基于DPSIR-博弈论组合赋权TOPSIS模型的河北省水资源保障度演进评价.pdf

基于 DPSIR-博弈论组合赋权 TOPSIS 模型的河北省水资源保障度演进评价任楠波，刘宏权，潘增辉，柴春岭，高惠嫣，张西平，陈任强，梁素韬（河北农业大学城乡建设学院,河北保定071001）摘要：为对河北省水资源保障度进行客观、有效的评价，确保水资源自然循环系统在不受人们破坏或者威胁的情况下能满足国家或区域各方面发展需求的自然保障作用，基于驱动力-压力-状态-影响-响应（driving-pressure-state-impact-response，DPSIR）模型初步构建水资源保障度评价体系，通过收集河北省相关数据，对初选评价指标相关性分析和筛选，确定水资源保障度评价体系，引入变异系数法和秩和比法组合赋权的 TOPSIS（techniquefororderpreferencebysimilaritytoanidealsolution）模型，对河北省 20012020 年的水资源保障度状况开展综合评价，并对评价结果进行障碍因子诊断。结果表明：河北省在 20012020 年水资源保障度的相对贴近度从 0.217 增加到0.745，呈现波动式增长趋势，水资源保障度整体趋向于较高状态，这说明河北省水资源保障度状况正在逐步改善，与响应子系统中的跨流域供水占比提高密切相关；大部分年份主要障碍因子为跨流域供水占比、工业废水化学需氧量、人均 GDP、生活废水化学需氧量和万元 GDP 用水量等 5 个指标。DPSIR-博弈论组合赋权 TOPSIS 模型对水资源保障度演进评价具有较好的客观性和适用性，对该地区经济社会和生态环境的发展具有重要意义。关键词：河北省；水资源保障度；DPSIR；组合赋权；TOPSIS 模型；障碍因子中图分类号：TV213文献标志码：ADOI：10.13476/ki.nsbdqk.2023.0085随着经济全球化的不断发展及人类活动范围的不断扩大，人类对水资源量急剧消耗，各地区因水短缺、水污染、水生态退化、水灾害、水管理的失衡、跨境河流水争端等所造成水资源问题凸显1，制约区域可持续发展。水资源保障度问题已经被世界各国政府部门所重视，并成为全世界关注的焦点问题之一2。目前多数专家和学者对水资源安全采取各种角度和模型进行了综合评价，而对水资源保障度的研究较少，本文借鉴水资源安全指标体系的构建和评价模型3-4，对河北省水资源障碍度进行综合评价。水资源保障度是一个国家或地区对水资源进行有效管理、保护和利用的程度和能力。它涵盖了保证人们和生态系统持续获取足够的水资源，以满足各种需求和维持生活的目标。“保障度”相比于“安全”这个词能够更全面、更准确地描述水资源管理的目标和要求，体现水利部门拥有健全的管理机构和政策框架，进行水资源规划和监测，并基于科学数据和信息做出决策。评价指标有基于压力-状态-响应（pressure-state-response，PSR）5-6和驱动力-压力-状态-影响-响应（driving-pressure-state-impact-response，DPSIR）7-9模型来构建指标体系，评价方法主要有层次分析法10-11、模糊物元分析法12、BP（backpropagation）神经网络13、系统动力学法14、TOPSIS（techniquefororderpreferencebysimilaritytoanidealsolution）15-16、集对分析法17等。水资源保障度评价指标的选取受诸多因素影响，评价指标之间容易发生信息重复问题，通过对初步构建评价体系进行收稿日期：2023-05-10修回日期：2023-09-20网络出版时间：2023-10-09网络出版地址：https:/ DPSIR-博弈论组合赋权 TOPSIS 模型的河北省水资源保障度演进评价J.南水北调与水利科技（中英文），2023，21（5）：873-885.RENNB，LIUHQ，PANZH，etal.EvaluationontheevolutionofwaterresourcessecuritydegreeinHebeiProvincebasedonDPSIR-gametheorycombinedweightingTOPSISmodelJ.South-to-NorthWaterTransfersandWaterScience&Technology，2023，21（5）：873-885.