灤河流域水生態(tài)承載力評(píng)估研究

任曉慶， 楊中文， 張 遠(yuǎn)， 王玉秋， 周凱文，3， 張魯駿

(1.南開(kāi)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院， 天津 300350； 2.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院河流生態(tài)保護(hù)與修復(fù)研究室， 北京 100012； 3.大連海洋大學(xué) 水產(chǎn)與生命學(xué)院， 遼寧 大連 116023)

1 研究背景

灤河流域生態(tài)地位至關(guān)重要，是我國(guó)京津冀地區(qū)的重要生態(tài)屏障，也是包括天津、保定、承德等北方大中型城市的重要水源區(qū)。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展、人口數(shù)量急劇增加、城鎮(zhèn)化進(jìn)程逐步加快、水資源情勢(shì)發(fā)生變化，流域內(nèi)水資源供需矛盾突出、水環(huán)境污染加劇，水生態(tài)系統(tǒng)逐步退化，各種生態(tài)環(huán)境問(wèn)題頻繁發(fā)生[1]。

近年來(lái)，灤河流域先后成為國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)(2014年)、國(guó)土江河綜合整治(2015年)、山水林田湖生態(tài)保護(hù)修復(fù)(2016年)和生態(tài)補(bǔ)償(2016年)等先行示范區(qū)。為促進(jìn)流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展相協(xié)調(diào)，亟需以承載力為抓手，系統(tǒng)評(píng)估診斷灤河流域水生態(tài)環(huán)境狀況與短板，為改善流域生態(tài)環(huán)境建設(shè)生態(tài)文明提供技術(shù)支撐。

承載力是衡量人類活動(dòng)與自然生態(tài)環(huán)境間相互關(guān)系的科學(xué)概念[2-3]，近年來(lái)與資源、環(huán)境、生態(tài)等學(xué)科相結(jié)合，提出眾多承載力概念[4]。基于生態(tài)文明發(fā)展理念，水生態(tài)承載力(Hydro-Ecological Carrying Capacity, HECC)是針對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)健康保障提出的新興科學(xué)概念[5]?！笆晃濉币詠?lái)，國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)(水專項(xiàng))針對(duì)水生態(tài)承載力開(kāi)展了大量基礎(chǔ)科學(xué)研究。在其推動(dòng)下，水生態(tài)承載力研究在概念內(nèi)涵[6-7]、評(píng)價(jià)指標(biāo)[8-9]、評(píng)價(jià)方法[10-11]等方面均取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。張遠(yuǎn)等[12]回顧了水生態(tài)承載力的發(fā)展歷程，基于水生態(tài)系統(tǒng)功能特性科學(xué)辨析了其概念內(nèi)涵，并提出涵蓋“水資源-水環(huán)境-水生態(tài)-水安全”四維功能要素的承載力指標(biāo)體系，為水生態(tài)承載力系統(tǒng)科學(xué)評(píng)估和未來(lái)流域生態(tài)環(huán)境綜合管理奠定了基礎(chǔ)。

當(dāng)前，灤河流域承載力研究基礎(chǔ)薄弱，前人僅針對(duì)水資源[13]和水環(huán)境[14]單方面進(jìn)行了初步探索，而未從水生態(tài)系統(tǒng)功能完整性角度系統(tǒng)解析流域承載力及其限制因素。為全面診斷灤河流域水生態(tài)環(huán)境狀況，本研究擬構(gòu)建基于水生態(tài)系統(tǒng)功能完整性的承載力評(píng)估技術(shù)方法，從“水資源-水環(huán)境-水生態(tài)-水安全”四個(gè)維度系統(tǒng)評(píng)價(jià)了灤河流域水生態(tài)承載力狀態(tài)并識(shí)別關(guān)鍵影響因素，以期為流域水生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展提供指導(dǎo)。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)概況

