張自英 尹志偉 陳雨瑤

摘要 為了促進(jìn)臺(tái)州市水資源與經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展，以2010—2020年為研究時(shí)間段，2020年為現(xiàn)狀年，使用負(fù)載指數(shù)法和主成分分析法評(píng)價(jià)臺(tái)州市水資源承載力的時(shí)間和空間發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)果表明：社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平是影響臺(tái)州水資源承載力的主要因素，同時(shí)臺(tái)州市9個(gè)行政區(qū)水資源負(fù)載指數(shù)呈逐年上升，臺(tái)州市水資源壓力越來(lái)越大，水資源開(kāi)發(fā)潛力普遍較低，其中路橋區(qū)情況最為嚴(yán)重，水資源負(fù)荷最大，開(kāi)發(fā)潛力最低；天臺(tái)縣、仙居縣的開(kāi)發(fā)潛力相對(duì)較大，可作為臺(tái)州市水資源開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域。

關(guān)鍵詞 水資源承載能力；主成分分析；水資源負(fù)載指數(shù)；臺(tái)州市

中圖分類號(hào) TV213.4? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2023）10-0167-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.10.037

Abstract In order to promote the overall development of water resources and economy in Taizhou，taking 2010-2020 as the research period and 2020 as the status year， the load index method and principal component analysis method were used to evaluate the temporal and spatial development trend of water resources carrying capacity in Taizhou. Results showed that the social and economic development level are the main factors influencing Taizhou water resources carrying capacity， and Taizhou nine administrative region water resources load index has been rising year by year， Taizhou water pressure is more and more big， the water resources development potential is generally lower， the situation of Luqiao area is in the worst condition， water load is the biggest， development potential is the lowest;Tiantai County and Xianju County have relatively large development potential， which can be used as the key areas of water resources development in Taizhou City.

Key words Water resources carrying capacity;Principal component analysis;Water resource load index;Taizhou City

20世紀(jì)80年代，水資源承載力的概念被引入“社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)環(huán)境”復(fù)合系統(tǒng)中［1］；隨后水資源承載力在城市的發(fā)展規(guī)劃和水資源評(píng)價(jià)與管理中得以應(yīng)用［2-3］；2001年，Varis等［4］分析研究了工業(yè)化對(duì)我國(guó)長(zhǎng)江水資源承載力的影響；2016年，Kuzdas等［5］從空間布局的角度進(jìn)行水資源承載力空間比較；國(guó)內(nèi)的研究最早出現(xiàn)于對(duì)新疆水資源承載能力和開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略對(duì)策的研究［6］；開(kāi)始時(shí)著重對(duì)概念和理論基礎(chǔ)進(jìn)行評(píng)價(jià)與研究；隨著研究的深入，研究?jī)?nèi)容和方法逐漸完善，2004年龍騰銳等［7］提出應(yīng)從社會(huì)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)進(jìn)步、時(shí)空間等多維度詮釋水資源承載力的內(nèi)涵；2001年惠泱河等［8］分析了水資源承載力的評(píng)價(jià)體系和評(píng)價(jià)方法；2008年王浩等［9］提出了水資源承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的可比性、比例性、效率性和局限性原則。近10年的研究聚焦于水資源緊缺的地區(qū)，如西北干旱地區(qū)（新疆、陜西［10］等）和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)［11-12］ 。

有關(guān)學(xué)者也對(duì)臺(tái)州市的水資源和水環(huán)境進(jìn)行了研究，2012年李垚奎等［13］利用DRASTIC模型和Arcgis軟件對(duì)臺(tái)州市地下水承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)；2016年陳林華等［14］利用層次分析法對(duì)臺(tái)州市環(huán)境承載力進(jìn)行計(jì)算與評(píng)價(jià)，提出了提高水資源承載力的相關(guān)對(duì)策，為今后研究打下了良好的基礎(chǔ)。臺(tái)州市作為我國(guó)重要的沿海經(jīng)濟(jì)城市，近十幾年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)水平顯著提高，對(duì)水資源的需求也明顯增加。因此，迫切需

