基于DPSIR-TOPSIS模型的河北省水资源承载力评价及障碍因素研究

水资源承载力评价是了解水资源发展水平的关键,在水资源可持续发展中具有重要作用。基于DPSIR概念模型选取14个指标构成评价体系,采用熵权TOPSIS方法和障碍度模型对河北省2010-2017年水资源承载力进行分析研究。结果表明：2010-2017年河北省水资源承载力水平呈上升趋势;从分类指标来看,除影响子系统承载力水平下降外,其余子系统承载力水平都有不同程度的提升;从障碍度分析来看,影响水资源承载力发展的主要因素为压力子系统,就主要障碍因子而言,2010-2013年为工业用水量、人均用水量以及生态环境用水比重;2014-2017年为农业化肥施用量、人均水资源量、建成区绿化覆盖率。DPSIR-TOPSIS模型对河北省水资源承载力评价有较好的适用性,对该地区经济社会和生态环境的发展具有重要意义。     

长江流域水资源-经济-生态系统的耦合协调及影响因素研究

长江流域水资源、经济与生态之间协调发展有待提高,亟待探索水资源、经济与生态之间的协调关系及其影响因素,助力长江流域可持续发展。以2011—2020年长江干流10省市为研究对象,首先建立水资源-经济-生态（water-economy-ecology, WEE）系统耦合协调度模型;其次利用趋势面映射耦合协调度全域分布,并探究长江流域耦合协调度发展的局部特征;再利用空间自相关分析,解析耦合协调度全局和局部相关性;最后采用因子探测器,探究耦合协调度的影响因素。结果表明：长江流域水资源子系统、经济子系统、生态子系统两两之间的耦合协调度逐年上升,但上升趋势存在显著差异;WEE系统耦合协调度全域呈现“U”型变化的态势,局部表现为“中游＜上游＜下游”;WEE系统耦合协调度空间集聚水平不断提高,局部空间相关性逐年向好;WEE系统耦合协调度主要影响因素可概括为水资源开发利用、水资源条件、经济发展水平、城镇化水平、污染排放及治理。长江流域未来可依据耦合协调度分布及影响因素贡献率,改善地区相应影响因素的现状,拓宽长江流域各省市高质量发展空间。     

黄河流域九省（区）人口-水资源-经济-生态环境系统耦合协调发展及障碍因素分析

黄河流域九省（区）人口扩张和经济发展带来一系列资源和环境问题,亟待探究其人口-水资源-经济-生态环境（PWEE）系统耦合协调关系,促进黄河流域高质量发展。针对黄河流域九省（区）构建了PWEE系统耦合协调发展评价指标体系,采用熵权法、耦合协调度模型和障碍度模型,对2008—2020年黄河流域九省（区）PWEE系统综合发展水平、耦合协调状态和障碍因素进行分析。结果表明：黄河流域九省（区）PWEE系统及其各子系统综合发展水平呈上升趋势,耦合协调度从2008年的0.56上升至2020年的0.69,由勉强协调进入初级协调阶段,水资源子系统一直是影响九省（区）PWEE系统协调发展的限制因素,其平均障碍度从2008年的49.05%增加至2020年的55.48%,人均水资源量为主要障碍因子。     

关中地区水资源承载力时空演变特征及耦合协调性

为明确陕西省关中地区水资源与区域发展协调程度,综合运用变化参数可变模糊评价模型、空间自相关分析和耦合协调发展模型,对2010-2019年关中地区水资源承载力及子系统间耦合协调度的时空演变进行了定量评价和全面分析。结果表明：由于生态环境保护力度加大与产业结构合理性提高,2010-2019年关中地区水资源承载力呈不规则“M”型波动上升,均处于Ⅲ级临界状态;经济、社会及生态环境子系统承载力水平差异化增大,水资源子系统承载力滞后性突出,且呈波动下降趋势;空间分布呈“南强北弱”特征,集中于临界和较弱两种承载状态,空间差异性呈波动增大,且以2018年为拐点,差异性由不显著变为显著;咸阳市、渭南市水资源承载力较低,分别是由水质污染严重、水资源利用效率不高所致;水资源、经济、社会及生态环境子系统耦合协调程度呈波动上升趋势,期间增幅为16.3%,均为中度协调状态;城市间差异逐渐减小,其中西安市、铜川市和宝鸡市的耦合协调程度相对较高;水资源承载力主要影响因素依次为水功能区水质达标率、供水模数、农田灌溉水有效利用系数和城镇化率。研究结果可为可持续协调发展框架下区域水资源规划与管理提供参考。     

