游客旅游活動對廣安市響水灘水庫水質影響的時間序列分析

余 波，鐘雪雯，趙紅梅

(綿陽師范學院資源環境工程學院，四川綿陽 621006)

0 引言

隨著我國經濟的發展和人民生活水平的提高，旅游業逐漸呈現旺盛增長的趨勢，各地旅游業也在不斷的開發.旅游活動的過度開展也帶來了很多的環境問題，使之超過了景區環境負荷量，對景區自然生態環境造成了極大的負面影響[1].因而，如何促進旅游開發活動與生態環境之間和諧持續健康的發展，緩解二者之間的矛盾，已經成為國內外眾多學者和相關人士的研究熱點.在20世紀60年代，國外學者已經就關于旅游業的發展對水體的影響進行了研究，大眾旅游導致了水污染[2].也有學者提出旅游對海濱地區的污染更為突出[3-4].Almeida等[5]選取9個指標進行分析，認為旅游活動對水質產生了一定程度上的負面影響.同時，國外學者日益關注對諸如游泳和劃船等水上活動引起水體的濁度增加的研究[6].還有旅游對地下水的影響也引起重視[7].王群等從研究方法與研究區域、旅游與水質、水量相互影響等方面對國外旅游對水環境影響研究進行了綜述[8].與國外相比，中國對旅游水環境的關注和研究起步較晚[9]，落后國外近半個多世紀[10].我國學者在旅游活動對水質影響的研究區域涉及風景區、濕地公園、鄉村生態旅游區與濱河流域[11-16]，也有對旅游活動對巖溶地下水的影響分析的研究[17-18]，還包含旅游活動對水庫、湖泊水質的干擾度研究[19-21].對水環境的評價方法主要有模糊綜合評價法、單因素污染指數法和水污染綜合評價法[8].時間序列分析方法也有用于水質評價的研究，有學者運用基于灰色關聯系數矩陣的TOPSIS法評價入出庫水質[22].也有采用時間序列預測方法預測渭河天水段水域各斷面的水質的[23].

總體而言，國外針對旅游活動對水質環境的影響的相關研究，主要關注水質、水生生物與旅游管理等，主要采用定性和定量相結合，定量研究為主[7].國內學者主要關注旅游區的水質評價，而很少分析旅游活動對水環境的影響因素[24].更少有學者采用時間序列分析方法對水質指標的監測數據和游客人數進行分析旅游活動對水質的影響.

響水灘水庫，又名翠湖風景區，作為廣安市一級飲用水源保護區，為廣安市岳池縣縣城及周邊鄉鎮近200萬居民提供飲用水水源.但近年來，隨著人民生活水平的提高和經濟的快速發展，水產養殖業、餐飲業、服務娛樂業也得到了充分的發展，響水灘水庫旅游業的發展造成了庫區嚴重的水污染，居民生活主要的飲用水水源受到嚴重的威脅[24].本文通過在響水灘水庫選取3個不同功能區5種水體環境質量監測數據——水溫(℃)、pH值、電導率(EC)、溶解氧(DO)、渾濁度(TUR)評價與分析，以及從時間序列上對水庫水質旅游活動的強度進行對比分析，去揭示水質的變化與庫區旅游開發活動的關聯性.通過對2001年到2012年的游客數量與水質綜合污染指數的比較，去發現旅游人數的增加對水質的影響.

1 材料與方法

1.1 數據來源

本文數據來源為兩部分：(1)《岳池環境質量報告書》2011 年和 2012 年對響水灘水庫進行的環境監測數據；(2)2001年至2012年《廣安年鑒》上的響水灘水庫年旅游人數.岳池縣環境監測站收集到的2011年和2012年的響水灘水庫環境監測數據見表1.

