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        江蘇沿江城市泰州市水環(huán)境安全研究

        2019-10-25 06:09:44
        水資源開發(fā)與管理 2019年10期
        關(guān)鍵詞:泰州市用水量權(quán)重

        (1.江蘇省水文水資源勘測局泰州分局,江蘇 泰州 225300; 2.江蘇省泰州引江河管理處,江蘇 泰州 225321)

        近年來,江蘇省沿江地區(qū)在長三角區(qū)域一體化和長江經(jīng)濟(jì)帶戰(zhàn)略實施的背景下經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,但隨之也帶來了河道阻斷、水系不連通、湖蕩水面被侵占、水土流失、水體黑臭化、城市水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)滯后等水環(huán)境問題,制約著沿江區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展,因此,對江蘇沿江城市水環(huán)境安全的研究具有重要意義。

        1 研究區(qū)域概況

        泰州為江蘇沿江八市之一,地處長江三角洲北翼,是江蘇長江經(jīng)濟(jì)帶的重要組成部分,以老通揚運河為界,分屬里下河腹部區(qū)和通南沿江區(qū)(揚),境內(nèi)水網(wǎng)稠密,湖蕩相連,有大小河道16000多條,湖蕩40余個,建有各類通江涵閘277座。泰州市下轄海陵區(qū)、高港區(qū)、姜堰區(qū)、興化市、靖江市和泰興市,總面積5787.26km2,其中河網(wǎng)水面積1180.81km2,長江岸線96.3km。近年來,泰州市逐步融入長三角,努力建設(shè)成為 “承南啟北、襟東帶西、跨江融合”的節(jié)點城市,經(jīng)濟(jì)運行良好,2017年實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值4744.53億元,增長8.2%。

        2 指標(biāo)體系的建立和評估方法

        2.1 PSR模型指標(biāo)體系的構(gòu)建

        采用“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”(Pressure-State-Reponse,PSR)模型[1-2]進(jìn)行泰州市水環(huán)境安全評價,根據(jù)泰州市社會經(jīng)濟(jì)、自然資源、生態(tài)環(huán)境以及政策手段等實際情況,結(jié)合相關(guān)選取原則,共選取了21項評價指標(biāo),包括壓力層指標(biāo)6項,狀態(tài)層8項,響應(yīng)層7項,對水環(huán)境壓力-狀態(tài)-響應(yīng)之間的相互作用進(jìn)行定量分析和因果關(guān)系分析。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計年鑒、水資源公報、環(huán)境狀況公報等資料,泰州市水環(huán)境安全評價PSR模型2010—2017年評價指標(biāo)相關(guān)數(shù)據(jù)見表1。

        表1 泰州市水環(huán)境安全PSR模型指標(biāo)體系及年份值

        2.2 基于AHP的指標(biāo)權(quán)重確定

        采用層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)計算泰州市PSR模型各評價指標(biāo)的權(quán)重,對準(zhǔn)則層的3個要素、相應(yīng)準(zhǔn)則層對應(yīng)的指標(biāo)層的各個要素分別進(jìn)行兩兩比較,構(gòu)造判斷矩陣,要求其隨機一致性比例CR<0.1[3],計算得到的特征向量即為權(quán)重,見表2。

        2.3 指標(biāo)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化

        為便于計算分析,對不同量綱的各評價指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,極值法、線性插值法、標(biāo)準(zhǔn)化方法、數(shù)學(xué)模型法、隸屬度方法等[4-6]均為常用的方法,其中線性插值法數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化公式如下[7]:

        (1)

        (2)

        式中:x′為標(biāo)準(zhǔn)化值;x為原始值;xmax為指標(biāo)時間序列的最大值;xmin為指標(biāo)時間序列的最小值。

        2010—2017年泰州市PSR模型21項評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化的年份值見表3。

        表2 PSR模型中各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)

        表3 泰州市水環(huán)境安全PSR模型指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化的年份值

