丹東大沙河流域水環(huán)境承載力動(dòng)態(tài)變化研究

萬(wàn)金玲

(丹東市水務(wù)服務(wù)中心，遼寧 丹東118000)

自改革開放以來(lái)，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，城市規(guī)模及人口數(shù)量也大大增加，城市水資源使用矛盾日益突出。水資源環(huán)境作為社會(huì)經(jīng)歷發(fā)展過程中必須要重視的基礎(chǔ)因素，在地區(qū)發(fā)展中起著重要作用，尤其是在缺水地區(qū)。而在對(duì)資源的取用開發(fā)過程中，出現(xiàn)了之只開發(fā)不保護(hù)、生產(chǎn)布局不合理、環(huán)境保護(hù)措施不執(zhí)行等情況，其對(duì)生態(tài)平衡的破壞越來(lái)越突出。研究大沙河流域水環(huán)境承載力的變化情況，可以從整個(gè)水資源系統(tǒng)角度，為該地區(qū)的水資源可持續(xù)發(fā)展提供直觀的科學(xué)依據(jù)[1]。

1 研究區(qū)概況

大沙河是丹東的母親河，全長(zhǎng)26.5km，是丹東市最長(zhǎng)的城市內(nèi)河。位于丹東市區(qū)北郊，發(fā)源于五龍背鎮(zhèn)營(yíng)臺(tái)村，流經(jīng)13個(gè)村街，在沙河口大橋注入鴨綠江。因發(fā)源于營(yíng)臺(tái)子，又稱為營(yíng)臺(tái)河；流至五龍背段，與五龍河匯流，稱為五龍河；流入蛤蟆塘(現(xiàn)金山鎮(zhèn))一帶，又被稱為蛤蟆塘河。年平均降水量為881.3-1087.5mm。全年降水量的2/3集中在夏季，其中七月中旬至八月中旬是該區(qū)暴雨集中期。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本次研究所用的數(shù)據(jù)來(lái)源于《遼寧水資源公報(bào)》、《丹東市水資源管理所研究報(bào)告(2018版)》、《遼寧統(tǒng)計(jì)年鑒》。

2.2 選取評(píng)價(jià)指標(biāo)

水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)，是對(duì)地區(qū)水資源和水環(huán)境健康的重要評(píng)價(jià)方式，是實(shí)現(xiàn)水資源合理開發(fā)利用的基礎(chǔ)前提。水環(huán)境承載力由水資源承載力和水質(zhì)承載力構(gòu)成[2]。水資源承載力是水生態(tài)和環(huán)境需要滿足下的最低承載力。水質(zhì)承載力是指河流在滿足最低水質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí)對(duì)水質(zhì)承載力的要求。這兩個(gè)指標(biāo)當(dāng)中，主要的評(píng)價(jià)指標(biāo)有以下九項(xiàng)：污水直徑比、水資源開發(fā)利用率、人均供水量、人均GDP(美元)、農(nóng)民人均純收入、城市恩格爾系數(shù)、工業(yè)回用率、工業(yè)廢水標(biāo)準(zhǔn)率、城市生活污水處理率[3]。

2.3 權(quán)重確定

采用層次分析法將復(fù)雜問題的權(quán)重確定為不同的元素，并根據(jù)元素之間的相關(guān)性和隸屬度，進(jìn)行分類組合，然后在同一層次上對(duì)兩個(gè)元素進(jìn)行比較，得出權(quán)重，最后根據(jù)每個(gè)元素的權(quán)重，確定每個(gè)元素的重要性。根據(jù)各指標(biāo)與大沙河水環(huán)境現(xiàn)狀的關(guān)系，得到各層的判斷矩陣，見表1。