表1 響水灘水庫不同功能區環境監測數據Tab.1 Environmental Monitoring Data of Different Functional Areas of Xiangshuitan Reservoir

1.2 方法與模型

1.2.1 加權綜合模型評價法[25]加權綜合模型評價法即運用多個指標對多個參評的因子進行評價，再乘以權重的方法.見公式(1)：

(1)

上式中，Q是水質加權綜合指數，Ci是第i種評價因子的測量值；C0i是第i種評價因子的評價標準值，環境水質標準值來源于GB3838—2002，Wi是權重系數[25].主要過程分三步：(1)將各評價指標做標準化處理；(2)根據各屬性的特性構造動態加權函數；(3)構建綜合評價模型，并作出評價.權重系數是根據專家經驗法進行確定，征求了同行業十幾名專家的重要性評價意見，再計算各評價因子的平均數，得到其相對重要性指數，再進行歸一化處理，最后得出評價因子的權重系數.

1.2.2 時間序列法 本文選取2011年10月到2012年11月的一年時間《岳池環境質量報告書》中對響水灘水庫水質監測數據，根據時間序列分析方法分析一周周中與周末的三個功能區的水質變化趨勢.并選取2001年至2012年的游客數量時間序列，分析水質變化趨勢與旅游人數變化的關聯性，充分說明旅游業的開展對水庫水質變化有較大的影響.

2 評價因子與時間序列分析

2.1 確定評價因子

首先將響水灘水庫分為3個不同功能區，分別為休閑區、游泳區、養殖區.在響水灘水庫水體環境監測過程中，考慮所選取評價因子的主要原理有：(1)連續性；(2)綜合性；(3)增量性.根據《地表水和污水監測技術規范》(HJ/T91-2002)和現場調查的庫區水質污染情況，評價因子擬選取水溫、pH值、電導率(EC)、溶解氧(DO)以及渾濁度(TUR)等5項水質指標.水溫作為水體中多種化學物質含量的重要影響因素，直接影響水體自凈能力及水中細菌的生長繁殖.pH、DO及EC均是反映水體質量的總體狀況的指標.TUR是一個反映游船、皮劃艇等水上旅游項目對水質影響的重要的水體物理指標[7].

2.2 旅游活動對水質的影響的時間序列分析

在時間分布上，旅游活動對水質的影響是不同的.比如說淡季的旅游人數減少，對水質的影響程度就小于旺季，周末旅游人數的增加就會增強旅游活動的強度，從而導致比平時對水質的影響更大[7].因此，本文選取周末和周中兩個時間段的水質監測數據對比分析反映旅游活動對水質的影響.

根據《岳池環境質量報告書》中對響水灘水庫水質監測數據，由于數據缺失等客觀條件的限制，文中選取2011年10月到2012年10月的一年時間，每月取一周中間的一天和周末的一天(通常是每月的第二個周三以及第三個周日).

3 結果與討論

3.1 各監測點水質評價及分析

上文提到，本文采取加權綜合模型來對響水灘水庫水體進行質量評價，各評價因子對水質的影響重要程度進行權重的確定，水溫作為水體中多種化學物質含量的重要影響因素，直接影響水體自凈能力.pH和EC是反映水體質量的總體狀況的指標.因此，水溫、pH和EC對水質影響重要程度較高.DO雖然也是水體自凈能力的一個指標，但它的含量與空氣中氧的分壓、水的溫度密切相關，因此重要程度明顯低于水溫.TUR作為水體重要的物理指標，需要人力攪動才能增大，因此也就相對來說影響程度沒那么明顯.根據以上表1的數據，通過加權綜合模型評價公式(1)計算出各功能區中水溫、pH、EC、DO、TUR評價因子的權系數分別為：0.25，0.2，0.23，0.12，0.13.

由表2可知，休閑功能區和游泳功能區水質綜合污染指數普遍高于養殖區，從2011年和2012年平均功能區綜合污染指數看，休閑功能區和游泳功能區與養殖區的差距就更顯著，這充分說明庫區旅游活動對水質變化有很大影響.

3.2 水質監測結果與時間序列對比分析

3.2.1 周中與周末水質監測數據的對比分析 通過周末和周中兩個時間段的水質監測數據對比分析，來反映旅游人數的增加或旅游強度的加大對水質的影響.

