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哥斯达黎加河流中水资源管理的多准则分析

目录:

Anonim

在多准则问题中,我们可以区分两个不同的组。一方面,决策中心要考虑的备选方案集是无限的那些决策问题,在单标准和多标准情况下,由于可行解的数学连续性,通常将它们称为连续问题。

另一方面,存在离散的决策问题,决策中心要考虑的一组备选方案是有限的,通常不是很高。离散的多准则问题的实际利益是显而易见的。因此,在许多决策环境中,必须基于各种属性来评估数量减少的可能选择或选择。

为了适当地处理和分析上面提到的问题类型,已经开发了许多“多准则决策”方法,所有这些方法都引起了人们的极大兴趣,并在实践中得到了重要应用。具体来说,我们将参考可以用``克服方法''的通用名称组合在一起的多种多准则决策方法,因为它们都围绕着一群法国研究人员在年中提出的克服关系的理论概念。六十年代,今天,离散多准则决策已在世界范围内得到广泛接受。他们是:

  • 层次分析法(AHP),电子方法(ELECTRE),ARROWRAYNAUD的公理方法。

所有这些离散方法都具有特征,因为它们是过度分类方法。这是什么意思?备选方案A对备选方案B进行了过度分类(或备选方案A优于备选方案B),当在大多数标准中A等于或大于B时,而在其他标准中得分的差异不太重要。

超分类方法的基本基础:

  1. 从理论上讲,它们不那么健壮,但更容易应用于实际问题,必须根据各种属性或标准评估的替代方案或可能选择的数量减少了。

我们不能不提到过度分类是基于两个概念建立的:和合和不和。一致性量化了对于大量属性,替代AB更可取的数量。上述偏差量化的,以其中不存在属性为何种程度优于

在我们的案例研究中,我们将开发分析层次结构(AHP)方法该方法基于获取对于标准和替代方法的重要性的偏好或权重。为此,决策者通过Saaty数值标度 (从1到9)建立标准和备选方案,并进行成对比较,以建立“价值判断” 。

对于此方法的应用,有必要将标准和备选方案都进行分层结构化。层次的第一级对应于问题的一般目的,第二级对应于标准,第三级对应于替代方案。

定义 评论
之一 同等重要 A和B同等重要
3 中等重要性 A比B重要
5 重要意义 A比B重要
7 非常重要 A比B重要得多
9 极其重要 A比B更重要

案例分析:

由于依赖一个国家的各种消费和生产活动,水资源的质量和数量的可用性可以确定一个国家经济增长的潜力。就其水资源的利用而言,萨拉皮奎河流域是哥斯达黎加最重要的河流域之一,水资源被广泛用于发电,消费,捕鱼,航运和生态旅游活动。但是,流域存在自然资源恶化的问题,例如森林砍伐和森林破碎,土地利用的变化和水的利用不足。

因此,人们认为优先考虑产生信息和工具,以指导稀缺的财政资源来促进流域开发计划。为了满足这一需求,进行了本次调查,目的是开发一种分析方法,以确定哥斯达黎加萨拉皮基河流域水资源管理的优先领域。

方法

  • 研究区域说明:

该盆地位于该国的北部亚坡(加勒比坡),在北纬10°05'和10°50'之间,西经83°52'和84°20'之间。它包括埃雷迪亚,阿拉胡埃拉,圣何塞和利蒙省的地区,延伸了2025公里(INEC,2000年),从源头到圣胡安河口有三个完全不同的水位(高,中,低流域),与尼加拉瓜接壤。

在流域,主要在中部流域注册了51个社区和71个农民住区(IDA 2002)。人口为51,454人,其中59.4%的工人从事农业和畜牧业。十岁以上人口的识字率为91.1%。水文网络(703.6公里)由称为萨拉皮奎河的主要水流,18个支流和约16条溪流组成。

盆地中有九个生命带。气候属热带多雨,年降水量在3000至5000毫米之间。流域的海拔范围在海拔2700到10米之间,有多种类型的浮雕:平原,山麓,低平原,从起伏到崎ged的斜坡,山谷和丘陵以及山岭和山峰的浮雕。主要覆盖面积是森林(占该地区的54.7%),其中51.4%位于流域上部受保护的野生区域内;其余的则是零散的森林,干预程度不同(ITCR 2000)。根据FONAFIFO(2002年),自1997年以来,已分配了30,346公顷的环境服务付款,几乎分布在整个流域。

  • 流域的特征和主要水资源使用者的识别:

流域的生物物理和人为方面通过产生主要信息和审查次要信息得到了详细描述。

使用GIS工具将信息数字化。大多数数据需要进行描述性统计分析才能转化和适应感兴趣的领域。在空间(位置和使用影响范围)和时间(当前和潜在用户的识别和表征)中对主要用户进行识别和表征,以及对感知收益的定性估计。它使用了半结构化的定性访谈,分为两个主题部分:生产活动的描述和按用户类型划分的用水形式。主要用户按用途分类:人类消费,农业(畜牧业,农业和农业综合企业),内河运输,旅游活动(酒店和休闲导航)和水力发电。

通过多标准分析(AMC)进行水资源管理的地区优先

在与水资源管理专家和利益相关者(地方领导人,政府机构和非政府组织的代表,私人公司,自然资源管理者和研究人员)举行的研讨会上,提出了优先标准的初步清单,进行了讨论和验证。在研讨会上,获得了最终的标准清单,每个标准的概念定义以及水管理领域的优先重点:流域的质量和可用数量。

通过对同一位专家的意见调查(电子咨询),使用每个标准的详细信息以及标准内和标准之间的评估机制,对标准进行评估。每个标准的评分范围为1到5(较高的值表示较高的管理优先级)。标准之间的评估包括根据影响程度对它们进行百分比加权(表1)。

表格1。

萨拉皮奎河流域水资源管理区域的优先标准,

哥斯达黎加。

水资源管理优先权的百分比值

标准质量数量

沉淀 10 35
靠近河 二十
井深 十五
目前的土地用途 10
人口密度 5
到河边的路 二十
干燥月份 5 35
土壤质地 5 10
待定 10 二十

专家评估的结果经过标准化,可以使用ArcView 3.2a Model Builder(MB)的工具通过空间分析器(Spatial Analyst)进行多标准分析。初始信息层对应于每个标准的数据库,并转换为栅格格式。创建了两个独立的空间分析项目:一个用于水质管理区域的优先级,另一个用于可用量。

建模过程从输入信息开始,然后由标准创建值的类别,最后引入描述优先级标准的属性。优先标准的总表是根据标准之内和之间的评估结果构建的(请参阅表2中的表的摘录)。分析结束于模型的执行,该模型将空间信息和优先级标准总表的编码与其各自的评估相关联。AMC的结果是生成了地图和数据库,以确定用于管理水资源质量和水资源可用量的优先领域。

表2。

从总表中摘录,以评估哥斯达黎加萨拉皮基河流域水资源质量优先管理标准。

信息层(%)类别属性值

河流近处: 二十 之一 0-50 5
社区的距离 50-100 5
和生产活动 3 100-300 4
河流是指示 4 300-500 3
污染的风险 5 500-9757
通过人为来源 没有数据 没有数据 受限制的

此外,在考虑到流域河岸两岸200 m的重新造林作为水资源管理措施的情况下,生成了AMC模型。以栅格格式创建了重新造林区的缓冲区,该缓冲区被叠加在当前土地使用信息层上,该信息层用于准备水质管理优先区模型。新的当前土地利用信息层取代了用于确定水资源质量模型的那一层,但其余八项标准仍保留在各自的评估中(考虑到重新造林将具有与次生林类似的覆盖作用)和常规表格。在恢复流域河流两岸植被的情况下,部署了该模型并获得了新的水资源质量图。

结果和讨论

  • 水资源条件:

流域的水资源状况以及水资源与用户活动之间的相互关系在整个流域表现出明显的差异。每个用户组在水资源方面都有特定的需求,其使用会导致水状况的变化;当人们下降到盆地中时,这种情况更加明显。由于高度的细菌污染,在生物质量(大肠菌群,粪便和可饮用性)方面,萨拉皮奎河被认为是非饮用水。水资源使用者同意这条河在短时间内发生了变化,这主要是由于河道中的沉积,井,溪流和泉水的减少以及河岸的森林砍伐。当前和潜在的降解原因是由于存在影响可用水的质量和数量的特定生物物理和人为特性。

水质:流域人为发展的一个特殊条件是某些活动高度依赖主要渠道。在某些地区,居民和游客进入河岸的程度很高,因为水被用于多种目的。从中部盆地的道路和城市基础设施的位置可以明显看出这一点,那里的主要道路平行于河床,距市区,旅游景点和生产系统数米。在流域,没有自然原因导致水质恶化;原因是由于人为因素造成的:倾倒生活垃圾,废水,农业活动中的污染剂,农用工业废物和河流运输。

可用水量:由于自然原因(干旱月份和地表径流),以及人为因素(森林覆盖率下降,污染,沉积和水力发电生产所存在),流域的水量大量减少。 。同样,在流域内,没有办法管理和规范航海和旅游通道的使用,这在用户之间引起了争议。

