浙江省“五水共治”決策前后水環(huán)境安全評(píng)估預(yù)警

何月峰，李文潔，陳佳，盧瑛瑩

(浙江省環(huán)境保護(hù)科學(xué)設(shè)計(jì)研究院， 浙江 杭州 310007)

0　引　言

水環(huán)境安全是20世紀(jì)末提出的一個(gè)重要概念，2000年荷蘭海牙“第二屆世界水論壇及部長(zhǎng)級(jí)會(huì)議”宣言指出： 水環(huán)境安全就是確保每個(gè)人都能夠得到充裕的潔凈水，并確保人們免受與水相關(guān)的災(zāi)害威脅[1]. 浙江省人均水資源量只有1 760 m3，已經(jīng)逼近世界公認(rèn)的1 700 m3警戒線[2]. 雖然，浙江省單位面積水資源量排全國(guó)第4，但由于80%的水資源分布于山區(qū)，所以人口集中、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的浙東是重點(diǎn)缺水地區(qū)， 主要有供需缺口大、結(jié)構(gòu)矛盾突出、污染嚴(yán)重、有效利用率低等問題. 針對(duì)水環(huán)境安全問題，浙江省省委、省政府提出了 “五水共治”的重要決策. 治水不僅是深化改革惠民生的要求，也是有效投資促轉(zhuǎn)型、現(xiàn)代文明樹新風(fēng)、綠色發(fā)展優(yōu)環(huán)境的需要. 因此，對(duì)浙江省治水決策前后水環(huán)境的安全狀況進(jìn)行評(píng)估，對(duì)“五水共治”規(guī)劃目標(biāo)下階段水環(huán)境安全預(yù)警狀態(tài)及治水行動(dòng)成效具有重要的現(xiàn)實(shí)意義.

“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”(PSR)模型，是聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署針對(duì)可持續(xù)發(fā)展機(jī)理研究提出的一個(gè)概念框架[3-4]. 很多專家利用該模型對(duì)不同區(qū)域水環(huán)境安全進(jìn)行了評(píng)估研究. 林媚珍等[5]運(yùn)用PSR概念模型建立指標(biāo)體系，對(duì)中山市生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)估，用安全值衡量安全程度，從而將定性的評(píng)價(jià)結(jié)果量化.沈靜[6]采用“驅(qū)動(dòng)力-壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”(DPSR)模型，以城鎮(zhèn)化進(jìn)程作為水環(huán)境的驅(qū)動(dòng)力，從壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3個(gè)角度對(duì)影響水環(huán)境安全的因素進(jìn)行分類，從四方面構(gòu)建了城鎮(zhèn)化進(jìn)程中衡量水環(huán)境安全的指標(biāo)體系. 本研究基于PSR模型對(duì)浙江省“五水共治”決策前后水環(huán)境安全進(jìn)行評(píng)估預(yù)警，從時(shí)間序列上分析浙江省“五水共治”分階段規(guī)劃背景下水環(huán)境安全的動(dòng)態(tài)演變趨勢(shì)，以為浙江省治水工作提供參考依據(jù).

1　評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與分析方法

1.1　PSR模型指標(biāo)體系的構(gòu)建

PSR模型包括3個(gè)并列又相互作用的要素. 其中，“壓力”是指社會(huì)系統(tǒng)中限制可持續(xù)發(fā)展的一些因素；“狀態(tài)”不僅反映社會(huì)狀態(tài)，而且反映生態(tài)環(huán)境狀態(tài)；“響應(yīng)”是人類保護(hù)資源環(huán)境過程中所采取的有效措施[7]. 本文依據(jù)PSR模型，構(gòu)建包括壓力、狀態(tài)和響應(yīng)三方面目標(biāo)體系. 每個(gè)目標(biāo)體系下包括治污水，防洪、排澇，保供水和抓節(jié)水4個(gè)指數(shù). 每個(gè)指數(shù)下根據(jù)科學(xué)性、完整性、系統(tǒng)性、獨(dú)立性、代表性和可操作性的原則，選取若干個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建PSR評(píng)估模型[8-9]. 本研究采用34項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)，構(gòu)建水環(huán)境安全評(píng)估模型(見表1)，涵蓋了社會(huì)經(jīng)濟(jì)、自然資源和生態(tài)環(huán)境等各個(gè)方面，具有較強(qiáng)的適用性和代表性. 評(píng)估體系指標(biāo)中的數(shù)據(jù)時(shí)間點(diǎn)為2013，2014，2015，2017，2020年，各指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于浙江省相應(yīng)年份的統(tǒng)計(jì)年鑒、浙江省水資源公報(bào)、浙江省“十三五”環(huán)保規(guī)劃等. PSR模型各指標(biāo)原始值見表1.

