遼寧省重點(diǎn)流域水環(huán)境承載力評價(jià)

何軍 劉嵐昕 王留鎖 趙鵬雷

（遼寧省生態(tài)環(huán)境保護(hù)科技中心，遼寧 沈陽 110161）

1 引言

人口、資源、環(huán)境與發(fā)展是當(dāng)今世界關(guān)注的焦點(diǎn)［1-2］。隨著人口的快速增長和工業(yè)化進(jìn)程的加快，資源和環(huán)境面臨著前所未有的壓力，尤其是水資源和水環(huán)境。水環(huán)境的惡化在一定程度上制約或影響了當(dāng)?shù)睾蛥^(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為了研究水環(huán)境所能支撐的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)規(guī)模，學(xué)者們提出了水環(huán)境承載力的概念。承載力起源于生態(tài)領(lǐng)域，其定義為特定環(huán)境所能支持的最大人口規(guī)模，應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域后，產(chǎn)生了更多承載力概念，包括土地承載力、森林承載力、土壤承載力、水資源承載力、水環(huán)境承載力等［3-5］。水環(huán)境承載力被定義為“水環(huán)境在一個(gè)時(shí)期內(nèi)所能支持的最大人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)模”在特定區(qū)域在一段時(shí)間內(nèi)會(huì)不會(huì)對當(dāng)?shù)厮h(huán)境造成不利影響。如通過研究湖泊的水環(huán)境承載力，可以識(shí)別水環(huán)境維持與約束的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)規(guī)模，這些發(fā)現(xiàn)反過來可以用于以可持續(xù)的方式調(diào)整發(fā)展計(jì)劃［6］。

水環(huán)境承載力的研究本質(zhì)上是復(fù)雜的，因?yàn)樗撬h(huán)境、人口、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、規(guī)劃方案等的復(fù)雜函數(shù)，它們之間存在不同類型的相互作用和反饋機(jī)制。學(xué)者已經(jīng)提出了許多概念和模型，用于模擬人類和自然耦合系統(tǒng)對可持續(xù)發(fā)展的影響。目前，水環(huán)境承載力的研究方法基本上可以歸納為4 類：指數(shù)綜合評價(jià)法、多目標(biāo)規(guī)劃法、水足跡法和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)法［7-8］。

本文采用生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《水環(huán)境承載力評價(jià)方法（試行）》相關(guān)技術(shù)規(guī)定及計(jì)算方法［9］,對遼寧省全流域水環(huán)境承載力進(jìn)行評價(jià)。全方位識(shí)別整個(gè)遼寧省主要水系的國控?cái)嗝妗⑹】財(cái)嗝妗⑹锌財(cái)嗝婕翱h控?cái)嗝? 級考核斷面，通過河流水質(zhì)時(shí)間達(dá)標(biāo)率和水質(zhì)空間達(dá)標(biāo)率計(jì)算水環(huán)境承載力指數(shù)，對遼寧省整個(gè)省域水環(huán)境承載力現(xiàn)狀進(jìn)行評價(jià)，從而判定遼寧省水環(huán)境承載狀態(tài)，識(shí)別水環(huán)境污染的重點(diǎn)區(qū)域和時(shí)段，為進(jìn)一步加強(qiáng)區(qū)域水污染防治工作、建立水環(huán)境承載力監(jiān)測預(yù)警長效機(jī)制提供服務(wù)和指導(dǎo)。

2 評價(jià)方法

根據(jù)生態(tài)環(huán)境部辦公廳《關(guān)于開展水環(huán)境承載力評價(jià)工作的通知》要求［9］，依據(jù)《水環(huán)境承載力評價(jià)方法（試行）》中評價(jià)指標(biāo)計(jì)算方法［9］，分別計(jì)算水質(zhì)時(shí)間達(dá)標(biāo)率（A1）、水質(zhì)空間達(dá)標(biāo)率（A2）及承載力指數(shù)（Rc）。

（1）水質(zhì)時(shí)間達(dá)標(biāo)率

水質(zhì)時(shí)間達(dá)標(biāo)率根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算：

式中，n 為區(qū)域內(nèi)斷面（點(diǎn)位）個(gè)數(shù)；Ci為第i 個(gè)斷面（點(diǎn)位）水質(zhì)時(shí)間達(dá)標(biāo)率。

（2）水質(zhì)空間達(dá)標(biāo)率

水質(zhì)空間達(dá)標(biāo)率根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算：

式中，達(dá)標(biāo)斷面（點(diǎn)位）指一年內(nèi)不同時(shí)期水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的算數(shù)平均值超過目標(biāo)值的斷面（點(diǎn)位），否則為不達(dá)標(biāo)斷面（點(diǎn)位）。

（3）承載力指數(shù)

水環(huán)境承載力指數(shù)根據(jù)承載力指數(shù)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算：

式中，Rc為水環(huán)境承載力指數(shù)；A1為水質(zhì)時(shí)間達(dá)標(biāo)率；A2為水質(zhì)空間達(dá)標(biāo)率。

