阜新市水生態(tài)環(huán)境壓力指數(shù)構(gòu)建與評估分析

那海珍

(大連云康科技有限公司，遼寧 大連 116000)

0 引 言

當(dāng)前，隨著城市水生態(tài)文明建設(shè)不斷發(fā)展，城市的水生態(tài)問題逐步成為社會公眾關(guān)注的熱點問題[1]。如何在當(dāng)前水生態(tài)環(huán)境變化下保障水生態(tài)環(huán)境的良性可持續(xù)發(fā)展是許多研究學(xué)者關(guān)注的重點領(lǐng)域[2]。當(dāng)前許多學(xué)者通過分析水生態(tài)壓力來評估區(qū)域水生態(tài)環(huán)境狀況[3-6]，這些研究成果表明這種方式的水生態(tài)評估結(jié)果可充分考慮城市水生態(tài)環(huán)境影響的綜合影響，評估結(jié)果更為合理和可靠。但是如何構(gòu)建一種可定量分析區(qū)域水生態(tài)環(huán)境壓力指數(shù)評估指標體系才能更符合區(qū)域水生態(tài)環(huán)境變化狀況一直是個難題。近些年來，一種水生態(tài)壓力綜合指標體系逐步被提出，并在許多區(qū)域中得到應(yīng)用[7-8]，但通過這些城市應(yīng)用效果評估，不同城市水生態(tài)環(huán)境影響因素有所差異，需要結(jié)合區(qū)域城市水生態(tài)變化特點，去構(gòu)建水生態(tài)壓力評估指標體系，才能更為準確的反映區(qū)域的水生態(tài)環(huán)境狀況。為此以阜新市為具體實例，結(jié)合區(qū)域水生態(tài)環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對其水生態(tài)壓力指數(shù)進行評估，研究成果對于阜新地區(qū)水生態(tài)保護具有重要參考價值。

1 生態(tài)壓力指數(shù)構(gòu)建方法

城市化分為兩個部分，第一部分為人口的集中城市化，第二部分是農(nóng)村向城市化逐步轉(zhuǎn)變的過程，其包括兩個層面的含義，第一個層面為人口流動、產(chǎn)業(yè)以及社會結(jié)構(gòu)的變遷，第二部分是景觀的變化，主要為土地利用規(guī)模和方式的變化。水生態(tài)環(huán)境主要是水生態(tài)環(huán)境相關(guān)要素，主要為水生態(tài)環(huán)境、水生態(tài)壓力以及水生態(tài)環(huán)境保護三個層面。在對城市化與水生態(tài)環(huán)境進行概念界定后，依照相關(guān)研究[8]-[15]，對城市化與水生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的綜合評估指標體系進行構(gòu)建，指標體系見表1。由于不同評估指標量綱、正負影響、量級存在差異，采用極差方法對各指標進行標準化處理：

正向指標：

(1)

負向指標：

x,ij=(xij-xminj)/(xmaxj-xminj)

(2)

式中：xij為第i年的第j個指標數(shù)據(jù)；xminj和xmaxj分別為第j個指標最小值和最大值；xij'表示為第i年的第j個指標的標準化處理值，該值越大表示正向影響度也高。 在表1中，處理水生態(tài)環(huán)境壓力指標為負向影響，其他指標均為正向影響指標。采用多級熵權(quán)處理方法對各指標進行權(quán)重計算：

表1 阜新市生態(tài)壓力評估指標體系

其中：xi‘表示為第i年綜合指標；n表示為分析總年份。在權(quán)重計算基礎(chǔ)上，對城市化與水生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)同演變綜合指數(shù)進行計算：

(4)

式中：Vi為綜合指數(shù)。在綜合指數(shù)分析基礎(chǔ)上，建立城市化與水生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展測度模型：

(5)

T=αf(x)+βf(y)

(6)

(7)

式中：C為耦合指數(shù)；f(x)和f(y)分表為城市化與水生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)；k為協(xié)調(diào)發(fā)展指數(shù)；T為協(xié)調(diào)發(fā)展綜合指數(shù)；α和β為協(xié)調(diào)系數(shù)，文章取值分別為0.5、0.6；D為協(xié)調(diào)發(fā)展度。結(jié)合相關(guān)研究[15]，對評估等級進行劃分，當(dāng)D[0,0.3]表示為高壓狀態(tài)；當(dāng)D[0.3,0.6]表示為中壓狀態(tài)；當(dāng)D[0.6,0.8]表示為低壓狀態(tài)；當(dāng)D[0.8,1.0]表示為無壓狀態(tài)。

2 阜新市水生壓力指數(shù)評估

2.1 數(shù)據(jù)來源

考慮城市化發(fā)展與水生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的統(tǒng)計口徑一致性和可得性，選取阜新市2000-2017年的相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析，數(shù)據(jù)主要來源于阜新統(tǒng)計年鑒和水資源公報中的數(shù)據(jù)。從阜新城市化發(fā)展水平可看出，從2000年開始阜新進入城市高速發(fā)展時期，因此選擇的樣本數(shù)據(jù)可體現(xiàn)阜新市水生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的交互過程。

