福建省山區(qū)縣域水環(huán)境承載力評價研究
——以古田縣為例

雷興龍

（福建省華廈能源設計研究院有限公司 福建福州 350001）

0 引言

國發(fā)〔2015〕17 號《水污染防治行動計劃》和閩政〔2015〕26號 《福建省水污染防治行動計劃工作方案》 均提出建立水資源、水環(huán)境承載能力監(jiān)測評價體系，實行承載能力監(jiān)測預警，2020 年完成市、縣域水環(huán)境承載能力現(xiàn)狀評價的要求。水環(huán)境承載力指在一定時期內(nèi)，區(qū)域水環(huán)境系統(tǒng)在滿足水質(zhì)目標要求、保持可持續(xù)的自凈能力和維持水生態(tài)健康的條件下，對區(qū)域人口、經(jīng)濟和社會活動的支持能力［1］?？h域水環(huán)境承載力評價是差別化環(huán)境準入政策制定、產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整以及基于水環(huán)境容量的排污許可等各項水環(huán)境工作的最重要基礎［2］。

古田縣屬福建省山區(qū)內(nèi)陸型地區(qū)，水系發(fā)育呈樹枝狀，具有溪流多經(jīng)峽谷、急流險灘，河床基巖裸露等特點。本文以古田縣為研究對象，構建水環(huán)境承載力評價指標體系，明確指標算法，綜合評價水環(huán)境承載力并進行狀態(tài)判別，為實現(xiàn)水環(huán)境差異化管理提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

古田縣隸屬于福建省寧德市，現(xiàn)轄2 街道8 鎮(zhèn)4 鄉(xiāng)，總面積2 385 km2，屬中亞熱帶季風氣候，多年平均降水量為1 579 mm。古田縣地表溪流密布，以土滿山脈為分水嶺，東部屬敖江水系，西部屬閩江水系；境內(nèi)主要溪流有25 條，境內(nèi)河道總長530 km，流域面積2 372 km2。古田溪是境內(nèi)最大的河流，屬閩江水系，主要支流有達才溪、西溪、東溪、曹洋溪、蘭溪、橫洋溪等；敖江（古田段）是境內(nèi)第二大河流，支流有斌溪、羅地溪、徐州溪等；此外還有閩江支流武步溪、谷口溪等。具體如圖1 所示。

圖1 古田縣水系圖

以鄉(xiāng)鎮(zhèn)級行政區(qū)為基本單元，基于福建省主體功能區(qū)規(guī)劃的區(qū)劃結果，將古田縣水環(huán)境承載力進行分區(qū)，具體如表1所示。

表1 古田縣水環(huán)境承載力分區(qū)結果［3］

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

國民經(jīng)濟基礎數(shù)據(jù)由古田縣統(tǒng)計部門提供，區(qū)域水資源信息、流域湖泊水庫信息及閘壩信息由縣水利部門提供，流域水質(zhì)信息和污水入河信息由縣生態(tài)環(huán)境部門提供，生態(tài)保護地信息由縣自然資源部門提供。

2.2 評價指標體系構建

水環(huán)境承載力評價指標的選擇是準確反映水環(huán)境承載狀況和進行水環(huán)境承載力評價的關鍵，遵循科學性、易獲取性、動態(tài)性、完整性和避免重復性等選取原則［4］，重點開發(fā)區(qū)評價指標體系包括4 個專項指標、12 個分項指標，19 個評價指標；限制開發(fā)區(qū)（農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)）評價指標體系包括4 個專項指標、12 個分項指標，15 個評價指標。具體如圖2 和圖3 所示。

圖2 重點開發(fā)區(qū)水環(huán)境承載力評價指標體系結構模型

圖3 限制開發(fā)區(qū)水環(huán)境承載力評價指標體系結構模型

2.3 評價指標權重的賦值

結合古田縣水環(huán)境特征，采用專家經(jīng)驗法賦予專項指標分值進而計算其權重。依據(jù)指標A的兩個因素Ai與Aj的相互重要程度，使用1～9 級標度給判斷分析矩陣的元素賦值，進而確定評價指標的權重［5］。判斷分析矩陣為構造下一層對上一層的判斷矩陣，該矩陣是互反矩陣，因素Ai與Aj比較，所得判斷矩陣為：A=（aij）nn，矩陣元素一般滿足：aij=1/aji（aij＞0，aii=1）。具體如表2 和表3［6］。