1.2　基于層次分析法的指標(biāo)權(quán)重確定

本研究采用層次分析法(AHP)確定水環(huán)境安全評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重系數(shù). AHP方法是指標(biāo)權(quán)重確定的一種有效方法，以建立層次清晰的指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)為目的，把相互關(guān)聯(lián)的要素按隸屬關(guān)系劃分為若干層次，建立準(zhǔn)則層-指數(shù)層、指數(shù)層-指標(biāo)層的判斷矩陣[10]. 結(jié)合全省各級(jí)五水共治辦及高校、科研院所等20多位專家學(xué)者對(duì)指數(shù)和指標(biāo)的獨(dú)立打分，利用yaahp軟件得到各要素的相對(duì)重要性權(quán)重，并計(jì)算判斷矩陣的隨機(jī)一致性比例，要求一致性比例CR小于0.1，最后求得各指標(biāo)的綜合權(quán)重[9]. PSR模型的各指標(biāo)權(quán)重見表2.

1.3　指標(biāo)數(shù)據(jù)歸一化

主要基于時(shí)間序列分析對(duì)浙江省水環(huán)境安全進(jìn)行評(píng)估預(yù)警，因此，采用與指標(biāo)最優(yōu)值對(duì)比的方式對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，公式如下：

(1)

X′為正向指標(biāo)，數(shù)值越大越安全.

(2)

X″為負(fù)向指標(biāo)，數(shù)值越小越安全.

式(1)和(2)中，X為原始值；X′，X″為歸一化值；Xs為標(biāo)準(zhǔn)值. 當(dāng)X′，X″計(jì)算值大于1時(shí)，取值1. PSR模型各指標(biāo)無量綱標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值見表3.

1.4　綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的確定

水環(huán)境安全評(píng)估的綜合指數(shù)為各子指標(biāo)的加權(quán)和[11]：

(3)

其中，Si為水環(huán)境安全評(píng)估綜合指數(shù)；Wj為各指標(biāo)的權(quán)重；Yij為各指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值. 同時(shí)，參考吳舜澤等[12]的《國(guó)家環(huán)境安全評(píng)估報(bào)告》，采用綜合指數(shù)分級(jí)方法，將水環(huán)境安全綜合指數(shù)劃分為5個(gè)等級(jí)，如表4所示.

表2　PSR模型中各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)

