旅游活動(dòng)與水環(huán)境耦合分析
——以玉龍雪山-麗江盆地為例

竇文康， 王澤平， 方金鑫， 韓彤彤， 蒲 燾， 張 鵬

（1.中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境與資源研究院玉龍雪山冰川與環(huán)境觀測研究站，甘肅蘭州730000；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049；3.云南省水文水資源局麗江分局，云南麗江674100；4.西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，四川綿陽621010）

0 引言

冰凍圈是指地球表層連續(xù)分布且具一定厚度的負(fù)溫圈層，冰川、凍土、積雪是其主要要素［1］。冰凍圈為人類社會(huì)提供了巨大的物質(zhì)、文化和環(huán)境等服務(wù)，其中供給服務(wù)包括冰凍圈淡水資源，文化服務(wù)包括冰凍圈環(huán)境中形成的美學(xué)、景觀、建筑、旅游、體育、藝術(shù)、歷史、宗教、旅游等文化服務(wù)。依托于冰凍圈的冰川旅游是近年來被大眾關(guān)注與認(rèn)可的新興旅游方式［2］，國內(nèi)冰川旅游以麗江市玉龍雪山為典型代表。麗江市位于青藏高原東南緣，滇西北高原，金沙江中游，屬云南省管轄。2018年，麗江市全年完成地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）350.762億元。其中，第三產(chǎn)業(yè)增加值160.28億元，增長6.7%，第三產(chǎn)業(yè)占到總GDP增加值的45.7%。其中全年旅游業(yè)接待國內(nèi)外游客人數(shù)4 643.3萬人次，比上年增長14.1%。實(shí)現(xiàn)旅游總收入998.45億元，比上年增長21.48%。麗江市的旅游資源主要以玉龍雪山與麗江市古城為主，其中玉龍雪山為典型的冰川旅游景點(diǎn)，近年來世界的冰川旅游得到了快速發(fā)展［2］，冰川旅游價(jià)值也不斷升高［3］。隨著麗江市旅游人數(shù)的增加，水資源的開發(fā)率逐年增大，麗江市城區(qū)內(nèi)及其河流水質(zhì)逐年下降。麗江市是世界著名的旅游城市、園林城市、衛(wèi)生城市，環(huán)境衛(wèi)生較好，基本無工業(yè)企業(yè)，農(nóng)田范圍較少，初期雨水污染程度較低，造成麗江市河道水質(zhì)惡化的主要原因是點(diǎn)源污染。目前，麗江市面臨著水資源利用率低、水污染嚴(yán)重、景觀水質(zhì)差等問題［4］，水環(huán)境保護(hù)是麗江市作為世界文化遺產(chǎn)地保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要環(huán)節(jié)，亟需得到關(guān)注。

近年來，關(guān)于水環(huán)境的研究主要集中在概念、模型和評價(jià)方法等方面［5］。關(guān)于旅游活動(dòng)與水環(huán)境二者之間關(guān)系的研究，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了大量工作。國內(nèi)學(xué)者對旅游活動(dòng)引起的水環(huán)境變化問題研究主要集中在對不同旅游目的地水環(huán)境現(xiàn)狀的分析、旅游活動(dòng)對水質(zhì)和水量的影響以及旅游目的地水環(huán)境的管理等方面［6］。例如，旅游活動(dòng)對水庫水質(zhì)的干擾因素［7］、不同旅游類型和游客類型對水環(huán)境的影響［8］、水體水質(zhì)超標(biāo)的旅游原因［9］、公共資源旅游景點(diǎn)的水環(huán)境承載力狀況［10］、建立旅游區(qū)水環(huán)境模型［11］、旅游發(fā)展對水環(huán)境的影響［12］等。國外學(xué)者研究旅游活動(dòng)對水環(huán)境的影響起步較早，最早出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代，主要是針對水質(zhì)的研究［13］，另外還包括城市活動(dòng)和旅游活動(dòng)與水質(zhì)的關(guān)系［14］、沿海旅游業(yè)和海洋污染［15］、旅游業(yè)用水［16］、旅游活動(dòng)對海水的影響［17］。國內(nèi)外對旅游活動(dòng)和水環(huán)境的關(guān)系研究總的方向均是研究水質(zhì)的變化，不同點(diǎn)在于國內(nèi)是從水質(zhì)變化的原因出發(fā)，重點(diǎn)尋找旅游活動(dòng)所引起的水質(zhì)變化；國外是從水質(zhì)變化的結(jié)果出發(fā)，探索水質(zhì)變化以后對旅游的影響和應(yīng)對措施。