由表3可知，對響水灘水庫三個不同功能區所抽取的水質監測數據來看，周末的水質數據明顯高于周中，二者的差異明顯.通過三個功能區兩組數據對比來看，前兩個指標水溫與pH值周末和周中的數據差異較小，而EC、DO和TUR的數值對比差異較大.在這5個指標之中，EC、DO和TUR等理化指標更能反映出旅游活動所引起的水質變化.所以，有必要著重分析這三類指標在在不同的功能區中周中與周末的對比情況.

表3 各功能區水質指標均值及范圍Tab.3 Mean value and range of water quality indexes in each functional area

圖1 各功能區周中及周末組DO平均值Fig.1 Average DO value of midweek and weekend in each functional area圖2 各功能區周中及周末組EC平均值Fig.2 Average EC value of midweek and weekend in each functional area

圖1中不同時間下各功能區的DO值相比，三個功能區的溶解氧DO周中均高于周末.分析可得，庫區旅游業的發展，導致大量餐飲廢水及游客、工作人員產生的生活污水大量排放，大量有機物存在于湖水中，在微生物的新陳代謝作用下進行降解.再者，在廢水的排放過程中大量含氮、磷等營養物質的輸入會引起水體富營養化，促使水中藻類和其他浮游植物進行大量繁殖，水體中溶解氧量急劇下降，水質遭到嚴重污染.

根據表3和圖2，可以得出：①各功能區的周中的平均水溫高于周末組；②周末組的EC值高于周中組；③水溫的變化趨勢和EC值不一致.但EC值的變化可以解釋為來自周圍的娛樂設施的影響，特別是酒店和餐館排放的洗滌水，在周末期間也更頻繁地使用.隨著周末游客的增多，污水排放量比一周內要多.可以看到，旅游人數越多，旅游活動強度增加，EC值升高.因此，短期時間內旅游活動會對水質產生影響.

根據圖3中渾濁度TUR的變化看出，不同功能區周末的渾濁度值均高于周中.由此可以看出水中懸浮物的增加會對水質變化產生顯著影響.懸浮物的存在會使水變得更渾濁，從而降低水體透明度，陽光穿透能力減弱，水中綠色植物的光合作用就會受到抑制.休閑功能區水體濁度與游輪等水面活動密切相關，游輪運行頻率非常高，從翠鳥郵輪公司獲悉，在高峰期每天有超過10 000游客乘游船玩耍.雖然周中的船流量相對較小，但由于湖水的深度較淺，船的螺旋槳會被湖底淤泥攪動，這也會導致湖底的濁度增加.在短期內游輪等水上活動與濁度呈正相關.

圖3 各功能區周中及周末組TUR平均值Fig.3 Average TUR value of midweek and weekend in each functional area

3.2.2 長期內游客量與水質變化的耦合性分析 響水灘水庫景區游客量的波動情況見圖4.2011年12月至2012年5月份，響水灘水庫的旅游人數呈現遞增趨勢.而在2月份因春節長假，使得游客人數達到峰值40萬人.從6月份開始進入一年中的淡季，七八月份游客的增長或因岳池縣附近的人們去避暑和旅游，有小幅度的升高，為39.8萬人.所測各不同功能區中旅游活動最為集中，受到影響最為嚴重的是休閑區(既有游船，又有餐飲服務類).所以決定選取一年時間中休閑功能區的水質數據再將其與游客量進行比較，便可反映旅游活動強度與響水灘水庫水質變化的關聯性.

圖4 響水灘水庫景區各月接待游客人數變化圖(單位：萬人)Fig.4 The change trend of the number of tourists of Xiangshuitan Reservoir in each month

從圖5、圖6、圖7可以看出，溶解氧DO、電導率EC和渾濁度TUR與游客數量沒有明顯關聯.由于7、8月份天氣炎熱，游客數量較少，響水灘水庫處于旅游淡季時，渾濁度TUR的值最高，達到一年中的峰值，而溶解氧DO含量最低，表明這一時間段庫區水質最差.因此，從長期來看，旅游活動和水質的溶解氧DO、電導率EC和渾濁度TUR等指標的影響相關性并不顯著，長期的水質變化還是與水溫、pH值等物理指標的影響相關度高些.

