福建省山區縣域水環境承載力評價研究
——以古田縣為例

雷興龍

（福建省華廈能源設計研究院有限公司 福建福州 350001）

0 引言

國發〔2015〕17 號《水污染防治行動計劃》和閩政〔2015〕26號 《福建省水污染防治行動計劃工作方案》 均提出建立水資源、水環境承載能力監測評價體系，實行承載能力監測預警，2020 年完成市、縣域水環境承載能力現狀評價的要求。水環境承載力指在一定時期內，區域水環境系統在滿足水質目標要求、保持可持續的自凈能力和維持水生態健康的條件下，對區域人口、經濟和社會活動的支持能力［1］。縣域水環境承載力評價是差別化環境準入政策制定、產業結構調整以及基于水環境容量的排污許可等各項水環境工作的最重要基礎［2］。

古田縣屬福建省山區內陸型地區，水系發育呈樹枝狀，具有溪流多經峽谷、急流險灘，河床基巖裸露等特點。本文以古田縣為研究對象，構建水環境承載力評價指標體系，明確指標算法，綜合評價水環境承載力并進行狀態判別，為實現水環境差異化管理提供科學依據。

1 研究區概況

古田縣隸屬于福建省寧德市，現轄2 街道8 鎮4 鄉，總面積2 385 km2，屬中亞熱帶季風氣候，多年平均降水量為1 579 mm。古田縣地表溪流密布，以土滿山脈為分水嶺，東部屬敖江水系，西部屬閩江水系；境內主要溪流有25 條，境內河道總長530 km，流域面積2 372 km2。古田溪是境內最大的河流，屬閩江水系，主要支流有達才溪、西溪、東溪、曹洋溪、蘭溪、橫洋溪等；敖江（古田段）是境內第二大河流，支流有斌溪、羅地溪、徐州溪等；此外還有閩江支流武步溪、谷口溪等。具體如圖1 所示。

圖1 古田縣水系圖

以鄉鎮級行政區為基本單元，基于福建省主體功能區規劃的區劃結果，將古田縣水環境承載力進行分區，具體如表1所示。

表1 古田縣水環境承載力分區結果［3］

2 數據來源及研究方法

2.1 數據來源

國民經濟基礎數據由古田縣統計部門提供，區域水資源信息、流域湖泊水庫信息及閘壩信息由縣水利部門提供，流域水質信息和污水入河信息由縣生態環境部門提供，生態保護地信息由縣自然資源部門提供。

2.2 評價指標體系構建

水環境承載力評價指標的選擇是準確反映水環境承載狀況和進行水環境承載力評價的關鍵，遵循科學性、易獲取性、動態性、完整性和避免重復性等選取原則［4］，重點開發區評價指標體系包括4 個專項指標、12 個分項指標，19 個評價指標；限制開發區（農產品主產區）評價指標體系包括4 個專項指標、12 個分項指標，15 個評價指標。具體如圖2 和圖3 所示。

圖2 重點開發區水環境承載力評價指標體系結構模型

圖3 限制開發區水環境承載力評價指標體系結構模型

2.3 評價指標權重的賦值

結合古田縣水環境特征，采用專家經驗法賦予專項指標分值進而計算其權重。依據指標A的兩個因素Ai與Aj的相互重要程度，使用1～9 級標度給判斷分析矩陣的元素賦值，進而確定評價指標的權重［5］。判斷分析矩陣為構造下一層對上一層的判斷矩陣，該矩陣是互反矩陣，因素Ai與Aj比較，所得判斷矩陣為：A=（aij）nn，矩陣元素一般滿足：aij=1/aji（aij＞0，aii=1）。具體如表2 和表3［6］。

表2 重點開發區水資源承載力評價指標標準基準值及權重賦值一覽表

表3 限制開發區域水資源承載力評價指標標準基準值及權重賦值一覽表

2.4 評價指標標準基準值的選取

評價指標基礎值和目標值的制定主要結合福建省有關規劃文件制定的發展建設目標、國家考核標準或規范性文件；對于尚無規定的指標，通過對全國相關地市（區）各指標計算結果從大到小進行排序，結合指標正負效應，分別取前10%和40%的節點值作為評估基準值。具體如表2 和表3。