灤河(包括冀東諸河)位于華北平原東北部(東經(jīng)115°30′～119°45′、北緯39°10′～42°40′)，是海河流域四大水系之一，發(fā)源于河北省巴彥古爾圖山北麓，向東南流經(jīng)內(nèi)蒙古、河北和遼寧后，于河北樂(lè)亭縣匯入渤海，全長(zhǎng)888 km。灤河流域面積為54 580 km2，北部地勢(shì)較高，南部地勢(shì)較低，包括高原、山地和平原地貌，其中高原山脈面積占流域總面積的86%；流域年均降水量為400～700 mm，多年平均徑流量為47.47×108m3。依據(jù)《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(國(guó)發(fā)﹝2015﹞17號(hào))，將灤河流域劃分成30個(gè)控制單元區(qū)。進(jìn)一步綜合考慮灤河流域水系分布、地理位置、功能定位等特點(diǎn)，將地理區(qū)位相近、生態(tài)環(huán)境相似、服務(wù)功能相同的控制單元合并，最終形成9個(gè)水生態(tài)承載力評(píng)估基本單元。灤河流域水系概況與評(píng)估單元?jiǎng)澐忠?jiàn)圖1。

2.2 數(shù)據(jù)收集與調(diào)查分析

本研究數(shù)據(jù)來(lái)源主要包括歷史統(tǒng)計(jì)資料和野外水生態(tài)調(diào)查數(shù)據(jù)。通過(guò)數(shù)據(jù)收集，獲得系列統(tǒng)計(jì)資料包括：流域內(nèi)各縣2013-2016年統(tǒng)計(jì)年鑒、水資源公報(bào)、環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、近年流域土地利用數(shù)據(jù)和各類斷面水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、水文站及閘壩信息(包括2007-2016年流量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù))等。2016年9月-2017年5月期間，對(duì)灤河流域開(kāi)展了系列生態(tài)環(huán)境調(diào)查。以每300～500 km2設(shè)置1個(gè)點(diǎn)位，在灤河干流及主要支流布設(shè)采樣點(diǎn)。其中，灤河干流及主要支流布設(shè)點(diǎn)位46個(gè)，冀東沿海諸河布設(shè)點(diǎn)位26個(gè)，引灤線路2個(gè)點(diǎn)位，共計(jì)74個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)樣品的采集、保存和運(yùn)輸、監(jiān)測(cè)等均按技術(shù)規(guī)范[15]進(jìn)行，并依據(jù)文獻(xiàn)[16]測(cè)定樣品中氨氮、總氮、總磷的濃度；流域內(nèi)魚(yú)類、藻類和大型底棲動(dòng)物采集與分析方法參考文獻(xiàn)[17]。

2.3 評(píng)價(jià)方法

基于灤河流域的生態(tài)環(huán)境特征，本文從生態(tài)系統(tǒng)功能完整性的角度構(gòu)建水生態(tài)承載力評(píng)估指標(biāo)體系，并結(jié)合主客觀賦權(quán)綜合法提出水生態(tài)承載力評(píng)估及指標(biāo)貢獻(xiàn)量化方法。

2.3.1 指標(biāo)體系構(gòu)建 基于流域水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能特性[18]及其分類體系[19]，考慮水生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人類社會(huì)活動(dòng)的承載關(guān)系，圍繞“水資源-水環(huán)境-水生態(tài)-水安全”(Water Resources-Environment-Ecosystem-Security，WaREES)4個(gè)服務(wù)功能維度，建立WaREES水生態(tài)承載力指標(biāo)框架。

基于灤河流域生態(tài)環(huán)境特征和數(shù)據(jù)收集調(diào)查情況，結(jié)合國(guó)家“三線一單”管控需求[20]和專家經(jīng)驗(yàn)判斷，選擇18個(gè)代表性評(píng)估指標(biāo)，構(gòu)建灤河流域水生態(tài)承載力“專項(xiàng)-分析-評(píng)估”3級(jí)指標(biāo)體系，如表1所示。

表1 灤河流域水生態(tài)承載力指標(biāo)體系及其賦權(quán)

注：標(biāo)“★”的評(píng)估指標(biāo)采用主成分分析法賦權(quán)，其他指標(biāo)采用主觀賦權(quán)。

2.3.2 指標(biāo)賦分賦權(quán) 通過(guò)針對(duì)待評(píng)估區(qū)域調(diào)查、歷史數(shù)據(jù)收集和指標(biāo)分析計(jì)算(參見(jiàn)表1中參考文獻(xiàn))，獲得各評(píng)估指標(biāo)值。各評(píng)估指標(biāo)的賦分標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)技術(shù)指南、參考文獻(xiàn)和專家經(jīng)驗(yàn)[29-30]。