（inChinese）873相关分析筛选，确定水资源保障度评价体系，采用基于 DPSIR 模型和博弈论组合赋权的 TOPSIS 模型法相结合，对河北省 20012020 年来水资源保障度状况进行评价分析，并对评价结果进行障碍因子诊断，明晰河北省水资源保障度现状，研究河北省水资源保障度水平的历史演变，为未来河北省水资源管理工作提供参考依据。1研究区概况河北省地处环渤海中心地带，位于 3605N4240N、11327E11950E，东临渤海，西靠山西，南及东南与河南和山东相接壤，北及东北与内蒙古和辽宁接壤，中嵌京、津两市。该省境内南北宽约 750km，东西长约 650km，海岸线长约 487km，总面积约 18.88 万 km218。2020 年河北省水资源总 量为 146.26 亿 m3，总 用 水 量 为 182.77 亿 m3，水资源总量供不应求，人均水资源量 196.2m3，远低于世界极度缺水警戒线（500m3/人）。河北省是我国北方重要的生态屏障和京津冀协同发展重要支撑，但其水资源问题突出，人均占有量低，时空分布不均，水资源供需矛盾日益加剧。随着社会经济不断发展，水资源开发利用强度和压力逐年加大，水生态环境问题日趋严重。2研究方法2.1数据来源以 20012020 年作为评价年份，初步选取 30个代表性指标来构建河北省水资源保障度评价指标体系。通过对中国环境统计年鉴中国能源统计年鉴中国社会统计年鉴河北省水资源公报河北省环境状况公报河北经济年鉴等相关数据整理得到原始数据，部分指标数据通过计算得到。2.2构建评价指标体系2.2.1初选 DPSIR 模型的评价指标DPSIR 模型是在 PSR 模型的基础上进行改进发展的，其从系统分析的角度看待人与自然、社会、经济、资源和环境的相互作用，具有综合性、科学性、区域性等特点4,19-20。从水资源保障度内涵以及研究区域实际情况出发，并借鉴大量相关研究17-18,21，围绕“驱动力-压力-状态-影响-响应”4 个方面，构建河北省水资源保障度评价初选指标体系，其中指标可划分为正向指标（效益型指标）和负向型指标（成本型指标），见表 1。表1河北省水资源保障度评价初选指标体系Tab.1PreliminaryselectionindexsystemofwaterresourcessecuritydegreeevaluationinHebeiProvince目标层准则层指标层类型意义水资源保障度评价指标体系驱动力(D)C1人均GDP/万元正向表示区域经济发展状况对水资源保障度的驱动C2人口密度/（人km2）负向表示人口的聚集程度对水资源保障度的驱动C3城镇化率/%负向表示区域发展对水资源保障度的驱动C4有效灌溉面积占耕地面积比重/%正向表示农业发展对水资源保障度的驱动C5GDP年增长率/%负向表示经济发展强度对水资源保障度的驱动压力(P)C6万元GDP用水量/m3负向表示经济发展强度对水资源数量的压力C7万元工业增加值用水量/m3负向表示工业用水资源数量的压力C8万元农业产值用水/m3负向表示农业用水对水资源数量的压力C9工业废水化学需氧量/万t负向表示工业对水资源质量的压力C10单位耕地化肥使用量/（kghm2）负向表示农业生产对水资源质量的压力C11生活废水化学需氧量/万t负向表示生活对水资源质量的压力状态(S)C12降水量/mm正向表示区域内年降水状况C13人均水资源量/m3正向表示水资源人均状态C14单位面积水资源量/（万m3km2）正向表示水资源地均状态C15地表水资源开发利用率/%负向表示区域地表水开发利用现状C16地下水资源开发利用率/%负向表示区域地下水开发利用现状影响(I)C17森林覆盖率/%正向表示对地表蓄水能力的影响第21卷第5期南水北调与水利科技（中英文）2023年 10 月874表1（续）Tab.1(Continued)目标层准则层指标层类型意义C18河流水质达标率/%正向表示对河流水质的影响C19水土流失治理面积/万hm2正向表示对水土流失治理的影响响应(R)C20城市污水处理率/%正向表示水资源质量安全的响应C21生态用水率/%正向表示改善区域生态环境的响应C22跨流域供水占比/%负向表示跨流域外调水对区域供水能力的影响注：正向：越大越优型；负向：越小越优型。驱动力是引发环境和生态变化的潜在因素，是引起水资源保障度问题的根本动力，其属于“隐式”。压力是引发生态环境发生变化的直接原因，是引起水资源保障度问题的外在原因，成为驱动力的表现形式，其属于“显式”22-23。