基于改进TOPSIS算法的鄂尔多斯市水资源承载力综合评价

为了对鄂尔多斯市水资源承载力进行综合评价研究,实现水资源高效利用与经济发展相协调,采用鄂尔多斯市2008—2018年的资料,从水资源、社会经济、生态环境、政策管理4个方面构建水资源承载力评价指标体系;采用G1序列法与熵权法组合赋权确定评价指标权重,利用改进的TOPSIS算法对鄂尔多斯市水资源承载力进行综合评价,并利用障碍度模型诊断影响鄂尔多斯市水资源承载力的障碍因子。分析表明：2008—2018年鄂尔多斯市水资源承载力等级大多处于Ⅲ级,属于临界超载状态,2012年和2016年水资源承载力等级上升为Ⅱ级,属于弱可承载水平;产水模数、人均水资源量、水资源开发利用程度、万元GDP用水量、生态用水率、水利及公共管理投资占比6个指标是影响鄂尔多斯市水资源承载力提升的主要障碍因子。水资源子系统目前是制约鄂尔多斯市水资源承载力提升的首要子系统,在区域水资源量明显减少的年份,水资源压力形势依然严峻。     

基于GRA-TOPSIS法云南省水资源承载力评价及障碍因子诊断

云南省水资源时空分布不均,供需矛盾日益突出。定量评价云南省水资源承载力,诊断障碍因子,可为云南省合理开发利用水资源提供理论依据。从水资源、生态环境、经济社会3个子系统中选取了21个指标构建评价指标体系,运用GRA-TOPSIS法和障碍度模型测算云南省2005-2018年的水资源承载力,诊断主要障碍因子。结果表明： 2005-2018年云南省水资源承载力呈上升趋势,综合指数由0.468 4增大到0.612 3,增幅为30.72%。不同子系统的趋势变化和增长幅度差异较大,水资源和生态环境在2010-2011年出现承载力指数大幅减小的情况;2005-2018年云南省水资源承载力的主要障碍因子为其他水源供水占比、人口密度、生态用水比例、第三产业占GDP的比重、废水排放总量、废水中COD排放量、人均水资源量。云南省可通过实施优化产业结构、提高水资源利用率、深入推进生态环境保护等措施提高水资源承载力,以保障经济社会的可持续发展。     

河西走廊水资源承载力及子系统耦合协调度研究

河西走廊地区水资源短缺问题制约着当地经济社会健康发展,水资源承载力是表征水资源短缺程度的重要指标,通过构建水资源、社会经济、生态环境3个准则的指标体系,采用熵权法、模糊综合评价法、TOPSIS模型对该区2007—2021年的水资源承载力进行评价,运用耦合协调模型评价研究期内各子系统间的耦合协调性。结果表明：研究期内河西走廊水资源承载力呈现波动上升态势,评价等级整体偏低,均为濒临超载状态。各地级市间差异并不显著,嘉峪关的水资源承载力最高,武威市水资源承载力最低。整体系统的耦合协调度正在逐渐提升。研究成果能够真实反映区域水资源的情况,为河西地区水资源的合理、科学开发与利用提供科学的参考依据。     

青海省水资源-环境-社会经济系统耦合协调特征

水资源、环境、社会经济系统之间相互影响、协同演进，对3个系统相互作用关系的研究是目前的热点。为探究水资源-环境-社会经济系统的耦合协调特征，以青海省为研究对象，构建多系统评价指标体系，利用耦合协调模型及灰色关联模型对2000—2020年青海省水资源-环境-社会经济系统耦合协调特征进行定量评价。结果表明：(1)研究期内，青海省水资源、环境、社会经济子系统的评价指数呈现不同程度的增大趋势；(2)水资源-环境-社会经济系统耦合度处于融合高水平阶段，耦合协调度处于由中级协调向良好协调过渡的阶段；(3)在3个子系统中，水资源子系统的发展水平对青海省水资源-环境-社会经济系统耦合协调发展影响较大，环境子系统次之，社会经济子系统的影响相对较小。     

