A fuzzy comprehensive evaluation of water resources carrying capacity at village scale in the middle reaches of Heihe River Basin

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2020.00042

Journal of Desert Research ›› 2020, Vol. 40 ›› Issue (5): 32-41.DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2020.00042

Previous Articles Next Articles

A fuzzy comprehensive evaluation of water resources carrying capacity at village scale in the middle reaches of Heihe River Basin

Xiaobo Wang¹^,²()

^1.Key Laboratory of Ecohydrology of Inland River Basin，Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China
^2.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China

Received:2020-03-04 Revised:2020-04-27 Online:2020-09-28 Published:2020-09-28

Abstract

Abstract:

It is beneficial for the sustainable development of regions in troubles with water scarcity or water resource management to evaluate the water resources carrying capacity. Targeted in revitalizing the countryside， the connotation of rural water resources carrying capacity has been deconstructed into three components， which are production， lives and ecology. And the functional connections of them are both driving forces and resilience between each other. Then， the evaluation indicator set of the rural water resources carrying capacity is proposed in production， lives and ecology aspects with 7， 9 and 7 indexes， respectively. According to the indicator set， a questionnaire for the villages in the middle reaches of Heihe River has been developed. Using the questionnaire， an evaluation data set of 12 villages has been obtained by participatory rural assessment method and Likert scale in July， 2019. Thus， the final evaluation result of the local water resources carrying capacity has been worked out by combining fuzzy comprehensive evaluation and entropy weight method. The results show that：（i） the production capacity is too poor to improve the residents’ lives， and a single and low return rate livelihood leads to higher water resource dependence；（ii） the lives of the local residents are somewhat poor， low in affluence and weak in social capital；（iii） while the ecology scores in the good level.

Key words: village scale, water resources carrying capacity, rural revitalization, fuzzy comprehensive evaluation, Heihe River Basin

CLC Number:

TV213.4

Xiaobo Wang. A fuzzy comprehensive evaluation of water resources carrying capacity at village scale in the middle reaches of Heihe River Basin[J]. Journal of Desert Research, 2020, 40(5): 32-41.