状态反映驱动力和压力作用下水资源的现状24，表现出当前的变化状态和趋势，其属于“静态”的状态。影响是反映压力和驱动力作用引起水资源状况改变的最终结果，其属于“动态”的变化。响应指人们通过制定积极政策措施来提高水资源保障度，是人类为了减弱水资源问题对人类健康生存、发展的影响而采取的一系列管理措施25-27。2.2.2指标筛选初选评价指标之间可能存在着信息重复和冗余等问题，若直接利用初选评价指标体系进行保障度评价，会导致评价数据需求量大和结果产生叠加的影响效应等，从而增加评价难度，影响评价的准确性和可靠性。因此，需要对初选相关性显著的指标进行精简。本文使用 IBMSPSSStatistics26 分析软件，对各个准则层内各项指标之间进行相关性分析，从中选取皮尔逊相关系数绝对值超过 0.928的指标进行分析和筛选，结果见表 2。表2准则层内指标间的相关分析筛选表Tab.2Correlationanalysisscreeningtableamongindexesincriterionlayer准则层指标层相关系数矩阵结果C1C2C3C4C5驱动力(D)C11.0000.9820.9540.1210.787保留C20.9821.0000.9520.0910.712剔除C30.9540.9521.0000.0620.643剔除C40.1210.0910.0621.0000.429保留C50.7870.7120.6430.4291.000保留C6C7C8C9C10C11压力(P)C61.0000.9980.9900.8140.9270.420保留C70.9981.0000.9860.7880.9350.373剔除C80.9900.9861.0000.8510.8920.462剔除C90.8140.7880.8511.0000.5810.720保留C100.9270.9350.8920.5811.0000.242剔除C110.4200.3730.4620.7200.2421.000保留状态(S)C12C13C14C15C16C121.0000.9010.9020.5430.754剔除C130.9011.0000.9860.7380.639保留C140.9020.9861.0000.6750.718剔除C150.5430.7380.6751.0000.145保留C160.7540.6390.7180.1451.000保留任楠波，等基于 DPSIR-博弈论组合赋权 TOPSIS 模型的河北省水资源保障度演进评价875表2（续）Tab.2(Continued)准则层指标层相关系数矩阵结果C1C2C3C4C5影响(I)C17C18C19C171.0000.1200.422保留C180.1201.0000.122保留C190.4220.1221.000保留响应(R)C20C21C22C201.0000.5770.695保留C210.5771.0000.931剔除C220.6950.9311.000保留采用相关性分析方法对指标进行筛选，各指标之间的相关系数越大，表明相关性越高，指标间信息重复度越大。通过对指标的分析和筛选，可以避免在准则层内指标所反映信息的重复。表 2 驱动力（D）子系统中的 C1人均 GDP、C2人口密度、C3城镇化率 3 项指标之间的相关系数绝对值均超过 0.9，而人均 GDP 更能直接反映区域内经济发展状况对水资源保障度的驱动，故将与其相关的两项指标删除。压力（P）子系统中 C6万元GDP 用水量和 C7万元工业增加值用水量、C8万元农业产值用水 3 项指标相关系数绝对值超过 0.9，由于万元 GDP 用水量是反映了经济发展强度对水资源数量的压力，故将与其相关的两项指标删除。而C6万元 GDP 用水量和 C10单位耕地化肥使用量两项指标相关系数绝对值超过 0.9，因此删除单位耕地化肥使用量指标。状态（S）子系统中的 C12降水量、C13人均水资源量、C14单位面积水资源量 3 项指标之间的相关系数绝对值均超过 0.9，由于人均水资源量是国际上普遍采用的反映水资源量短缺状况的指标，故将与其相关的两项指标删除。响应（R）子系统中 C21生态用水率和 C22跨流域供水占比两个指标相关系数绝对值超过 0.9，考虑到跨流域供水占比是表示跨流域外调水对区域供水能力的影响的指标，因此删除生态用水率指标。最后筛选结果见表 2。2.3评价指标分级水资源保障度评价过程中，如何确定评价标准阈值是评价工作的关键，它对评价结果有直接影响。