目前，針對麗江市水環(huán)境與旅游活動(dòng)的研究較少，麗江市旅游活動(dòng)頻繁，在進(jìn)行水環(huán)境與旅游活動(dòng)耦合分析時(shí)可以盡可能排除工農(nóng)業(yè)活動(dòng)帶來的水環(huán)境變化。影響水環(huán)境指標(biāo)的因素是多方面的，自然地理方面有降雨、徑流、流速、氣溫等，人文社會(huì)方面包括污染物的排放、主動(dòng)的稀釋、環(huán)境保護(hù)政策等。對于自然影響，選擇同一采樣點(diǎn)，盡量消除該影響；對于人文影響，麗江市主要的人類活動(dòng)來自于旅游，可以盡可能降低其他影響因素。通過該研究，希望可以揭示麗江市旅游活動(dòng)對水環(huán)境的影響程度，從而尋找合理的旅游活動(dòng)接待人數(shù)閾限，以便更好地指導(dǎo)麗江市旅游活動(dòng)的規(guī)劃與管理，更好地保護(hù)麗江市水環(huán)境。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

麗江市位于中國西南，云南省的西北部，金沙江中游地區(qū)（99°23′～101°33′E，25°59′～27°56′N）（圖1）。麗江市地處橫斷山脈向云貴高原過渡的交接地帶，區(qū)域內(nèi)包含玉龍雪山和麗江市盆地兩個(gè)地形單元，屬于低緯度內(nèi)陸地區(qū)的高原山區(qū)。玉龍雪山是北半球緯度最低的終年積雪山脈，不僅為麗江市提供了淡水資源，同時(shí)也是麗江市重要的旅游目的地。麗江市區(qū)位于麗江市盆地的正中央，漾弓江自北向南流經(jīng)市區(qū)西緣和南緣。該地區(qū)降水主要集中在7—9月，年降水量約為900 mm左右［18］。

圖1 麗江市地理位置［19］Fig.1 Location of Lijiang City［19］

1.2 數(shù)據(jù)獲取與分析

旅游活動(dòng)數(shù)據(jù)主要來自于麗江市人民政府門戶網(wǎng)站（http：//www.lijiang.gov.cn），水環(huán)境數(shù)據(jù)主要通過實(shí)地采樣分析獲得，采樣點(diǎn)為三義，位置如圖1所示。三義采樣點(diǎn)位于漾弓江下游，也是整個(gè)麗江市地區(qū)的下游，該地受麗江市區(qū)內(nèi)影響較大，可以較好反映麗江市地區(qū)的水污染情況，也可以體現(xiàn)出旅游活動(dòng)對水環(huán)境的污染情況。分別在2018年的1月、2月、3月、4月、6月、8月、10月、12月共進(jìn)行了8次采樣，根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 3838—2002基本項(xiàng)目分析方法》對采樣樣品進(jìn)行了分析［20］。

1.3 耦合度計(jì)算方法

耦合度刻畫的是多個(gè)不同系統(tǒng)之間互相影響的程度大小［21］，這本來是一個(gè)物理學(xué)概念，后被引入社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域做廣泛研究。通過耦合度的計(jì)算可以評估兩個(gè)及以上的社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間互相影響、互相作用的大小，并進(jìn)一步進(jìn)行耦合協(xié)調(diào)分析［22］。