Figures/Tables 8

References 33

1	程国栋.承载力概念的演变及西北水资源承载力的应用框架［J］.冰川冻土，2002，24（4）：361-367.
2	Li J W，Liu Z F，He C Y，et al.Water shortages raised a legitimate concern over the sustainable development of the drylands of northern China：evidence from the water stress index［J］.Science of The Total Environment，2017，590/591：739-750.
3	Medrano H，Tomás M，Martorell S，et al.Improving water use efficiency of vineyards in semi-arid regions：a review［J］.Agronomy for Sustainable Development，2015，35（2）：499-517.
4	Ren C，Guo P，Li M，et al.An innovative method for water resources carrying capacity research：metabolic theory of regional water resources［J］.Journal of Environmental Management，2016，167：139-146.
5	程清平，钟方雷，左小安，等.美丽中国与联合国可持续发展目标（SDGs）结合的黑河流域水资源承载力评价［J］.中国沙漠，2020，40（1）：204-214.
6	施雅风，曲耀光.乌鲁木齐河流域水资源承载力及其合理利用［M］.北京：科学出版社，1992.
7	王友贞，施国庆，王德胜.区域水资源承载力评价指标体系的研究［J］.自然资源学报，2005，20（4）：597-604.
8	曲耀光，樊胜岳.黑河流域水资源承载力分析计算与对策［J］.中国沙漠，2000，20（1）：2-9.
9	张靖琳，吉喜斌，陈学亮，等.河西走廊中段临泽绿洲水资源供需平衡及承载力分析［J］.干旱区地理，2018，41（1）：38-47.
10	Wu L，Su X L，Ma X Y，et al.Integrated modeling framework for evaluating and predicting the water resources carrying capacity in a continental river basin of Northwest China［J］.Journal of Cleaner Production，2018，204：366-379.
11	刘佳骏，董锁成，李泽红.中国水资源承载力综合评价研究［J］.自然资源学报，2011，26（2）：258-269.
12	Wang Y X，Wang Y，Su X L，et al.Evaluation of the comprehensive carrying capacity of interprovincial water resources in China and the spatial effect［J］.Journal of Hydrology，2019（575）：794-809.
13	封志明，杨艳昭，闫慧敏，等.百年来的资源环境承载力研究：从理论到实践［J］.资源科学，2017，39（3）：379-395.
14	钟方雷，徐中民，程怀文，等.黑河中游水资源开发利用与管理的历史演变［J］.冰川冻土，2011，33（3）：236-245.
15	王肖波，徐中民.改进IPAT等式的可持续性评价应用：以张掖市为例［J］.冰川冻土，2018，40（5）：1056-1064.
16	Di Baldassarre G，Sivapalan M，Rusca M，et al.Sociohydrology：scientific challenges in addressing the sustainable development goals［J］.Water Resources Research，2019，55（8）：6327-6355.
17	徐中民，程国栋.人地系统中人文因素作用的分析框架探讨［J］.科技导报，2008（3）：86-92.
18	刘彦随.中国新时代城乡融合与乡村振兴［J］.地理学报，2018，73（4）：637-650.
19	温铁军，刘亚慧，张振.生态文明战略下的三农转型［J］.国家行政学院学报，2018（1）：40-46.
20	方创琳，贾克敬，李广东，等.市县土地生态-生产-生活承载力测度指标体系及核算模型解析［J］.生态学报，2017，37（15）：5198-5209.
21	Hodbod J，Barreteau O，Allen C，et al.Managing adaptively for multifunctionality in agricultural systems［J］.Journal of Environment Management，2016，183：379-388.
22	王莺，赵文，张强.中国北方地区农业干旱脆弱性评价［J］.中国沙漠，2019，39（4）：149-158.
23	Magri A，Berezowska-Azzag E.New tool for assessing urban water carrying capacity （WCC） in the planning of development programs in the region of Oran，Algeria［J］.Sustainable Cities and Society，2019，48：101316.
24	Donohue C，Biggs E.Monitoring socio-environmental change for sustainable development：developing a multidimensional livelihoods index （MLI）［J］.Applied Geography，2015，62：391-403.
25	阿马蒂亚森.以自由看待发展［M］.任赜，于真，译.北京：中国人民大学出版社，2012.
26	赵秋倩，夏显力，赵晓峰.乡村能人带动精准脱贫的多维效应与内在逻辑研究：基于连片特困区A村的田野调查［J］.西南大学学报（社会科学版），2018，44（4）：78-86.
27	路慧玲，赵雪雁，周海，等.社会资本对农户收入的影响：以甘肃省张掖市、甘南藏族自治州与临夏回族自治州为例［J］.中国沙漠，2014，34（2）：610-616.
28	李骞国，石培基，刘春芳，等.黄土丘陵区乡村聚落时空演变特征及格局优化：以七里河区为例［J］.经济地理，2015，35（1）：126-133.
29	金菊良，魏一鸣，丁晶.基于改进层次分析法的模糊综合评价模型［J］.水利学报，2004（3）：65-70.
30	Li X N，Cundy A，Chen W P.Fuzzy synthetic evaluation of contaminated site management policy from the perspective of stakeholders：a case study from China［J］.Journal of Cleaner Production，2018，198：1593-1601.
31	施龙青，张荣遨，韩进，等.基于熵权法-层次分析法耦合赋权的多源信息融合突水危险性评价［J］.河南理工大学学报（自然科学版），2020，（3）：17-25.
32	邹志红，孙靖南，任广平.模糊评价因子的熵权法赋权及其在水质评价中的应用［J］.环境科学学报，2005（4）：552-556.
33	Satterfield T，Gregory R，Klain S，et al.Culture，intangibles and metrics in environmental management［J］.Journal of Environmental Management，2013，117：103-114.

