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user: 4. 结果与分析 4.1. DPSIR模型体系 根据DPSIR模型的基本原理，本次目标层为重庆市水资源承载力发展状况，准则层为驱动力、压力、状态、影响及响应5类指标，结合重庆市经济、社会、生态等特点选取适宜合理的具体评价指标，共计26项，如下表1所示。其中，驱动力指标涵盖经济、水资源量、人口三类促使水资源系统变化的最原始指标；压力指标依据社会经济发展对水资源的需求、水资源利用方式、用水效率低等特点总结得出8个指标；状态指标包括水资源量现状、水资源利用现状两方面；影响指标选取了植被覆盖率、城市化率等指标；响应指标主要选取了重庆市对水资源系统的经济投入，管理措施方面的指标。 Table 1 Evaluation index system of DPSIR mode 准则层 指标层 指标代码 单位 驱动力 人均GDP X1 万元 人口密度 X2 人/km 2 降水量 X3 mm 人均水资源总量 X4 m 3 单位GDP综合用水量 X5 m 3 压力 生产用水量 X6 m 3 生活用水量 X7 m 3 耗水率 X8 % 生产耗水 X9 m 3 生活耗水量 X10 m 3 生态环境耗水量 X11 m 3 废污水排放量 X12 亿t 生活污水排放量 X13 万t 状态 水资源利用率 X14 % 非常规水资源利用率 X15 % 万元工业增加值用水量 X16 m 3 地表水资源量 X17 亿m 3 重复计算量 X18 亿m 3 大中型水库年末蓄水总量 X19 亿m 3 影响 植被覆盖率 X20 % 污水处理率 X21 % 饮用水源水质达标率 X22 % 城市化率 X23 % 响应 治理水土流失面积 X24 km 2 环境保护投资占GDP的比例 X25 % 生态环境用水比重 X26 % 表1. DPSIR模型评价指标体系 4.2. 主成分分析法计算结果 以重庆市2003~2017年水资源统计数据为基础，按照主成分分析法计算步骤和公式(1)计算各准则层主成分的特征值及贡献率，结果列于表2。在此基础上，按照公式(2)和(3)计算得到的单因子得分与其特征值贡献率，可确定主成分得分的加权平均值，结果见表3。为直观各准则层主成分得分的加权平均值结果，绘制逐年折线图，见图2所示。 Table 2 Features and contribution rates of the main component 准则层 主成分 特征值 贡献率/% 累计贡献率/% 驱动力 F1 3.005 60.10 60.10 F2 1.439 28.78 88.89 压力 F3 4.832 60.40 60.40 F4 1.968 24.60 85.01 状态 F5 2.464 41.06 41.06 F6 1.593 26.54 67.61 F7 1.339 22.32 89.93 影响 F8 3.478 86.95 86.95 响应 F9 1.551 50.38 50.38 F10 1.146 38.20 88.57 表2. 主成分的特征值及贡献率 Table 3 Main component score， score weighted average andcomprehensive scor 年份 驱动力 压力 状态 影响 响应 综合 F 1 F 2 F D F 3 F 4 F P F 5 F 6 F 7 F S F I F 9 F 10 F R F Z 2003 −1.51 0.86 −0.75 −1.66 −0.30 −1.27 −1.26 0.45 2.50 0.54 −1.87 −1.72 −0.62 −1.25 −0.91 2004 −1.30 0.43 −0.74 −1.04 −0.22 −0.80 −1.04 0.22 1.48 0.34 −1.72 −0.87 −1.25 −1.03 −0.78 2005 −1.13 −0.31 −0.87 −1.23 −0.01 −0.88 −0.69 0.10 −0.24 −0.07 −1.29 −0.26 −1.09 −0.62 −0.74 2006 −1.25 −0.29 −0.94 −1.03 