Table 2　Weighting factors of each index in PSR model

準(zhǔn)則層“五水共治”指數(shù)層指標(biāo)層權(quán)重壓力0.3331治污水0.5608萬元GDP廢水排放量0.3043年人均廢水排放量0.2175主要污染物(COD)排放負(fù)荷0.3913城市化水平0.0869防洪、排澇0.0474年平均降水量0.2131森林覆蓋率0.2664城市綠化覆蓋率0.1707水網(wǎng)密度指數(shù)0.3498保供水0.1079全年人均供水總量0.5898城市人均日供水綜合生產(chǎn)能力0.4102抓節(jié)水0.2839萬元GDP用水量0.1097規(guī)模以上高耗水型行業(yè)生產(chǎn)總值比重0.5384農(nóng)田灌溉用水負(fù)荷0.3519狀態(tài)0.1666治污水0.5608水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率0.3333地表水Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)斷面比例0.4286劣V類水質(zhì)比例0.2381防洪、排澇0.0474洪澇臺(tái)旱災(zāi)害受災(zāi)人口占總?cè)丝诒戎?.4167洪澇臺(tái)旱災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失占GDP比重0.5833保供水0.1079城市用水普及率0.3126農(nóng)村自來水普及率0.1249飲用水水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)率0.5625抓節(jié)水0.2839人均水資源量0.6154水資源開發(fā)利用程度0.3846響應(yīng)0.5003治污水0.5608城市污水處理率0.2917工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放率0.2084農(nóng)村污水處理率0.1250環(huán)境污染治理投資總額占GDP比重0.3750防洪、排澇0.0474水庫(kù)年底人均蓄水量0.4329人均排水管道長(zhǎng)度0.5671保供水0.1079人均供水管道長(zhǎng)度0.4001供水工程投資額度占GDP比重0.5999抓節(jié)水0.2839工業(yè)重復(fù)用水率0.4500污水再生水利用率0.3000節(jié)水措施投資額占GDP比重0.2500

表3　各指標(biāo)無量綱標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值

表4　水環(huán)境安全等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2　結(jié)果與分析

2.1　壓力、狀態(tài)、響應(yīng)指數(shù)分析

利用權(quán)重系數(shù)與歸一化數(shù)據(jù)，得到PSR模型中“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”的各指數(shù)變化情況，如圖1所示.

圖1　水環(huán)境安全準(zhǔn)則層相對(duì)安全度值Fig.1　Relative safety value of water environment security for criteria layer

從圖1中可以看出，浙江省治水前后及今后的若干年內(nèi)，水環(huán)境安全壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3個(gè)指數(shù)均有所提升. 其中，狀態(tài)層提升最快，由2013年的0.676 2升高到2020年的0.956 0，提升了41.38%；壓力層改善趨勢(shì)較為平緩，由2013年的0.637 6升高到2020年的0.746 5，僅改善了17.08%. 圖1直觀地展示了浙江省面臨的水環(huán)境安全問題，從中可以發(fā)現(xiàn)，隨著“五水共治”工作的開展及持續(xù)推進(jìn)，浙江省水環(huán)境安全狀態(tài)較治水前有了較大幅度的改善，到2020年，將達(dá)到很高的層次. 然而,浙江省作為經(jīng)濟(jì)大省，面臨的水環(huán)境安全壓力依舊很大，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展將對(duì)水環(huán)境安全造成持續(xù)影響.

2.2　水環(huán)境安全綜合指數(shù)分析

利用權(quán)重系數(shù)與歸一化數(shù)據(jù)，計(jì)算得到浙江省治水前后水環(huán)境安全綜合指數(shù)的變化情況，如圖2所示，指數(shù)對(duì)應(yīng)的安全等級(jí)如表5所示.

圖2　浙江省水環(huán)境安全綜合指數(shù)的變化情況Fig.2　Composite index value of water environment security in Zhejiang province

年份安全度安全等級(jí)表征狀態(tài)20130.5999Ⅲ預(yù)警狀態(tài)20140.6442Ⅳ較安全狀態(tài)20150.7010Ⅳ較安全狀態(tài)20170.7545Ⅳ較安全狀態(tài)20200.7989Ⅳ較安全狀態(tài)

從圖2和表5中可以看出，浙江省治水前后及今后若干年，水環(huán)境安全綜合指數(shù)將保持持續(xù)改善的趨勢(shì). 治水前的2013年，浙江省水環(huán)境處于預(yù)警狀態(tài)(0.599 9)，開展治水工作2 a來，2015年水環(huán)境已達(dá)到較安全狀態(tài)(0.701 0). 隨著“五水共治”工作分階段相繼實(shí)施，2017年和2020年水環(huán)境安全綜合指數(shù)將分別達(dá)到0.754 5和0.798 9，較2015年分別上升7.63%和13.97%. 按照水環(huán)境安全狀態(tài)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，浙江省水環(huán)境將維持在較安全接近安全的臨界狀態(tài). 可見，在“五水共治”政策強(qiáng)有力的推動(dòng)下，到2020年浙江省水環(huán)境將得到明顯改善.