水環(huán)境承載力指數(shù)越大，表明區(qū)域水環(huán)境系統(tǒng)對社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)支持能力越強(qiáng)。根據(jù)評價(jià)區(qū)域水環(huán)境承載力指數(shù)大小，將評價(jià)結(jié)果劃分為超載、臨界超載、未超載3 種類型。當(dāng)Rc＜70%時(shí)，判定該區(qū)域?yàn)槌d狀態(tài)；當(dāng)70%≤Rc＜90%時(shí)，判定該區(qū)域?yàn)榕R界超載狀態(tài)；當(dāng)Rc≥90%時(shí)，判定該區(qū)域?yàn)槲闯d狀態(tài)。

3 評價(jià)區(qū)域

3.1 評價(jià)區(qū)域地理位置

遼寧省位于東北地區(qū)的南部，介于118°53′～125°46′E，38°43′～43°26′N 之間。南瀕黃海、渤海，遼東半島斜插于兩海之間，隔渤海海峽與山東半島遙相呼應(yīng)，西南與河北省接壤，西北與內(nèi)蒙古自治區(qū)毗連，東北與吉林省為鄰，東南以鴨綠江為界與朝鮮隔江相望。遼寧省陸地總面積14.86 萬km2。

3.2 評價(jià)區(qū)域水系及考核斷面

本文計(jì)算遼寧省重點(diǎn)流域水環(huán)境承載力，涵蓋遼寧省沈陽市轄區(qū)內(nèi)的遼河、渾河、蒲河等，大連市轄區(qū)內(nèi)的碧流河、復(fù)州河、英那河等，鞍山市轄區(qū)內(nèi)的遼河、太子河、哨子河等，撫順市轄區(qū)內(nèi)的渾河、太子河、蘇子河等，本溪市轄區(qū)內(nèi)的太子河、大雅河、北沙河等，丹東市轄區(qū)內(nèi)的鴨綠江、哨子河、草河，錦州市轄區(qū)內(nèi)的大凌河、小凌河、細(xì)河，營口市轄區(qū)內(nèi)的大清河、熊岳河、碧流河，阜新市轄區(qū)內(nèi)的楊柳河、細(xì)河、繞陽河，遼陽市轄區(qū)內(nèi)的渾河、太子河、北沙河，鐵嶺市轄區(qū)內(nèi)的東遼河、清河、柴河，朝陽市轄區(qū)內(nèi)的大凌河、小凌河、牤牛河，盤錦市轄區(qū)內(nèi)的遼河、大遼河、繞陽河，葫蘆島市轄區(qū)內(nèi)的大凌河、女兒河、六股河等主要水系。參與評價(jià)的斷面共計(jì)235 個(gè)，其中國控?cái)嗝?00 個(gè)，省控?cái)嗝?7 個(gè)，市控?cái)嗝?9 個(gè)，縣控?cái)嗝? 個(gè)。

利用公式（1）計(jì)算得到不同斷面的A1；利用公式（3）計(jì)算得到各控制斷面的A2；將各控制斷面的A1和A2的計(jì)算結(jié)果帶入公式（5），最終計(jì)算得到各控制斷面的Rc。

2019 年遼寧省重點(diǎn)流域各水質(zhì)斷面的A1，A2，Rc計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 2019 年遼寧省重點(diǎn)流域各水質(zhì)斷面的水環(huán)境承載力計(jì)算結(jié)果 %

續(xù)表

4 結(jié)果與討論

根據(jù)水環(huán)境承載力評價(jià)結(jié)果，沈陽市、鞍山市、遼陽市、鐵嶺市、盤錦市、沈撫改革創(chuàng)新示范區(qū)6 個(gè)城市和區(qū)域?qū)儆诔d狀態(tài)，占比40.00%；大連市、本溪市、錦州市、營口市、葫蘆島市5 個(gè)城市屬于臨界超載狀態(tài)，占比33.33%；撫順市、丹東市、阜新市、朝陽市4 個(gè)城市處于未超載狀態(tài)，占比26.67%。

由表1 可見，處于超載狀態(tài)的區(qū)域主要集中在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的遼寧省中部地區(qū)；未超載的區(qū)域主要位于遼寧省的東部和西部區(qū)域；臨界超載狀態(tài)主要位于超載區(qū)域的臨近區(qū)域。

5 結(jié)論

本文采用《水環(huán)境承載力評價(jià)方法（試行）》中評價(jià)指標(biāo)計(jì)算方法，計(jì)算出遼寧省重點(diǎn)流域控制斷面A1，A2，Rc，計(jì)算結(jié)果基本可以準(zhǔn)確地反映遼寧省社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的耦合關(guān)系。超載狀態(tài)的區(qū)域主要集中在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的遼寧省中部地區(qū)，臨界超載狀態(tài)主要位于超載區(qū)域的臨近區(qū)域，未超載的區(qū)域主要位于遼寧省的東部和西部區(qū)域。本文的計(jì)算結(jié)果可為遼寧省水環(huán)境治理政策的制定及規(guī)劃流域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展規(guī)模提供科學(xué)依據(jù)。