基于全偏确定度的区域水资源承载力动态评价

为尽可能挖掘联系数所隐含的各类信息价值以更准确地评价分析区域水资源承载力时空状况,利用同一度、差异度、对立度之间的模糊关系作为计算基础,求解差异度与同一度、对立度之间的偏确定度,进而改进联系数中对差异度系数的分配方式,并将该方法用于实际区域水资源承载力动态评价中。结果表明:(1)改进的差异度系数分配方式在实际评价中得到的结果与安徽省水资源承载力实际状况基本一致。(2) 2011—2015年安徽省水资源承载力状况随时间有向好的发展趋势,但仍处于临界超载状况; 从空间上看,安徽省水资源承载状况由北往南逐渐向好,其中皖北地区处于超载状态、皖中处于临界超载状态、皖南处于未超载状态; 从承载子系统看,承载支撑力方面皖南较皖中和皖北偏好,承载压力方面皖北较皖中和皖南偏好,承载调控力方面皖中和皖南偏好。(3)评价结果显示皖北处于超载状况,主要是由于水资源支撑力偏弱; 承载子系统间相对均衡发展是皖中处于承载临界状况的主要原因; 皖南水资源承载状况最好,得益于较强的调控力和支撑力。由分析可知,上述动态评价分析结果合理可靠,该方法直观简便、在资源环境承载力动态评价分析问题中具有较好的推广应用价值。     

喀什地区水资源承载力与利用效率耦合分析

为综合评价南疆喀什地区水资源承载力与利用效率耦合协调状态,选取2011—2020年喀什地区10年面板数据,利用TOPSIS模型、数据包络分析法以及承效积,测度喀什地区水资源承载力与利用效率,并进行耦合诊断。结果表明：喀什地区水资源综合承载力整体波动不大,属于基本平衡状态;水资源利用效率随时间变化具有年代际差异,研究期内出现先降后升的趋势;喀什地区水资源承载力与水资源利用效率耦合协调度呈逐年提升的趋势,水资源利用效率及综合状态不断向好。研究结果为加强喀什地区水资源管理和保护,推动水资源可持续利用和发展提供科学参考依据。     

基于CRITIC-VIKOR法的云南省水资源承载力综合评价

为衡量云南省经济、社会、生态发展协调程度,针对云南省水资源综合开发利用程度构建涵盖水资源、生态环境、经济社会的水资源承载力评价指标体系,采用CRITIC-VIKOR法对2004—2018年云南省和2018年云南省各地级市(自治州)水资源承载力进行综合评价。结果表明：2004—2018年云南省综合水资源承载力有所增大且具有改善潜力,水资源子系统和生态环境子系统的水资源承载力总体呈增大趋势,经济社会子系统水资源承载力最稳定且有明显提升空间;2018年云南省红河州、普洱市、丽江市、玉溪市、大理州的综合水资源承载力在各市(州)中位于前5位,综合水资源承载力评价值分别为0.057 5、0.101 9、0.113 3、0.207 6和0.281 5;怒江州、临沧市、昭通市、保山市水资源综合承载力位于后4位,综合水资源承载力评价值分别为0.634 5、0.814 4、0.908 1和0.918 2。该研究对云南省水资源综合开发利用和保护具有参考意义。     

基于AHP-TOPSIS模型的江苏省水资源承载力评价

采用江苏省2008—2017年统计资料,从经济、生态环境和水资源三方面构建水资源承载力评价指标体系;采用改进的层次分析法确定评价指标权重,利用改进的TOPSIS模型综合评价江苏省水资源承载力,并利用障碍度模型系统诊断了影响江苏省水资源承载力的障碍因子。结果表明:2008—2017年江苏省水资源承载力整体呈逐渐上升趋势,水资源的可持续利用有效支撑了经济社会的高质量发展;供水模数和耗水率是制约水资源承载力水平的两个主要障碍因子。     