給定n≥2個(gè)系統(tǒng)，用Ui≥0表示系統(tǒng)的評價(jià)值，則耦合度一般化的計(jì)算公式為［23］：

這是耦合度的一般公式表達(dá)，由于本文研究對象為旅游活動(dòng)與水環(huán)境，一共兩個(gè)系統(tǒng)，所以采用當(dāng)n=2時(shí)的公式，表達(dá)如下：

式中：C為兩個(gè)系統(tǒng)的耦合度，U1和U2表示兩個(gè)系統(tǒng)的評價(jià)值。耦合度的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)已有文獻(xiàn)［24］并結(jié)合實(shí)際情況如表1所示。

表1 耦合度標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值Table 1 Coupling standard value

1.4 權(quán)重的確定

指標(biāo)的權(quán)重確定方法有主觀和客觀兩類，主要包括德爾菲法、熵值法、模糊聚類分析、AHP法等［25］。不同的方法有不同的優(yōu)劣勢，本文采用熵權(quán)法確定權(quán)重。原因是熵權(quán)法中熵值的計(jì)算可以判斷系統(tǒng)的離散程度與無序程度，可以較好地對系統(tǒng)進(jìn)行綜合評價(jià)［26］。熵權(quán)法確定權(quán)重有一定的客觀性，只是通過指標(biāo)的信息多少來確定權(quán)重，避免了主觀性影響。

旅游活動(dòng)主要包括兩個(gè)指標(biāo)，接待游客數(shù)量與旅游收入，需對其進(jìn)行權(quán)重確定，將二者綜合為一個(gè)指標(biāo)。由于麗江市12月份的旅游收入數(shù)據(jù)存在異常，利用比例相關(guān)性通過旅游人數(shù)預(yù)測出實(shí)際的旅游收入，將異常的旅游收入平均分配到其他11個(gè)月，最后將無關(guān)的月份數(shù)據(jù)剔除掉。

水環(huán)境包括三個(gè)指標(biāo)大類，分別為水體富營養(yǎng)化指標(biāo)、水體污染指標(biāo)、水體毒理指標(biāo)。將三個(gè)大類中的兩到三個(gè)指標(biāo)通過熵值法綜合為一個(gè)指標(biāo)。

在確定指標(biāo)權(quán)重之前，首先對指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使得數(shù)據(jù)無量綱，具有可比性。具體方法如下［27］：

當(dāng)指標(biāo)越大對系統(tǒng)發(fā)展越有益時(shí)，采用正向指標(biāo)計(jì)算方法：

當(dāng)指標(biāo)越小對系統(tǒng)發(fā)展越有益時(shí)，采用負(fù)向指標(biāo)計(jì)算方法：

式中：Xmax和Xmin分別是第j個(gè)指標(biāo)下個(gè)評價(jià)樣本值的最大值和最小值。

再計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)下第i個(gè)樣本指標(biāo)值的比重Yij：

