ゲーム理論–TOPSIS–灰色予測結合モデルに基づく鄂爾多斯市の水資源支持力評価

急成長する砂漠の都市で水の制約が重要な理由

内モンゴルの乾燥した草原地帯に位置する鄂爾多斯は、中国有数の石炭・エネルギーの拠点となりました。しかし、この急成長する都市は降水が乏しく蒸発量が高く、生態系が脆弱な地域にあります。本稿の基となった研究は単純だが重要な問いを投げかけます：鄂爾多斯は保有する水資源——そして黄河から得られる水——で、環境を破綻させることなくどれだけの開発を維持できるのか？

乾いた土地での成長と生存の均衡

鄂爾多斯は黄河流域上流に位置し、年降水量はわずか150～400ミリメートル、蒸発量はその数倍に達します。一方で国内の原炭の約17％を供給し、都市化率は約80％に達しています。こうした高い水需要と脆弱な環境という二重の圧力は、資源依存型都市が限られた水を枯渇させずに成長できるかを問う試験場を作ります。著者らは都市の「水資源支持力」を検討しました。これは水供給が人々、産業、自然を安全な限界内でどれだけ支えられるかを示す尺度です。

多くの手がかりをひとつの健全性チェックにまとめる

鄂爾多斯の水状況を評価するために、研究チームは20の指標からなる指標体系を構築しました。指標は水資源（総利用可能水量、利用量、再生水など）、社会経済活動（人口、国内総生産、石炭生産量など）、生態条件（緑地や河川の健全性など）の三つのテーマに分類されます。指標ごとに重要度が異なるため重み付けが必要です。従来の方法は専門家の意見に偏るか、統計的手法にのみ依存して偏りを招くことがあります。本研究では重み付けを主観的な専門家判断と複数のデータ駆動型手法との「交渉ゲーム」として扱い、ゲーム理論を用いてバランスの取れた妥協点を見出しました。このアプローチにより重みの乱高下が約3分の1削減され、目立つ経済指標の過大評価を避けつつ、再生水利用のような重要だが過小評価されがちな指標の評価が救われました。

時空間での変化を追跡する

こうして得られた精緻な重みを用い、著者らはTOPSISという意思決定手法で鄂爾多斯の各県級地域について2000年から2023年までの年次水支持指数を算出しました。指数は0から1の範囲で、値が大きいほど支持力が高いことを示します。市全体では研究期間に指数が0.33から0.64に上昇し、年平均で約2.9％の増加でした。初期の年は深刻な過負荷を示しましたが、徐々に「許容可能」なレベルへ改善しました。地域差は明確で、黄河沿いの東部地域は年約2800万立方メートルを追加する導水事業や密な水インフラに支えられて早く安全圏に入った一方、乾燥地帯と水を多く消費する農業が優勢な西部地域は遅れを取りました。それでも西部も慢性的な過負荷から2023年までには少なくとも「弱い」持続可能性へと移行しました。

慎重な楽観をもって先を見通す

将来を見通すために、チームは灰色予測モデルという予測手法を用いました。これはデータ期間が短く不確実性の高い系に適した手法です。過去24年分の指数値を与えて予測したところ、鄂爾多斯の総合水支持指数は2025年に約0.63、2030年に0.77、2040年にはほぼ0.97に達し、「強い支持」域に確実に入るとされました。統計的な検証ではモデル誤差は概ね小さいと示されましたが、著者らは極度の干ばつやその他予測困難な衝撃がこの軌道を崩す可能性を認めています。結果は、生態回復、再生水利用、賢い配分への継続的な投資があれば、経済の変化とともに都市の安全余地をさらに広げられることを示唆しています。

人々と政策にとっての意味

専門外の読者に向けたメッセージは安心材料を示す一方で油断を戒めます。鄂爾多斯は深刻な圧力下にあった水システムから、人々、産業、生態系を合理的に支えうる水システムへと移行しつつありますが、その苦労して得た改善を守らねばなりません。本研究が提示する重み付け指標、現状評価、将来予測の組み合わせは、地域と国の計画者に対して、水が実際に支えられる人口、産業、土地利用の現実的な上限を設定する道具を提供します。気候変動や脱炭素化の課題に直面する他の乾燥で資源依存型の地域においても、この種の動的な「水予算」は経済繁栄が長期的な生態系破綻を招くことを回避する助けとなるでしょう。

引用: Zhao, Y., Yin, H., Zhang, W. et al. Evaluation of water resources carrying capacity in Ordos city based on the Game Theory-Topsis-Grey Prediction coupling model. Sci Rep 16, 5782 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36754-1

キーワード: 水資源支持力, 黄河流域, 鄂爾多斯市, 持続可能な水管理, 灰色予測モデル