评价标准目前尚无统一标准可循，主要是由自然条件、地理条件、政治条件、文化条件、技术条件、经济条件决定的。保障度评价等级从极低到高分为 5 个级别，优先参考国家和行业标准，其次参考相关文献29-31，同时根据河北省水资源特点、社会、人口和经济发展状况，制定出适合于本区域水资源保障度评价的分级标准，见表 3。表3水资源保障度评价指标分级标准Tab.3Gradingstandardofwaterresourcessecuritydegreeevaluationindex目标层准则层评价指标保障度等级高较高中低极低级级级级级水资源保障度驱动力(D)C1人均GDP/万元13.5613.536131C4有效灌溉面积占耕地面积比重/%6050604050304010151520203030压力(P)C6万元GDP用水量/m32525100100200200250250C9工业废水化学需氧量/万t0.10.1113355C11生活废水化学需氧量/万t559910101111状态(S)C13人均水资源量/m330002000300010002000500100010202040406060C16地下水资源开发利用率/%3030454553536565第21卷第5期南水北调与水利科技（中英文）2023年 10 月876表3（续）Tab.3(Continued)目标层准则层评价指标保障度等级高较高中低极低级级级级级影响(I)C17森林覆盖率/%4030402030102010C18河流水质达标率/%9070905070305030C19水土流失治理面积/万hm2550500550450500400450400响应(R)C20城市污水处理率/%8070806070456045C22跨流域供水占比/%30153051525 0（6）Wwnk根据博弈论思想，实现和的离差最小为目标，寻求最优的线性组合系数，其相应目标函数为min?lk=1kwTnkwTnk?2（7）任楠波，等基于 DPSIR-博弈论组合赋权 TOPSIS 模型的河北省水资源保障度演进评价877根据矩阵微分性质，确定式（7）最优化的一阶导数条件的线性微分方程组为w1wT1w1wT2w1wTlw2wT1w2wT2w2wTl.wlwT1wlwT2wlwTl12.l=w1wT1w2wT2.wlwTl（8）kk=k/lk=1k将计算得到的组合系数进行归一化，即，可得博弈论组合赋权的组合权重为w=lk=1kwTnk（9）2.5TOPSIS 模型TOPSIS 法又称为优劣解距离法，是逼近理想方案的排序方法。该方法的基本思想是通过归一化的原始实测值矩阵，确定每项评价指标属性的正理想解和负理想解，并利用欧氏距离公式求出评价目标与最优解和最劣解的距离，从而求出评价对象与最优解之间的贴近度15-16。该方法充分利用原始数据，具有计算过程简便且实用性强，可用于多属性、多个评价目标决策分析。本文基于 TOPSIS 模型对河北省的水资源进行安全性评价应用。X=(xij)mnCij=(cij)mn对使用公式（3）和（4）进行处理，得到标准化矩阵。Vij利用式（10）将标准化矩阵与组合权重相乘建立加权矩阵。Vij=wCij=w1c11w2c12wnc1nw1c21w2c22wnc2n.w1cm1w2cm2wncmn=11121n21222n.m1m2mn（10）Vj+Vj根据加权矩阵得出评价指标的正理想解和负理想解。Vj+=(v+1,v+2,v+n)=maxvij?j=1,2,n（11）Vj=(v1,v2,vn)=minvij?j=1,2,n（12）i采用欧氏距离计算公式得到评价样本 与正负理想解的距离。S+i=?vijv+j?=vtnj=1(vijv+j)2（13）Si=?vijvj?=vtnj=1(vijvj)2（14）i计算各评价样本 与理想解的相对贴近度。Ki=SiS+i+Si（15）2.6障碍因子诊断模型障碍度模型是通过对影响因素进行分析，找出阻碍事物发展的对象，对评价目标的水平或者程度做出病理诊断，从而确定主要的障碍因素37。采用障碍度模型对河北省水资源保障度的各子系统和单项指标进行定量分析与诊断，指标的障碍度与其对区域水资源保障度的阻碍程度成正比，辨识出主要障碍因子，可以更切合实际、有针对性地制定相应的水资源管理方案，达到改善水资源保障度状况的目的21,38-39。具体计算步骤如下：Fj计算因子贡献度,公式为Fj=Rjwj（16）Rjjwjj式中：为单项指标 所属准则层权重；为单项指标 的博弈论组合权重。