气候变化和人类活动对水资源的影响研究

白桂华，陈国军

(1.建平县江河流域保护管理局，辽宁 朝阳 122400；2.建平县老官地镇水利站，辽宁 朝阳 122400)

气候变化和人类活动对水资源的影响研究

白桂华1，陈国军2

(1.建平县江河流域保护管理局，辽宁 朝阳 122400；2.建平县老官地镇水利站，辽宁 朝阳 122400)

近年来，持续的气候变化以及人类活动引起业内相关人士高度关注。特别是关于气候变化以及人类活动对水资源的相关影响研究，已成为诸多科学家研究和关注的焦点问题。而二者的相关性以及在相互影响中哪一因素占主导地位，具体影响率有多大，这是文章研究的基本问题和研究的思路所在。通过这一问题，引入功能驱动理论以及差异驱动理论，采用主观赋权法以及客观赋权法，分别就人类活动和气候变化对水资源的相关影响进行分析计算。

气候变化；人类活动；水资源；影响

0 前 言

一般而言，在对社会生态环境以及气候变化情况进行统计学及相关性分析中，诸多学者会采用敏感分析法及要素对比分析法进行理论研究，同时也有部分学者采用回归分析法与主成分分析法，就气候变化及人类活动对地表径流的相关影响进行分析。但是，上述方法都只能在一定程度上反应气候变化与人类活动和水资源之间的相关性，无法准确、客观计算分析二者对水资源影响的具体权重系数。因此，文章从数学模型的基本角度出发，结合“功能驱动”和“差异驱动”理论，分别采用主观赋值法与客观赋值法，就我国某流域作为重点研究区进行理论分析与实证研究，不仅全面深入分析了气候变化、人类活动对水资源之间的相关性，而且在此基础上，通过构建数学模型，科学计算出气候变化与人类活动对水资源影响的具体权重系数，从而为该地区生态环境污染治理提供了科学的理论和实践基础[1]。

1 研究案例简介

研究区为大凌河流域。从气候特征及降水情况来看，本研究区属于寒温带夏雨炎热型气候，降水相对不足，主要集中于6-8月份；从水资源的总体赋存情况来看，该地区全年水资源可达17.2亿m3，再加上该地区属于国家调水补给重点区。因此，每年通过引流补充水源约0.301亿m3，但由于人口逐年增多，人类活动频繁，对大自然无限索取，因此使社会需求量与环境资源实际承载量严重失衡，同时历年来气候变化频繁，河流水源严重不足[2]。针对这一情况，文章将 基于“功能驱动”和“差异驱动”的主、客观赋值法，立足于当地实际，就气候变化和人类活动对水资源影响的相关性及具体权重系数进行计算分析及实证研究。

2 气候变化和人类活动对水资源影响研究的数据来源与方法

2.1 气候变化和人类活动对水资源影响研究的数据来源

文章在理论与实证研究中，主要将本研究区内的牲畜数量及人口总量和人类基本活动情况、当地GDP总值，作为主要的赋值因子和具体评价分析指标，然后分别选取该河流域中上游以及中游和下游地区三个不同气象监测点的气温和实际降水量数据监测与记录结果，作为此次研究分析的指标数据见表1，文章着重选取2006年6月至2016年6月10年间的全部数据指标，作为此次模型分析的赋值依据，以此探讨分析当地气候变化条件下与人类活动双重影响下，该研究区内水资源实际变化情况和具体影响的权重系数[3]。

2.2 气候变化和人类活动对水资源影响研究的方法选择

在区域水资源管理中，重要环节之一就是科学确定气候变化及人类活动对区域水资源的影响程度[4]。因此，如何对这一影响结果进行科学量化，文章认为采用合理的评价分析指标，通过赋值法进行定性及定量分析研究，可取得预期的研究效果。故文章就气候变化和人类活动，对水资源造成的相关影响进行研究时，主要基于功能驱动的主观赋值法及差异驱动的客观赋值法进行定量分析研究，最终将二者的研究结果综合集成，确定区域气候变化及人类社会活动，对水资源造成的具体影响。提及赋值法，这一经济学评价分析方法最早出现于我国经济学领域，但随着其应用范围不断扩展，相关技术优势不断凸显，因此综合赋值法在现代区域水资源研究评价过程中也得到了更加广泛的应用与实践。

3 基于“功能驱动”和“差异驱动”的主、客观赋值实证研究

基于功能驱动的主观赋值法主要应用原理，是将研究对象作为一个统一整体，然后按照影响指标的重要性程度，科学确定其实际权重系数。故从技术本质上而言，主观赋值法是一种经济学决策工具及经济学研究的思维方式。这一技术方式在我国水资源及土地资源合理利用和环境安全性评价中应用十分广泛[5]。因此，采用这一技术方式就区域气候变化和人类社会活动，对水资源造成的相关影响进行研究分析时，要严格按照一定的技术流程进行科学操作实践：

1)对序关系进行科学确定。如果在实际分析研究过程中，第i个评价指标Xi对于某评价准则的重要性大于或等于第j个评价指标Xi的重要性，则就不同学者对评价指标集排序的实际意见进行征求，然后表示为Xi>Xj，具体排序关系式及确定的序关系式如下式①和②所示：

X5>X7>X9>X1>X3>X2>X8>X6>X4

(1)

X1>X2>X3>X4>X5>X6>X7>X8>X9

(2)

