不穩(wěn)定因素較多；在2018年以后可持續(xù)增長趨勢比較顯著，聯(lián)合國大會于2018年通過了“水促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展”十年國際行動決議，且中國政府也出臺了一系列水資源利用和保護政策，水資源可持續(xù)水平的變化可能與當(dāng)?shù)卣龀龅捻憫?yīng)措施有關(guān)。

3.2 單指標(biāo)評價等級分析

PSR模型各指標(biāo)評價等級變化如圖2所示，在研究時段內(nèi)，PSR模型的18個指標(biāo)中，有3個指標(biāo)的評價等級呈明顯的下降趨勢，如年用水量(C1)和總?cè)丝?C13)指標(biāo)均從Ⅰ級下降到了Ⅴ級，有10個指標(biāo)的評價等級呈明顯的上升趨勢，如萬元GDP用水量(C2)、萬元工業(yè)增加值用水量(C4)、人均GDP(C10)、廢水處理率(C14)等均從Ⅴ級提升到了Ⅰ級，其余的指標(biāo)沒有明顯的上升或下降趨勢，處于逐年變動狀態(tài)。

圖2 2015—2019年P(guān)SR模型不同指標(biāo)評價等級變化

根據(jù)上述分析可知，研究區(qū)水資源可持續(xù)利用綜合水平總體上呈上升趨勢，這表明研究時段內(nèi)呈上升趨勢指標(biāo)的影響大于呈下降趨勢指標(biāo)的影響。在呈下降趨勢的指標(biāo)中，年用水量(C1)、灌溉面積(C9)、總?cè)丝?C13)分別分布在壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3類子對象中，從這些指標(biāo)的變化可看出，隨著區(qū)域人口的不斷增長和經(jīng)濟快速發(fā)展，對水資源和糧食的需求也不斷加大，阻礙著水資源可持續(xù)利用的發(fā)展。在呈上升趨勢的指標(biāo)中，大部分分布在響應(yīng)子對象中，基于指標(biāo)的分布特征可以看出，隨著經(jīng)濟社會發(fā)展，傳統(tǒng)工業(yè)和技術(shù)發(fā)生了較大的改進(jìn)，使得萬元GDP用水量、傳統(tǒng)工業(yè)對水資源的需求量占比大幅度減小；相關(guān)部門對水資源可持續(xù)利用做出的響應(yīng)措施，如生態(tài)文明建設(shè)、節(jié)水灌溉推廣、節(jié)水城市建設(shè)等，在一定程度上促進(jìn)了水資源可持續(xù)利用。

然而，盡管沙潁河流域河南段水資源可持續(xù)利用水平總體呈上升趨勢，但部分指標(biāo)未得到明顯的改善，如污水排放總量(C3)、農(nóng)業(yè)用水量占比(C6)、人均水資源量(C8)、常住人口增長率(C12)等指標(biāo)仍然處于較低水平或穩(wěn)定性較差水平。從指標(biāo)權(quán)重來看，常住人口增長率(C12)、年用水量(C1)、工業(yè)用水減少量(C16)的權(quán)重較高，但常住人口增長率(C12)處于穩(wěn)定性較差水平，年用水量(C1)也并沒有得到較好改善。由于各地城市化進(jìn)程存在差異，城市常住人口呈不穩(wěn)定波動，年用水總量逐年攀升，農(nóng)村地區(qū)水資源基礎(chǔ)設(shè)施還不完善，工業(yè)用水結(jié)構(gòu)有待一步優(yōu)化，用水效率有待提高，污水排放總量亟待減少。這表明還存在諸多不穩(wěn)定因素在影響著水資源可持續(xù)利用水平的提高。

4 結(jié)論和建議

基于對水資源可持續(xù)發(fā)展基本內(nèi)涵的理解，本文采用PSR模型從資源、生態(tài)、經(jīng)濟社會等多個維度選取了18個指標(biāo)，構(gòu)建了流域水資源可持續(xù)利用綜合評價指標(biāo)體系。同時為了最大限度地提高評價結(jié)果的合理性與全面性，利用物元可拓模型和變異系數(shù)法對沙潁河流域河南段水資源可持續(xù)利用水平進(jìn)行系統(tǒng)評價。主要得出以下結(jié)論：

1)沙潁河流域水資源可持續(xù)利用水平在2015—2019年總體上呈上升趨勢，2018年之前上升趨勢不顯著。其中，2015年水資源可持續(xù)利用水平最低，2019年水資源可持續(xù)利用水平最高。

2)研究時段內(nèi)，PSR模型的18個指標(biāo)有3個指標(biāo)的評價等級呈明顯下降趨勢，有10個指標(biāo)的評價等級呈明顯上升趨勢，其余5個指標(biāo)未表現(xiàn)出明顯的上升或下降趨勢，處于逐年變動狀態(tài)。

3)從總體上看，近年來流域水資源管理部門采取了一些響應(yīng)措施，一定程度上提高了水資源的可持續(xù)利用水平。但從具體指標(biāo)來看，年用水量(C1)、灌溉面積(C9)、總?cè)丝?C13)等指標(biāo)并未得到較好的改善，部分指標(biāo)甚至呈逐年下降趨勢。

為了使沙潁河流域水資源可持續(xù)利用水平穩(wěn)步提升，防止部分不穩(wěn)定指標(biāo)進(jìn)一步惡化，提出以下針對性措施建議：

1)要從最嚴(yán)格水資源管理“三條紅線”出發(fā)，根據(jù)流域內(nèi)不同地市的實際情況制定不同的管理規(guī)范，同時加強常住人口增長率(C12)、年用水量(C1)、工業(yè)用水減少量(C16)等重點指標(biāo)的監(jiān)測與統(tǒng)計，及時做出相應(yīng)的調(diào)整措施，保證流域內(nèi)水資源可持續(xù)利用水平穩(wěn)步提升。

2)要推廣農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)，提高農(nóng)業(yè)水資源利用水平；優(yōu)化工業(yè)用水結(jié)構(gòu)與污水處理技術(shù)，減輕工業(yè)用水因素對水資源總體利用效率的影響；改善城市綜合用水水平，提高居民節(jié)水意識，倡導(dǎo)節(jié)約用水的綠色生活方式；改善城市污水處理技術(shù)與手段，強化非常規(guī)水資源利用。

3)要積極協(xié)調(diào)地區(qū)間經(jīng)濟協(xié)同發(fā)展，給予經(jīng)濟欠發(fā)達(dá)地區(qū)相應(yīng)的經(jīng)濟紅利，盡可能地縮小不同地區(qū)之間的人均GDP差距，弱化人口流動對經(jīng)濟發(fā)達(dá)地區(qū)水資源可持續(xù)利用的不利影響，優(yōu)化城鄉(xiāng)用水結(jié)構(gòu)，減少人口大規(guī)模遷移對用水結(jié)構(gòu)造成的沖擊。