Ij计算偏离度，公式为Ij=1xij（17）Aj计算各评价指标障碍度，公式为Aj=FjIjnj=1FjIj100%（18）Ajj式中：为单项指标 对最终目标的障碍度。在各单项指标障碍度基础上，研究各子系统对河北省水资源保障度水平的障碍度，其公式为Bj=nj=1Aj（19）3结果与分析3.1计算结果wj1wj212w根据水资源保障度评价指标体系和得到的原始数据，采用变异系数法和秩和比法分别计算得到不同评价年指标权重和；通过公式（6）（9）计算得到组合权重系数=0.579、=0.421，以及指标组合权重，各指标权重值见表 4。由表 4 可知，变异系数法和秩和比法计算权重结果虽有差异，但总体变化趋势基本相同。从权重角度分析，C22跨流域供水占比对水资源问题影响较大，C19水土流失治理面积影响较小，这与河北省近年来的引水工程所替代地下水的超采情况一致29。从维度角度分析，用变异系数法计算的压力（P）和响应（R）子系统权重比较高，用秩和比法计算的驱动力（D）和影响（I）子系第21卷第5期南水北调与水利科技（中英文）2023年 10 月878统权重比较高。考虑到两种方法的侧重不同，为确保评价结果的合理性，本文采用博弈论组合赋权，并以组合权重为最终权重值。表4水资源保障度各评价指标权重Tab.4Theweightofeachevaluationindexofwaterresourcessecuritydegree准则层权重指标层wj1变异系数法wj2秩和比法w组合权重驱动力(D)0.205C1人均GDP0.1060.0860.097C4有效灌溉面积占耕地面积比重0.0070.0570.028C5GDP年增长率0.0620.1050.080压力(P)0.270C6万元GDP用水量0.1580.0100.096C9工业废水化学需氧量0.1330.0760.109C11生活废水化学需氧量0.0440.0950.066状态(S)0.191C13人均水资源量0.0480.1140.076C15地表水资源开发利用率0.0790.0480.066C16地下水资源开发利用率0.0640.0290.049影响(I)0.148C17森林覆盖率0.0440.1240.077C18河流水质达标率0.0280.0670.044C19水土流失治理面积0.0180.0380.027响应(R)0.185C20城市污水处理率0.0540.0190.039C22跨流域供水占比0.1550.1330.1463.2水资源保障度评价结果分析KiKi根据上述模型，利用式（10）（15）计算得到各年份的相对贴近度，结果见表 5；由各指标分级标准利用式（10）（15）计算可得，在（0，0.388、（0.388，0.504、（0.504，0.650、（0.650，0.824、（0.824，1 范围内分别代表级（极低）、级（低）、级（中）、级（较高）、级（高）。从表 5 可知，河北省 20012020 年整体水资源保障度状况已从极低转向较高状态。20012007年的水资源保障度等级为级，贴近度呈现增加趋势；20082010 年水资源保障度等级达到级，说明河北省水资源状况得到了较好改善；20112012年水资源保障度等级达到级，2013 年水资源保障度等级处于级；2014 年年底南水北调中线正式通水后16，河北省在调水补偿和节水宣传等多方面开展了工作，从而水资源状况的整体水平呈现上升的趋势，水资源保障度状况逐渐好转。3.3各子系统相对贴近度分析运用相同模型，进一步对河北省水资源保障度各子系统进行分析，计算得到 20012020 年各子系统相对贴近度，结果见图 1。从图 1 可以看出：驱动力（D）子系统。驱动力子系统的相对贴近度整体呈现逐渐上升的趋势。人均 GDP 对其影响最大，而 GDP 年增长率次之，表明近年来河北省经济发展水平不断提高，水资源的监测和管理技术不断更新和发展，可以更好地保护和管理水资源，从而驱动力子系统的保障度状态呈现逐渐改善。压力（P）子系统。压力子系统的相对贴近度整体呈现上升趋势。从原始数据分析显示，河北省的万元 GDP 用水量逐年减小，这反映出当地经济发展与水资源利用率之间的矛盾得到了有效缓解。这也标志着河北省在优化水资源配置、降低水资源负荷和提高用水效率方面取得了良好的成果。主要措施还包括将 COD 列为“十三五”规划约束性指标，对废水的排放量和水质都将受到更加严格的控制和监管。