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1、基于模糊数学法的廊坊市水资源环境评价 廊坊市位于集中平原区，属水资源严重匮乏城市，人均水资源量远远低于全省和全国平均水平。本文采用模糊数学综合评判法，选择水资源指标、社会经济指标和环境指标等三大类八个具体指标，评价廊坊市水资源环境状况。提出了适应廊坊市水资源环境的若干保护对策，为廊坊市水资源环境可持续开发利用提供了科学决策依据。 Abstract Langfang is located centrally plain area, a severe water scarcity, water resources per capita is far lower than the provincia
2、l and national average. In this paper, the fuzzy mathematics comprehensive evaluation method, select eight specific indicators in three categories of indicators of water resources, socio-economic indicators and environmental indicators, and evaluation of the environmental situation of water resource
3、s in Langfang. Adapt Langfang City of Water Resources and Environment Protection Measures proposed to provide a scientific basis for decision making, sustainable development and utilization of water resources and environment of Langfang.Keywords fuzzy mathematical method; Water Resources and Environ
4、ment; evaluation; suggestions 廊坊市位于华北平原东北部的北京、天津两大城市之间，全市面积6429 km2，总人口408万（其中廊坊市区面积54km2，人口40万）。属海河流域永定河水系和大清河水系下游地区，受上游地区水资源开发利用和工程控制影响，区域内地表水资源十分匮乏。降水量年内分布极不均匀，80%的降雨集中在6月9月份，与农业灌溉需水期不吻合，加之境内没有较大的蓄水工程，年均引用地表水只有3亿m3左右，约占过境水量的12%。廊坊市目前主要依靠超采深层、浅层地下水维持。 1廊坊市的水资源状况 廊坊市地处北纬中纬度欧亚大陆的东部边缘，属温带大陆性季风气候，四季分明
5、，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季晴朗气爽，冬季严寒少雪。20世纪50年代平均降水量达644mm，而20002018年平均降水量仅440mm，降水量趋于减少。 1.1地表水资源 廊坊市地处海河流域下游，区域内有永定河、牛河、龙河、天堂河、凤河等河流，其中永定河为发源于山区的大型河流，但受上游官厅水库的控制，常年无水下泄。其他河流均为平原排沥河流，控制面积小，季节性强，水资源量十分有限。 经分析，区域多年平均自产地表水资源量0.535亿m3，其中主要受洪涝水影响集中于丰水年，平水年50%保证率0.184亿m3，枯水年75%保证率仅0.029亿m3。 受上游工程控制，入境水量很小，19902018
6、年平均0.16亿m3；出境水量主要包括顺河道向下游排泄水量，19902018年平均0.04亿m3。 在充分发掘各种地表水利用方式前提下，现状50%保证率最大可利用水量0.174亿m3，75%保证率可利用水量0.033亿m3。1 1.2地下水资源 由于本地区缺乏地表水资源，只有依靠地下水资源维持生活和生产需求。20世纪5060年代区域浅层地下水埋深为23m，到2018年底区域平均地下水埋深为12.28m，其中固安地区已接近20m。 按19802018年的数据分析，廊坊城市规划区平均浅层地下水总补给量（矿化度2g/L）为2.46亿m3。其中降水入渗补给量1.90亿m3，地表水体入渗补给量0.28亿
7、m3，井灌回归水量0.28亿m3。扣除井灌回归量的情况下，浅层地下水资源量为2.18亿m3。按同步系列分析，实际平均开采量2.52亿m3，潜水蒸发量0.27亿m3，越流排泄量0.29亿m3。平均地下水蓄变量为-0.42亿m3。目前区域浅层地下水可开采量为2.27亿m3。2 深层地下水不宜作为正式资源，可作为备用水源。按不恶化区域深层地下水条件的原则分析，深层地下水年利用量应控制在0.37亿m3之内。 2廊坊市水环境状况 随着工业和乡镇企业的发展，加之人们的环保意识淡薄，治理措施滞后，流经本市的各河流承接着上游和本地排放的污水、废水，使有限的地表水资源污染日趋严重，并且廊坊市大部分浅层地下水也遭