2.3　水環(huán)境安全排警調(diào)控

雖然，在“五水共治”規(guī)劃情景下，浙江省的水環(huán)境安全狀況將有顯著改善，但距離全面安全狀態(tài)還有提升的空間. 結(jié)合水環(huán)境安全指標(biāo)歸一化數(shù)值及指標(biāo)權(quán)重分析，選取部分指標(biāo)作為影響水環(huán)境安全的脅迫因子，參照各類先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合可行性分析，將脅迫因子作為重點(diǎn)改善對(duì)象，構(gòu)建脅迫因子排警調(diào)控方案. 其中，脅迫因子調(diào)控方案情景1為調(diào)整優(yōu)化 “萬元GDP廢水排放量”“主要污染物(COD)排放負(fù)荷”和“環(huán)境污染治理投資總額占GDP比重”3個(gè)指標(biāo). 將萬元GDP廢水排放量調(diào)控在7.00 t，主要污染物(COD)排放負(fù)荷調(diào)控在5.60 t·km-2，環(huán)境污染治理投資總額占GDP比重調(diào)控在2.40%；情景2為調(diào)整優(yōu)化“萬元GDP廢水排放量”“主要污染物(COD)排放負(fù)荷”“環(huán)境污染治理投資總額占GDP比重”“規(guī)模以上高耗水型行業(yè)生產(chǎn)總值比重”和“人均供水管道長(zhǎng)度”5個(gè)指標(biāo)，在情景1的背景下,規(guī)模以上高耗水型行業(yè)生產(chǎn)總值比重調(diào)控在30.00%，人均供水管道長(zhǎng)度3.50 km. 分析可知，在脅迫因子管控方案情景1狀態(tài)下，2020年浙江省水環(huán)境安全綜合指數(shù)將達(dá)0.811 5，比規(guī)劃情景下同期高1.56%，水環(huán)境呈安全狀態(tài)；在脅迫因子管控方案情景2狀態(tài)下，2020年浙江省水環(huán)境安全值為0.819 5，雖然較于調(diào)控方案1有所上升(上升了1.02%)，但水環(huán)境安全度整體趨向平穩(wěn)，顯示出脅迫因子調(diào)控的邊際遞減效應(yīng).

3　結(jié)論與建議

綜合采用PSR模型和AHP方法，對(duì)浙江省治水前后的水環(huán)境安全進(jìn)行了評(píng)估預(yù)警. 主要結(jié)論與建議如下：

3.1隨著浙江省“五水共治”行動(dòng)的推進(jìn)，浙江省水環(huán)境安全度在治水前后有了較大的改善，2014年水環(huán)境邁入較安全的狀態(tài)，且各項(xiàng)指數(shù)均平穩(wěn)提高.可見，持續(xù)穩(wěn)定的治水政策的推進(jìn)對(duì)水環(huán)境安全度的提升十分重要.

3.2分析治污水，防洪、排澇水，保供水和抓節(jié)水4個(gè)方面指數(shù)，治污水仍然是今后浙江省“五水共治”的重中之重. 治污水，防洪、排澇水，保供水和抓節(jié)水相輔相成，對(duì)今后浙江省“五水共治”政策的完善與推進(jìn)意義重大.

3.3在“五水共治”分階段規(guī)劃情景下，浙江省2017年和2020年水環(huán)境安全度值將分別達(dá)到0.754 5和0.798 9，維持在較安全、接近安全的臨界狀態(tài). 可見，在目前的規(guī)劃情景下，雖然水環(huán)境安全有較大的改善，但要達(dá)到安全狀態(tài)仍任重而道遠(yuǎn).

3.4結(jié)合脅迫因子分析，在3項(xiàng)脅迫因子調(diào)控和5項(xiàng)脅迫因子調(diào)控方案的情景下，2020年浙江省水環(huán)境安全度將分別達(dá)到0.811 5和0.819 5，說明適當(dāng)調(diào)控脅迫因子將促進(jìn)浙江省水環(huán)境邁入安全狀態(tài)，但也存在調(diào)控邊際效應(yīng).