水资源管理领域优先模型分析

用于水质管理的区域优先级模型的结果表明,不存在``非常高优先级''类别,并且``最高优先级''仅达到0.4%,占流域总面积的810公顷。主要区域为中优先级和低优先级(后者占该区域的79.0%)。根据当前土地利用的优先标准,流域森林覆盖的优势决定了在水质条件下的低风险值。但是,应该考虑到基本报道信息是1992年产生的,实地访问证实了过时的信息;此外,详细程度不能反映流域剩余森林的不连续性或破碎状况。

另一方面,沿岸开发的公路,社区和生产系统代表了水资源的污染源,对于这些污染源,高优先级(20%)被指定为优先标准:公路与河流的临近和公路与河流的毗邻。人口集中到河流。这个较高的相对值影响了中等优先区的确定,这在盆地中这些区域的分布格局中可以观察到。少数几个高优先级地区比那些浅井地区的污染风险更大,这比什么都重要。

可用水管理区域的优先模型显示了优先类别为中(65.3%)和低(33.0%)的区域为主。该模型无法识别“管理”级别为“高”或“非常低”的站点,“高优先级”类别为1.7%,相当于大约3500公顷。

中优先级区域位于上流域和下流域,因为这些地区的降雨量较少。在此模型中选择优先权标准的信息有限,导致了降水标准的过度影响(流域补给过程,权重为35%);这是该模型的一个强大限制,该模型应合乎需要地纳入与供水和需求以及流量测量有关的标准。中部盆地对水的需求最高,液体废物的水平最高,由于无法获得必要的信息,因此无法将其作为模型的标准。上流域表现出重要的高优先区域,这取决于陡峭的斜坡的优势以及降水减少和干旱月份增加的额外影响。

AMC的优先方法论的考虑:

用GIS工具开发的AMC方法具有其特性,可用于确定水资源管理的优先领域。它在本研究中的应用证明了其开发的灵活性和多功能性,整合参与性元素的机会以及操纵辅助信息以将其与主要信息合并的可能性。但是,有必要在进行此类研究时找出他们的弱点和需要改进的地方。

根据流域问题的知识,信息的可用性及其与AMC要求的兼容性,这将是所选优先级标准及其评估的有效性。必须根据流域的特定特征分析标准;另外,使用大量标准来减少一个标准对其他标准的可能影响是很方便的。

研究领域的广泛扩展不允许生成有关关键问题的主要信息来定义管理优先级,例如含水层补给能力和主要用户的位置。

此外,一些二级信息(当前的土地使用,土壤质地和人口密度)的详细程度和详细程度需要在数字数据库中进行谨慎处理,因此,有时必须修改和调整信息。进行空间分析。

研究结果表明,通过对流域周围社区进行生产实践和环境教育改正,确保流域地区水质的管理方法应专门针对污染源的教育。水,以及中下游盆地排水沟两岸自然覆盖物的恢复。因此,该模型是在河岸重新造林的情况下开发的,用于未来水质管理的优先领域,显示出流域条件的明显恢复。在此模型中,不存在“非常高”优先级类别,“ Alta”,“ Mediana”和“低”优先级的关键区域为0.1%; 18.9%和8.1,1%,分别占盆地总面积的一半。

结论与建议

在AMC中,建议具有尽可能多的优先级标准,以减少任何特定标准的影响。另外,方便的是根据盆地的特征以及盆地对每个准则的概念化的直接影响来进行准则的评估,以避免任何准则被高估。

MB工具对于应用AMC和确定优先领域是实用,灵活和可行的。它可以用作流域管理和恢复策略中决策的建模工具,以及评估其实施效果和结果的监视工具。而且,它可以与有限的辅助信息库一起使用,并在生成新信息时进行补充和更新。

建议在较小的流域应用和验证该方法,在该流域中可以生成更准确的基本信息和更有效的现场验证。

在分级类别中确定优先领域可提供有关短期,中期和长期工作应针对水资源回收的方向的信息。采取减缓措施,例如河岸造林计划,会对恢复水质优先水平产生重大影响。

有必要以一种综合的方法来解决有关水资源管理的问题和可能的解决方案,该方法应认识到水资源利用的多部门性质。希望有权力下放的机构来协调和促进水管理工作,例如环境效益补偿计划和水环境服务管理的环境成本内部化。可以在供水服务的用户和提供者(例如水力发电公司,旅游公司,农用工业和生产系统)的合作下开发此类程序,这些公司可能是流域水资源管理的资金来源。

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哥斯达黎加河流中水资源管理的多准则分析