表1 指標(biāo)選擇及其權(quán)重結(jié)果

續(xù)表1 指標(biāo)選擇及其權(quán)重結(jié)果

指標(biāo)承載度使用對(duì)數(shù)函數(shù)的方式計(jì)算，它是整個(gè)評(píng)價(jià)工作里，最重要的一項(xiàng)，計(jì)算公式如下：

y=a+blgx

式子中的a和b為模型中的參數(shù)。

事實(shí)上，不同層次指標(biāo)值對(duì)承載力的貢獻(xiàn)率是不同的。例如，當(dāng)指標(biāo)值很小時(shí)，指標(biāo)值的增加對(duì)承載力的提高影響不大。只有當(dāng)指標(biāo)值達(dá)到一定水平時(shí)，指標(biāo)值的增加才對(duì)承載力的提高有相應(yīng)的貢獻(xiàn)。當(dāng)承載力相對(duì)較高時(shí)，指標(biāo)值的增加會(huì)對(duì)承載力的提高產(chǎn)生顯著的影響貢獻(xiàn)不大，所以要計(jì)算指標(biāo)承載力，需要結(jié)合2013年至2018年人口增長(zhǎng)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的數(shù)據(jù)，依據(jù)我國(guó)頒布的人民生活水平標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的核算標(biāo)準(zhǔn)，見表2。

表2 水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)核算標(biāo)準(zhǔn)

2.4 水環(huán)境承載力的評(píng)價(jià)

依據(jù)對(duì)水環(huán)境承載力的理解，文章將其分為了3個(gè)主要部分，分別是生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)、人口指標(biāo)評(píng)價(jià)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況評(píng)價(jià)。根據(jù)選定的相關(guān)指標(biāo)計(jì)算3部分承載力，得到各指標(biāo)的承載力。根據(jù)各個(gè)部分的權(quán)重配比值，計(jì)算分承載力的值，在根據(jù)公式進(jìn)行水環(huán)境承載力的綜合評(píng)價(jià)，運(yùn)算過程如下：

式中：E為水環(huán)境分承載力大小；En為n個(gè)指標(biāo)的數(shù)值；Wn為第n個(gè)指標(biāo)的權(quán)重；m為指標(biāo)的數(shù)量。

文章采用層次分析法結(jié)合“模加和”方法對(duì)水環(huán)境承載力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[4]，即：分項(xiàng)承載力計(jì)算中各評(píng)價(jià)指標(biāo)的取值為無(wú)量綱0-1之間的值，將其稱為指標(biāo)承載力，綜合評(píng)價(jià)值一般也在0到1之間，值越大說明評(píng)價(jià)效果越好。

式中：E為水環(huán)境總承載力大小(無(wú)量綱)；Wi為第n個(gè)分承載力權(quán)重；Ei為第n個(gè)分承載力數(shù)值。

3 結(jié)果分析

3.1 分承載力計(jì)算

從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取出2013年至2018年的各項(xiàng)原始數(shù)據(jù)，然后將其分別代入分承載力的計(jì)算公式中，得到流域近6年來(lái)各指標(biāo)的承載力，見表3：

表3 大沙河流域水環(huán)境承載力指標(biāo)承載度

大沙河水環(huán)境承載力指標(biāo)變化雷達(dá)圖見圖1。

圖1 大沙河水環(huán)境承載力指標(biāo)變化雷達(dá)圖

由圖1可以看出，工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)率的波動(dòng)最大，指標(biāo)承載度均值最高。受到經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)影響，人均GDP與農(nóng)民人均純收入都呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢(shì)。

2013年到2018年大沙河流域水環(huán)境各分承載力計(jì)算結(jié)果如下：

水環(huán)境生態(tài)承載力的數(shù)據(jù)來(lái)源較少。僅選取了污染直徑比和水資源利用率兩個(gè)指標(biāo)[5]。根據(jù)表(1)，可以知道它們的重量。將其代入公式中，可得到大沙河流域水環(huán)境生態(tài)的承載力如見表4所示。

表4 水環(huán)境生態(tài)承載力

圖2 水環(huán)境生態(tài)承載力變化圖

人口的人均水資源量和人均GDP情況可以反映出人口分承載力的狀況，根據(jù)表(1)可以得到兩者的權(quán)重值，將其帶入至計(jì)算公式中，得到水環(huán)境人口分承載力值，見表5。