采用“主成分分析+專家打分”主客觀結(jié)合賦權(quán)方式，對(duì)“專項(xiàng)-分項(xiàng)-評(píng)估”3級(jí)指標(biāo)分別確定權(quán)重，以綜合體現(xiàn)決策人員主觀意志與決策問(wèn)題客觀實(shí)際。其中，對(duì)于頂層專項(xiàng)指標(biāo)(4個(gè))與分項(xiàng)指標(biāo)(8個(gè))，均采用專家主觀賦權(quán)方式確定其權(quán)重；考慮評(píng)估指標(biāo)對(duì)上級(jí)分項(xiàng)指標(biāo)的獨(dú)立貢獻(xiàn)關(guān)系，對(duì)指標(biāo)分散、不確定性較高的相關(guān)評(píng)估指標(biāo)(表1中以★標(biāo)注)采用基于主成分分析(PCA)的客觀賦權(quán)方法[31]確定其權(quán)重，其他獨(dú)立評(píng)估指標(biāo)則均主觀賦權(quán)為1(表1)。

2.3.3 綜合評(píng)估分級(jí) 基于各指標(biāo)賦分和權(quán)重值，開(kāi)展評(píng)估指標(biāo)-分項(xiàng)指標(biāo)-專項(xiàng)指標(biāo)自下而上逐層綜合評(píng)估，步驟如下：

(1)根據(jù)評(píng)估指標(biāo)賦分值，分別加權(quán)求和計(jì)算相應(yīng)分項(xiàng)指標(biāo)值，如下式：

(1)

式中:Fij為第i個(gè)專項(xiàng)指標(biāo)中第j個(gè)分項(xiàng)指標(biāo)值的分值；Pijk為第i個(gè)專項(xiàng)指標(biāo)的第j個(gè)分項(xiàng)指標(biāo)中第k個(gè)評(píng)估指標(biāo)的分值；Wijk為第i個(gè)專項(xiàng)指標(biāo)的第j個(gè)分項(xiàng)指標(biāo)中第k個(gè)評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重；n為第j個(gè)分項(xiàng)指標(biāo)中包含評(píng)估指標(biāo)的個(gè)數(shù)。

(2)進(jìn)一步加權(quán)求和計(jì)算各專項(xiàng)指標(biāo)分值：

(2)

式中：Zi為第i個(gè)專項(xiàng)指標(biāo)的分值；Wij為第i個(gè)專項(xiàng)指標(biāo)的第j個(gè)分項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重；m為第i個(gè)專項(xiàng)指標(biāo)下包含分項(xiàng)指標(biāo)個(gè)數(shù)。

(3)計(jì)算水生態(tài)承載力指數(shù)(HECCI)值：

(3)

式中：Wi為第i個(gè)專項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重。

(4)等級(jí)評(píng)判。將水生態(tài)承載力狀態(tài)分為5級(jí)：最佳承載、安全承載、臨界承載、超載和嚴(yán)重超載，相應(yīng)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。據(jù)表2，分別評(píng)判各

專項(xiàng)指標(biāo)和HECCI分值對(duì)應(yīng)的承載力狀態(tài)等級(jí)。

表2 承載狀態(tài)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2.3.4 指標(biāo)貢獻(xiàn)量化 為明確各評(píng)估指標(biāo)對(duì)HECCI的貢獻(xiàn)，進(jìn)一步提出指標(biāo)貢獻(xiàn)定量計(jì)算方法，如下式所示：

CPijk=Pijk·Wijk·Wij·Wi

(4)

式中：CPijk為第i個(gè)專項(xiàng)指標(biāo)的第j個(gè)分項(xiàng)指標(biāo)中第k個(gè)評(píng)估指標(biāo)對(duì)HECCI的貢獻(xiàn)值。

3 結(jié)果與分析

3.1 灤河流域總體承載狀態(tài)

灤河流域9個(gè)評(píng)估單元HECCI分值介于43～54之間，平均值為48.1分，總體上呈臨界超載狀態(tài)(表3、圖2)。從空間分布看(圖2)，處于中游山區(qū)的灤河潘大水庫(kù)上游評(píng)估單元、引灤入津評(píng)估單元和遼寧省青龍河評(píng)估單元(編號(hào)7～9)承載狀態(tài)較好，HECCI均值為52.0；下游平原區(qū)的天津市于橋水庫(kù)評(píng)估單元、灤河大黑汀下游評(píng)估單元、青龍河秦皇島評(píng)估單元、冀東沿海唐山評(píng)估單元和冀東沿海秦皇島評(píng)估單元(編號(hào)1～5)承載力偏弱，HECCI均值為46.6；上游內(nèi)蒙古自治區(qū)灤河評(píng)估單元(編號(hào)6)承載力狀態(tài)最差。