山西省水-能源-粮食系统耦合协调时空变化特征研究

为探究山西省水-能源-粮食(W-E-F)系统耦合协调程度的时空变化特征,构建W-E-F系统评价指标体系,采用综合评价指数和耦合协调模型,测算全省及各地市2008-2017年W-E-F系统发展水平及其耦合协调程度,并分析其时空变动特征。结果表明:9年间全省W-E-F系统耦合协调度从0. 55上升到0. 83,总体达到良好协调水平。但各子系统发展特征不同,粮食子系统发展水平较高,表现稳定,水资源子系统发展滞后且稳定性较差。系统协调水平和各子系统的发展水平均存在显著且逐渐扩大的空间差异,2017年初级协调区和中级协调区占比分别为45%和55%。太原、忻州和晋中3市协调水平较高,协调水平较低的朔州和运城主要受能源和水资源子系统的制约;各子系统空间差异大小为能源>粮食>水资源,W-E-F各子系统发展水平最低的地区分别是运城、朔州、阳泉。大多数地区面临W-E-F系统内部发展日益失衡的问题,各子系统间存在突出的矛盾,主要表现为粮食和能源子系统与水资源子系统之间的压力和制约效应。最后提出促进山西省W-E-F系统协调发展的措施。     

基于TQR－EGM模型的水资源生态安全评价及动态预警

水资源的生态安全有利于人类的生存和经济社会的可持续发展。以安徽省为例,构建以TQR(威胁-质量-调控)为概念模型的水资源生态安全综合评价指标体系,借助熵权法赋权并计算2013-2018年生态安全指数来评价水资源生态安全水平,并利用障碍度模型和灰色预测模型进行障碍因素诊断和安全动态预警。研究结果表明:安徽省水资源生态安全水平呈稳步上升趋势,从较不安全上升至比较安全;质量子系统对安徽省水资源生态安全的影响最大,主要障碍因素是饮用水源水质达标率和人均污水排放量;安徽省水资源生态安全警情由“重警”到“轻警”,并在未来5年内保持在“无警”。     

安徽省水资源与社会经济协调发展空间分布研究

基于水资源与社会经济协调发展模型,选取平水年份的2005年为例对安徽省水资源与社会经济协调发展空间分布进行分析。研究发现:安徽省地市间水资源与社会经济的协调度差异明显:以高开发利用极不协调(5个城市)和低开发协调(6个城市)两个类型最为突出;其他地市基本以中度开发协调或基本协调为主。人均GDP最高的合肥、芜湖、马鞍山、铜陵和淮南5市是高开发利用极不协调区;人均GDP低的阜阳、亳州和宿州3市正处在低开发协调区;另外处在低开发协调区的宣城、池州和黄山3市是人均水资源量在全省最高的3个区。进一步对比淮北与芜湖发现,两市水资源和人口数量相当,但协调度迥异,其GDP和用水量相差都在2～3倍。可见,社会经济发展水平差异以及由此带来的用水差异是水资源与社会经济协调发展差异的根本原因。与已有的研究成果对比发现,协调度与社会经济干旱指标在度量水资源支持社会可持续发展上结论基本吻合,尤其在经济发展水平较高区域表现出更高的一致性。     

京津冀地区城镇化与水资源可持续利用的演变及匹配特征

提高水资源利用效率是实现京津冀地区城镇化高质量发展的关键环节。通过构建京津冀城市群新型城镇化水平评价指标体系,评估其时空演变特征;利用水资源生态足迹模型揭示城市群水资源利用格局。在此基础上,结合耦合协调度模型及空间匹配模型探究两者的匹配特征。结果表明：在新型城镇化水平方面,北京市（0.82）>天津市（0.47）>河北省各市(0.1~0.4),且障碍因子存在空间差异,北京市表现为生态和城乡一体化,而天津市和河北省的约束力主要来源于人口和社会城镇化。京津冀地区水资源可持续性有所增强,具体表现为人均水资源生态足迹和足迹深度下降,人均水资源生态承载力和足迹广度有所上升;而与成渝城市群相比,京津冀城市群水资源生态赤字形势严峻,高强度农业用水是造成水资源生态足迹较高的主要原因。新型城镇化质量与水资源供需在时间尺度上处于勉强协调阶段,其中北京市（良好协调）和天津市（中级协调）耦合协调度呈现上升趋势,河北省各市耦合协调性较差;水资源生态赤字与城镇化质量的空间匹配度有所下降,河北省空间匹配性（匹配）高于北京市（不匹配）和天津市（较为匹配）。