參考文獻(xiàn)(References)：

[1]邱德華.區(qū)域水安全戰(zhàn)略的研究進(jìn)展水科學(xué)進(jìn)展[J].水科學(xué)進(jìn)展,2005,16(2)： 305-312.

QIU D H. Research advances in regional water security strategy [J].AdvancesinWaterScience,2005,16(2)： 305-312.

[2]朱法君,王亞紅.浙江省水資源可持續(xù)利用總體思路及對(duì)策研究[J].浙江水利科技,2010(4)： 1-4.

ZHU F J,WANG Y H. Sustainable usage of water resources in Zhejiang province ： Overall idea and strategy [J].ZhejiangHydrotechnics,2010(4)： 1-4.

[3]葉正偉,孫艷麗.基于PSR模型的江蘇沿海大開發(fā)地區(qū)水環(huán)境安全評(píng)價(jià)——以鹽城市為例[J].水土保持研究,2013,20(6)： 197-202.

YE Z W,SUN Y L. Assessment on water environment security in the coastal development region in Jiangsu based on PSR model-A case study in Yancheng city[J].ResearchofSoilandWaterConservation,2013,20(6)： 197-202.

[4]OECD.CoreSetofIndicatorsforEnvironmentalPerformanceReview.EnvironmentalMonographNo.83[R].Paris： OECD, 1993.

[5]林媚珍,許陽萍,謝鴻宇，等.基于PSR-AHP方法的中山市生態(tài)安全評(píng)價(jià)[J].華南師范大學(xué)學(xué)報(bào),2010,4,107-111.

LIN M Z, XU Y P, XIE H Y, et al.Ecological security assessment of Zhongshan city based on the “pressure-status-response”-analytic hierarchy method[J].JournalofSouthChinaNormalUniversity,2010(4): 107-111.

[6]沈靜.城鎮(zhèn)化進(jìn)程中崇明主要城鎮(zhèn)水環(huán)境安全研究[D].上海： 華東師范大學(xué), 2008.

SHEN J.StudyonWaterEnvironmentSafetyofChongmingMajorTownsintheProcessofUrbanization[D]. Shanghai： East China Normal University, 2008.

[7]陳甲球.PSR模型在資源環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用分析[J].石材,2006(7)： 28-30.

CHEN J Q.Application of PSR model in resource and environment protection[J].Stone,2006(7)： 28-30.

[8]劉焱序,李春越,任志遠(yuǎn),等.基于LUCC的生態(tài)型城市土地生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)[J].水土保持研究,2012,19(4)： 125-130.

LIU Y X,LI C Y,REN Z Y, et al.Land eco-sensitivity assessment based on LUCC in ecological city[J].ResearchofSoilandWaterConservation,2012,19(4)： 125-130.

[9]何月峰,沈海萍,馮曉飛,等.基于壓力-狀態(tài)-響應(yīng)模型和“五水共治”決策的浙江省水環(huán)境安全評(píng)價(jià)[J].水資源保護(hù),2016,32(6): 104-122.

HE Y F, SHEN H P, FENG X F, et al. Assessment of water environmental security in Zhejiang province based on PSR model and policy of co-governance of five water categories[J].WaterResourcesProtection,2016,32(6): 104-122.

[10]MASKREY A.DisasterMitigation：ACommunityBasedApproach[M]. Oxford： Oxfam, 1989.

[11]韓宇平,阮本清.區(qū)域水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系初步研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2003,23(20)： 267-272.

HAN Y P, RUAN B Q.Research on evaluation index system of water safety[J].ActaScientiaeCircumstantiae,2003,23(20)： 267-272.

[12]吳舜澤,王金南,周勁松,等.國(guó)家環(huán)境安全評(píng)估報(bào)告[M].北京： 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2006.

WU S Z,WANG J N,ZHOU J S, et al.NationalEnvironmentalSafetyAssessmentReport[M].Beijing： China Environmental Science Press,2006.