要對(duì)臺(tái)州市水資源承載能力從時(shí)間和空間維度進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而分析臺(tái)州市水資源能否滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。

1 研究區(qū)域概況

臺(tái)州市位于浙江中部沿海，土地面積9 411 km2，臺(tái)州市境內(nèi)有大小河流（含干支流）700余條，其中流域面積大于100 km2的25條。臺(tái)州市境內(nèi)主要有椒江、金清兩大河流水系。椒江是境內(nèi)最大河流，金清水系橫貫溫黃平原中部，流經(jīng)溫嶺區(qū)，為溫黃平原主要排灌、航運(yùn)水道。2020年，臺(tái)州市水資源總量占浙江省的5.89%，共計(jì)60.3億m3。臺(tái)州市包括椒江區(qū)、黃巖區(qū)、路橋區(qū)、臨海市、溫嶺市、玉環(huán)市、天臺(tái)縣、仙居縣、三門縣9個(gè)各級(jí)行政區(qū)。2020年臺(tái)州市常住人口共計(jì)662.7萬(wàn)人，城鎮(zhèn)化率61.98%，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值5 262.7億元，固定資產(chǎn)投資3 151.3億元，居民人均可支配收入5.02萬(wàn)元，全市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為5.6∶43.7∶50.7。

2 水資源承載能力評(píng)價(jià)方法

2.1 水資源負(fù)載指數(shù)評(píng)價(jià)法

水資源負(fù)載指數(shù)能夠反映區(qū)域水資源承載負(fù)荷，表明區(qū)域水資源的開(kāi)發(fā)潛力和開(kāi)發(fā)難易程度［15］，計(jì)算公式為

3 水資源承載力評(píng)價(jià)

3.1 水資源承載力時(shí)間評(píng)價(jià)

以2010—2020年為研究時(shí)間段，研究臺(tái)州市水資源承載力隨時(shí)間的變化趨勢(shì)。

3.1.1 負(fù)載指數(shù)時(shí)間評(píng)價(jià)。

將所得的臺(tái)州市數(shù)據(jù)帶入公式，得到臺(tái)州市水資源負(fù)載指數(shù)如表1所示。由表1可知，水資源負(fù)載指數(shù)總體逐年上升，說(shuō)明臺(tái)州市水資源的負(fù)載越來(lái)越大，開(kāi)發(fā)潛力逐年降低。除了2010年為Ⅲ，2011、2017、2018、2020年為I外，其他時(shí)期均為II級(jí)，說(shuō)明臺(tái)州市水資源開(kāi)發(fā)潛力比較小，對(duì)該區(qū)域未來(lái)發(fā)展起到一定的制約作用。

3.1.2 主成分時(shí)間分析評(píng)價(jià)。

各指標(biāo)初始數(shù)據(jù)如表2所示。相關(guān)系數(shù)矩陣見(jiàn)表3，該主成分分析相關(guān)系數(shù)絕大部分大于0.7，因此比較理想。

選取特征值為11.30的主成分1與特征值為1.16的主成分2，貢獻(xiàn)率分別為87%和9%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為96%，由此得到表4。

第一主成分擁有87%的貢獻(xiàn)率，同時(shí)構(gòu)成第一主成分的驅(qū)動(dòng)因子有X2、X3、X4、X5、X8，相關(guān)系數(shù)均高于95%，5個(gè)指標(biāo)因子均與第一主成分呈正相關(guān)，因此社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素是水資源承載力的主要影響因子。第二主成分占9%的權(quán)重，構(gòu)成第二主成分的主要因子是X10，因此，第二主成分反映水生態(tài)環(huán)境保護(hù)是水資源承載力的主要影響因子。將各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)帶入各主成分表達(dá)式，得到表5［17］。綜合得分越高，說(shuō)明水資源承載力越強(qiáng)，水資源開(kāi)發(fā)利用潛力越低，水資源壓力越大［18］。

臺(tái)州市綜合得分保持逐年增長(zhǎng)，由2010年的-3.57遞增至2020年的4.61（表5），水資源開(kāi)發(fā)利用潛力逐漸減小，水資源壓力越來(lái)越大。這說(shuō)明臺(tái)州市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展提高了水資源承載力。但同時(shí)也意味著人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，使水資源的消耗與污水排放量增加，也使臺(tái)州市面臨的水資源負(fù)擔(dān)加大，而水資源開(kāi)發(fā)潛力逐漸降低。

