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表 2中完全不失衡状态对应失衡指数为 0的情况,是一种极限临界状态,一般可将基本不失衡状
态作为水平衡管控的努力目标。根据失衡指数可以得到四大平衡的失衡程度、方向和状态,但仍存在
不同失衡方向含义不一致、直接集成会导致相互抵消的问题。基于此,对失衡指数求绝对值得到失衡
度( U),平衡度(D)是失衡度(U)的对立面,D和 U之和为 1。U和 D弥补了失衡指数的缺陷,U和 D
的数值越大代表失衡?平衡程度越高,状态判别标准见表 3。
U = I;D = 1 - U (17)
表 3 基于失衡度和平衡度的状态判别标准
失衡状态 完全失衡 极度失衡 重度失衡 高度失衡 中度失衡 轻度失衡 基本不失衡 完全不失衡
失衡度( U) 1 [0.8,1) [0.6,0.8) [0.4,0.6) [0.2,0.4) [0.05,0.2) (0,0.05) 0
平衡状态 完全不平衡 极度不平衡 重度不平衡 高度不平衡 中度不平衡 轻度不平衡 基本平衡 完全平衡
平衡度( D) 0 (0,0.2] (0.2,0.4] (0.4,0.6] (0.6,0.8] (0.8,0.95] (0.95,1) 1
4.3 区域水平衡的失衡程度综合度量方法 采用加权求和的方式集成失衡度,可以得到整体视角下的
区域水平衡的失衡度( U RWIB ),但同时平衡之间可能存在重复信息,应考虑在权重确定的过程中。
= × I
U RWIB ω 1 IOIB + ω 2 × I + ω 3 × I + ω 4 × I
HWIB
SEIB
SDIB
(18)
× U + × U + × U + × U
= ω 1
IOIB ω 2 SDIB ω 3 SEIB ω 4 HWIB
式中:U RWIB ∈[0,1],失衡状态判别标准同表 3;U IOIB 、U SDIB 、U SEIB 、U HWIB 分别为水收支失衡度、经
、 、 、 为权重,
济社会供需水失衡度、经济社会与生态用水失衡度、人水关系和谐失衡度;ω 1 ω 2 ω 3 ω 4
取值范围均为[0,1],且四者之和为 1。平衡度的集成方式同失衡度。
5 实例应用
5.1 沁河流域概况 沁河是黄河左岸的一级支流,
全长约 485km,涉及山西省和河南省的 5个地级行
4
2
政区,流域面积约 1.35 × 10 km ,其中山西和河南
分别占比 90.54%和 9.46% [29] ,流域概况见图 7。根
据全国第二次水资源调查评价成果,1956—2000多
年平 均 水 平 下, 沁 河 流 域 的 河 川 天 然 径 流 量 为
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3
13.39亿m ,地下水资源量为 9.20亿m ,地下水与地
3
3
表水重复量为 7.14亿m ,水资源总量为 15.45亿m 。
自 1970年代后期,流域水文情势和水资源禀赋发生
了显著变化,总体处于偏枯时期,来水量较多年平
均减少 25%以上。同时,采煤业、冶炼业的发展以
图 7 沁河流域概况
及灌区取水加大了流域用水量,人为排污等行为也
导致了水体环境的恶化。因此,选择其开展区域水平衡量化评估实例研究,以期为后续流域规划和管
理提供数据支撑和参考。
5.2 研究方法及数据来源 平衡量化的主体方法均为前述提出,各要素的计算均采取相应领域的成熟
方法。本次实例分析对部分内容进行简化、概化考虑,且主要以系统式思维展开研究,相对于分布式
思维缺少考虑过程的相互耦合。研究所用基础数据类目众多,包括水文气象、经济社会、生态环境等
方面,来源于河南省、山西省和各地市的统计年鉴、水资源公报、统计公报,以及遥感解译、政府文
件、专项研究报告等。部分数据和计算结果源自于团队针对沁河流域的研究成果 [17,29] 。本文研究期为
2008—2020年,空间上考虑沁河流经的五地市作为分区,但由于篇幅限制,仅选择 2019年作为代表
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年进行详细分析。2019年沁河流域水资源总量约 13.56亿m,略低于多年平均水资源总量。考虑到
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