0.06 −0.71 −1.88 −0.53 −0.85 −0.08 −0.75 0.23 −0.87 −0.25 −0.54 2007 −0.60 1.42 0.06 −1.04 0.32 −0.64 −0.90 1.68 −1.64 −0.61 −0.39 0.53 −0.80 −0.04 −0.32 2008 −0.38 0.37 −0.14 0.46 −3.46 −0.68 −0.48 0.52 −1.02 −0.29 −0.03 −0.68 −0.99 −0.81 −0.39 2009 −0.24 −1.35 −0.60 0.05 0.47 0.17 −0.36 −1.29 −0.65 −0.10 0.13 1.67 −0.42 0.77 0.07 2010 0.06 −1.14 −0.33 −0.08 0.65 0.14 0.41 −1.15 −0.33 −0.14 0.31 1.38 −0.19 0.71 0.13 2011 0.37 −0.62 0.05 0.12 0.67 0.27 0.48 −0.55 −0.17 −0.08 0.50 1.78 −0.12 0.96 0.34 2012 0.55 −0.68 0.15 0.36 0.43 0.38 0.70 −0.70 −0.07 −0.08 0.68 −0.59 0.31 −0.20 0.18 2013 0.71 −1.02 0.15 0.41 0.52 0.44 0.72 −0.99 −0.10 −0.12 0.76 −0.75 0.55 −0.19 0.20 2014 1.01 1.24 1.09 0.69 0.38 0.60 1.28 1.32 −0.04 0.22 0.42 −0.53 0.92 0.09 0.48 2015 0.99 −1.19 0.28 0.99 0.29 0.79 0.83 −1.19 0.53 0.00 0.99 0.26 1.44 0.77 0.56 2016 1.30 0.85 1.15 1.43 0.09 1.04 1.00 0.77 0.33 0.19 1.08 −0.53 1.41 0.30 0.75 2017 1.41 1.43 1.41 1.58 0.09 1.15 1.18 1.37 0.28 0.29 1.18 0.09 1.72 0.79 0.96 表3. 主成分得分、得分加权平均值与综合得分 图2. 各准则层主成分得分的加权平均值曲线 一般情况下，在主成分分析法的计算结果中，主成分得分有正有负，正值说明被评价年份水资源承载力处于平均水平以上，负值则相反。从图2及表3可以看出，2003~2017年间驱动力得分总体呈上升趋势。分析其可能的原因，李坤峰 [ 26 ] 等人通过重庆市水资源承载力影响因子评价发现经济的快速发展必然会对水资源系统产生驱动力并产生明显影响，但人口的持续增长会导致驱动力得分略有波动；在2009~2017年之间，经济社会发展与水资源系统之间是相互促进的，这也印证了经济、社会及水资源系统之间保持可持续发展的实际性与可能性。压力得分稳步上升，随着人民生活水平的日益提高，多样化的用水方式随之出现，用水量也持续增多，这不仅对水资源承载力造成压力，同时也表明水资源承载力的动力有所提升。状态因子得分起伏较大，先呈下降趋势，在2007年后逐步上升，曲线涨幅与吕平毓 [ 19 ] 等人研究的水资源系统得分相似，其水资源系统选用指标也代表了重庆市本身水资源的丰富程度，结果表明在2007年后社会经济不断发展，水资源承载力状态逐步趋向稳定，非常规水资源利用率逐渐趋向合理利用态势，水库蓄水量也逐渐增大。影响指标逐年稳步上升，仅在2014年得分有所下降，分析发现主要原因在于重庆市饮用水水质达标率在2014年仅97.4%，而其他年份均保持在100%。总体上可以归纳为，在政策引导下，重庆市相关部门共同努力下，人民环保意识逐渐增强，植被覆盖率、污水处理率、城市化率显著提高，在经济快速发展的同时使水资源承载力趋于良好的方向发展。响应指标得分起伏较大，在重庆市治理水土流失情况的长期奋斗下，后期治理任务愈加困难，环境保护投资占比上下起伏，致使得分变化较大，在2008~2015年响应指标与综合得分变化趋势一致，说明在这几年响应指标对综合得分的影响较其他年份更大，重庆市政府采取的水资源保护措施效果更为明显。