目标层		指标	指标含义	属性
生产兴旺	C₁	生产用水利用效率	每单位生产所需用水的量	预期性
	C₂	农产品单产水平	每亩耕地或单位投入的产量	预期性
	C₃	设施农业面积比例	节水灌溉面积或集约化养殖比	预期性
	C₄	劳动生产率	家庭单位劳动力投入产出情况	预期性
	C₅	家庭可支配收入水平	家庭年度收入情况	预期性
	C₆	生计途径多样性	家庭从事生计的种类	诊断性
	C₇	现代化生产力水平	家庭人力资本、生产资料等情况	诊断性
生活富裕	C₈	恩格尔系数	反映居民生活的富裕度	预期性
	C₉	政府利民措施情况	乡村政策及其贯彻程度	预期性
	C₁₀	村镇居民生活水平	居民当前生活的条件及其幸福感	预期性
	C₁₁	居民节水意识	居民对生产生活用水的态度和行为	预期性
	C₁₂	村镇领导作为	村镇领导的引领作用及居民满意度	诊断性
	C₁₃	区域经济发展水平	所在地区的经济建设情况	诊断性
	C₁₄	社会资本	家庭社会关系网络及其稳定性	诊断性
	C₁₅	邻里和谐度	集体行为的有效性测度	诊断性
	C₁₆	乡村依恋	反映乡村聚落演变和区域发展趋势	诊断性
生态宜居	C₁₇	水资源量	可用水资源的丰度、供给度	预期性
	C₁₈	水环境情况	开放水体的质量，居民饮用水质	预期性
	C₁₉	人均耕地面积	土地资源的供给量	预期性
	C₂₀	耕地肥力水平	土地资源的质量	预期性
	C₂₁	通达性	交通便捷以及道路硬化水平	预期性
	C₂₂	资源短缺应对	用水政策、水利设施和地下水安全	诊断性
	C₂₃	环境保护	污水处理、环境整治及农药化肥规定	诊断性

目标层		指标	指标含义	属性
生产兴旺	C₁	生产用水利用效率	每单位生产所需用水的量	预期性
	C₂	农产品单产水平	每亩耕地或单位投入的产量	预期性
	C₃	设施农业面积比例	节水灌溉面积或集约化养殖比	预期性
	C₄	劳动生产率	家庭单位劳动力投入产出情况	预期性
	C₅	家庭可支配收入水平	家庭年度收入情况	预期性
	C₆	生计途径多样性	家庭从事生计的种类	诊断性
	C₇	现代化生产力水平	家庭人力资本、生产资料等情况	诊断性
生活富裕	C₈	恩格尔系数	反映居民生活的富裕度	预期性
	C₉	政府利民措施情况	乡村政策及其贯彻程度	预期性
	C₁₀	村镇居民生活水平	居民当前生活的条件及其幸福感	预期性
	C₁₁	居民节水意识	居民对生产生活用水的态度和行为	预期性
	C₁₂	村镇领导作为	村镇领导的引领作用及居民满意度	诊断性
	C₁₃	区域经济发展水平	所在地区的经济建设情况	诊断性
	C₁₄	社会资本	家庭社会关系网络及其稳定性	诊断性
	C₁₅	邻里和谐度	集体行为的有效性测度	诊断性
	C₁₆	乡村依恋	反映乡村聚落演变和区域发展趋势	诊断性
生态宜居	C₁₇	水资源量	可用水资源的丰度、供给度	预期性
	C₁₈	水环境情况	开放水体的质量，居民饮用水质	预期性
	C₁₉	人均耕地面积	土地资源的供给量	预期性
	C₂₀	耕地肥力水平	土地资源的质量	预期性
	C₂₁	通达性	交通便捷以及道路硬化水平	预期性
	C₂₂	资源短缺应对	用水政策、水利设施和地下水安全	诊断性
	C₂₃	环境保护	污水处理、环境整治及农药化肥规定	诊断性