8、受程度不同的污染，水体功能逐步减退。经调查，全市地表水质均在类及其以上，地下水质经抽样调查，76眼浅层地下水井水质也均为类或V类，11个重点城镇水源地中，只有4个达到类水质，其余7处均为类水质。1 3廊坊市水资源环境评价 3.1廊坊市水资源环境评价方法 本研究采用模糊数学综合评判法，综合考虑反映水资源环境状况的指标，建立水资源环境评价指标体系，包括水资源指标、社会经济指标和环境指标。社会经济指标包括人均GDP、单位GDP需水量、人均需水量、需水模数；环境指标包括环境用水率；水资源指标包括供水模数、人均可供水量、缺水率。将各因素对水资源环境的影响程度划分为3个等级，每个因素各等级的数量指标见表1
9、。每个级别代表水资源环境对当地社会经济可持续发展的潜力大小。I级最大，III级最小。3-6 表1河北省水资源环境综合评价指标分级 计算隶属度，确定模糊关系矩阵R。评价各影响因子对水资源环境的各级隶属函数为 1 XE1 V(X)= (E2-X)/(E2-E1) E1?XE2 0 X?E2 1- V1 (X)E1?XE2 V(X)= (E3-X)/(E3-E2) E2?XE3 0 XE1，X?E3 0 XE2 V(X)= 1- V2 (X)E2?X?E3 1 XE3 式中Vi(X)i种评价因子的隶属函数；X各评价因子的实测值；Eii种评价因子的标准值。 根据各评价因子实测值和隶属函数，求出其相应于
10、各等级的隶属度，得到模糊关系矩阵R。 计算权重，建立输入A。超值加权法计算各评价因子的权重，公式为 Wi=Ci/Si 式中Wii种评价因子的权重；Cii种因子的实测值；Sii种因子各级标准的平均值，即Si=(E1+E2+E3)/3 归一化处理后公式为 Wi=(Ci/Si)/(Ci/Si) 最终可得出权重矩阵。 确定各评价单元的发育强度。综合评判是A与R两个模糊矩阵的复合运算，是对各评价因子进行加权的过程。 综合评价结果评判结果按最大隶属度决定，哪一级的隶属度最大，水资源环境状况就属于哪一级。 3.2廊坊市水资源供需情况分析 2018年廊坊市需水量、可供水资源总量及水资源平衡分析见表2。 表22
11、018年廊坊市水资源供需状况 本研究采用枯水年P=75%，按照最小供水量计算廊坊市水资源状况。 3.3廊坊市水资源环境评价结果及分析 根据2018年水资源供需状况，采用模糊数学综合评价法，得出廊坊市水资源环境综合评价指标分级情况见表3，结果评判矩阵隶属度见表4。 表3河北省水资源环境综合评价指标分级 表42018年廊坊市水资源环境评价隶属度 可见，廊坊市水资源环境对经济可持续发展的承载能力属于II级，但是II级和III级分数较高，I级分数较低，总体水平偏低。 廊坊市水资源主要靠超采地下水，所以地下水的供水量相对较好，但需水量较大，人均可供水量很低，缺水率较高。按此趋势发展，可供水量将无法满足社
12、会经济快速发展的需要，更不要说超采地下水对地质环境造成的不可逆的破坏。 GDP单位耗水量较低，经济技术指标较好，这为提高水资源的利用率提供了空间。 4由廊坊市水资源环境评价想到的建议 4.1减少对水资源转让的限制，利用水市场提高水资源利用效率，保护内流使用 现行的体制是无效率的，其主要原因是限制水资源转让，阻止水资源向更高价值的方向流动。 为实现水的有效配置，必须使所有水的使用的边际净效益相等。在一个结构良好的水资源产权系统下，转让权利的直接结果是高效率。那些在当前配置下边际净效益比较低的使用者会把他们的权利转让给那些净效益更高的使用者，改善双方的境况。 出售方获得的报酬将大于他的净效益损失，
13、同时购买方的支付要低于其获得的水所带来的价值。7 4.2制定合理的价格 目前，廊坊市的水价格实行统一定价，单位用水量的费用固定，不会因额外的用水量和无限制的超采地下水而提高或降低收费标准。这样做不能激励解约。所以应采用累进定价制，既顾及了部门收益率，减轻政府负担，又促进节水。 对于地表水和地下水，也许可以采取不同的定价，鼓励大家使用地表水。 这样做的额外好处是，对于那些需要一些水但又支付不起更多用水量的用水户而言，他们能够消费水资源，但不必面临水资源统一定价时的较高支出。 4.3提高污染防治水平，加大环保力度 对治理工艺不合理、设施不完善或处理能力不能满足实际需要或者连续两次不正常使用、擅自停
14、运污染防治设施，造成超标排污的企业，由当地政府责令其停产整顿或关闭所有新、改、扩建项目的审批必须符合当地水污染物的浓度和总量控制双重要求，对超浓度和总量审批或擅自建设的项目，坚决予以拆除，追究有关责任人的责任。 坚决关闭威胁饮用水源地安全的污染企业，严格监督城市污水、医疗废物和垃圾处理厂的污染排放。对专项行动查处的环境违法问题，坚决依法查处到位，典型案件公开曝光。对拒不执行政府关停决定、违法建设污染项目、擅自停运治污设施偷排偷放的企业，坚决依法严惩重罚。1 4.4鼓励雨水收集，提高雨水利用率 雨水有利也有害，只有加强对它的科学研究，才能趋利避害，实现雨水资源的合理利用。一方面要加大对廊坊市雨水利用的实验研究，鼓励雨水资源化的技术研究与开发;另一方面要有准确的降水预报做保障，只有准确的预测预报体系的建立，才能利用科技手段建立防汛信息服务系统，实现廊坊市雨水资源的科学调度与有效利用。 对雨水利用系统的规划设计要根据廊坊本地的气候及降雨、水文地质、水环境、水资源、雨水水质、给水排水系统、建筑、园林道路、地形地貌、高程、水景、地下构筑物和总体规划等各种条件,充分考虑收集利用和各种渗透设施的优缺点及适用条件,通过水量平衡、水力计算和技术经济分析来确定方案,突出系统观点,协调好各专业的关系,兼顾经济效益和社会效益,考虑廊坊城市本身和小区环境、生态和美学、人和自然的统一和谐,力求最佳效果。8