这种措施将能够极大地降低污染物的排放量，改善水质，提高水体的溶氧量，使得压力子系统达到较高保障度状态。状态（S）子系统。状态子系统的相对贴近度变化波动较大，但整体处于中等水平，这说明河北省的水资源状况存在一定的不稳定性。波动较大的主要原因是丰水年降水量大，使得人均水资源量有所增加，水资任楠波，等基于 DPSIR-博弈论组合赋权 TOPSIS 模型的河北省水资源保障度演进评价879源供应得到了提高。但是，这也反映出河北省水资源的开发利用程度应当有所降低，以避免过度开发和浪费造成的水资源短缺和环境问题。影响（I）子系统。影响子系统的相对贴近度整体呈现波动上升的趋势，这说明河北省政府在环境保护和治理方面采取了一些有效的措施。其中，森林覆盖率对影响子系统的影响比较大。河北省政府通过颁布相关的治理方案，加大水土流失治理力度，积极推进森林资源保护和恢复工作，森林覆盖率明显提高，有效保护了水源地和调节水循环，河流水质得到了显著改善。响应（R）子系统。响应子系统的相对贴近度呈现逐步上升的趋势，这说明河北省政府针对水资源保障能力问题采取了一系列有效的措施。其中，实施南水北调工程、引黄入冀补淀工程等重大工程逐步形成了跨流域调水的格局，这些工程对于提高河北省的水资源保障能力起到了重要的作用。截至 2020 年年底，河北省引黄、引江水量达到51.01 亿 m3，有效地抑制了地下水的超采问题。3.4障碍因子诊断根据单指标障碍度模型，对评价指标进行指标障碍度进行测算，找出影响 20012020 年河北省水资源保障度的主要障碍因子，本文列出排名前六的指标，结果见表 6。表5河北省水资源保障度评价结果Tab.5EvaluationresultsofwaterresourcessecuritydegreeinHebeiProvince年份S+iSiKi相对贴近度等级20010.2560.0710.21720020.2640.0560.17620030.2460.0850.25820040.2460.0960.28020050.2400.0980.29020060.2480.0810.24720070.2400.0920.27720080.2030.1300.39020090.1850.1320.41720100.1910.1400.42220110.1530.1630.51620120.1670.1790.51720130.1790.1670.48220140.1770.1600.47420150.1600.1800.52920160.1290.2220.63320170.1200.2160.64220180.0830.2320.73720190.1120.2310.67420200.0910.2650.74500.10.20.30.40.50.60.71.00.90.8相对贴近度年份20012002200320042005200620072008200920102011201220132014201520162017201820192020驱动力(D)压力(P)状态(S)影响(I)响应(R)图120012020 年河北省水资源保障度各子系统相对贴近度Fig.1TherelativeclosenessofeachsubsystemofwaterresourcessecuritydegreeinHebeiProvincefrom2001to2020由表 6 数据可知，C22跨流域供水占比在 20012018 年障碍度值较高，这表明跨流域供水对河北省水资源保障度的影响较大，随着跨流域调水取代城市地下水的超采量，引黄、引江水量逐年增加，优化水资源的配置，缓解水资源压力，故跨流域供水占比在 20192020 年障碍度值减小。其次占比较高的有 C9工业废水化学需氧量和 C1人均 GDP，这表明应通过采用生物处理和物理化学处理技术，优化第21卷第5期南水北调与水利科技（中英文）2023年 10 月880工艺流程，调整经济结构和产业结构，提高劳动生产率。再者，占比相对较高的有 C11生活废水化学需氧量和 C6万元 GDP 用水量，这表明要倡导居民改进生活方式，减少使用含有化学物质的清洁剂和洗涤剂，同时还需要提高水资源利用效率，推广循环经济模式。