2.5 評價指標數據標準化

根據評估指標原始數據、基礎值和目標值，確定評估指標類型，運用區間變化法將評估指標標準化；標準化最大值為100，最小值為0。區間變化法計算公式如下：

（1）當Ii＝Ib時，Vi=60；

（2）對于越大越好型指標，賦值時考慮：①當Ii≥It時，Vi=100；②當Ii＜It時，Vi=100-40/（It-Ib）（It-Ii）；

（3）對于越小越好型指標，賦值時考慮：①當Ii≤It時，Vi=100；②當Ii＞It時，Vi=100-40/（It-Ib）（It-Ii）；

（4）當Vi＜0 時，取0 作為Vi值。

上述式中：Vi代表評估指標i的分值；It為評估指標i的目標值，Ib為評估指標i的基礎值，Ii為評估指標i 原始數據。

2.6 水環境承載力專項指標計算

根據評價指標的賦值權重和評價指標的標準化數值，計算水環境承載力專項指標指數，計算公式如下：

式中：RCi為水環境承載力專項指標指數；Vij為各評價指標的標準數值；Wij為各評價指標的權重。

2.7 水環境承載力指數計算

水環境承載力指數通過綜合評價模型進行計算，即根據指標的重要性進行加權求和。

承載力指數（RC）=W1×水資源指數+W2×排放強度指數+W3×水環境質量指數+W4×水生態指數

式中：Wi為各專項指標的權重。

2.8 水環境承載狀態判別

根據水環境承載力指數，將各鄉鎮評價結果劃分為超載、臨界超載和未超載3種類型。水環境承載力指數RC越大，表明區域環境系統對社會經濟系統的支撐能力越強。當RC＞70時，判別該區域為未超載狀態；當50＜RC≤70 時，判別該區域為臨界超載狀態；當RC≤50 時，判別該區域為超載狀態。

3 結果分析

3.1 水環境承載力指標計算及標準化結果

根據構建的水資源承載力評價指標，收集2019 年古田縣各鄉鎮相關基礎數據分析，運用區間變化法將評估指標標準化。具體如表4 和表5。

表4 古田縣重點開發區各評價指標標準化結果

表5 古田縣限制開發區域各評價指標標準化結果

3.2 水環境承載力指數計算結果

本文利用加權求和分別計算了古田縣重點開發區和限制開發區的專項指標與水環境承載力指數。具體如表6。

表6 古田縣重點開發區和限制開發區水環境承載力指數

古田縣重點開發區水資源承載力指數分別為城東街道81.1，城西街道70.2，平湖鎮66.3。城東街道和城西街道均屬于城關，但城西街道水環境承載力明顯低于城東街道，由于城關人口主要集中在城西街道，生產活動更為頻繁，導致用水效率較低，污染物排放量較大；城東街道境內分布有較大面積的保護區如桃溪水庫、古田人工湖自然保護區、翠屏湖風景名勝區、以及周邊濕地保護區等，形成了較好的岸帶植被覆蓋，城東街道土地利用現狀中水域和林地比例較高，也提高了其水源涵養能力，因此城東街道的水生態指數明顯高于其他2 個重點開發區。平湖鎮水資源承載力指數處于臨界狀態，該鎮位于古田縣北部，處于古田溪上游流域，是農業大鎮，人口較多，食用菌種植、水果種植和畜牧業較為發達，污染物排放量較大。柏源溪監測斷面多次出現氨氮超標，水環境質量指數下降；平湖鎮水力資源豐富，所處古田溪干流、柏源溪、玉源溪共有水電站32 座，設置閘壩28 處，致使河流連通性較差，水生態指數較低。

古田縣限制開發區水環境承載力指數在64.0～82.8 之間，處于臨界狀態的鄉鎮有大橋鎮、鶴塘鎮和卓洋鄉，3 個鄉鎮排放強度指數得分均較低，主要由于限制開發區由農業污染物排放進行考核，這3 個鄉鎮因畜禽養殖和種植業等污染物排放量較大，排放強度遠高于平均水平。黃田鎮、杉洋鎮、鳳都鎮、水口鎮、大甲鎮、吉巷鄉、泮洋鄉、鳳浦鄉的水環境承載力指數均大于70，處于未超載狀態，但從整體上看，由于水土流失治理率較低，導致的各鄉鎮水生態指數均不高，因此提高水土流失防治，是提高各鄉鎮水環境承載力的有效途徑。

通過對古田縣水環境承載力的計算與狀態判別可知，古田縣各鄉鎮的承載力指數在64.0～82.8 之間，平湖鎮、大橋鎮、鶴塘鎮和卓洋鄉水環境承載力為臨界超載，其他鄉鎮水環境承載力處于未超載狀態。具體如圖4。

圖4 古田縣各鄉鎮水環境承載力評價結果

古田縣水環境承載力分析（圖5）可知，水資源和水環境質量2 個指標偏離雷達中心較遠，表明在這兩方面狀況較好；水生態和排放強度2 個指標距雷達中心較近，表明在這兩方面狀況較差。從4 個專項指標對水環境承載能力的影響程度進行比較：水資源＞水環境質量＞水生態＞排放強度。從總體上看，水環境承載力指數R=72.9，表明古田縣水環境承載力處于未超載狀態。

圖5 古田縣水環境承載力雷達分析圖

4 結論與建議

本文根據古田縣功能分區構建不同的水環境承載力評價指標體系，基于層次分析法和專家經驗法對各評價指標權重進行賦值，合理確定指標標準基準值并進行標準化，依據模型計算出古田縣及14 個鄉鎮水環境承載力指數并進行狀態判別，平湖鎮、大橋鎮、鶴塘鎮和卓洋鄉為臨界超載，其他鄉鎮處于未超載狀態；古田縣水環境承載力處于未超載狀態。

從“減排”和“增容”兩方面著手增加古田縣水環境承載能力，全面提升古田縣水環境承載能力。從源頭上減少工業、農業、生活廢水的產生量，重點控制畜牧業廢水及污染物排放量；加強配套管網建設，提高廢水收集及處理能力，減少工業和生活廢水及污染物排放量，鞏固污染物的“減排”措施。針對水環境及水生態開展節約保障水資源、改善區域水環境、實施水生態綜合治理等“增容”措施。