表5 水環(huán)境人口分承載力

選取城鎮(zhèn)恩格爾系數(shù)、工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)率、農(nóng)民人均收入值、工業(yè)重復(fù)用水率和生活污水處理率這五個(gè)量來(lái)表示水環(huán)境經(jīng)濟(jì)分承載能力，由公式計(jì)算可以看出，經(jīng)濟(jì)分承載力逐年增長(zhǎng)，從2013年的0.52增長(zhǎng)至2018年的0.94表，詳見表6。

表6 水環(huán)境經(jīng)濟(jì)分承載力

3.2 水環(huán)境綜合計(jì)算

水環(huán)境承載力綜合計(jì)算表，見表7。

表7 水環(huán)境承載力綜合計(jì)算表

水環(huán)境承載力動(dòng)態(tài)變化圖見圖3。

圖3 水環(huán)境承載力動(dòng)態(tài)變化圖

由其計(jì)算公式可以看出，水環(huán)境承載力值一般處于0-1之間，可以將其分為極差、差、一般和好4個(gè)等級(jí)[6]，見表8。2013—2018年大沙河的水環(huán)境承載程度處于極差和差兩個(gè)等級(jí)，水環(huán)境狀態(tài)非常脆弱。水環(huán)境承載力總體水平偏低，變化趨勢(shì)不明顯見圖，見4。

表8 承載力與可承載類型對(duì)照

圖4 水資源承載力綜合變化圖

2013年至2018年水環(huán)境承載力的變化趨勢(shì)呈現(xiàn)出不斷波動(dòng)，總體降低的趨勢(shì)，從2013年的0.27降低至2018年的0.24。大沙河水環(huán)境承載力值均處于0.5以下，其中2014年和2017年的承載力為極差類型，水環(huán)境狀態(tài)為崩潰狀態(tài)。2013、2015、2016和2018年的水環(huán)境承載力均處于差的范圍內(nèi)，水環(huán)境狀態(tài)為脆弱，人口承載力逐年降低，但是拉伸了人均水資源量，間接提高了水環(huán)境承載力。人口分承載力呈現(xiàn)出逐年降低的趨勢(shì)，人口的降低會(huì)導(dǎo)致人均水資源量的減少?gòu)亩岣咚h(huán)境承載力。由于經(jīng)濟(jì)逐年增長(zhǎng)，人口總量整體略微降低，經(jīng)濟(jì)承載力呈現(xiàn)出逐年增大的趨勢(shì)，經(jīng)濟(jì)承載力和人口承載力在2018年都達(dá)到了好的標(biāo)準(zhǔn)。而生態(tài)承載力在2013年出現(xiàn)下跌，隨后著年增加。

4 結(jié) 論

文章在收集到現(xiàn)有資料的條件下，采用層次分析法和模加和法對(duì)大沙河河流域的水環(huán)境承載力進(jìn)行了分析，最終得出：

1)2013年至2018年，大沙河流域的水環(huán)境承載力均<1，在0.2-0.5之間波動(dòng)。

2)人口和生態(tài)分承載力變化率較低，均在0.5以下，而經(jīng)濟(jì)分承載力變化較大，由0.52增長(zhǎng)至0.94.

3)大沙河的水環(huán)境承載力類型均處于差以下，雖然逐年增長(zhǎng)，但增長(zhǎng)率較低，水環(huán)境狀態(tài)較為脆弱。

為提高水環(huán)境承載力，保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)，應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)水資源管理，保護(hù)大沙河流域水環(huán)境質(zhì)量[7]。調(diào)整用水結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)河長(zhǎng)制的實(shí)施。全面加強(qiáng)水環(huán)境管理，系統(tǒng)規(guī)劃、綜合治理江河湖泊水環(huán)境，實(shí)現(xiàn)水清岸綠的干凈優(yōu)美的江河湖泊環(huán)境。