根据各准则层的变化趋势，综合发现重庆市水资源承载力发展状况良好，近几年各准则层得分均为正值，综合得分在2009年之后均处于平均水平以上。 4.3. 综合权重分析结果 借助于层次分析法(AHP)与熵值法分别进行各指标权重综合分析计算，最终求得各准则层权重及综合权重结果见表4。由表4可知，通过层次分析法计算权重发现，驱动力、压力、状态、影响及响应准则层中权重最大的分别是人均GDP、生产用水量、重复计算量、植被覆盖率和污水处理率(两者均占比0.3333)、环境保护投资占GDP的比例；而通过熵值法计算得到的准则层权重中，各准则层中权重最大的分别为人口密度、生产用水量、重复计算量、污水处理率、治理水土流失面积，由此可见在压力、状态、影响指标中，人为判断与客观数据侧重的影响因素较为一致，在驱动力中主观考虑重庆市作为西南地区和长江上游最大的经济中心城市，其经济发展对水资源系统的影响更为显著，而通过客观数据显示人口密度对区域水资源承载力的影响是不可忽略的；关于响应指标中主观权重计算发现环境保护投资占GDP的比例权重最大，这是由于近年来重庆市政府对水资源保护的重视与在环境保护方面不断加大投资，主观计算时更加注重近几年区域对水资源系统采取措施时的影响，而客观权重计算注重整体数据的描述情况；比较层次分析法与熵值法计算结果发现，两者计算结果有一定区别，熵值法计算权重值更加均匀，不如层次分析法计算各准则层中指标之间的相互差异大，两者之间的差别不仅说明了层次分析法反映了对区域水资源承载力评价时更加侧重近几年表现情况的主观性，熵值法表现了仅从实际数据提取结果的客观性，更体现了仅从主观或客观评价区域水资源承载力的不合理性与不准确性。 按照公式(8)对表4中各指标层综合权重及准则层权重加权平均可得准则层各指标评价值及重庆市水资源承载力综合评价结果，见表5。 Table 4 AHP and entropy weights as well as comprehensive weight 准则层 指标层 AHP法 熵值法 综合权重 准则层权重 驱动力 人均GDP(X1) 0.4174 0.1941 0.4116 0.2076 人口密度(X2) 0.0975 0.2101 0.1004 降水量(X3) 0.2634 0.2079 0.2619 人均水资源总量(X4) 0.1602 0.1970 0.1612 单位GDP综合用水量(X5) 0.0615 0.1909 0.0649 压力 生产用水量(X6) 0.3280 0.1692 0.3119 0.3634 生活用水量(X7) 0.2319 0.1445 0.2231 耗水率(X8) 0.0327 0.1073 0.0403 生产耗水量(X9) 0.1065 0.1235 0.1083 生活耗水(X10) 0.0713 0.1156 0.0757 生态环境耗水量(X11) 0.0479 0.1106 0.0542 废污水排放(X12) 0.1585 0.1267 0.1553 生活污水排放(X13) 0.0231 0.1027 0.0312 状态 水资源利用率(X14) 0.1255 0.1649 0.1274 0.2166 非常规水资源利用率(X15) 0.0664 0.1472 0.0705 万元工业增加值用水量(X16) 0.0387 0.1607 0.0448 地表水资源量(X17) 0.2369 0.1691 0.2335 重复计算量(X18) 0.4071 0.1920 0.3963 大中型水库年末蓄水总量(X19) 0.1255 0.1661 0.1275 影响 植被覆盖率(X20) 0.3333 0.2374 0.3299 0.1302 污水处理率(X21) 0.3333 0.2632 0.3308 饮用水源水质达标率(X22) 0.1667 0.2631 0.1701 城市化率(X23) 0.1900 0.2363 0.1916 响应 治理水土流失面积(X24) 0.3121 0.3388 0.3123 0.0821 环境保护投资占GDP的比例(X25) 0.4885 0.3311 0.4871 生态环境用水比重(X26) 