指标		题目举例	语义偏好
C₁	用水效率高	Q₃生产/灌溉用水没有浪费，使用效率高	1. 非常不同意 2. 不同意 3. 可不同意也可同意 4. 同意 5. 非常同意
C₄	劳动生产率高	Q₉从事生计（种地、养殖）自己家里能忙过来 Q₁₂我们家种地/养殖挺挣钱的
C₅	家庭收入高	Q₁₂我们家种地/养殖挺挣钱的 Q₁₈我们家这几年的收成挺好的
C₁₀	生活条件好	Q₁₃我们家的生活条件比较好
C₁₅	邻里团结	Q₁₆村里人，尤其邻居，大家很团结，相处和睦
C₂₃	环保措施到位	Q₂₃村里（上级）对施肥、喷洒农药等有管控 Q₂₄村里（上级）对生活污水排放有规定 Q₂₅村里的废弃物、垃圾已实现统一（分类）处理

指标		题目举例	语义偏好
C₁	用水效率高	Q₃生产/灌溉用水没有浪费，使用效率高	1. 非常不同意 2. 不同意 3. 可不同意也可同意 4. 同意 5. 非常同意
C₄	劳动生产率高	Q₉从事生计（种地、养殖）自己家里能忙过来 Q₁₂我们家种地/养殖挺挣钱的
C₅	家庭收入高	Q₁₂我们家种地/养殖挺挣钱的 Q₁₈我们家这几年的收成挺好的
C₁₀	生活条件好	Q₁₃我们家的生活条件比较好
C₁₅	邻里团结	Q₁₆村里人，尤其邻居，大家很团结，相处和睦
C₂₃	环保措施到位	Q₂₃村里（上级）对施肥、喷洒农药等有管控 Q₂₄村里（上级）对生活污水排放有规定 Q₂₅村里的废弃物、垃圾已实现统一（分类）处理

变量	内容	占比/%	变量	内容	占比/%
性别	男	77.92	受教育程度	小学及以下	46.04
性别	女	22.08		中学或中专	52.08
年龄	<35	3.96		大专及以上	1.88
	35~49	21.04	家庭年收入/万元	<1	12.08
	50~59	36.04		1~3	31.04
	60~69	22.92		3~5	28.96
	≥70	16.04		>5	27.92

A fuzzy comprehensive evaluation of water resources carrying capacity at village scale in the middle reaches of Heihe River Basin