表3 各評(píng)估單元專項(xiàng)與HECCI評(píng)分值及總體承載狀態(tài)

3.2 灤河流域?qū)ｍ?xiàng)承載狀態(tài)

(1)水資源。如圖3和表3所示，水資源專項(xiàng)在灤河流域大部分評(píng)估單元中呈現(xiàn)超載甚至嚴(yán)重超載狀態(tài)。其中，呈水資源嚴(yán)重超載的區(qū)域包括下游平原區(qū)的冀東沿海唐山評(píng)估單元、青龍河秦皇島評(píng)估單元、冀東沿海秦皇島評(píng)估單元和灤河大黑汀下游評(píng)估單元(專項(xiàng)評(píng)分均<10)，以及中游山區(qū)的引灤入津評(píng)估單元和灤河潘大水庫(kù)上游評(píng)估單元(專項(xiàng)評(píng)分僅為11.5和12.0)。上述結(jié)果表明，從水資源稟`賦和水資源利用角度看，灤河全流域承載狀態(tài)極差，嚴(yán)重影響流域水生態(tài)系統(tǒng)整體承載能力。

圖1 灤河流域水系概況與評(píng)估單元?jiǎng)澐謭D

圖2 灤河流域各評(píng)估單元HECCI和專項(xiàng)指標(biāo)得分

(2)水環(huán)境。灤河流域各評(píng)估單元水環(huán)境專項(xiàng)得分介于44.9～77.3分之間，中游的遼寧省青龍河評(píng)估單元和天津市于橋水庫(kù)評(píng)估單元水環(huán)境承載狀態(tài)相對(duì)較差，處于臨界超載狀態(tài)，專項(xiàng)得分均小于50。說(shuō)明從水環(huán)境納污和水環(huán)境凈化服務(wù)角度看，灤河流域水環(huán)境專項(xiàng)承載狀況總體較好，但在局部地區(qū)不容樂(lè)觀，處于臨界超載狀態(tài)。

(3)水生態(tài)。灤河流域各評(píng)估單元水生態(tài)專項(xiàng)得分介于37.8～58.1之間，其中冀東沿海唐山評(píng)估單元被評(píng)為超載狀態(tài)，水生態(tài)專項(xiàng)得分僅為37.8。表明灤河流域水生生境維持和水生生物保育狀況不佳，使得流域水生態(tài)專項(xiàng)承載力瀕臨超載的邊緣。

(4)水安全。灤河流域各評(píng)估單元水安全專項(xiàng)得分介于22.2～80.2之間，大部分單元為安全承載等級(jí)以上，無(wú)嚴(yán)重超載區(qū)域。其中，灤河潘大水庫(kù)上游評(píng)估單元為最佳承載狀態(tài)，引灤入津評(píng)估單元、青龍河秦皇島評(píng)估單元、灤河大黑汀下游評(píng)估單元等5個(gè)中下游評(píng)估單元水安全承載等級(jí)相對(duì)較好(安全承載，專項(xiàng)得分>60)。表明從調(diào)蓄安全和用水安全角度看，灤河流域總體水安全狀況較好，但在中上游局部地區(qū)水安全保障不力。

3.3 指標(biāo)貢獻(xiàn)定量分析

如圖4所示，灤河流域水生態(tài)承載力各評(píng)估指標(biāo)對(duì)HECCI的平均貢獻(xiàn)量為22.8分；其中貢獻(xiàn)量最大的評(píng)估指標(biāo)為D21集中式飲用水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)率(累計(jì)貢獻(xiàn)104.8分)，其次是B211水質(zhì)綜合得分(累計(jì)貢獻(xiàn)77.3分)；其他評(píng)估指標(biāo)貢獻(xiàn)量明顯偏低。綜合計(jì)算各分項(xiàng)指標(biāo)貢獻(xiàn)率得出，用水安全指數(shù)貢獻(xiàn)率最高，為24.2%；其次是水環(huán)境凈化指數(shù)，貢獻(xiàn)率為17.9%；水環(huán)境納污指數(shù)、水生生物指數(shù)和水生生境指數(shù)對(duì)流域HECCI的貢獻(xiàn)率相對(duì)較低，分別為14.0%、13.2%和12.4%；水資源稟賦指數(shù)、調(diào)蓄安全指數(shù)和水資源利用指數(shù)對(duì)HECCI的貢獻(xiàn)率明顯低于分項(xiàng)指標(biāo)平均水平(12.5%)，分別僅為6.4%、6.4%和5.5%。各專項(xiàng)指標(biāo)的HECCI綜合貢獻(xiàn)率排序?yàn)椋核h(huán)境(31.9%)>水安全(30.6%)>水生態(tài)(25.6%)>水資源(11.9%)。總之表明，灤河流域水環(huán)境凈化和水安全保障功能較好，維持了流域水生態(tài)承載力；而水資源稟賦、水資源開(kāi)發(fā)和利用是制約該流域水生態(tài)承載力的關(guān)鍵因素；同時(shí)，水環(huán)境納污(農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鎮(zhèn)排污)、水生生境條件(河岸帶林草覆蓋率、水域面積、河流連通性等)、水生生物完整性、水文調(diào)節(jié)功能等表現(xiàn)不佳，限制了灤河水生態(tài)承載力的提升。