        續(xù)表

        2.4 綜合評價指數(shù)的確定

        采用各個因子指標(biāo)加權(quán)求和計算水環(huán)境安全評價的綜合指數(shù)[8],公式如下:

        (3)

        式中:Ei為水環(huán)境安全綜合評價綜合指數(shù);eij為評價指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值;wj為指標(biāo)權(quán)重;n為準(zhǔn)則層數(shù);j為相應(yīng)準(zhǔn)則層內(nèi)評價因子數(shù)。

        水環(huán)境安全綜合指數(shù)根據(jù)綜合指數(shù)分級方法共劃分為5個等級[9],見表4。

        表4 水環(huán)境安全狀態(tài)分級標(biāo)準(zhǔn)

        3 計算結(jié)果與分析

        3.1 指標(biāo)權(quán)重分析

        根據(jù)指標(biāo)權(quán)重分析結(jié)果,準(zhǔn)則層中壓力、狀態(tài)、響應(yīng)三者權(quán)重的比為0.2194∶0.3741∶0.4065,PSR模型中的響應(yīng)層對水環(huán)境安全的作用與影響最為明顯,其次為狀態(tài),最后為壓力。

        在壓力層中,權(quán)重系數(shù)最大的依次為:人均GDP(0.0676)、人口(0.0448)、工業(yè)廢水排放量(0.0378),說明影響泰州市水環(huán)境安全壓力層的主要因素是人口和經(jīng)濟(jì)的增長、工業(yè)企業(yè)廢水的排放,反映了沿江經(jīng)濟(jì)帶經(jīng)濟(jì)增長對水環(huán)境所造成的巨大壓力。

        在狀態(tài)層中,權(quán)重系數(shù)最大的依次為:萬元GDP用水量(0.0828)、劣于Ⅲ類河段比例(0.0690)、萬元工業(yè)增加值用水量(0.0518),可以看出,在當(dāng)前泰州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展及城市化發(fā)展中,用水量的變化對水環(huán)境狀態(tài)具有重要的影響,如何開展企業(yè)節(jié)水技術(shù)研究、降低工業(yè)用水消耗、推廣節(jié)水型社會可作為水環(huán)境安全適應(yīng)策略中調(diào)整產(chǎn)業(yè)發(fā)展的著眼點。

        在響應(yīng)層中,權(quán)重系數(shù)最大的依次為:環(huán)境污染治理投入占GDP比重(0.1035)、地表水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率(0.0796)、污水集中處理率(0.0647),其中環(huán)境污染治理投入占GDP比重指標(biāo)也是所有PSR模型指標(biāo)中權(quán)重系數(shù)最大的,由此可見,在水環(huán)境安全中,在環(huán)保、水利、市政等領(lǐng)域加大環(huán)保資金投入是政府職能部門水環(huán)境保護(hù)的重要舉措。

        3.2 壓力、狀態(tài)、響應(yīng)指數(shù)分析

        根據(jù)表1的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值與表2的權(quán)重值,2010—2017年泰州市水環(huán)境安全PSR模型中準(zhǔn)則層壓力、狀態(tài)和響應(yīng)指數(shù)年際變化見圖1。

        圖1 壓力-狀態(tài)-響應(yīng)指數(shù)變化情況

        由圖1可以看出,壓力指數(shù)波動較小,2010—2016年有微弱的升高趨勢,2017年漲幅最大且達(dá)到最高值。壓力指數(shù)的變化主要來自于人口、GDP以及工業(yè)廢水排放量等相關(guān)指標(biāo)的變化,泰州市近年來人口略有增加,人均GDP顯著上升,這意味著社會創(chuàng)造的財富越大,對水環(huán)境的壓力與需求也就越大,合理的水環(huán)境整治措施使得工業(yè)廢水排放量下降明顯,因此泰州市水環(huán)境壓力指數(shù)呈升高趨勢。