表2 重點開發(fā)區(qū)水資源承載力評價指標標準基準值及權重賦值一覽表

表3 限制開發(fā)區(qū)域水資源承載力評價指標標準基準值及權重賦值一覽表

2.4 評價指標標準基準值的選取

評價指標基礎值和目標值的制定主要結合福建省有關規(guī)劃文件制定的發(fā)展建設目標、國家考核標準或規(guī)范性文件；對于尚無規(guī)定的指標，通過對全國相關地市（區(qū)）各指標計算結果從大到小進行排序，結合指標正負效應，分別取前10%和40%的節(jié)點值作為評估基準值。具體如表2 和表3。

2.5 評價指標數(shù)據(jù)標準化

根據(jù)評估指標原始數(shù)據(jù)、基礎值和目標值，確定評估指標類型，運用區(qū)間變化法將評估指標標準化；標準化最大值為100，最小值為0。區(qū)間變化法計算公式如下：

（1）當Ii＝Ib時，Vi=60；

（2）對于越大越好型指標，賦值時考慮：①當Ii≥It時，Vi=100；②當Ii＜It時，Vi=100-40/（It-Ib）（It-Ii）；

（3）對于越小越好型指標，賦值時考慮：①當Ii≤It時，Vi=100；②當Ii＞It時，Vi=100-40/（It-Ib）（It-Ii）；

（4）當Vi＜0 時，取0 作為Vi值。

上述式中：Vi代表評估指標i的分值；It為評估指標i的目標值，Ib為評估指標i的基礎值，Ii為評估指標i 原始數(shù)據(jù)。

2.6 水環(huán)境承載力專項指標計算

根據(jù)評價指標的賦值權重和評價指標的標準化數(shù)值，計算水環(huán)境承載力專項指標指數(shù)，計算公式如下：

式中：RCi為水環(huán)境承載力專項指標指數(shù)；Vij為各評價指標的標準數(shù)值；Wij為各評價指標的權重。

2.7 水環(huán)境承載力指數(shù)計算

水環(huán)境承載力指數(shù)通過綜合評價模型進行計算，即根據(jù)指標的重要性進行加權求和。

承載力指數(shù)（RC）=W1×水資源指數(shù)+W2×排放強度指數(shù)+W3×水環(huán)境質(zhì)量指數(shù)+W4×水生態(tài)指數(shù)

式中：Wi為各專項指標的權重。

2.8 水環(huán)境承載狀態(tài)判別

根據(jù)水環(huán)境承載力指數(shù)，將各鄉(xiāng)鎮(zhèn)評價結果劃分為超載、臨界超載和未超載3種類型。水環(huán)境承載力指數(shù)RC越大，表明區(qū)域環(huán)境系統(tǒng)對社會經(jīng)濟系統(tǒng)的支撐能力越強。當RC＞70時，判別該區(qū)域為未超載狀態(tài)；當50＜RC≤70 時，判別該區(qū)域為臨界超載狀態(tài)；當RC≤50 時，判別該區(qū)域為超載狀態(tài)。

3 結果分析

3.1 水環(huán)境承載力指標計算及標準化結果

根據(jù)構建的水資源承載力評價指標，收集2019 年古田縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)相關基礎數(shù)據(jù)分析，運用區(qū)間變化法將評估指標標準化。具體如表4 和表5。

表4 古田縣重點開發(fā)區(qū)各評價指標標準化結果

表5 古田縣限制開發(fā)區(qū)域各評價指標標準化結果

3.2 水環(huán)境承載力指數(shù)計算結果

本文利用加權求和分別計算了古田縣重點開發(fā)區(qū)和限制開發(fā)區(qū)的專項指標與水環(huán)境承載力指數(shù)。具體如表6。

表6 古田縣重點開發(fā)區(qū)和限制開發(fā)區(qū)水環(huán)境承載力指數(shù)

