水生態承載力評價指標體系構建研究

陳 晨，鄧 鈺，張翔翔

（中交上海航道勘察設計研究院有限公司，上海 200120）

受人口規模、經濟社會發展壓力和水資源本地條件的限制，我國是世界上水資源和水環境問題最突出的國家之一，水資源短缺、水環境污染、水生態退化等多方面壓力同時存在，嚴重制約社會經濟與生態環境的協調發展。在國內近30年的環境研究中，水生態承載力概念由水資源承載力、水環境承載力發展而來。通過將水資源和水環境問題統一考慮，將社會經濟發展與水生態系統聯系起來，水生態承載力評價成為水體管理的重要技術支撐。為了反映評價區的水生態情況，有必要合理構建評價指標體系，這是水生態承載力評價的重要基礎。由于水生態承載力系統的復雜性，目前對其評價指標體系構建的方法尚未形成統一認識。本研究在已有的指標體系研究基礎上，參考國家頒布的相關標準，構建水生態承載力指標體系，為水生態承載力評價提供依據。

1 水生態承載力指標體系概況

1921年，PARK等首次將承載力的概念引入生態學領域，將其定義為某一特定環境條件下（主要指生存空間、營養物質、陽光等生態因子的組合）某種個體存在數量的最高極限。20世紀70年代，BISHOP等針對環境污染問題提出環境承載力的概念，它是指為支撐一個可接受的生活狀態，某地區能持續承載人類活動的強烈程度。 21世紀以來，我國河湖水生態系統問題日益嚴重，水環境管理由目標總量控制向容量總量控制過渡，以水生態系統健康為流域水質管理目標的理念被廣泛接受，水生態承載力成為研究熱點。為緩解當前我國社會發展對水生態產生的壓力，國內研究重點關注水質、水量與人口、經濟、區域發展協調等問題，水生態承載力評價指標體系得以不斷發展和擴充。

徐志青等在珠江三角洲水環境承載力評價研究中從社會經濟、水生態環境和水資源三方面選擇19個評價指標，其中，建成區綠化覆蓋率、城鎮居民人均可支配收入等指標體現出珠江三角洲高度城市化的社會環境。郭維紅等在河南省水資源承載力模擬研究中構建了人口子系統、經濟子系統、水資源子系統和水污染子系統，水資源子系統包括地下水源供水量、地表水源供水量及再生水量，由于河南省人均水資源量僅為全國平均水平的五分之一且水資源空間分布不均，再生水利用發展較為顯著，因此將其納入評價體系中，以反映區域水資源特征。朱悅在遼河流域水環境承載力評價指標體系研究中從水環境納污、水環境凈化、水生生境、水生生物、水資源稟賦、水資源利用等方面選擇16個代表性指標進行評估，相較于其他研究地區指標選擇，該研究選擇了降水變異系數、生態流量保證率等指標，以反映遼河流域降水分布不均、生態流量波動較大的自然條件特征。任曉慶等在灤河流域水生態承載力評估研究中從水資源、水環境、水生態、水安全四個維度進行綜合評估，選擇的指標包括人均水資源量、水資源開發利用率、單位耕地面積化肥施用量、單位耕地面積畜禽養殖量、河岸帶林草覆蓋率、魚類完整性指數等，共計18個。楊倩等在長江經濟帶水資源水環境指標評估研究中主要選擇萬元GDP（國內生產總值）用水量和萬元GDP廢水排放量作為評價指標，為明確區域經濟發展與水資源、水環境壓力的關系，重點分析了用水量、廢水排放量與區域GDP增長的關系。劉子剛等在已有研究基礎上構建了包含19個核心指標和39個備選指標的區域水生態承載力評價指標體系，并根據渭河陜西段的特點選取8個核心指標進行水生態承載力評價。

由于生態環境復雜多樣、地區經濟社會形態各異，在已有的水生態承載力評價研究中，研究者往往通過自有經驗和相關文獻選取評價指標，不同研究所選取的指標體系呈現出高度差異化特征，具有較強的主觀性，尚未形成普適的指標體系，該局限性在一定程度上阻礙了水生態承載力評價技術手段的推廣應用。為滿足國家水生態環境綜合管理技術需求，2020年，《水生態承載力評估技術指南》（征求意見稿）發布，該指南從水資源、水生態、水環境三方面構建了“三水”指標體系，為流域/區域水生態環境綜合監管提供技術支撐。“三水”體系較為完整地歸納了水生態承載力評價的基礎共性指標及計算方法，但該指標體系缺乏對地區特征指標的歸納。合理構建指標庫及指標體系是水生態承載力評價的重要基礎，指標庫內容既要反映評價目標地區的基本情況，又要反映研究地區的區域性特征，這就要求在提供普適指標的同時保證地區特征指標的可選性，基于以上原則，優化完善的指標體系有助于水生態承載力評價指標體系的推廣應用。