4 討 論

依據(jù)承載力評(píng)估結(jié)果(表3、圖2、3)，水資源是限制灤河流域承載力的關(guān)鍵短板，相應(yīng)的水資源稟賦和水資源利用分項(xiàng)指標(biāo)對(duì)HECCI的貢獻(xiàn)率極低(圖4)。這與灤河流域水資源實(shí)際狀況相符。在水資源稟賦方面，灤河流域處于半濕潤(rùn)半干旱大陸性氣候區(qū)，水資源稟賦條件差，所涉9個(gè)評(píng)估單元中有8個(gè)評(píng)估單元處于國(guó)際重度缺水等級(jí)(人均水資源量低于1 000 m3)，其中冀東沿海唐山評(píng)估單元、青龍河秦皇島評(píng)估單元、灤河大黑汀下游評(píng)估單元和冀東沿海秦皇島評(píng)估單元人均水資源量更是低于國(guó)際極度缺水的警戒線(500 m3)。在水資源開(kāi)發(fā)利用方面，自20世紀(jì)70年代起，灤河干流和一級(jí)支流青龍河上陸續(xù)修建了潘家口、大黑汀等大型控制性骨干水利工程，建成引灤入津、引灤入唐、引青濟(jì)秦等工程體系[32]；同時(shí)，在灤河下游平原區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)水資源的開(kāi)發(fā)活動(dòng)較劇烈[33]。當(dāng)前，灤河中下游地區(qū)水資源開(kāi)發(fā)率已超過(guò)90%，冀東沿海唐山評(píng)估單位、冀東沿海秦皇島評(píng)估單元、青龍河秦皇島評(píng)估單元和灤河大黑汀下游評(píng)估單元的水資源開(kāi)發(fā)利用率甚至接近或達(dá)到100%，遠(yuǎn)超國(guó)際公認(rèn)的40%水資源開(kāi)發(fā)生態(tài)警戒線。在水資源稟賦條件薄弱和開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度大的雙重壓力下，水資源成為制約灤河流域水生態(tài)系統(tǒng)承載能力的關(guān)鍵。在氣候變化(降水減少、蒸發(fā)增強(qiáng))影響[32, 34]和京津冀協(xié)同發(fā)展驅(qū)動(dòng)下，灤河流域未來(lái)勢(shì)必面臨更加嚴(yán)峻的水資源短缺問(wèn)題。為提高流域水資源供給服務(wù)能力，使水資源開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展相協(xié)調(diào)，急需深入推進(jìn)流域中上游水源涵養(yǎng)功能區(qū)建設(shè)，提升水源涵養(yǎng)能力；同時(shí)加強(qiáng)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)，全面優(yōu)化用水結(jié)構(gòu)，特別需針對(duì)下游平原區(qū)開(kāi)展農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，推廣綠色節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)。