        狀態(tài)指數(shù)有所起伏,呈上升趨勢,2010—2014年增幅較大,隨后增幅減緩。狀態(tài)指數(shù)的變化主要取決于萬元GDP用水量、劣于Ⅲ類河段比例、萬元工業(yè)增加值用水量等指標(biāo)。得益于泰州市最嚴(yán)格水資源管理制度的全面開展,泰州市劣于Ⅲ類河道比例從2012年的68.8%下降至2017年的35.0%,萬元GDP用水量、萬元工業(yè)增加值用水量等指標(biāo)均逐年下降,這些指標(biāo)的減少體現(xiàn)了泰州市相關(guān)政府職能部門對水資源環(huán)境整治與調(diào)控策略的顯著效果,并由此提升了水環(huán)境質(zhì)量,減少了水資源消耗,提高了水環(huán)境的安全指數(shù)。同時,泰州市人均水資源量較低,需建立節(jié)水長效投入機制,加強節(jié)水宣傳,深入推進(jìn)節(jié)水型社會建設(shè)。

        響應(yīng)指數(shù)有所波動,總體呈顯著的升高趨勢,近8年來,最高為2017年,最低為2012年。其中環(huán)境污染治理投入占GDP比重的權(quán)重最大,這反映了政府近年來注重并加強環(huán)保資金投入,尤其是近兩年來泰州市在實施最嚴(yán)格水資源管理制度、創(chuàng)建節(jié)水型社會、建設(shè)水生態(tài)文明城市的基礎(chǔ)上繼續(xù)投入大量資金用于水功能區(qū)達(dá)標(biāo)整治工作,“263”專項環(huán)境整治,推行河長制等,其直接反映是,泰州市工業(yè)廢水排放量、人均公共綠地面積、劣于Ⅲ類河段比例等指標(biāo)得到持續(xù)的改善,提高了泰州市水環(huán)境安全指數(shù)。此外,人均公共綠地面積與生態(tài)環(huán)境用水的穩(wěn)步增加,加強了區(qū)域涵養(yǎng)水源和防止水土流失的能力,為促進(jìn)水資源可持續(xù)利用提供了重要保證。

        3.3 水環(huán)境安全綜合評價指數(shù)分析

        2010—2017年間泰州市PSR模型的水環(huán)境安全綜合評價指數(shù)變化見圖2,相應(yīng)的安全等級見表5。

        圖2 泰州市水環(huán)境安全綜合評價指數(shù)變化情況

        表5 泰州市水環(huán)境安全等級變化情況

        由圖2可以看出,泰州市近幾年水環(huán)境安全指數(shù)2010年最低,為0.2449,隨后逐步上升,至2017年,水環(huán)境安全指數(shù)為0.8437,水環(huán)境質(zhì)量總體呈持續(xù)改善勢頭,反映了泰州市在近幾年來加強水環(huán)境整治的成效,這與2012年政府實行最嚴(yán)格水資源管理制度、加大力度進(jìn)行水環(huán)境整治密不可分。從表5可以看出,近8年,泰州市水環(huán)境安全2010—2012年為中警狀態(tài),2013—2014年為預(yù)警狀態(tài),這亦與泰州市創(chuàng)建節(jié)水型社會的舉措密不可分,2015—2016年在水生態(tài)文明城市創(chuàng)建的背景下,水環(huán)境安全等級為較安全狀態(tài),2017年在最嚴(yán)格水資源管理制度的繼續(xù)深化、節(jié)水型社會建設(shè)新載體的積極推進(jìn)、水生態(tài)文明城市創(chuàng)建的全面完成、水功能區(qū)達(dá)標(biāo)整治、“263”行動計劃及全面推行河長制取得初步成效的背景下泰州市水環(huán)境安全首次呈現(xiàn)了安全狀態(tài)。