RichHTML

PDF

Knowledge

Abstract

Cite this article

share this article

Figures/Tables 8

References 33

Related Articles 15

Recommended Articles

Metrics

Comments

村镇编码	LQ	JS	JJ	JX	NY	XS	XC	XZ	SN	SJ	SS	DS	平均值
C₁	4.38	3.75	4.15	3.98	4.33	4.50	4.48	4.38	4.38	4.38	4.43	4.35	4.29
C₂	4.03	3.90	3.18	3.55	4.08	3.93	4.15	4.05	3.85	3.73	3.93	4.03	3.86
C₃	4.25	3.93	4.23	4.38	4.33	4.38	4.40	4.38	3.65	4.35	4.53	3.43	4.18
C₄	2.33	2.33	2.25	2.03	2.28	2.15	2.30	2.23	2.38	2.50	2.45	2.08	2.27
C₅	2.53	2.50	2.35	2.55	2.73	2.60	2.53	2.73	2.58	2.70	2.60	2.55	2.58
C₆	2.68	2.18	1.73	1.80	2.13	2.43	2.33	1.98	1.90	2.00	2.45	2.08	2.14
C₇	4.55	4.43	4.55	4.63	4.50	4.48	4.40	4.55	4.48	4.50	4.55	4.48	4.51
C₈	1.80	1.95	1.78	1.85	1.65	1.78	2.08	1.70	1.55	1.58	1.75	1.45	1.74
C₉	3.90	4.08	4.00	4.05	3.98	3.95	4.00	4.03	3.98	3.98	3.83	3.78	3.96
C₁₀	3.38	3.25	3.35	3.33	4.15	3.78	3.63	3.60	3.63	3.18	3.68	3.45	3.53
C₁₁	4.68	4.60	4.65	4.65	4.80	4.78	4.75	4.73	4.63	4.65	4.60	4.70	4.68
C₁₂	3.58	3.55	4.08	2.88	4.23	3.25	3.88	3.08	3.23	3.30	3.33	3.08	3.45
C₁₃	4.58	4.55	4.58	4.60	4.55	4.65	4.68	4.58	4.65	4.58	4.63	4.55	4.60
C₁₄	2.03	1.65	1.70	1.48	1.78	1.80	1.63	1.75	1.55	1.53	1.78	1.55	1.68
C₁₅	4.05	3.93	3.45	4.13	3.58	3.98	3.93	3.58	4.00	3.98	3.88	4.08	3.88
C₁₆	3.63	3.25	2.83	3.00	3.18	3.38	3.45	3.18	3.40	3.65	3.38	2.95	3.27
C₁₇	4.43	4.23	4.08	4.30	4.70	4.43	4.38	4.48	4.35	4.35	4.45	4.30	4.37
C₁₈	3.73	3.75	4.03	3.88	3.83	3.70	3.78	3.70	3.88	3.80	3.80	3.93	3.81
C₁₉	4.10	3.50	3.30	3.43	4.43	4.38	4.30	4.43	4.08	4.13	4.00	4.20	4.02
C₂₀	4.15	3.98	3.80	3.63	3.73	4.08	3.68	3.73	3.20	3.48	4.00	3.50	3.74
C₂₁	4.68	4.55	4.50	4.03	3.18	4.53	4.43	4.68	4.53	4.43	4.63	4.58	4.39
C₂₂	3.38	3.13	3.53	3.18	3.85	3.20	3.30	3.75	3.55	3.33	3.50	3.58	3.44
C₂₃	3.40	3.03	3.08	3.13	3.45	3.08	3.28	2.50	2.88	3.35	3.03	2.98	3.10

指标	信息熵	权重	指标	信息熵	权重
C₁	0.6058	0.0437	C₁₃	0.4192	0.0644
C₂	0.6826	0.0352	C₁₄	0.5387	0.0511
C₃	0.6602	0.0377	C₁₅	0.7745	0.0250
C₄	0.6409	0.0398	C₁₆	0.6794	0.0355
C₅	0.6044	0.0439	C₁₇	0.4334	0.0628
C₆	0.7365	0.0292	C₁₈	0.4912	0.0564
C₇	0.4390	0.0622	C₁₉	0.6273	0.0413
C₈	0.7039	0.0328	C₂₀	0.7789	0.0245
C₉	0.6616	0.0375	C₂₁	0.5679	0.0479
C₁₀	0.6233	0.0418	C₂₂	0.5708	0.0476
C₁₁	0.3879	0.0678	C₂₃	0.5435	0.0506
C₁₂	0.8078	0.0213

村镇	生产兴旺	生活富裕	生态宜居	总评分	排名
LQ	1.0572	1.3679	1.3156	3.7407	1
JS	0.9898	1.3313	1.2385	3.5596	10
JJ	0.9781	1.3187	1.2512	3.5480	11
JX	0.9960	1.3096	1.2209	3.5265	12
NY	1.0472	1.3782	1.2948	3.7202	3
XS	1.0482	1.3680	1.2918	3.7080	5
XC	1.0511	1.3792	1.2900	3.7203	2
XZ	1.0471	1.3295	1.2927	3.6693	6
SN	1.0053	1.3334	1.2696	3.6083	8
SJ	1.0422	1.3208	1.2827	3.6458	7
SS	1.0679	1.3427	1.2982	3.7088	4
DS	0.9940	1.2966	1.2905	3.5810	9