2)给出相邻指标Xk(k=2,3,...5)与X*k-1之间相对重要程度的比较判断；

3)按照判断程度值的不同，通过计算分析，确定该区域气候变化和人类活动对水资源的影响权重系数；通过对当地常住居民进行调查分析，选择20 份具有代表性的调查结果进行指标分析，最终通过参数分析，得到该研究区内气候变化和人类活动对水资源的相关影响情况，具体影响权重系数的计算则按照以下公式进行分析：

(3)

ωk-1=rkωk

(4)

4)结合功能驱动原理的主观赋值法技术优势，按照专家或相关评价决策者的具体经验，就该区域气候变化和人类社会活动对水资源的实际影响进行分析研究，并对研究评价结果进行排序[6]。尽管这一评价方法可得到该研究区不同影响因素对水资源造成的具体影响，但在此过程中，需通过专家评价，因此具有一定的主观性。受人为因素影响，会使评价结果缺乏客观性。因此，在上述分析评价基础上，还要引入差异驱动原理的客观赋值法进行分析评价。这一分析方法主要基于数学理论为依据，因此通过各指标在总体数据指标中的变异程度及提供的具体信息量大小，科学确定该研究区气候变化和人类活动对水资源造成的具体影响。

5)标准化处理该研究区内的原始数据矩阵。文章在实证分析过程中，假设某原始矩阵数列一共包含原始样本数据49个，而对9个不同的参数变量进行标准化处理后，最终会得到9行49列的矩阵R；在此矩阵中，第i行及第j列的样本元素可表示为rij。

6)然后利用下列关系式：

(5)

7)通过以下关系式对评价指标中的熵权进行科学定义：

(6)

8)分别对“功能驱动”和“差异驱动”的主、客观赋值结果进行综合赋值处理。由于在上述分析评价过程中，基于“功能驱动”的客观赋值法，主要按照研究区各指标情况的实际信息量，就当地气候变化及人类活动对水资源的具体影响进行分析；而主观赋值法主要通过将该研究区内的全部研究指标作为一个统一的整体进行分析。因此，二者在各自处理过程中，所得到的该区域气候变化和人类活动对水资源的影响权重系数缺乏一定的准确性与客观性。故最终对二者各自的分析结果进行综合赋值分析，能够大大提升数据分析的准确性与客观性。具体综合分析计算公式如下：

ωj=pjk1+qjk2

(7)

在上述公式中，基于差异驱动和功能驱动生成的指标权重系数分别为Pj和qj，待定系数分别为k1与k2。

4 研究结果

本研究区基于“功能驱动”和“差异驱动”的主、客观综合赋值实证研究结果见表2。

表2 气候变化和人类活动对水资源影响的综合赋值评价结果

综上可知，对于我国的干旱半干旱地区而言，影响生态环境变化的主要自然资源就是水资源。因此，对其进行深入研究，不仅能够全面了解人类基本活动与自然环境的关系，而且也在一定程度上为区域经济发展及生态环境改善，提供了科学的对策。从近年来的气候变化总体情况可以看出，极端恶劣天气在不断增多[7]。而在此过程中，人类社会活动也越来越频繁，水资源作为人类赖以生存的基本物质条件，也在气候变化及人类活动中发生了明显的变化。水资源的分布区域不均及资源总量严重不足，这一客观的社会现状，引起业内专业人士的高度关注，同时也成为相关部门重点治理的社会性问题[8]。

从上述分析结果可知，该研究区内人类社会活动和当地气候变化对水资源影响的综合权重系数分别为12.59%以及(2.47+26.32+3.48+21.34+3.76+17.57)=74.94%。因此，从上述最终的综合评价分析结果来看，该研究区人为因素和气候变化因素，对当地水资源的影响较为严重。故应合理管理人类违背自然规律的开采活动，并合理保护生态环境，减少环污染，否则将会遭受自然严惩。

5 结 语

总之，在差异驱动和功能驱动计算基础上，文章又科学采用综合集成赋权法对二者具体的关联性及实际影响的权重系数进行了分析。研究分析结果表明，人类活动及气候变化对水资源的影响率分别为12.59%和74.94%，这一事实表明，气候变化因素与人类活动因素，对水资源造成的影响中，前者权重系数要明显高于后者权重系数。在此影响过程中，气候对水资源的影响主要体现在流域内部，因此文章结合实际研究区对二者的相关性和影响权重进行详细分析，为当地生态环境保护提供了科学的参考依据。

[1]严登华，何岩，王浩，等.生态水文过程对水环境影响研究述评[J].水科学进展，2005(05)：747-752.

[2]高素丽.辽河流域河道生态工程建设方案[J].水土保持应用技术，2011(06)：35-38.

[3]李学森.凌河流域水资源现状及保护措施[J].水土保持应用技术，2015(03)：36-37.

[4]刘莉.水文生态安全法律保障研究[D].西安：长安大学，2014.

[5]荣洁.城市小流域水量水质模型及水环境容量计算的研究与应用[D].南京：南京大学，2014.

[6]陈俊，王晓玭.我国城市化对水环境的影响及生态化综合治理方法浅谈[J].江西化工，2010(02)：20-22.

[7]金云杰.凌河流域人工湿地对水环境质量影响分析评价[J].水土保持应用技术，2015(05)：27-28.

[8]何鹏.南水北调东线工程受水区水环境累积影响评价[D].邯郸：河北工程大学，2012.

1007-7596(2016)12-0047-03

2016-11-28

白桂华(1975-)，女，辽宁朝阳人，工程师，研究方向为水资源管理；陈国军(1963-)，男，辽宁建平人，工程师，主要从事农田水利工作。

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