水生態(tài)承載力評價指標體系構(gòu)建研究

陳 晨，鄧 鈺，張翔翔

（中交上海航道勘察設計研究院有限公司，上海 200120）

受人口規(guī)模、經(jīng)濟社會發(fā)展壓力和水資源本地條件的限制，我國是世界上水資源和水環(huán)境問題最突出的國家之一，水資源短缺、水環(huán)境污染、水生態(tài)退化等多方面壓力同時存在，嚴重制約社會經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。在國內(nèi)近30年的環(huán)境研究中，水生態(tài)承載力概念由水資源承載力、水環(huán)境承載力發(fā)展而來。通過將水資源和水環(huán)境問題統(tǒng)一考慮，將社會經(jīng)濟發(fā)展與水生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)系起來，水生態(tài)承載力評價成為水體管理的重要技術(shù)支撐。為了反映評價區(qū)的水生態(tài)情況，有必要合理構(gòu)建評價指標體系，這是水生態(tài)承載力評價的重要基礎。由于水生態(tài)承載力系統(tǒng)的復雜性，目前對其評價指標體系構(gòu)建的方法尚未形成統(tǒng)一認識。本研究在已有的指標體系研究基礎上，參考國家頒布的相關標準，構(gòu)建水生態(tài)承載力指標體系，為水生態(tài)承載力評價提供依據(jù)。

1 水生態(tài)承載力指標體系概況

1921年，PARK等首次將承載力的概念引入生態(tài)學領域，將其定義為某一特定環(huán)境條件下（主要指生存空間、營養(yǎng)物質(zhì)、陽光等生態(tài)因子的組合）某種個體存在數(shù)量的最高極限。20世紀70年代，BISHOP等針對環(huán)境污染問題提出環(huán)境承載力的概念，它是指為支撐一個可接受的生活狀態(tài)，某地區(qū)能持續(xù)承載人類活動的強烈程度。 21世紀以來，我國河湖水生態(tài)系統(tǒng)問題日益嚴重，水環(huán)境管理由目標總量控制向容量總量控制過渡，以水生態(tài)系統(tǒng)健康為流域水質(zhì)管理目標的理念被廣泛接受，水生態(tài)承載力成為研究熱點。為緩解當前我國社會發(fā)展對水生態(tài)產(chǎn)生的壓力，國內(nèi)研究重點關注水質(zhì)、水量與人口、經(jīng)濟、區(qū)域發(fā)展協(xié)調(diào)等問題，水生態(tài)承載力評價指標體系得以不斷發(fā)展和擴充。

徐志青等在珠江三角洲水環(huán)境承載力評價研究中從社會經(jīng)濟、水生態(tài)環(huán)境和水資源三方面選擇19個評價指標，其中，建成區(qū)綠化覆蓋率、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入等指標體現(xiàn)出珠江三角洲高度城市化的社會環(huán)境。郭維紅等在河南省水資源承載力模擬研究中構(gòu)建了人口子系統(tǒng)、經(jīng)濟子系統(tǒng)、水資源子系統(tǒng)和水污染子系統(tǒng)，水資源子系統(tǒng)包括地下水源供水量、地表水源供水量及再生水量，由于河南省人均水資源量僅為全國平均水平的五分之一且水資源空間分布不均，再生水利用發(fā)展較為顯著，因此將其納入評價體系中，以反映區(qū)域水資源特征。朱悅在遼河流域水環(huán)境承載力評價指標體系研究中從水環(huán)境納污、水環(huán)境凈化、水生生境、水生生物、水資源稟賦、水資源利用等方面選擇16個代表性指標進行評估，相較于其他研究地區(qū)指標選擇，該研究選擇了降水變異系數(shù)、生態(tài)流量保證率等指標，以反映遼河流域降水分布不均、生態(tài)流量波動較大的自然條件特征。任曉慶等在灤河流域水生態(tài)承載力評估研究中從水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水安全四個維度進行綜合評估，選擇的指標包括人均水資源量、水資源開發(fā)利用率、單位耕地面積化肥施用量、單位耕地面積畜禽養(yǎng)殖量、河岸帶林草覆蓋率、魚類完整性指數(shù)等，共計18個。楊倩等在長江經(jīng)濟帶水資源水環(huán)境指標評估研究中主要選擇萬元GDP（國內(nèi)生產(chǎn)總值）用水量和萬元GDP廢水排放量作為評價指標，為明確區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展與水資源、水環(huán)境壓力的關系，重點分析了用水量、廢水排放量與區(qū)域GDP增長的關系。劉子剛等在已有研究基礎上構(gòu)建了包含19個核心指標和39個備選指標的區(qū)域水生態(tài)承載力評價指標體系，并根據(jù)渭河陜西段的特點選取8個核心指標進行水生態(tài)承載力評價。

由于生態(tài)環(huán)境復雜多樣、地區(qū)經(jīng)濟社會形態(tài)各異，在已有的水生態(tài)承載力評價研究中，研究者往往通過自有經(jīng)驗和相關文獻選取評價指標，不同研究所選取的指標體系呈現(xiàn)出高度差異化特征，具有較強的主觀性，尚未形成普適的指標體系，該局限性在一定程度上阻礙了水生態(tài)承載力評價技術(shù)手段的推廣應用。為滿足國家水生態(tài)環(huán)境綜合管理技術(shù)需求，2020年，《水生態(tài)承載力評估技術(shù)指南》（征求意見稿）發(fā)布，該指南從水資源、水生態(tài)、水環(huán)境三方面構(gòu)建了“三水”指標體系，為流域/區(qū)域水生態(tài)環(huán)境綜合監(jiān)管提供技術(shù)支撐?！叭斌w系較為完整地歸納了水生態(tài)承載力評價的基礎共性指標及計算方法，但該指標體系缺乏對地區(qū)特征指標的歸納。合理構(gòu)建指標庫及指標體系是水生態(tài)承載力評價的重要基礎，指標庫內(nèi)容既要反映評價目標地區(qū)的基本情況，又要反映研究地區(qū)的區(qū)域性特征，這就要求在提供普適指標的同時保證地區(qū)特征指標的可選性，基于以上原則，優(yōu)化完善的指標體系有助于水生態(tài)承載力評價指標體系的推廣應用。