圖5 休閑區溶解氧與游客量的相關關系變化圖Fig.5 Relationship between Dissolved Oxygen and Tourist Volume in Leisure Area圖6 休閑區電導率與游客量相關關系變化圖Fig.6 The correlation between electrical conductivity and tourist volume in leisure area

3.3 水質變化趨勢與旅游人數變化分析

根據響水灘水庫2001年至2012年十年的旅游人數與計算后所得的綜合污染指數的對比分析(見圖8)，可以看出，水質綜合污染指數的變化區間為0.66～1.25，2004年以前范圍0.66～0.83，幅度不大[14].隨后的幾年，先出現一個小波峰，隨后又急劇上升.并且，旅游人數和綜合污染指數的波動變化大致相同，由此可以說明，響水灘水庫在進行旅游開發以來水質的綜合污染指數逐漸增加，水質狀況逐漸下降.

圖7 休閑區渾濁度與游客量相關關系變化圖Fig.7 The correlation between turbidity and tourist volume in leisure area圖8 響水灘水庫水質變化趨勢與旅游人數變化Fig.8 The change Trend of Water Quality and Tourist volume in Xiangshuitan Reservoir

3.3.1 旅游開發活動較其他產業對水質影響明顯 在用加權綜合模型對響水灘水庫水體質量進行綜合評價中可以看出，休閑功能區和游泳功能區水質綜合污染指數普遍高于養殖區，從2011年和2012年平均功能區綜合污染指數看，休閑和游泳功能區與養殖區的差距就更顯著.加上實地調查，響水灘水庫是以發展旅游活動的休閑區為主，夏季時游泳區開放，這兩個功能區產生的污染是響水灘水庫水環境功能下降的主要原因.再者，在靠近水庫的當地居民以養殖水產為主要生活來源，養殖廢水等也造成了一定的污染.

3.3.2 短期時間內旅游活動會對水質產生影響 在根據岳池縣環境監測站提供的2011年10月至2012年10月一年時間內對響水灘水庫三個不同功能區水質的測定，其中選取的為DO、EC、TUR等綜合性水質指標.通過周中與周末的數據來看，周末的水質數據明顯高于周中，二者的差異明顯.通過三個功能區兩組數據對比來看，前兩個指標水溫與pH值周末和周中的數值差異較小，而EC、DO和TUR的數值對比差異較大.隨著周末游客的增多，污水排放量比一周內還多，EC值、TUR平均值升高，各功能區周中水質要好于周末.由于受到旅游活動的影響，周末的餐飲住宿排放的污水增多，游船等水上娛樂活動明顯增多.所以短期內旅游活動對響水灘水庫水質好壞有明顯影響，二者呈正相關關系.

3.3.3 長期時間內旅游活動對響水灘水庫水質的影響并不顯著 從長期水質數據與游客量比較來看，溶解氧DO、電導率EC和渾濁度TUR與游客數量沒有明顯關聯.響水灘水庫處于旅游淡季時，游客數量較少，渾濁度TUR的值最高，達到一年中的峰值，而溶解氧DO含量最低，表明這一時間段庫區水質最差.因此，從長期來看，旅游活動和水質的溶解氧DO、電導率EC和渾濁度TUR等指標的影響相關性并不顯著，長期的水質變化可能主要還是受水溫等自然條件的影響.

3.3.4 水質綜合污染指數與旅游活動的強度呈現相同波動變化 通過對2001年到2012年的游客數量與水質綜合污染指數的比較，可以發現兩者都呈現出了相似的變化趨勢.水質綜合污染指數隨著全年游客數量增加而增加.2001年到2004年，游客數量為50～100萬人之間，水質綜合污染指數為0.66至0.86；2004年到2007年的三年時間，人數增加到165萬，水質污染指數也增加1.17.但是，由于2008年地震的影響，旅游人數急劇下降，綜合污染指數也隨之降低；此后，隨著人們越來越重視生活質量，旅游人數急劇增加，而水質綜合污染指數也幾乎呈現相同波動變化.這種變化趨勢的一致性充分說明了旅游活動對響水灘水庫水體質量變化存在著較為明顯的影響.