[1]	Yuxiang Gao, Xiaofeng Dong, Feng Han. Fuzzy comprehensive evaluation of railway sand control engineering scheme [J]. Journal of Desert Research, 2021, 41(2): 75-82.
[2]	Jun Lei, Xiaohu Yang, Hongmei Liu, Yuhong Zhao, Juping Fan, Caixia Guo. The characteristics of desert vegetation biomass and its influencing factors in the middle reaches of the Heihe River [J]. Journal of Desert Research, 2021, 41(1): 203-208.
[3]	Liuwen Dong, Jialong Han, Wenzhi Zhao, Jiliang Liu, Yibin Ba. Comparison of ground arthropod community between Lake Wetland and adjacent sand dune in Heihe River Basin [J]. Journal of Desert Research, 2020, 40(6): 250-258.
[4]	Wang Yu, Liu Juanjuan, Feng Qi, Liu Xiande, Wang Zhijun, Guo Yamin, Kong Dexing. Community structure and biodiversity of zoobenthos in Heihe River Basin [J]. Journal of Desert Research, 2020, 40(1): 125-135.
[5]	Cheng Qingping, Zhong Fanglei, Zuo Xiaoan, Yang Chunlin. Evaluation of Water Resources Carrying Capacity of Heihe River Basin Combining Beautiful China with SDGs [J]. Journal of Desert Research, 2020, 40(1): 204-214.
[6]	Zhao Na, Yue Tianxiang, Shi Wenjiao, Zhou Xun, Liu Yu, Du Zhengping. Downscaling Simulation of Annual Average Temperature and Precipitation of CMIP5 Outputs by using HASM—A case study in Heihe River basin [J]. JOURNAL OF DESERT RESEARCH, 2017, 37(6): 1227-1236.
[7]	Niu Ruixue, Liu Jiliang, Hu Yanping, Fu Ying. Soil Respiration Characters and Its Response to Hydrothermic Factors over Different Land Cover Types in the Middle Reaches of the Heihe River Basin [J]. JOURNAL OF DESERT RESEARCH, 2017, 37(5): 961-969.
[8]	Li Xiaojuan, Zhang fuping, Wang Huwei, Lei Shengjian, Gao Zhang. Analysis of the Spatio-Temporal Characteristics of Water Use Efficiency of Vegetation and Its Relationship with Climate in the Heihe River Basin [J]. JOURNAL OF DESERT RESEARCH, 2017, 37(4): 733-741.
[9]	Jian Fuhui, Song Xiaoyu, Yu Wenbao, Cai Guoying. Establishment and Analysis of Water Assets Accounts for Water Balance Sheet Compilation: a case study of Zhangye City in Heihe River Basin [J]. JOURNAL OF DESERT RESEARCH, 2016, 36(3): 851-856.
[10]	Zhang Jing, Wang Xusheng, Hu Xiaonong, Lu Huiting, Gong Yanping, Wan Li. The Macro-characteristics of Groundwater Flow in the Badain Jaran Desert [J]. JOURNAL OF DESERT RESEARCH, 2015, 35(3): 774-782.
[11]	Li Xiumei, Bai Tao. Change of Landscape Patterns in a Cold Oasis in Arid Zone [J]. JOURNAL OF DESERT RESEARCH, 2014, 34(3): 919-926.
[12]	Wu Lili, Zhang Renzhi, Chen Tao, Kang Lijun, Zhang Jun. Water Saving, Coordinated and Sustainable Development of Agriculture in the Heihe River Basin [J]. JOURNAL OF DESERT RESEARCH, 2014, 34(3): 938-942.
[13]	HE Lei1, BIE Qiang1, WANG Yao2, ZHAO Chuan-yan2. Simulating Evapotranspiration Based on SEBS Model and Sensitivity Analysis of the Parameters in the Middle Reaches of Heihe River Basin [J]. JOURNAL OF DESERT RESEARCH, 2013, 33(6): 1866-1873.
[14]	ZHANG Jun1,2,3, ZHOU Dong-mei1, ZHANG Ren-zhi1,2. Dynamic Characteristics of Water Footprint and Water Resources Carrying Capacity in Heihe River Basin during 2004-2010 [J]. JOURNAL OF DESERT RESEARCH, 2012, 32(6): 1779-1785.
[15]	LIAO Jie, WANG Tao, XUE Xian. Oasis Evolution in the Heihe River Basin during 1956—2010 [J]. JOURNAL OF DESERT RESEARCH, 2012, 32(5): 1426-1441.