計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的信息熵公式為：

指標(biāo)信息有效性和信息熵與1的差值有關(guān)，公式為：

第j項(xiàng)的權(quán)重為：

2 結(jié)果與分析

2.1 旅游活動(dòng)年內(nèi)趨勢

除去12月的旅游收入外，其他時(shí)間的旅游收入與人數(shù)基本呈現(xiàn)類正態(tài)分布的變化趨勢，旅游人數(shù)在7—8月最高，在1月、11—12月最低，旅游收入最低為11月，但是12月的旅游收入最高為一個(gè)異常值（圖2）。7、8月份為旅游旺季，此時(shí)間段麗江市氣候宜人，學(xué)生暑假休息，麗江市的主要旅游景點(diǎn)玉龍雪山在此季節(jié)最適宜觀賞；冬季為旅游淡季，該季節(jié)麗江市氣候寒冷，游客傾向于更溫暖的旅游目的地。旅游人數(shù)與收入也基本呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，即游客人數(shù)多的時(shí)候旅游收入也多。2月份相較于1、3月份來說旅游收入與人數(shù)都較多，主要因?yàn)橹袊膫鹘y(tǒng)節(jié)日農(nóng)歷新年通常在2月份，并且有較長的假期，很多人選擇此時(shí)出游。10月份同樣相較于臨近的9、11月份來說旅游收入與人數(shù)較高，也是由于10月國慶節(jié)的原因。而12月份的人數(shù)趨勢正常，收入趨勢存在明顯異常，作為一年中游客最少的月份卻有最高的旅游收入，主要是因?yàn)樵?2月一些和旅游相關(guān)的產(chǎn)業(yè)選擇將旅游收入的上報(bào)集中在這一個(gè)月進(jìn)行，即這個(gè)月實(shí)際包含了一些旅游產(chǎn)業(yè)12月份的旅游收入和另一些旅游產(chǎn)業(yè)1年的旅游收入，使數(shù)值偏高。

圖2 2018年麗江市旅游人數(shù)與收入Fig.2 Number of tourists and income in Lijiang City in 2018

2.2 水體富營養(yǎng)化分析

水體富營養(yǎng)化指數(shù)主要包括五日生化需氧量、溶解氧和總磷。五日生化需氧量在3月份最低，為1.7 mg·L-1，10月份最高，為5.3 mg·L-1，極差為3.6。五日生化需氧量并無穩(wěn)定的變化規(guī)律，整體上波動(dòng)頻繁。溶解氧最低在6月份，為6.8 mg·L-1，最高在1、2月份，為10.3 mg·L-1，極差為3.5。溶解氧呈整體下降趨勢，但趨勢并不顯著。總磷在1月份最低，為0.265 mg·L-1，6月份最高，為0.444 mg·L-1。總磷的變化趨勢大致呈現(xiàn)先上升再下降（圖3）。

圖3 2018年麗江市三義采樣點(diǎn)水體富營養(yǎng)化指數(shù)年內(nèi)變化Fig.3 Change of water eutrophication index of Sanyi sampling point in Lijiang City in 2018

2.3 水體污染分析

水體污染指標(biāo)主要包括高錳酸鹽指數(shù)和氨氮。高錳酸鹽指數(shù)在3月份最低，為2.4 mg·L-1，6月份最高，為4.4 mg·L-1，極差為2。高錳酸鹽指數(shù)的變化趨勢總體呈現(xiàn)先上升后下降，與旅游活動(dòng)相似。氨氮在3月份最低，為0.312 mg·L-1，4月份最高，為2.480 mg·L-1，極差為2.168。氨氮變化趨勢不明顯，整體波動(dòng)較大（圖4）。

圖4 2018年麗江市三義采樣點(diǎn)水體污染指標(biāo)變化Fig.4 Change of water pollution index of Sanyi sampling point in Lijiang City in 2018

2.4 水體毒理分析

水體毒理指標(biāo)主要包括氰化物、砷和氟化物。氰化物在3、10、12月份最低，為0 mg·L-1，代表含量較低，未檢測到，2月份最高，為0.0016 mg·L-1，極差為0.0016。氰化物的波動(dòng)很小，變化趨勢不明顯。砷含量在2月份最低，為0.0029 mg·L-1，6月份最高，為0.0116 mg·L-1，極差為0.0087。砷的變化趨勢大體為先上升再下降，與旅游活動(dòng)類似。氟化物在1月份最低，為0.081 mg·L-1，3月份最高，為0.5 mg·L-1，極差為0.419。氟化物除去3月份有變化之外，整體變化平穩(wěn)，這可能是由于3月份的采樣時(shí)受到當(dāng)天特殊情況的影響（圖5）。

圖5 2018年麗江市三義采樣點(diǎn)水體毒理指標(biāo)變化Fig.5 Change of water toxicology index of Sanyi sampling point in Lijiang City in 2018