3.2 水資源承載力空間評(píng)價(jià)

3.2.1 2020年各行政區(qū)負(fù)載指數(shù)評(píng)價(jià)。

以2020年為現(xiàn)狀年，將臺(tái)州市各行政區(qū)數(shù)據(jù)帶入公式，得到水資源負(fù)載指數(shù)，如表6所示。由表6可知，除天臺(tái)縣為Ⅱ級(jí)，仙居縣為Ⅲ級(jí)外，其他行政區(qū)均為I級(jí)，其中路橋區(qū)情況最為嚴(yán)重，說(shuō)明臺(tái)州市整體上處于水資源開(kāi)發(fā)潛力較弱的困境，而天臺(tái)縣和仙居縣的開(kāi)發(fā)潛力相對(duì)較大，可作為臺(tái)州市未來(lái)水資源開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域。

3.2.2 2020年各行政區(qū)主成分分析。

2020年各行政區(qū)主成分分析結(jié)果見(jiàn)表7。2020年臺(tái)州市各行政區(qū)水資源承載力綜合評(píng)分從低到高依次為仙居縣、三門縣、天臺(tái)縣、臨海市、黃巖區(qū)、路橋區(qū)、玉環(huán)市、椒江區(qū)、溫嶺市。其中，仙居縣、三門縣、天臺(tái)縣綜合評(píng)分小于-1，說(shuō)明地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和水資源承載力低于平均水平，但水資源開(kāi)發(fā)潛力也相對(duì)較大；臨海市、黃巖區(qū)、路橋區(qū)、玉環(huán)市綜合評(píng)分在-1～1，說(shuō)明地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、水資源承載力和開(kāi)發(fā)潛力均處于平均水平；椒江區(qū)、溫嶺市綜合評(píng)分大于1，說(shuō)明地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、水資源承載力高于平均水平，開(kāi)發(fā)潛力相對(duì)較小，尤其是評(píng)分最高的溫嶺市2020年GDP達(dá)到1 136.9億元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他行政區(qū)，但水資源開(kāi)發(fā)利用潛力最低，未來(lái)需要外來(lái)調(diào)水。同時(shí)，天臺(tái)縣、仙居縣的水資源荷載等級(jí)在各行政區(qū)較優(yōu)，說(shuō)明水資源開(kāi)發(fā)潛力高，是未來(lái)臺(tái)州市開(kāi)發(fā)利用水資源的重點(diǎn)區(qū)域。

4 結(jié)論與建議

（1）臺(tái)州市水資源負(fù)載指數(shù)長(zhǎng)期處于較低等級(jí)，負(fù)載指數(shù)評(píng)分總體呈逐年上升，說(shuō)明臺(tái)州市水資源的負(fù)載越來(lái)越大，水資源壓力不斷增大，臺(tái)州市水資源開(kāi)發(fā)潛力也逐年降低。

（2）通過(guò)主成分分析，臺(tái)州市水資源承載能力一直處于逐年上升狀態(tài)，尤其是2016年之后一直高于自身平均水平，但這也進(jìn)一步反映了臺(tái)州市水資源壓力越來(lái)越大的問(wèn)題。水資源承載力的主要影響因子是社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素，其次是生態(tài)環(huán)境保護(hù)因素。

（3）2020年臺(tái)州市水資源利用率為23.4%，高于全省同年平均水資源開(kāi)發(fā)率16.0%，水資源荷載指數(shù)評(píng)價(jià)為I級(jí)，主成分分析評(píng)分為近10年來(lái)最高的4.64，說(shuō)明臺(tái)州市水資源開(kāi)發(fā)利用程度達(dá)到很高程度，開(kāi)發(fā)潛力較低，水資源對(duì)該地區(qū)的未來(lái)發(fā)展起到制約作用。