表620012020 年河北省水资源保障度主要障碍因子及障碍度Tab.6ThemainobstaclefactorsandobstacledegreeofwaterresourcessecuritydegreeinHebeiProvincefrom2001to2020年份项目因子排序NO.1NO.2NO.3NO.4NO.5NO.62001障碍因子C22C6C9C1C13C11障碍度/%16.00415.30415.18911.8226.9466.5102002障碍因子C22C9C6C1C13C11障碍度/%15.27714.91313.24611.1088.1836.4052003障碍因子C22C9C1C6C5C11障碍度/%17.35417.08612.25411.9928.5247.3602004障碍因子C9C22C1C5C6C11障碍度/%18.61817.73211.94710.1809.5088.0852005障碍因子C9C22C1C5C6C11障碍度/%19.79618.17411.69811.0188.4357.6072006障碍因子C9C22C11C1C5C13障碍度/%16.88816.07110.51410.35110.0357.7602007障碍因子C22C9C11C5C1C17障碍度/%16.76916.11011.54710.1519.8797.4952008障碍因子C22C9C11C1C17C5障碍度/%19.61215.17914.62811.3579.4798.8452009障碍因子C22C11C9C1C5C13障碍度/%17.71915.15214.46311.1439.0007.7512010障碍因子C22C11C9C5C1C13障碍度/%20.40714.52213.91212.5039.8978.4982011障碍因子C22C9C5C1C11C17障碍度/%18.60915.51714.11210.1919.8968.8642012障碍因子C22C9C5C1C17C11障碍度/%28.26816.50511.7099.7039.5488.9852013障碍因子C22C9C11C5C1C17障碍度/%29.01013.4018.3127.9577.9567.7022014障碍因子C22C13C9C17C15C1障碍度/%23.75713.35212.0517.2106.9656.8792015障碍因子C22C13C9C11C15C1障碍度/%27.65112.35111.2029.4947.6707.2232016障碍因子C22C5C1C18C13C19障碍度/%43.27410.0309.6508.6386.5535.6082017障碍因子C22C13C11C15C5C1障碍度/%27.62617.45111.73211.6348.1625.8582018障碍因子C13C22C15C11C5C17障碍度/%17.07816.75411.06910.47210.11010.108任楠波，等基于 DPSIR-博弈论组合赋权 TOPSIS 模型的河北省水资源保障度演进评价881表6（续）Tab.6(Continued)年份项目因子排序NO.1NO.2NO.3NO.4NO.5NO.62019障碍因子C13C15C22C5C11C17障碍度/%23.32822.33812.8539.0768.4648.4482020障碍因子C15C13C17C11C4C19障碍度/%36.35727.23013.46212.5787.2193.153根据指标障碍度计算结果，发现指标 C1人均GDP、C5GDP 年增长率、C6万元 GDP 用水量、C9工业废水化学需氧量、C16地下水资源开发利用率、C18河流水质达标率、C20城市污水处理率、C22跨流域供水占比的障碍度值呈现出逐年下降的趋势，这表明河北省多年的水资源管理工作取得了良好的成效。3.5各子系统障碍度分析根 据 单 项 指 标 障 碍 度 计 算 结 果，得出20012020 年河北省水资源保障度的子系统障碍度（图 2），各子系统系统对河北省水资源保障度的障碍度变化各不相同。00.10.20.30.40.50.60.7障碍度/%年份20012002200320042005200620072008200920102011201220132014201520162017201820192020驱动力(D)压力(P)状态(S)响应(R)图220012020 年河北省水资源保障度各子系统障碍度Fig.2TheobstacledegreeofeachsubsystemofwaterresourcessecuritydegreeinHebeiProvincefrom2001to2020由图 2 可知，从各子系统系统障碍度总体变化趋势看，在整个研究期内，驱动力和影响子系统一直处于波动状态，但整体趋势相对稳定。