2.5 旅游活動(dòng)與水環(huán)境耦合性分析

在進(jìn)行旅游活動(dòng)與水環(huán)境耦合分析時(shí)，除了把上述三個(gè)水環(huán)境指標(biāo)與旅游活動(dòng)分別進(jìn)行耦合計(jì)算外，還將每個(gè)指標(biāo)中耦合度最大的小指標(biāo)單獨(dú)拿出與旅游活動(dòng)做耦合分析，結(jié)果如表2所示。

表2 旅游活動(dòng)與水環(huán)境平均耦合度值Table 2 Average coupling value between tourism activities and water environment

可以看出，旅游活動(dòng)與水體污染的耦合度最高，其次是水體污染指標(biāo)中的高錳酸鹽指數(shù)。旅游活動(dòng)與水體污染達(dá)到了極度耦合；旅游活動(dòng)與富營養(yǎng)化指數(shù)、水體毒理指數(shù)、高錳酸鹽指數(shù)的耦合度為良好耦合；而旅游活動(dòng)與水環(huán)境的總磷濃度和砷濃度為一般耦合。

3 討論

冰川與人類生活息息相關(guān)，一方面提供了巨大的淡水資源，另一方面具有旅游觀賞價(jià)值。麗江市玉龍雪山的冰川旅游每年吸引著大量的游客，劇增的游客數(shù)量會(huì)對麗江市的水環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生難以估量的影響。大多數(shù)動(dòng)植物難以在冰川旅游目的地生存，因此該區(qū)域生態(tài)環(huán)境十分脆弱，極易受到以旅游為主的人類活動(dòng)影響，冰川旅游需更加關(guān)注對周圍環(huán)境的影響。

麗江市旅游活動(dòng)與水環(huán)境存在較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)，尤其是與高錳酸鹽指數(shù)。高錳酸鹽指數(shù)代表了水體的污染程度，作用機(jī)理是生活與工業(yè)污水帶來有機(jī)物污染，而有機(jī)物分解時(shí)破壞水體的氧平衡，高錳酸鹽用來監(jiān)測水中的有機(jī)物［28］。高錳酸鹽指數(shù)常被作為水體受還原性有機(jī)（和無機(jī)）物質(zhì)污染程度的綜合指標(biāo)，這些污染產(chǎn)生的主要原因是生活污水等未經(jīng)處理人為排放所導(dǎo)致。旅游活動(dòng)的劇增會(huì)帶來大量的生活污水排放，游客數(shù)量的增加可導(dǎo)致污水排放的增加，進(jìn)而導(dǎo)致水環(huán)境的惡化。水污染的源頭主要有自然污染和人為污染兩種，自然污染包括雨水沖刷地面的污染物進(jìn)入河流導(dǎo)致水污染；人為污染主要是生活污水和工業(yè)污水的排放［29］。麗江市雨季為5—10月，占全年降水量的85%以上，尤其集中于7、8月。該地區(qū)一年中高錳酸鹽指數(shù)最高值出現(xiàn)于6月，為雨季開始之時(shí)，除此之外4月與8月高錳酸鹽含量也較高。對于工業(yè)污水排放，在麗江市人民政府門戶網(wǎng)站找到了麗江市環(huán)境監(jiān)測信息公開重點(diǎn)排污單位名錄，與麗江市區(qū)相關(guān)的排污單位包括麗江市供排水有限公司（第一污水處理廠）、麗江市供排水有限公司（第二污水處理廠）和云南省麗江市水泥有限責(zé)任公司。云南省麗江市水泥有限責(zé)任公司在市區(qū)的西邊，距離市區(qū)較遠(yuǎn)，對市區(qū)水環(huán)境影響較小。根據(jù)麗江市環(huán)境保護(hù)局發(fā)布的麗江市重點(diǎn)污染源監(jiān)督性監(jiān)測情況公示，在2018年兩個(gè)污水廠的污水排放全部達(dá)標(biāo)，污水廠排污季節(jié)變化不明顯。因此，引起水質(zhì)變化特別是高錳酸鹽指數(shù)較高的原因，一方面是自然降雨攜帶和雨水沖刷地面，另一方面是旅游活動(dòng)和游客的增加導(dǎo)致人為污染增加。