2 水生態(tài)承載力評價指標體系構(gòu)建

已有的水生態(tài)承載力研究提供了大量影響地區(qū)生態(tài)承載力的關鍵性社會、經(jīng)濟和生態(tài)指標，為構(gòu)建完善的指標庫奠定了良好基礎。當前，要合理歸納地區(qū)特征因素、指標類型，總結(jié)出基本指標庫和區(qū)域特征指標庫，建立明確的地區(qū)類型劃分標準和相應的指標選擇方法，最終形成完善的水生態(tài)承載力評價指標體系。

2.1 基本指標庫構(gòu)建

基于《水生態(tài)承載力評估技術(shù)指南》（征求意見稿），選取其中的推薦指標構(gòu)成基本指標庫，包括3個專項指標、6個分項指標和23個評估指標（依據(jù)現(xiàn)有條件，不可量化的評估指標可取消）?；局笜藥烊绫?所示。需要強調(diào)的是，工業(yè)污染強度指數(shù)包括4個子指標，即工業(yè)COD（化學需氧量）排放強度、工業(yè)氨氮排放強度、工業(yè)總氮排放強度、工業(yè)總磷排放強度；農(nóng)業(yè)污染強度指數(shù)包括2個子指標，即單位耕地面積化肥施用量和單位土地面積畜禽養(yǎng)殖量；生活污染強度指數(shù)包括4個子指標，即城鎮(zhèn)生活污水COD排放強度、城鎮(zhèn)生活污水氨氮排放強度、城鎮(zhèn)生活污水總氮排放強度、城鎮(zhèn)生活污水總磷排放強度。

表1 基本指標庫

2.2 區(qū)域特征指標庫構(gòu)建

區(qū)域水生態(tài)關鍵問題與其地域特征緊密相關，社會經(jīng)濟發(fā)展、人類活動與水資源量緊缺、環(huán)境納污能力有限是主要矛盾點。從人類活動強度（A）、經(jīng)濟發(fā)展水平（B）和水資源量（C）3個角度對地區(qū)進行類型劃分（見表2），廣泛收集水生態(tài)承載力評價相關文獻中的評價指標，根據(jù)區(qū)域特征對指標進行縱向歸類，同時將指標歸類到水資源、水環(huán)境、社會經(jīng)濟三個橫向類別中。

表2 地區(qū)分類因素及強度劃分

根據(jù)徐勇等提出的中國人地關系綜合評價理論模型，選取經(jīng)濟發(fā)展水平、人口集聚程度和國土開發(fā)強度3個指標，將其等權(quán)重加權(quán)處理，計算人類活動強度。將人類活動強度（A）等級中“較高”和“極高”兩個等級統(tǒng)稱為高強度（A），“一般”“較低”和“極低”三個等級定義為低強度（A）。

對于經(jīng)濟發(fā)達程度劃分，由于暫無公認的劃分標準，可綜合考慮人均國內(nèi)生產(chǎn)總值、人均財政收入和農(nóng)村人均純收入三項指標，結(jié)合欠發(fā)達地區(qū)扶持政策等資料進行界定。將經(jīng)濟水平遠低于平均水平的地區(qū)劃分為經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)（B），其他地區(qū)劃分為經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)（B）。

對于區(qū)域水資源量（C）豐富程度的劃分，根據(jù)聯(lián)合國教科文組織制定的水資源豐富度標準，以近5年人均水資源量來衡量，大于2 000 m的?。ㄗ灾螀^(qū)、市）為相對豐富（C），小于2 000 m的?。ㄗ灾螀^(qū)、市）為相對缺水（C），如表3所示。除特定評價流域，可結(jié)合評價區(qū)的經(jīng)濟、社會、自然三方面特點，選擇區(qū)域特征指標庫進行評估。區(qū)域特征指標庫構(gòu)建結(jié)果如表4所示。

表3 聯(lián)合國教科文組織制定的水資源豐富度標準

表4 區(qū)域特征指標庫

3 結(jié)論

在經(jīng)濟平穩(wěn)發(fā)展的時代背景下，秉持生態(tài)文明建設和綠色發(fā)展的理念，完善水生態(tài)承載力評價標準有助于該技術(shù)在水體管理中的推廣和應用。針對過去水生態(tài)承載力評價相關研究在指標選擇上主觀性過強、缺乏統(tǒng)一標準的問題，本文提出了一種“求同存異、因地制宜”的水生態(tài)承載力評價指標體系，其中包括基本指標庫和區(qū)域特征指標庫，各地區(qū)水生態(tài)評價均可采用基本指標庫內(nèi)容，以保證評價內(nèi)容的完整性，此外，通過人類活動強度、經(jīng)濟發(fā)展水平、水資源量“三層次、二水平”的標準確定評價區(qū)域特征，能有效針對地區(qū)特點補充適當?shù)脑u價指標?；诒狙芯刻岢龅乃鷳B(tài)承載力評價指標體系，未來將進一步研究相關評價標準的制定方法，以提高水生態(tài)承載力評價方法的一致性為目標，推動該技術(shù)在水資源、水環(huán)境、水生態(tài)管理中的應用。