0.1994 0.3301 0.2006 表4. AHP和熵值法权重及综合权重值 Table 5 Evaluation results of comprehensive weight method of water resources carrying capacity in Chongqing from 2003 to 201 年份 驱动力 压力 状态 影响 响应 综合评价 2003 0.3943 0.3084 0.6163 0.0000 0.0628 0.3326 2004 0.3573 0.4278 0.5528 0.0492 0.2023 0.3724 2005 0.2916 0.4598 0.5210 0.1890 0.3387 0.3929 2006 0.2688 0.5117 0.0542 0.3737 0.4566 0.3397 2007 0.5264 0.5830 0.4243 0.4955 0.5258 0.5208 2008 0.4429 0.2516 0.4634 0.6178 0.2647 0.3860 2009 0.2685 0.8195 0.3765 0.6761 0.7907 0.5881 2010 0.3335 0.8059 0.5196 0.7407 0.7449 0.6323 2011 0.4425 0.8171 0.5490 0.8046 0.8255 0.6803 2012 0.4680 0.8045 0.5366 0.8654 0.3486 0.6471 2013 0.4681 0.8189 0.5437 0.8895 0.3286 0.6554 2014 0.7573 0.8302 0.7892 0.8008 0.3927 0.7664 2015 0.5159 0.8539 0.5751 0.9631 0.5926 0.7161 2016 0.7896 0.8707 0.6980 0.9909 0.4175 0.7949 2017 0.8850 0.8878 0.7619 1.0225 0.5688 0.8513 表5. 2003~2017年重庆市水资源承载力综合权重法的评价结果 从表5可知，重庆市2003~2017年水资源承载力评价呈波动上升趋势，2017年达最大值0.8513，说明近15年重庆市水资源承载力呈良性发展态势，研究结果与黎明 [ 27 ] 等人预测结果一致，由此也可预期至2020年，重庆市水资源可以满足其经济社会的发展要求，短期内不会成为重庆市经济发展的主要限制因素，但节水型社会建设、可持续发展的各种政策、手段仍然必要，才能持续保障区域水资源承载力的良好状况。另外，综合权重计算结果表明，重庆市社会经济发展对水资源系统已产生显著压力，其中生产生活用水对水资源系统的要求较高，这受重庆市立足于西南地区主要经济发展城市、长江经济带重要节点等发展方向所产生的水资源需求相一致。 4.4. 两种方法对比分析 在DPSIR模型框架下，将主成分分析法与综合权重法评价的综合结果进行对比，见图3所示。由于主成分分析法计算结果为相对水平，结果得分有正有负，这是主成分变量系数计算中产生的正号、负号(无序变量)所指示的相应指标存在的有机联系；综合权重法计算结果为绝对水平，结果均为正值。这是两种计算方法的结果数值上的差异体现，但用于分析研究区域水资源承载力变化趋势时并不矛盾。2003~2017年期间，两种方法评价得到的重庆市水资源承载力总体得分均呈上升趋势。总体结果与吕平毓 [ 19 ] 等人评价研究的2005~2014年重庆市水资源可持续利用综合得分具有一致性。观察图3可知，两种方法对比下，2005~2007年得分趋势存在略微差异，通过比较各准则层得分值发现，本次状态指标在2006年出现较大差异，其原因可能为，2006年重庆市遭遇极端暴雨天气，地表水资源量达15年来最大值，使得主成分分析法中状态指标的第二主成分影响远大于非常规水利用率，使评价得分在2005~2007年间呈持续增长趋势。由此也可推断，尽管主成分分析法和综合权重法在进行指标评价时出发原则有所区别，但作为承载力评价子系统的耦合计算方法，其计算结果具有较好的一致性，在实际工作中可根据需要选择方法。 图3. 综合权重法与主成分分析法得分曲线