基于IAHP-ICVM-FCN模型的安徽省淮河流域水资源承载力多维度评估与诊断研究

为解决淮河流域水资源供需矛盾加剧和生态保护需求提升的问题，研究人员采用系统视角构建包含23项指标的三维评价体系，创新性结合改进变异系数法(ICVM)与改进层次分析法(IAHP)计算主客观权重，引入模糊联系数(FCN)模型评估2004-2022年安徽省淮河流域(HRBIAP)九市水资源承载力(WRCC)。研究发现区域WRCC总体处于Ⅰ-Ⅲ级，生态环境子系统表现最弱，东北和西南部承载力较高，西北部障碍因子逐年减少。该研究为流域水资源管理提供了多维度评估工具，对促进生态补水与再生水利用等政策制定具有重要实践意义。

　　

随着社会进步和城市化进程加速，水资源供需矛盾日益突出。淮河流域作为中国南北气候分界线，其水资源系统承受着巨大压力。安徽省淮河流域(HRBIAP)占整个淮河流域面积的35.8%，人口密度是全国平均的3.47倍，但年均降水量仅为安徽省的56.93%，水资源短缺问题尤为严峻。近年来，极端气候事件频发，如2019年遭遇40年来最严重干旱，导致水资源系统更加脆弱。传统的水资源承载力(WRCC)评估方法存在分析维度单一、权重计算主观性强等局限，难以全面反映复杂系统的动态变化。

为突破这些限制，研究人员开展了一项创新性研究。通过构建包含水资源(U1)、社会经济(U2)和生态环境(U3)三个子系统的评价体系，采用改进变异系数法(ICVM)和改进层次分析法(IAHP)计算主客观权重，并引入模糊联系数(FCN)模型处理评估过程中的不确定性。研究选取2014-2022年HRBIAP九市的数据，从时空和层级三个维度全面评估WRCC变化特征。

关键技术方法包括：(1)基于23项指标的WRCC评价系统构建；(2)IAHP-ICVM组合权重计算法；(3)五元FCN模型；(4)障碍因子诊断方法。数据来源于安徽省统计年鉴和水资源公报等官方报告，植被覆盖数据通过Fractional Vegetation Coverage(FVC)计算获得。

研究结果显示：

1. 权重计算结果
   U2(社会经济子系统)权重最高(37.83%)，U3(生态环境)次之(32.46%)，U1(水资源)最低(29.71%)。关键指标中，U35(生态耗水率)权重最大(23.04%)，其次是U37(水回用率，18.77%)和U34(万元GDP污水排放量，16.77%)。

2. 时空分布特征
   整体WRCC呈波动上升趋势(2.591→2.952)，2019年因极端干旱显著下降。空间上呈现"东北高、中部低"的格局：

• 东北部(淮北、宿州、亳州)承载力较高
• 中部(淮南、蚌埠)表现最差
• 西南部(六安)和西部(合肥)2020年后明显改善
  子系统分析发现U3(生态环境)承载力最低但增长最快(+0.631)，U2(社会经济)最稳定，U1(水资源)波动最大。

1. 障碍因子诊断
   共识别出8个主要障碍因子，出现频率最高的是：

• U35生态耗水率(77次)
• U13人均水资源量(59次)
• U25人口自然增长率(59次)
• U27人均日生活用水量(58次)
  西北地区障碍因子数量显著减少，东南部波动较大。

讨论部分指出，HRBIAP的WRCC提升面临三大挑战：(1)水资源系统受气候影响显著，2019和2022年干旱导致U1子系统急剧下降；(2)社会经济系统中人口密度(U23)和用水效率(U27)是长期制约因素；(3)生态环境系统的U35和U37指标反映人为调控不足。与安徽省其他研究对比发现，WRCC变化趋势一致(2004-2021年呈上升趋势)，但本研究首次揭示了极端气候对流域尺度WRCC的显著影响。

研究结论提出三项政策建议：

1. 水资源管理：建设水库和引水渠道等水利工程，提高公众节水意识，应对气候极端事件。
2. 经济发展：通过技术创新和经济转型提升GDP，缓解人口压力。
3. 生态修复：针对性提高各市生态补水率(蚌埠需达12%，合肥等市8%，其余4%)和水回用率(淮北保持20%以上，合肥提升至9%)，形成水资源-生态系统的良性循环。

该研究发表在《Ecological Indicators》，其创新性体现在：(1)首次将IAHP-ICVM组合权重法应用于WRCC评估；(2)构建了适用于流域尺度的多维度诊断框架；(3)提出的FCN模型有效捕捉了"同-异-反"三种模糊状态。研究成果为淮河流域水资源可持续管理提供了科学依据，对类似缺水地区的承载力研究具有重要参考价值。