阿克蘇水環境承載力變化分析

王立峰

（阿克蘇水文勘測局,新疆 阿克蘇 843000）

0 引言

水環境承載力是承載力理念與水環境概念相結合的研究[1]從微觀上來看，水環境承載力是指在一定的水域中自然和社會結合的條件下，水資源可以連續被使用，其能容納的最大污染物和污水能夠通過自我調節和凈化，而不影響特定的水質目標。宏觀上來看，水環境承載力是指在一定的社會、經濟和技術條件下，一定區域（流域）的水系統功能所支撐的社會經濟發展和人民生活[2]。制定科學有效的對策，改善阿克蘇地區水環境質量已成為阿克蘇地區整體發展的關鍵問題。通過對阿克蘇地區水環境承載力的研究，可以客觀準確地計算水環境承載力的價值。本文通過對承載力值變化的分析，找出阿克蘇地區水環境存在的問題，并針對具體問題提出切實可行的解決方案，以期提高區域水環境承載力[3]；保障阿克蘇地區水環境承載力、水環境安全和經濟社會可持續發展，對經濟發展和環境保護具有重要意義，對走環境保護與發展并重的道路具有重要的科學價值和現實意義。

1 研究區概況

阿克蘇市位于新疆維吾爾自治區西部，市境總面積18369.9 km2。屬暖溫帶干旱氣候地區，降雨量稀少，蒸發量大，氣候干燥。市境內有阿克蘇新大河、老大河及長年不凍的多浪河流過，年徑流量114 億m3，還有儲量5 億m3的地下水。市境內的天然河、湖與人工引、排渠系、水庫等組成密布的水網，滋養著廣闊無垠、郁郁蔥蔥的肥美農田和綠洲。市境地勢平坦，土層深厚，水源充足。

2 數據來源及研究方法

2.1 數據來源

該文各項評價指標原始數據提取自《新疆統計年鑒》（2012-2018年）、《阿克蘇市統計年鑒》（2012-2018年）、《阿克蘇市環境狀況公報》（2012-2018年）。

2.2 選取評價指標

在分析水環境承載力影響因素的基礎上，從系統論的角度，構建基于社會經濟、水資源、水環境和水生態復合系統的水環境承載力綜合評價體系[6]。根據指標選取原則，通過頻度統計和理論分析相結合等方法選取指標，共構建了9個指標，見圖1。

圖1 水環境承載力體系構件圖

2.3 權重確定

水環境承載力指標體系的指標受人口、社會、經濟、產業結構、工業生產體系、技術水平、生態環境等因素的影響，其生活條件和變化特征對水環境的同步性有不同的影響。在評價區域水環境承載力時，需要考慮這些差異，根據指標的影響程度，確定評價過程中的獨立作用。在水環境承載力評價的全過程中，對同一層次指標的重要程度進行了量化分布，并在總體評價中對各項指標進行評價，區分對價格的影響，客觀反映實際情況，合理評價。

通過對阿克蘇地區水環境承載力評價指標的計算，得到各指標的權重值[7]，見表1。

表1 指標選擇及其權重結果

2.4 水環境承載力的評價

（1）均方差決策法

平均方差決策方法反映了系統指標對同一方案屬性值的方差程度[8]。首先，每個評價指標設置為一個隨機變量，三組Gj（J=1,2，…N），Bi（I=1,2，…N），di（i=1,2，…N）Gj是一個指數變量集，Bi是一個集合（本文中是一年），di是Gj的上集，Gj下Bi的無量綱屬性值是隨機變量的值，這些值對這些隨機變量進行分布，將這些平均方差歸一化，并對各評價指標進行加權。

具體計算過程是先將原始指標標準化，記錄為矩陣Y=（Yij）m×n，n=0.01Bi，m=Gj，然后計算隨機變量的平均值。

最后，將各標準層的標準值組合成一個新的矩陣，通過反復使用上述公式，得到目標層的標準值，即水環境綜合承載力評價值。

（2）數據標準化

距離變換法能很好地處理上述數據；距離變換法是統計數學中的一種方法[9]。標準化后的新數據，每個指標值的最大值為1，最小值為0，其余值在0和1之間，從而簡化了計算的數據量。

區間變換法對應的效益指標計算公式如下：

其中，x為指標數據初始值，y為指標標準化后的值。

3 結果分析

結合表1 準則層因素集Z的權重結果，再次應用以上公式，得到均方差決策法計算的阿克蘇地區區水環境承載力評價值。

圖2 阿克蘇地區水環境承載力變化趨勢圖

圖2 顯示了用均方差法計算阿克蘇地區水環境承載力的水平趨勢。由圖2 可知，阿克蘇地區2012年～2017年間的水環境承載力在0.2～0.5之間，2018 的水環境承載力大于0.5。線性回歸趨勢線斜率大于0，表明承載力總體呈上升趨勢。阿克蘇地區水環境承載力總體上呈平穩上升趨勢，最大波動幅度在2013 年～2015 之間。2013 年經濟承載力下降，2013 年～2014 年變化相對穩定，但仍在穩步上升。

圖3 分承載力變化圖

由圖3 可以看出，2012 年～2018 年經濟分承載力呈增長趨勢，增長率為184%。增幅最大的是2017 年～2018 年，主要是國家定向扶貧工作的實施，使農民人均收入有所增加。2012 年～2017 年，人口分承載力逐年提高，增長165.5%。從2017 年～2018 年，這一數字有所下降。除2016 年～2017 年略有下降外，其他年份生態分承載力也相應提高，主要受城市污水處理效率提高和水資源供需平衡的影響。

基于所有指標的范圍限制和評價方法本身的計算特性，計算最大數據范圍內的評價范圍。水環境負荷介于0 和1 之間[10]。當所有指標達到最佳標準時，最大值接近1。否則，最小值為0。在對國家環境保護標準評價指標中的指標數據進行分類的基礎上，收集了阿克蘇地區長期建設規劃數據，收集了社會運行相關數據的評價數據和指標本身的評價范圍，并參考其他文獻，得出了適合阿克蘇地區水環境負荷的分級標準，見表2。

表2 承載力與可承載類型對照

根據表中的分類標準，阿克蘇地區水環境承載力總體評價為差、極差，反映了阿克蘇地區經濟、社會和生態發展仍有許多方面有待加強。從實際水環境的特點來看，易受外部不利因素的影響，外部環境反饋明顯[11]。

4 結論

在分析阿克蘇地區水資源現狀和水環境現狀的基礎上，利用水環境承載力模型，構建由九個指標構成的水環境承載力評價體系，采用均方差決策法計算水環境承載力。

（1）阿克蘇地區水環境承載力標準值在0.2 ～0.5 之間，從2012 年～2017 之間，2018的值大于0.5。整個研究期間水環境承載力逐年提高。

（2）根據承載力評價類型，阿克蘇地區市2012 年～2017 年間水環境承載力評價類型為差，水環境狀態脆弱，2018年評價一般，水環境狀態一般。

（3）對分承載力的計算中表明，由于經濟的持續增長和人均水資源利用率的提高，經濟子承載力增長184%，社會承載力增長165.5%，除2016 年～2017 年外，其他年份生態子承載力均增長。

由于缺乏數據和指標體系中指標的數量和功能有限，需要加強阿克蘇地區水環境特征和現狀的反映。建議進一步完善阿克蘇地區水環境承載力指標體系，豐富指標的內涵和范圍，使水環境承載力研究更加全面、客觀。