圖3 灤河流域水生態(tài)承載力專項(xiàng)評(píng)估結(jié)果

圖4 灤河流域水生態(tài)承載力指標(biāo)貢獻(xiàn)定量分析結(jié)果

水生生境質(zhì)量、生物完整性和水文調(diào)節(jié)功能不佳是導(dǎo)致灤河流域水生態(tài)和水安全專項(xiàng)臨界超載的主要因素(表3、圖2～4)。分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表明灤河流域河岸帶植被覆蓋度較低，各控制單元均值為27.6%；特別在流域中下游的冀東沿海唐山評(píng)估單元、灤河大黑汀下游評(píng)估單元、引灤入津評(píng)估單元、冀東沿海秦皇島評(píng)估單元和青龍河秦皇島評(píng)估單元，平均河岸帶林草覆蓋率僅為11.5%。流域水域面積占比低，各評(píng)估單元水域面積比例均值為6.7%；同時(shí)，調(diào)查發(fā)現(xiàn)流域內(nèi)閘壩群對(duì)河流連通性影響較大，除灤河潘大水庫(kù)上游評(píng)估單元和青龍河秦皇島評(píng)估單元外，各評(píng)估單元內(nèi)每100 km河段平均閘壩數(shù)達(dá)到3.7座，閘壩對(duì)河道水量的攔截和水資源開(kāi)發(fā)利用又難以保證生態(tài)流量。究其原因，人類社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)是破壞流域水生生境的主因。前人研究指出，農(nóng)業(yè)耕作、超載放牧、毀林開(kāi)荒等造成灤河流域天然植被破壞，使得流域內(nèi)植被覆蓋度降低和水生態(tài)空間被擠占[35]，進(jìn)一步造成流域土壤沙化、水土流失，破壞流域水文調(diào)節(jié)功能[36]。水生生境的破壞，進(jìn)一步影響著水生生物群落生存和繁衍，降低流域水生態(tài)系統(tǒng)生物完整性[ 36-37]。內(nèi)蒙古自治區(qū)灤河評(píng)估單元水安全專項(xiàng)指標(biāo)得分最低，拉低了整體承載力分值，水安全專項(xiàng)指標(biāo)中集中式飲用水水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)率評(píng)估指標(biāo)得分偏低，調(diào)查研究顯示，此評(píng)估單元內(nèi)的錫林郭勒盟控制區(qū)域內(nèi)有多倫縣、正藍(lán)旗兩個(gè)集中式飲用水源地，2012年水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，正藍(lán)旗集中式飲用水源地水質(zhì)類別達(dá)到《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB /T 14848-2017)的III類標(biāo)準(zhǔn)，多倫縣集中式飲用水水源地水源地水質(zhì)類別達(dá)Ⅳ類，氨氮超標(biāo)[38]，所以相對(duì)于其他評(píng)估單元水安全得分較低。為保障灤河流域水生態(tài)健康和調(diào)蓄安全，提升流域水生態(tài)和水安全專項(xiàng)承載能力，須全面加強(qiáng)流域生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)工作。一方面，須加強(qiáng)水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)和生物多樣性保護(hù)，通過(guò)制定和完善自然保護(hù)區(qū)科學(xué)管理體系，明確河濱濕地岸線空間管控要求，落實(shí)流域生態(tài)脆弱區(qū)水土保持、退耕還林還草和禁牧等治理措施，限制人類對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的破壞活動(dòng)，同時(shí)可提升流域水文調(diào)節(jié)、水土保持服務(wù)功能。另一方面，對(duì)水生生境破壞嚴(yán)重河段，應(yīng)開(kāi)展水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)，促進(jìn)水生動(dòng)植物群落完整性恢復(fù)與可持續(xù)繁衍，實(shí)現(xiàn)流域水生態(tài)系統(tǒng)健康穩(wěn)定發(fā)展。

