丹東大沙河流域水環境承載力動態變化研究

萬金玲

(丹東市水務服務中心，遼寧 丹東118000)

自改革開放以來，國內經濟發展迅猛，城市規模及人口數量也大大增加，城市水資源使用矛盾日益突出。水資源環境作為社會經歷發展過程中必須要重視的基礎因素，在地區發展中起著重要作用，尤其是在缺水地區。而在對資源的取用開發過程中，出現了之只開發不保護、生產布局不合理、環境保護措施不執行等情況，其對生態平衡的破壞越來越突出。研究大沙河流域水環境承載力的變化情況，可以從整個水資源系統角度，為該地區的水資源可持續發展提供直觀的科學依據[1]。

1 研究區概況

大沙河是丹東的母親河，全長26.5km，是丹東市最長的城市內河。位于丹東市區北郊，發源于五龍背鎮營臺村，流經13個村街，在沙河口大橋注入鴨綠江。因發源于營臺子，又稱為營臺河；流至五龍背段，與五龍河匯流，稱為五龍河；流入蛤蟆塘(現金山鎮)一帶，又被稱為蛤蟆塘河。年平均降水量為881.3-1087.5mm。全年降水量的2/3集中在夏季，其中七月中旬至八月中旬是該區暴雨集中期。

2 數據來源及研究方法

2.1 數據來源

本次研究所用的數據來源于《遼寧水資源公報》、《丹東市水資源管理所研究報告(2018版)》、《遼寧統計年鑒》。

2.2 選取評價指標

水環境承載力評價，是對地區水資源和水環境健康的重要評價方式，是實現水資源合理開發利用的基礎前提。水環境承載力由水資源承載力和水質承載力構成[2]。水資源承載力是水生態和環境需要滿足下的最低承載力。水質承載力是指河流在滿足最低水質評價時對水質承載力的要求。這兩個指標當中，主要的評價指標有以下九項：污水直徑比、水資源開發利用率、人均供水量、人均GDP(美元)、農民人均純收入、城市恩格爾系數、工業回用率、工業廢水標準率、城市生活污水處理率[3]。

2.3 權重確定

采用層次分析法將復雜問題的權重確定為不同的元素，并根據元素之間的相關性和隸屬度，進行分類組合，然后在同一層次上對兩個元素進行比較，得出權重，最后根據每個元素的權重，確定每個元素的重要性。根據各指標與大沙河水環境現狀的關系，得到各層的判斷矩陣，見表1。

表1 指標選擇及其權重結果

續表1 指標選擇及其權重結果

指標承載度使用對數函數的方式計算，它是整個評價工作里，最重要的一項，計算公式如下：

y=a+blgx

式子中的a和b為模型中的參數。

事實上，不同層次指標值對承載力的貢獻率是不同的。例如，當指標值很小時，指標值的增加對承載力的提高影響不大。只有當指標值達到一定水平時，指標值的增加才對承載力的提高有相應的貢獻。當承載力相對較高時，指標值的增加會對承載力的提高產生顯著的影響貢獻不大，所以要計算指標承載力，需要結合2013年至2018年人口增長及經濟發展的數據，依據我國頒布的人民生活水平標準，來確定評價指標的核算標準，見表2。

表2 水環境承載力評價指標核算標準

2.4 水環境承載力的評價

依據對水環境承載力的理解，文章將其分為了3個主要部分，分別是生態系統評價、人口指標評價及社會經濟情況評價。根據選定的相關指標計算3部分承載力，得到各指標的承載力。根據各個部分的權重配比值，計算分承載力的值，在根據公式進行水環境承載力的綜合評價，運算過程如下：

式中：E為水環境分承載力大小；En為n個指標的數值；Wn為第n個指標的權重；m為指標的數量。

文章采用層次分析法結合“模加和”方法對水環境承載力進行綜合評價[4]，即：分項承載力計算中各評價指標的取值為無量綱0-1之間的值，將其稱為指標承載力，綜合評價值一般也在0到1之間，值越大說明評價效果越好。