2.2 指標影響度計算結(jié)果

結(jié)合阜新市水生態(tài)壓力構(gòu)建的一級和二級評估指標，基于阜新市水生態(tài)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對阜新市水生態(tài)環(huán)境影響的一級和二級影響度進行評估，評估結(jié)果如表2所示。

表2 阜新市水生態(tài)環(huán)境影響評估度

從不同年份阜新市水生態(tài)環(huán)境影響評估度可看出，隨著年份的遞增，阜新市一級和二級指標水生態(tài)環(huán)境影響均呈現(xiàn)明顯的遞增變化，尤其是在近5年，其增幅明顯有所提升。在阜新市水生態(tài)環(huán)境影響的一級指標中，人口城市化和水生態(tài)環(huán)境狀態(tài)的影響度最高，而空間城市化和水生態(tài)環(huán)境保護的影響度相對較低，而在其二級指標中，產(chǎn)業(yè)比重、生活污水排放量以及工業(yè)廢水排放量的影響度較大，尤其是生活和工業(yè)廢水排放量是阜新市水生態(tài)環(huán)境二級指標影響度最高的兩個因素。從2011年以后，阜新市人口和經(jīng)濟城市化的快速發(fā)展，加速了區(qū)域城市生活和工業(yè)廢水的排放，此外受農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的增加，農(nóng)業(yè)面源污染也對阜新市水生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不同程度的影響。

2.3 阜新市水生態(tài)壓力評估

結(jié)合阜新市2000年-2017年的各項水生態(tài)環(huán)境指標的統(tǒng)計值，基于前面所述的水生態(tài)壓力指數(shù)評估方法對阜新市的水生態(tài)壓力指數(shù)進行評估，評估結(jié)果如表3所示。

表3 阜新市水生態(tài)壓力指數(shù)評估結(jié)果

從阜新市2000年-2017年水壓力指數(shù)評估結(jié)果可看出，阜新市總體呈現(xiàn)低壓狀態(tài)，部分年份呈現(xiàn)高壓狀態(tài)，水生態(tài)高壓狀態(tài)主要集中在2000-2005年，這一時期由于阜新市人口、經(jīng)濟城市化的快速發(fā)展，尤其是這一時期水質(zhì)控制指標相對較低，使得進入城市水域河道的生活、工業(yè)以及農(nóng)業(yè)污染排放增多，因此這一時期阜新市水生態(tài)環(huán)境總體處于高壓狀態(tài)，通過對阜新市主要水質(zhì)監(jiān)測斷面2000年-2005年的水質(zhì)數(shù)據(jù)進行分析，這一時期阜新市水質(zhì)總體較差，和計算結(jié)果吻合度較高。從2005年開始阜新市加大對生活以及城市污染排放率，并加大污水處理的力度，使得其水生態(tài)壓力指數(shù)得到有效控制，水生態(tài)環(huán)境壓力指數(shù)從2006年開始逐步轉(zhuǎn)變到中壓力狀態(tài)、2010年屬于阜新市水生態(tài)環(huán)境的高壓狀態(tài)，主要是因為2010年屬于阜新市極度枯水年份，河道水量較少，使得河道內(nèi)的水生態(tài)環(huán)境狀況很難得到有效保障，因此該年份處于水生態(tài)環(huán)境的高壓年份，通過對該年份的水環(huán)境數(shù)據(jù)進行調(diào)查分析，該年份各水質(zhì)監(jiān)測點水環(huán)境狀況較差，這也進一步驗證了方法的合理性。從2015年開始，阜新市進行了嚴格的水資源雙控管理制度，在控制水量指標的同時，對其水質(zhì)指標也進行嚴格控制，在雙控措施下阜新市的水生態(tài)環(huán)境具有較為明顯的好轉(zhuǎn)，使得從2015年連續(xù)三年其水生態(tài)環(huán)境壓力指數(shù)高于0.7，屬于低壓狀態(tài)，通過對2015年阜新市水質(zhì)數(shù)據(jù)看出，2015年開始阜新市的水質(zhì)基本可達到較好地狀況。

3 結(jié) 論

1)在阜新市水生態(tài)環(huán)境影響的一級指標中，人口城市化和水生態(tài)環(huán)境狀態(tài)的影響度最高，而空間城市化和水生態(tài)環(huán)境保護的影響度相對較低，而在其二級指標中，產(chǎn)業(yè)比重、生活污水排放量以及工業(yè)廢水排放量的影響度較大，尤其是生活和工業(yè)廢水排放量是阜新市水生態(tài)環(huán)境二級指標影響度最高的兩個因素。

2)阜新市水生態(tài)壓力總體呈現(xiàn)中壓狀態(tài)，部分年份呈現(xiàn)高壓狀態(tài)，水生態(tài)高壓狀態(tài)主要集中在2000-2005年，這一時期由于阜新市人口、經(jīng)濟城市化的快速發(fā)展，尤其是這一時期水質(zhì)控制指標相對較低，使得進入城市水域河道的生活、工業(yè)以及農(nóng)業(yè)污染排放增多，因此這一時期阜新市水生態(tài)環(huán)境總體處于高壓狀態(tài)。