祁连山空中云水资源开发利用效益预测与评估

      祁连山是我国著名高大山系之一，东起乌鞘岭，西止当金山口，由7条大致平行的走向为北西南—南东东的高山和谷地组成，长约1200km，宽250～300km，面积为。在海拔4000m以上的许多地区，终年积雪，孕育着现代冰川，祁连山冰雪、降水和地下水所形成的径流，每年有72.7×10[8]m[3]的出山水通过石羊河、黑河、疏勒河三大内陆河水系，灌溉着 70×10[4]hm[2]商品粮基地，养育着400×10[4]河西人民[2]。

      祁连山出山径流主要由冰雪融水、降水和地下水形成，其中，地下水和冰雪融水补给形式实质上也是大气降水经过特殊产汇流条件转化[3]。因此，祁连山区大气降水对于祁连山出山径流形成有着要作用，对于完全依靠祁连山出山径流维持和发展的山前河西走廊地区更有着举足轻重的作用。

      祁连山处于青藏高原北缘，受高原的影响，不断有来自孟加拉湾的暖湿气流向高原输送，这一水汽输送带为祁连山区提供了大量的富含水云层，使这一地区云水资源异常丰富[4]。因此，对该区进行云水资源开发利用将对山前走廊的社会经济产生巨大的效益。目前，甘肃省正在进行祁连山云水资源开发利用工程，对该工程产生的影响和效益进行合理的预测和评价对于进一步在干旱地区进行高效有益的水资源开发，缓解当地水资源严重匮乏现状具有重要意义。

      1 河西走廊概况

      河西走廊为夹峙于祁连山和走廊北山之间的狭长平原，面积约，分为石羊河、黑河和疏勒河互不相连的3个内陆河流域区。走廊地区为祁连山出山径流的主要消耗区，灌溉农业发达，是我国重要的商品粮食基地，但也是全国最干旱的内陆区之一[5]，目前随着水资源的过度开发利用，水资源短缺日益严重，已成为制约河西走廊地区社会经济发展的关键因素之一。由于河西走廊水资源主要由祁连山区出山地表径流及地下径流构成[3]，因此，在祁连山区积极开发云水资源，对河西走廊地区社会经济发展具有重要作用。河西走廊各流域水资源及社会经济状况见表1，资料源于2003-2004年甘肃统计年鉴及水文站资料。

      

      2 空中云水资源开发利用效益评价指标体系

      2.1 评价指标选择建立原则

      空中云水资源开发利用是一个复杂的多层次系统，仅仅用一个指标无法正确地进行评价，必须综合分析评价目标，选用多个指标才能全面反映，这就涉及到多指标综合评价研究，对于此类问题，一般首要的是构建指标体系，而指标体系建立则必须遵循综合性、主导性、易操作的原则。

      2.2 空中云水资源开发利用效益评价指标体系

      空中云水资源开发利用效益主要包括生态效益、经济效益和社会效益，因此，评价指标体系也从这几方面建立。目前对水资源开发利用效益进行系统合理评估方面的研究较少，因此，本文在系统分析祁连山空中云水资源开发利用所产生的影响后，参考相关研究成果[6]，建立了包括25项指标的评价指标体系。

      2.3 指标的无量纲化处理

      由于评价中各指标大小及量纲差异悬殊，因此须进行无量纲化处理，指标无量纲化有多种方法，在此，根据评价目标及数据结构选择“极小化”处理方法[7]对各指标数据进行无量纲化处理，即

      

      2.4 指标权重的确定

      指标体系建成后，各指标权重系数的确定对于最后的评价具有重要作用，用于指标赋权的方法很多，主要有灰色关联度法、层次分析法、人工神经网络法等。其中，由美国运筹学家T.L.Saaty提出的层次分析法[21]，由于能够把复杂的问题分解为不同的组成因素，将因素按不同层次聚集、组合，形成一个多层次的分析结构模型，最后把系统分析归结为最低层相对于最高层的相对重要性权值的确定，因此得到广泛应用，其具体步骤包括建立指标的递结层次结构（图1）、构造两两比较判断矩阵、计算指标权重及进行一致性检验[8]。

      

      图1 空中云水资源开发利用效益评价指标体系

      Fig.1 Synthetic beneficial assessment index system of cloud and air water resource exploitation

      3 祁连山空中云水资源开发利用效益评价

      3.1 祁连山空中云水资源开发利用对河西走廊水资源及社会经济的影响