同時(shí)，本文存在著一些不足。對于影響水環(huán)境的因素，包括自然與人文方面，并未做到完全剔除。關(guān)于自然影響，需要對水文水動(dòng)力條件做詳細(xì)分析才可確定關(guān)鍵因素與非關(guān)鍵因素，本文僅僅選擇相同的采樣點(diǎn)來減少自然因素的影響，未來還需做更多工作。人文影響方面，旅游活動(dòng)是一個(gè)宏觀數(shù)據(jù)，無法剔除特異性影響。具體到每個(gè)人的旅游行為，再加之本地居民的個(gè)人行為都可能對水環(huán)境產(chǎn)生影響，但本文僅能從宏觀層面分析。本文僅對旅游活動(dòng)與水環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析，得出二者有耦合關(guān)系的結(jié)論，耦合關(guān)系為一種相關(guān)性分析并非因果性分析，對于影響水環(huán)境的某一具體旅游行為并未進(jìn)行深入分析，還需要進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論

（1）麗江市旅游收入與人數(shù)基本呈現(xiàn)類正態(tài)分布的變化趨勢。7、8月份為旅游旺季，麗江市主要景點(diǎn)適宜觀賞且旅行者中教師學(xué)生居多。冬季麗江市氣溫較低，為旅游淡季。旅游人數(shù)與收入呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，游客人數(shù)的增多帶來旅游收益的增加。

（2）五日生化需氧量在3月份最低，10月份最高，整體上波動(dòng)頻繁。溶解氧有一個(gè)整體下降趨勢。最低在6月份，為6.8 mg·L-1，最高在1、2月份，為10.3 mg·L-1。總磷在1月份最低為0.265 mg·L-1，6月份最高為0.444 mg·L-1。高錳酸鹽指數(shù)的變化趨勢總體呈現(xiàn)先上升后下降，在3月份最低為2.4 mg·L-1，6月份最高為4.4 mg·L-1。氨氮在3月份最低為0.312 mg·L-1，4月份最高為2.48 mg·L-1。氰化物波動(dòng)較小，在3、10、12月份最低為0 mg·L-1，代表含量較低，未檢測到，2月份最高為0.0016 mg·L-1。砷的變化趨勢大體為先上升再下降，在2月份最低為0.0029 mg·L-1，6月份最高為0.0116 mg·L-1。氟化物整體變化平穩(wěn)，在1月份最低為0.081 mg·L-1，3月份最高為0.5 mg·L-1。

（3）旅游活動(dòng)與水體污染的耦合度最高，達(dá)到了極度耦合；旅游活動(dòng)與富營養(yǎng)化指數(shù)、水體毒理指數(shù)、高錳酸鹽指數(shù)為良好耦合；旅游活動(dòng)與水環(huán)境的總磷濃度和砷濃度為一般耦合關(guān)系。因此，可以得出，旅游活動(dòng)與水環(huán)境存在較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)，特別是與水環(huán)境指標(biāo)中的高錳酸鹽指數(shù)，存在強(qiáng)烈的耦合關(guān)系。冰川旅游目的地環(huán)境脆弱，過量的旅游活動(dòng)會(huì)對當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成不可逆的影響。對于未來冰川旅游活動(dòng)開發(fā)與水環(huán)境保護(hù)，應(yīng)建立完善的監(jiān)測機(jī)制，確定環(huán)境容量，加大科研投入，全社會(huì)共同維護(hù)冰川旅游環(huán)境，使得冰川旅游與環(huán)境保護(hù)良性發(fā)展。