基于供给-用水效率-需求压力-经济社会-调控（Supply–Water-use Efficiency–Demand Pressure–Economy and Society–Regulation, SWDER）框架的组合赋权TOPSIS模型区域水资源承载力评估与障碍因子诊断

《Water》：Regional Water Resource Carrying Capacity Assessment and Barrier Factor Diagnosis Based on Combined Weighted-TOPSIS Model

　　

水资源承载力（Water Resource Carrying Capacity, WRCC）评估为区域社会经济发展规划与水资源管理提供重要依据。研究人员以新疆生产建设兵团第八师为对象，基于供给-用水效率-需求压力-经济社会-调控（SWDER）框架构建了含18项指标的WRCC评价体系。指标权重采用准则间相关性准则重要性（Criteria Importance Through Intercriteria Correlation, CRITIC）法与熵权法（Entropy Weight Method, EWM）组合确定，进而应用理想解相似度顺序偏好技术（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution, TOPSIS）评价2015–2025年六个灌区WRCC及2030年不同情景下水平，并采用障碍因子诊断模型识别主要限制因素以支持差异化管控。结果表明：（1）调控与生态约束子系统为第八师WRCC主导准则层，工业增加值、生态用水率与供需比为关键高权指标；（2）2015–2025年第八师WRCC缓慢上升，六灌区均值由0.2325增至0.2543，2020与2022年出现阶段性回落，宁家河与石河子灌区水平较高且灌区间差异显著；（3）2030年常态与刚性水资源约束情景下研究区WRCC均值均较2025年提升，但灌区间分化仍存，除莫索湾灌区外其余灌区刚性情景评价值低于常态情景。结果为干旱区刚性约束管理、优化配置及灌区差异化调控提供科学依据。

水资源承载力（WRCC）评估是干旱绿洲灌区实现水资源刚性约束管理与差异化调控的科学基础。既有研究多聚焦历史评价、宏观尺度与供需维度，对灌区尺度下政策约束情景响应、调控类指标融合及指标级障碍诊断关注不足。新疆兵团第八师地处天山北麓前缘与准噶尔盆地南缘，水资源本底有限、农业需水大、供需矛盾突出，且正由传统供需协调转向用水总量控制、效率提升、地下水管控与生态水量保障的综合治理。在此背景下，研究人员以该师六个灌区（下野地、安集海、宁家河、红沟、石河子、莫索湾）为单元，开展2015–2025年时空演化评价与2030年情景模拟，旨在揭示WRCC演变规律、刚性约束响应及主导障碍因子。

作者用到的主要关键技术方法包括：基于供给-用水效率-需求压力-经济社会-调控（SWDER）框架建立18指标评价体系；以准则间相关性准则重要性（CRITIC）法与熵权法（EWM）乘法合成归一化求组合权重；采用理想解相似度顺序偏好技术（TOPSIS）计算各灌区与正、负理想解相对贴近度；嵌入系统动力学（System Dynamics, SD）模型以2015年为基准年、步长1年模拟2026–2030年常态与刚性约束两情景的水量-经济-调控变量（以2015–2022校准、2023–2025短期验证，选总量供水、总耗水、农业耗水、农业有效利用系数、城镇化率、人均供水量等变量，PBIAS绝对年误差<6%）；构建障碍度模型由权重与偏离度分解指标层与准则层障碍度。数据源自第八师与石河子市统计年鉴、水利年报、灌溉年报、地下水评估报及新疆用水总量控制规划。

研究结果如下。

4.1 评价指标组合权重分析：CRITIC-EWM显示准则层权重为调控与生态约束0.3964＞经济社会0.2591＞供给0.1749＞用水效率0.0856＞需求压力0.0840；指标层工业增加值（E14）0.1948最高（熵权分量0.4178主导，反映六灌区间工经异质性与分辨力），生态用水率（R18）0.1841、供需比（R16）0.1769次之，工业万元增加值用水量（W5）仅0.0023。表明供需协调、用水控制、生态安全与经济社会支撑为影响主因。

4.2 现状期WRCC评价：2015–2025年六灌区TOPSIS均值0.2325→0.2543（升约9.4%），整体处II级（超载脆弱），分三阶段（2015–2019缓升、2020–2022波动、2023–2025恢复）。空间上宁家河与石河子较高偶达III级，下野地、安集海、莫索湾略升，红沟2021后回落至约0.15。2025年排序为石河子＞宁家河＞下野地＞莫索湾＞安集海＞红沟。

4.3 规划年WRCC评价：4.3.1 现状与规划年比较——常态情景2030年均0.2671（较2025升5.00%），莫索湾升0.0786最显，石河子降0.0531；刚性情景2030年均0.2722（升7.03%），莫索湾升至0.4433（II→III级，升0.2409）为唯一跃升者，宁家河微降0.0057，安集海微升0.0024，其余受总量与地下水约束呈阶段性抑制。4.3.2 两情景比较——刚性情景均值的微增由莫索湾单区拉动；除莫索湾外五灌区刚性值低于常态值，宁家河、下野地分别低0.0520、0.0432。

讨论部分指出：障碍因子诊断表明2020、2022、2025年工业增加值（E14）障碍度均居首（27.14%、26.95%、27.66%），生态用水率（R18）约21%，供需比（R16）约21%；E14高障碍度源于高权与偏离理想值叠加而非工业增长单向因果，R18高障碍度反映农业与经济社会挤占生态水，R16高障碍度体现石河子等灌区供需失配。2030两情景差异上，刚性情景供给子系统障碍度上升而经济社会子系统障碍度下降，平均微增非供水改善；灌区分强影响（下野地、宁家河，供水与供需协调受压）、弱影响（安集海、红沟、石河子，供水微抑被E14障碍降抵消）、改善型（莫索湾，E14仿真增168.6%使经济社会障碍降18.03百分点掩盖供水劣化）。政策上需按型施策：宁家河/下野地强保供与地表-地下联调；安集海/红沟/石河子稳供水提效率；莫索湾防社会指标掩盖地下水与供需隐患。

结论部分译文：（1）CRITIC-EWM组合权中调控与生态约束层权0.3964居首，经济社会0.2591次之；指标层工业增加值（E14）、生态用水率（R18）、供需比（R16）为高权关键项。（2）2015–2025年六灌区WRCC均值0.2325→0.2543（约增9.4%），缓升伴2020与2022阶段回落；宁家河与石河子较高，余者较低。（3）2030年常态与刚性情景均值0.2671与0.2722均高于2025年，但灌区间分化显著；除莫索湾外刚性情景值低于常态情景，莫索湾跃升为区均微增主因。（4）障碍诊断中E14、R18、R16于2020、2022、2025年障碍度持续偏高，经济社会支撑、生态水量安全与供需协调为限制WRCC提升主因。

该研究发表于《Water》，以SWDER-组合权TOPSIS-SD-障碍诊断链条打通“历史演化–2030刚性约束响应–指标级归因”，为干旱绿洲灌区从粗放用水转向总量控制与效率优先的差异化管控提供可复用范式。