2 水生態承載力評價指標體系構建

已有的水生態承載力研究提供了大量影響地區生態承載力的關鍵性社會、經濟和生態指標，為構建完善的指標庫奠定了良好基礎。當前，要合理歸納地區特征因素、指標類型，總結出基本指標庫和區域特征指標庫，建立明確的地區類型劃分標準和相應的指標選擇方法，最終形成完善的水生態承載力評價指標體系。

2.1 基本指標庫構建

基于《水生態承載力評估技術指南》（征求意見稿），選取其中的推薦指標構成基本指標庫，包括3個專項指標、6個分項指標和23個評估指標（依據現有條件，不可量化的評估指標可取消）。基本指標庫如表1所示。需要強調的是，工業污染強度指數包括4個子指標，即工業COD（化學需氧量）排放強度、工業氨氮排放強度、工業總氮排放強度、工業總磷排放強度；農業污染強度指數包括2個子指標，即單位耕地面積化肥施用量和單位土地面積畜禽養殖量；生活污染強度指數包括4個子指標，即城鎮生活污水COD排放強度、城鎮生活污水氨氮排放強度、城鎮生活污水總氮排放強度、城鎮生活污水總磷排放強度。

表1 基本指標庫

2.2 區域特征指標庫構建

區域水生態關鍵問題與其地域特征緊密相關，社會經濟發展、人類活動與水資源量緊缺、環境納污能力有限是主要矛盾點。從人類活動強度（A）、經濟發展水平（B）和水資源量（C）3個角度對地區進行類型劃分（見表2），廣泛收集水生態承載力評價相關文獻中的評價指標，根據區域特征對指標進行縱向歸類，同時將指標歸類到水資源、水環境、社會經濟三個橫向類別中。

表2 地區分類因素及強度劃分

根據徐勇等提出的中國人地關系綜合評價理論模型，選取經濟發展水平、人口集聚程度和國土開發強度3個指標，將其等權重加權處理，計算人類活動強度。將人類活動強度（A）等級中“較高”和“極高”兩個等級統稱為高強度（A），“一般”“較低”和“極低”三個等級定義為低強度（A）。

對于經濟發達程度劃分，由于暫無公認的劃分標準，可綜合考慮人均國內生產總值、人均財政收入和農村人均純收入三項指標，結合欠發達地區扶持政策等資料進行界定。將經濟水平遠低于平均水平的地區劃分為經濟欠發達地區（B），其他地區劃分為經濟發達地區（B）。

對于區域水資源量（C）豐富程度的劃分，根據聯合國教科文組織制定的水資源豐富度標準，以近5年人均水資源量來衡量，大于2 000 m的省（自治區、市）為相對豐富（C），小于2 000 m的省（自治區、市）為相對缺水（C），如表3所示。除特定評價流域，可結合評價區的經濟、社會、自然三方面特點，選擇區域特征指標庫進行評估。區域特征指標庫構建結果如表4所示。

表3 聯合國教科文組織制定的水資源豐富度標準

表4 區域特征指標庫

3 結論

在經濟平穩發展的時代背景下，秉持生態文明建設和綠色發展的理念，完善水生態承載力評價標準有助于該技術在水體管理中的推廣和應用。針對過去水生態承載力評價相關研究在指標選擇上主觀性過強、缺乏統一標準的問題，本文提出了一種“求同存異、因地制宜”的水生態承載力評價指標體系，其中包括基本指標庫和區域特征指標庫，各地區水生態評價均可采用基本指標庫內容，以保證評價內容的完整性，此外，通過人類活動強度、經濟發展水平、水資源量“三層次、二水平”的標準確定評價區域特征，能有效針對地區特點補充適當的評價指標。基于本研究提出的水生態承載力評價指標體系，未來將進一步研究相關評價標準的制定方法，以提高水生態承載力評價方法的一致性為目標，推動該技術在水資源、水環境、水生態管理中的應用。