Оценка водопропускной способности водных ресурсов в г. Ордо на основе связанной модели теории игр–TOPSIS–серой прогностики

Почему ограничения по воде важны для быстрорастущего пустынного города

В сухих степях Внутренней Монголии Ордо стал одним из крупнейших в Китае центров угля и энергетики. Однако этот быстрорастущий город расположен в регионе с дефицитом осадков, высокой испаряемостью и хрупкими экосистемами. Исследование, лежащее в основе этой статьи, задает простой, но ключевой вопрос: сколько развития может выдержать Ордо с имеющимися водными ресурсами — и с теми водами, которые он получает из Желтой реки — без того чтобы довести окружающую среду до критической черты?

Баланс между ростом и выживанием в засушливой местности

Ордо расположен в верхнем течении бассейна Желтой реки, при годовом количестве осадков всего 150–400 миллиметров и испаряемости, превышающей осадки в несколько раз. В то же время он обеспечивает около 17 процентов сырого угля Китая и имеет уровень урбанизации близкий к 80 процентам. Эти двойные нагрузки — высокий спрос на воду и уязвимая среда — делают Ордо испытательным полигоном для того, как города, основанные на добыче ресурсов, могут развиваться, не исчерпывая ограниченные запасы воды. Авторы изучают «водопропускную способность» города — показатель того, насколько водные ресурсы способны поддерживать население, промышленность и природу, оставаясь в безопасных пределах.

Превращая множество показателей в единый индикатор состояния

Чтобы оценить водную ситуацию в Ордо, команда построила систему индексов из 20 показателей, сгруппированных в три темы: водные ресурсы (такие как общий водный баланс, использование и повторное использование воды), социально-экономическая активность (население, ВВП, производство угля) и экологические условия (зеленые зоны и состояние рек). Поскольку разные показатели имеют разную значимость, им требуется взвешивание. Традиционные методы либо слишком опираются на мнение экспертов, либо исключительно на статистические закономерности, что может ввести смещение. В этой работе исследователи рассматривают установление весов как своего рода «переговорную игру» между субъективной экспертной оценкой и несколькими методами, основанными на данных, используя теорию игр для поиска сбалансированного компромисса. Этот подход сократил случайные колебания весов примерно на треть и предотвратил переоценку эффектных экономических показателей, одновременно возвратив должное недооцененным, но важным показателям, таким как использование регенерированной воды.

Отслеживание изменений во времени и пространстве

С этими уточненными весами авторы применили инструмент принятия решений TOPSIS для расчета ежегодного индекса водопропускной способности для каждого уездного уровня Ордо с 2000 по 2023 год. Индекс варьируется от 0 до 1, где более высокие значения означают лучшую способность. По городу в целом он вырос с 0,33 до 0,64 за период исследования, в среднем на 2,9 процента в год. В первые годы наблюдалась сильная перегрузка, но со временем ситуация постепенно улучшалась до уровня «терпимой» нагрузки. Картина неравномерна: восточные районы вдоль Желтой реки, поддерживаемые переводными сооружениями, добавляющими около 28 миллионов кубометров воды в год, и плотной водной инфраструктурой, быстрее вышли в безопасную зону. Западные районы, доминируемые пустыней и требовательным к воде сельским хозяйством, отставали, хотя и они к 2023 году сместились с хронической перегрузки к по крайней мере «слабой» устойчивости.

Смотрим в будущее с осторожным оптимизмом

Чтобы заглянуть в будущее, команда обратилась к технике прогнозирования — модели серого прогнозирования, хорошо подходящей для коротких рядов данных и неопределенных систем. Использовав 24 года предыдущих значений индекса, они спрогнозировали общий индекс водопропускной способности Ордо примерно на уровне 0,63 в 2025 году, 0,77 в 2030 и почти 0,97 к 2040 году — уверенно в диапазоне «сильной пропускной способности». Статистические проверки показывают, что ошибки модели в целом невелики, хотя авторы признают, что экстремальные засухи или другие шоки, трудно прогнозируемые, могут нарушить эту траекторию. Результаты указывают на то, что продолжение инвестиций в восстановление экологии, регенерированную воду и более разумное распределение может продолжать расширять запас безопасности города даже по мере развития его экономики.

Что это значит для людей и политики

Для неспециалистов послание обнадеживающее, но не повод для самодовольства. Ордо перешел от водной системы под сильным напряжением к системе, которая может разумно поддерживать своих людей, отрасли и экосистемы — при условии, что достигнутые трудом улучшения будут сохранены. Комбинированный набор инструментов исследования — взвешенные индикаторы, оценка состояния и прогнозирование будущего — предлагает местным и национальным планировщикам способ установить реалистичные ограничения по населению, промышленности и использованию земель в соответствии с тем, что вода действительно может выдержать. По мере того как другие сухие, ориентированные на ресурсы регионы сталкиваются с изменением климата и целями по сокращению углерода, такой динамический «водный бюджет» может помочь обеспечить, чтобы экономическое процветание не обернулось долгосрочным экологическим крахом.

Цитирование: 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

Ключевые слова: водопропускная способность водных ресурсов, бассейн Желтой реки, город Ордо, устойчивое управление водными ресурсами, модель серого прогнозирования