（4）現(xiàn)狀年水資源承載力相對(duì)較高，水資源開(kāi)發(fā)潛力較大的天臺(tái)縣，三門縣和仙居縣在未來(lái)可作為臺(tái)州市水資源開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域；中等水平的臨海市、黃巖區(qū)、路橋區(qū)、玉環(huán)市維持水資源平衡；溫嶺市、椒江區(qū)可能需要外來(lái)調(diào)水。同時(shí)，臺(tái)州市水資源時(shí)空分布不均勻，應(yīng)當(dāng)興建新的水利設(shè)施進(jìn)行水資源調(diào)配，實(shí)現(xiàn)不同地區(qū)的水資源共享與互補(bǔ)。

參考文獻(xiàn)

［1］ UNESCO & FAO.Carrying capacity assessment with a pilot study of Kenya：A resource accounting methodology for sustainable development［R］.Rome：Food and Agriculture Organization of the United Nations，1985.

［2］ JOARDAR S D.Carrying capacities and standards as bases towards urban infrastructure planning in India：A case of urban water supply and sanitation［J］.Habitat international，1998，22（3）：327-337.

［3］ RIJSBERMAN M A，VAN DE VEN F H M.Different approaches to assessment of design and management of sustainable urban water systems［J］.Environment impact assessment review，2000，20（3）：333-345.

［4］ VARIS O，VAKKILAINEN P.Chinas 8 challenges to water resources management in the first quarter of the 21st century［J］.Geomorphology，2001，41（2/3）：93-104.

［5］ KUZDAS C，WARNER B P，WIEK A，et al.Sustainability assessment of water governance alternatives：The case of Guanacaste Costa Rica［J］.Sustainability science，2016，11（2）：231-247.

［6］ 新疆水資源軟科學(xué)課題研究組.新疆水資源及其承載能力和開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略對(duì)策［J］.水利水電技術(shù)，1989，20（6）：2-9.

［7］ 龍騰銳，姜文超，何強(qiáng).水資源承載力內(nèi)涵的新認(rèn)識(shí)［J］.水利學(xué)報(bào)，2004，35（1）：38-45.

［8］ 惠泱河，蔣曉輝，黃強(qiáng)，等.水資源承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究［J］.水土保持通報(bào)，2001，21（1）：30-34.

［9］ 王浩，秦大庸，王建華，等.西北內(nèi)陸干旱區(qū)水資源承載能力研究［J］.自然資源學(xué)報(bào)，2004，19（2）：151-159.

［10］ 肖杰，鄭國(guó)璋，郭鵬軍，等.基于主成分分析的關(guān)中：天水經(jīng)濟(jì)區(qū)水資源承載力評(píng)價(jià)［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2018，39（7）：159-167.

［11］徐志青，劉雪瑜，肖書虎，等.珠江三角洲地區(qū)水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)及障礙因素研究［J］.環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào)，2019，9（1）：44-52.

［12］ 封志明，劉登偉.京津冀地區(qū)水資源供需平衡及其水資源承載力［J］.自然資源學(xué)報(bào)，2006，21（5）：689-699.

［13］ 李垚奎，張征，婁華君，等.臺(tái)州地區(qū)地下水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)研究［J］.安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2012，12（5）：151-154.

［14］ 陳林華，林星，胡慶年.臺(tái)州市流域水環(huán)境承載力研究［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2016，41（12）：149-153.

［15］ 衛(wèi)孟茹，霍軍軍，姚立強(qiáng)，等.長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水資源空間均衡性分析［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2022，22（15）：6291-6300.

［16］ 張丹，封志明，劉登偉.基于負(fù)載指數(shù)的中國(guó)水資源三級(jí)流域分區(qū)開(kāi)發(fā)潛力評(píng)價(jià)［J］.資源科學(xué)，2008，30（10）：1471-1477.

［17］ 李坤峰，謝世友.基于主成分分析重慶水資源承載力影響因子評(píng)價(jià)［J］.水科學(xué)與工程技術(shù)，2008（S2）：38-41.

［18］ 路民，周天宇，楊周偉.主成分分析法在水資源承載力評(píng)價(jià)中的應(yīng)用［J］.科技風(fēng)，2016（21）：149.