压力子系统的障碍度呈现出下降趋势，障碍度值从 2001 年的 37.00%下降到 2020 年的 12.58%，表明压力子系统对河北省水资源保障度的制约得到了有效缓解。状态子系统障碍度呈现快速上升趋势，障碍度值从2001 年的 14.05%上升到 2020 年的 63.59%，表明状态子系统越来越成为阻止河北省水资源保障度提高的制约因素；响应子系统的障碍度呈现出快速的下降趋势，表明响应子系统对河北省水资源保障度的影响得到了迅速地减弱。4结论与展望基于 DPSIR 概念框架，构建水资源保障度综合评价模型，系统分析各指标对水资源保障度问题的影响和反馈机制；通过对初选评价指标相关性分析和筛选，提高评价指标的准确性和代表性；利用变异系数法和秩和比法进行组合赋权，充分考虑数据的离散程度和分布特征，实现评价指标的最优权重；应用 TOPSIS 模型进行水资源保障度评价，建模方便和实用，根据评价结果表明，该模型具有较好的客观性和适用性。从评价结果得出，河北省 20012020 年整体水第21卷第5期南水北调与水利科技（中英文）2023年 10 月882资源状况已从极低转向较高状态，整体达到中等水平。20012007 年的水资源保障度等级为级，20082010 年水资源保障度等级达到级，20112012 年水资源保障度等级达到级，贴近度从 2014年年底开始逐年呈现上升趋势，与响应子系统中的跨流域供水占比提高密切相关。从权重计算结果得出，响应子系统是影响河北省水资源保障度的主要子系统，跨流域供水占比指标障碍度值最高，表明跨流域供水占比是影响水资源保障度的首要障碍因子。本文确定评价标准阈值是评价工作的关键，它对评价结果有直接影响，目前尚无统一标准可循的评价标准。因此，合理确定评价标准阈值仍需继续深入研究。本次评价由于河北省各主要城市缺乏相关指标资料，仅对河北省水资源保障度进行时间序列评价，没有深入探讨其空间分布特征，在未来研究中可以利用遥感、大数据技术分析各城市水资源保障度，结合时空分布，讨论河北省水资源保障度水平，更全面地评价该地区的水资源保障度状况。参考文献：夏军,石卫.变化环境下中国水安全问题研究与展望J.水利学报,2016,47（3）：292-301.DOI:10.13243/ki.slxb.20150937.1秦昌波,苏洁琼,容冰,等.我国水资源安全面临的挑战与应对策略研究J.环境保护,2019,47（10）：46-48.DOI:10.14026/ki.0253-9705.2019.10.010.2曹琦,陈兴鹏,师满江.基于DPSIR概念的城市水资源安全评价及调控J.资源科学,2012,34（8）：1591-1599.3杨法暄,郑乐,钱会,等.基于DPSIR模型的城市水资源脆弱性评价以西安市为例J.水资源与水工程学报,2020,31（1）：77-84.DOI:10.11705/j.issn.1672-643X.2020.01.12.4张彦,李明然,寇利卿.基于PSR-PCA-ANFIS模型的保定市中心城区水资源安全评价J.中国农村水利水电,2022（2）：68-75.DOI:10.3969/j.issn.1007-2284.2022.02.012.5范玲,王会肖,刘昌明,等.基于压力-状态-响应模型的新疆水资源脆弱性评价J.南水北调与水利科技(中英文),2022,20（6）：1052-1064.DOI:10.13476/ki.nsbdqk.2022.0104.6王晓玮,邵景力,崔亚莉,等.基于DPSIR和主成分分析的阜康市水资源承载力评价J.南水北调与水利科技,2017,15（3）：37-42,48.DOI:10.13476/ki.nsbdqk.2017.03.007.7HEG,FUYW,ZHAOSH.Evaluationofwatereco-logicalsecurityinHuaiheRiverbasinbasedontheDPSIR-EES-SMI-P modelJ.Water Supply,2023,23（3）：1127-1143.DOI:10.2166/WS.2023.034.8CAOJY,YANZC,WanJQ,etal.Comprehensiveevaluation model for urban water s