式中：E為水環境總承載力大小(無量綱)；Wi為第n個分承載力權重；Ei為第n個分承載力數值。

3 結果分析

3.1 分承載力計算

從數據庫中提取出2013年至2018年的各項原始數據，然后將其分別代入分承載力的計算公式中，得到流域近6年來各指標的承載力，見表3：

表3 大沙河流域水環境承載力指標承載度

大沙河水環境承載力指標變化雷達圖見圖1。

圖1 大沙河水環境承載力指標變化雷達圖

由圖1可以看出，工業廢水達標率的波動最大，指標承載度均值最高。受到經濟增長影響，人均GDP與農民人均純收入都呈現出逐年增加的趨勢。

2013年到2018年大沙河流域水環境各分承載力計算結果如下：

水環境生態承載力的數據來源較少。僅選取了污染直徑比和水資源利用率兩個指標[5]。根據表(1)，可以知道它們的重量。將其代入公式中，可得到大沙河流域水環境生態的承載力如見表4所示。

表4 水環境生態承載力

圖2 水環境生態承載力變化圖

人口的人均水資源量和人均GDP情況可以反映出人口分承載力的狀況，根據表(1)可以得到兩者的權重值，將其帶入至計算公式中，得到水環境人口分承載力值，見表5。

表5 水環境人口分承載力

選取城鎮恩格爾系數、工業廢水達標率、農民人均收入值、工業重復用水率和生活污水處理率這五個量來表示水環境經濟分承載能力，由公式計算可以看出，經濟分承載力逐年增長，從2013年的0.52增長至2018年的0.94表，詳見表6。

表6 水環境經濟分承載力

3.2 水環境綜合計算

水環境承載力綜合計算表，見表7。

表7 水環境承載力綜合計算表

水環境承載力動態變化圖見圖3。

圖3 水環境承載力動態變化圖

由其計算公式可以看出，水環境承載力值一般處于0-1之間，可以將其分為極差、差、一般和好4個等級[6]，見表8。2013—2018年大沙河的水環境承載程度處于極差和差兩個等級，水環境狀態非常脆弱。水環境承載力總體水平偏低，變化趨勢不明顯見圖，見4。

表8 承載力與可承載類型對照

圖4 水資源承載力綜合變化圖

2013年至2018年水環境承載力的變化趨勢呈現出不斷波動，總體降低的趨勢，從2013年的0.27降低至2018年的0.24。大沙河水環境承載力值均處于0.5以下，其中2014年和2017年的承載力為極差類型，水環境狀態為崩潰狀態。2013、2015、2016和2018年的水環境承載力均處于差的范圍內，水環境狀態為脆弱，人口承載力逐年降低，但是拉伸了人均水資源量，間接提高了水環境承載力。人口分承載力呈現出逐年降低的趨勢，人口的降低會導致人均水資源量的減少從而提高水環境承載力。由于經濟逐年增長，人口總量整體略微降低，經濟承載力呈現出逐年增大的趨勢，經濟承載力和人口承載力在2018年都達到了好的標準。而生態承載力在2013年出現下跌，隨后著年增加。

4 結 論

文章在收集到現有資料的條件下，采用層次分析法和模加和法對大沙河河流域的水環境承載力進行了分析，最終得出：

1)2013年至2018年，大沙河流域的水環境承載力均<1，在0.2-0.5之間波動。

2)人口和生態分承載力變化率較低，均在0.5以下，而經濟分承載力變化較大，由0.52增長至0.94.

3)大沙河的水環境承載力類型均處于差以下，雖然逐年增長，但增長率較低，水環境狀態較為脆弱。

為提高水環境承載力，保障經濟社會可持續發展，實現生態環境的良性循環，應繼續加強水資源管理，保護大沙河流域水環境質量[7]。調整用水結構，加強河長制的實施。全面加強水環境管理，系統規劃、綜合治理江河湖泊水環境，實現水清岸綠的干凈優美的江河湖泊環境。