灤河流域水環(huán)境專項(xiàng)處于安全承載狀態(tài)，但總體HECCI值并不高(61.3分)，局部地區(qū)仍然存在超載風(fēng)險(xiǎn)(表3、圖2～4)。從指標(biāo)貢獻(xiàn)看，這主要與灤河流域水環(huán)境納污強(qiáng)度大有關(guān)(圖4)。首先，灤河流域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)劇烈，耕地面積比例可達(dá)30%，各評(píng)估單元平均單位耕地面積化肥施用量和農(nóng)藥施用量分別達(dá)到428.1和10.3 kg/hm2，遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)際化肥和農(nóng)藥施用安全上限(分別約為225 和7 kg/hm2)。同時(shí)，流域單位土地面積畜禽養(yǎng)殖量超過(guò)480頭/hm2，特別在下游各評(píng)估單元可達(dá)850頭/hm2，遠(yuǎn)超發(fā)達(dá)國(guó)家規(guī)定的載畜閾值上限[39]，使得畜禽糞污對(duì)地區(qū)水環(huán)境造成巨大壓力。另一方面，在京津冀協(xié)調(diào)發(fā)展背景下，流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)規(guī)模不斷增加，城鎮(zhèn)污染強(qiáng)度加大，導(dǎo)致灤河流域單位面積COD排放量平均達(dá)到36.9 kg/(hm2·a)，特別在灤河大黑汀下游評(píng)估單元因人口產(chǎn)業(yè)密集，單位面積COD排放量甚至接近250 kg/(hm2·a)。在農(nóng)業(yè)與城鎮(zhèn)強(qiáng)污染壓力下，流域仍表現(xiàn)出較強(qiáng)的水環(huán)境凈化服務(wù)功能(圖4)。然而，在城鎮(zhèn)化和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的驅(qū)動(dòng)下，灤河流域仍然面臨著水環(huán)境超載的潛在風(fēng)險(xiǎn)。有必要持續(xù)推進(jìn)灤河流域水污染防治工作，重點(diǎn)針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)以承載力為硬約束管控化肥農(nóng)藥施用量和載畜量，促進(jìn)農(nóng)業(yè)向生態(tài)化轉(zhuǎn)型；同時(shí)需加強(qiáng)水污染控制力度，通過(guò)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、污水處理升級(jí)等，大力削減城鎮(zhèn)污染負(fù)荷對(duì)流域水環(huán)境的影響。

從法國(guó)鄉(xiāng)村旅游一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展實(shí)踐來(lái)看，法國(guó)鄉(xiāng)村有規(guī)劃整齊的農(nóng)田和森林、鮮花點(diǎn)綴的鄉(xiāng)村小屋、清新的空氣、耳邊縈繞著的鄉(xiāng)間音樂(lè)以及濃厚的歷史與文化積淀，法國(guó)鄉(xiāng)村旅游為游客充分打造了一個(gè)夢(mèng)幻中的田園生活和“鄉(xiāng)”的體驗(yàn)，源源不斷滋養(yǎng)著其跨越世紀(jì)的發(fā)展，并向全世界樹(shù)立了典范。

5 結(jié) 論

(1)灤河流域水生態(tài)系統(tǒng)總體呈臨界超載狀態(tài)，流域9個(gè)評(píng)估單元HECCI值介于43.8～53.8之間，專項(xiàng)評(píng)估中僅水環(huán)境呈安全承載狀態(tài)(平均評(píng)分為61.3)，水安全和水生態(tài)均為臨界超載狀態(tài)(平均評(píng)分分別為58.9和49.2)，而水資源在多數(shù)評(píng)估單元嚴(yán)重超載(平均評(píng)分僅為22.9)。

(2)水資源稟賦和強(qiáng)開(kāi)發(fā)利用是限制灤河流域承載力的關(guān)鍵短板。水資源稟賦指數(shù)和水資源利用指數(shù)對(duì)流域HECCI的貢獻(xiàn)率明顯低于分項(xiàng)指標(biāo)平均水平(12.5%)，分別僅為6.4%和5.5%。

(3)導(dǎo)致灤河流域水生態(tài)和水安全專項(xiàng)臨界超載的主要控制要素是水生生境質(zhì)量、水生生物完整性和水文調(diào)節(jié)功能。水生生境指數(shù)、水生生物指數(shù)和水文調(diào)節(jié)指數(shù)對(duì)流域HECCI的貢獻(xiàn)率分別為13.2%、12.4%和6.4%。

(4)灤河流域水環(huán)境專項(xiàng)處于安全承載狀態(tài)，但局部區(qū)域仍然存在超載風(fēng)險(xiǎn)。在流域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城鎮(zhèn)化發(fā)展影響下，污染排放強(qiáng)度較大，水環(huán)境納污指數(shù)對(duì)流域HECCI的貢獻(xiàn)率偏低(14%)。

(5)所提出的水生態(tài)承載力評(píng)估技術(shù)具有科學(xué)性與實(shí)用性?；谒鷳B(tài)系統(tǒng)功能完整性，以WaREES框架科學(xué)建立了水生態(tài)承載力指標(biāo)體系和綜合評(píng)估方法，從“水資源-水環(huán)境-水生態(tài)-水安全”4個(gè)維度8個(gè)方面系統(tǒng)診斷承載力狀態(tài)，并可定量化識(shí)別影響承載狀態(tài)的關(guān)鍵因素，可為流域或區(qū)域水生態(tài)環(huán)境管理提供指導(dǎo)。