古田縣重點開發(fā)區(qū)水資源承載力指數(shù)分別為城東街道81.1，城西街道70.2，平湖鎮(zhèn)66.3。城東街道和城西街道均屬于城關，但城西街道水環(huán)境承載力明顯低于城東街道，由于城關人口主要集中在城西街道，生產(chǎn)活動更為頻繁，導致用水效率較低，污染物排放量較大；城東街道境內(nèi)分布有較大面積的保護區(qū)如桃溪水庫、古田人工湖自然保護區(qū)、翠屏湖風景名勝區(qū)、以及周邊濕地保護區(qū)等，形成了較好的岸帶植被覆蓋，城東街道土地利用現(xiàn)狀中水域和林地比例較高，也提高了其水源涵養(yǎng)能力，因此城東街道的水生態(tài)指數(shù)明顯高于其他2 個重點開發(fā)區(qū)。平湖鎮(zhèn)水資源承載力指數(shù)處于臨界狀態(tài)，該鎮(zhèn)位于古田縣北部，處于古田溪上游流域，是農(nóng)業(yè)大鎮(zhèn)，人口較多，食用菌種植、水果種植和畜牧業(yè)較為發(fā)達，污染物排放量較大。柏源溪監(jiān)測斷面多次出現(xiàn)氨氮超標，水環(huán)境質(zhì)量指數(shù)下降；平湖鎮(zhèn)水力資源豐富，所處古田溪干流、柏源溪、玉源溪共有水電站32 座，設置閘壩28 處，致使河流連通性較差，水生態(tài)指數(shù)較低。

古田縣限制開發(fā)區(qū)水環(huán)境承載力指數(shù)在64.0～82.8 之間，處于臨界狀態(tài)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有大橋鎮(zhèn)、鶴塘鎮(zhèn)和卓洋鄉(xiāng)，3 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)排放強度指數(shù)得分均較低，主要由于限制開發(fā)區(qū)由農(nóng)業(yè)污染物排放進行考核，這3 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)因畜禽養(yǎng)殖和種植業(yè)等污染物排放量較大，排放強度遠高于平均水平。黃田鎮(zhèn)、杉洋鎮(zhèn)、鳳都鎮(zhèn)、水口鎮(zhèn)、大甲鎮(zhèn)、吉巷鄉(xiāng)、泮洋鄉(xiāng)、鳳浦鄉(xiāng)的水環(huán)境承載力指數(shù)均大于70，處于未超載狀態(tài)，但從整體上看，由于水土流失治理率較低，導致的各鄉(xiāng)鎮(zhèn)水生態(tài)指數(shù)均不高，因此提高水土流失防治，是提高各鄉(xiāng)鎮(zhèn)水環(huán)境承載力的有效途徑。

通過對古田縣水環(huán)境承載力的計算與狀態(tài)判別可知，古田縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的承載力指數(shù)在64.0～82.8 之間，平湖鎮(zhèn)、大橋鎮(zhèn)、鶴塘鎮(zhèn)和卓洋鄉(xiāng)水環(huán)境承載力為臨界超載，其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)水環(huán)境承載力處于未超載狀態(tài)。具體如圖4。

圖4 古田縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)水環(huán)境承載力評價結果

古田縣水環(huán)境承載力分析（圖5）可知，水資源和水環(huán)境質(zhì)量2 個指標偏離雷達中心較遠，表明在這兩方面狀況較好；水生態(tài)和排放強度2 個指標距雷達中心較近，表明在這兩方面狀況較差。從4 個專項指標對水環(huán)境承載能力的影響程度進行比較：水資源＞水環(huán)境質(zhì)量＞水生態(tài)＞排放強度。從總體上看，水環(huán)境承載力指數(shù)R=72.9，表明古田縣水環(huán)境承載力處于未超載狀態(tài)。

圖5 古田縣水環(huán)境承載力雷達分析圖

4 結論與建議

本文根據(jù)古田縣功能分區(qū)構建不同的水環(huán)境承載力評價指標體系，基于層次分析法和專家經(jīng)驗法對各評價指標權重進行賦值，合理確定指標標準基準值并進行標準化，依據(jù)模型計算出古田縣及14 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)水環(huán)境承載力指數(shù)并進行狀態(tài)判別，平湖鎮(zhèn)、大橋鎮(zhèn)、鶴塘鎮(zhèn)和卓洋鄉(xiāng)為臨界超載，其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)處于未超載狀態(tài)；古田縣水環(huán)境承載力處于未超載狀態(tài)。

從“減排”和“增容”兩方面著手增加古田縣水環(huán)境承載能力，全面提升古田縣水環(huán)境承載能力。從源頭上減少工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活廢水的產(chǎn)生量，重點控制畜牧業(yè)廢水及污染物排放量；加強配套管網(wǎng)建設，提高廢水收集及處理能力，減少工業(yè)和生活廢水及污染物排放量，鞏固污染物的“減排”措施。針對水環(huán)境及水生態(tài)開展節(jié)約保障水資源、改善區(qū)域水環(huán)境、實施水生態(tài)綜合治理等“增容”措施。