        綜合泰州市水環(huán)境壓力、狀態(tài)、響應(yīng)指數(shù)以及安全指數(shù)可以看出,泰州市工業(yè)的發(fā)展使得水環(huán)境有較大幅度的波動,工業(yè)發(fā)展是造成水環(huán)境壓力的主要因素,已受到政府職能部門的重視與調(diào)控,體現(xiàn)在對工業(yè)技術(shù)的改造、工業(yè)用水的監(jiān)督管理、環(huán)保投資力度加大等方面,工業(yè)廢水排放量大幅度減少,萬元工業(yè)增加值用水量下降明顯,這些積極應(yīng)對措施有效降低了水資源消耗,并對水環(huán)境改善起到了調(diào)節(jié)作用。同時,泰州市人民生活和農(nóng)業(yè)活動對水環(huán)境產(chǎn)生的壓力有了較大的改觀,表現(xiàn)在人均用水量、農(nóng)田灌溉畝均用水量均有不同程度的減少,萬元GDP用水量持續(xù)下降,單位耕地面積化肥施用負(fù)荷呈平緩趨勢。近年來,隨著最嚴(yán)格水資源管理制度的實行、節(jié)水型社會的創(chuàng)建、水生態(tài)文明城市的建設(shè)、河長制的全面推行、“263”行動全面鋪開,在全社會共同加強水資源保護(hù)這一背景下,環(huán)保意識增強、經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式調(diào)整、地表水水質(zhì)改善、城鎮(zhèn)綠地覆蓋率增加,使得泰州市水環(huán)境安全指數(shù)呈現(xiàn)較大的上升趨勢,驗證了水環(huán)境整治取得的積極成效。

        為提高泰州市水環(huán)境安全指數(shù),降低水環(huán)境風(fēng)險,水環(huán)境風(fēng)險控制可著眼于以下方面:首先,增加科技研發(fā)及環(huán)保投入,積極推動水污染治理技術(shù)的發(fā)展,開展企業(yè)、生活和農(nóng)業(yè)等節(jié)水技術(shù)研究,進(jìn)一步減少水資源消耗,改善水環(huán)境;其次,應(yīng)立足于現(xiàn)有水資源與水環(huán)境條件,實施開源節(jié)流措施,嚴(yán)格控制超越水資源和水環(huán)境承載能力的高耗水、高污染產(chǎn)業(yè),嚴(yán)格控制污染排放,減少GDP增長所帶來的水資源需求壓力和水環(huán)境污染;最后,應(yīng)進(jìn)一步保證居民生活用水和水功能區(qū)水環(huán)境質(zhì)量,加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與升級,優(yōu)化水資源配額制,并持續(xù)增加城市綠地覆蓋率,保證水資源環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的良性發(fā)展。

        4 結(jié) 論

        本文采用PSR模型和AHP分析方法,對江蘇沿江城市泰州市2010—2017年間的水環(huán)境安全進(jìn)行了研究,主要結(jié)論與建議如下:

        a.泰州市水環(huán)境安全的PSR評價指標(biāo)體系準(zhǔn)則層中,響應(yīng)層權(quán)重最大,人均GDP、萬元GDP用水量和環(huán)境污染治理投入占GDP比重分別在三個準(zhǔn)則層中占有最大權(quán)重,反映了人類社會經(jīng)濟(jì)活動對水環(huán)境安全影響較大。

        b.泰州市水環(huán)境質(zhì)量總體呈持續(xù)改善勢頭,PSR模型中壓力、狀態(tài)、響應(yīng)指數(shù)總體均呈升高趨勢,以響應(yīng)層最為明顯,反映了近年來政府相關(guān)職能部門注重并加強環(huán)保資金投入對于水環(huán)境安全有著積極的作用,取得了良好的效果。

        c.為提高水環(huán)境安全指數(shù),泰州市應(yīng)立足現(xiàn)有水資源與水環(huán)境條件,通過增加科技研發(fā)及環(huán)保投入,開展節(jié)水技術(shù)研究,加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級,嚴(yán)格控制污染排放,優(yōu)化水資源配制,增加城市綠地覆蓋率,促進(jìn)水生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)發(fā)展。

        d.本次對指標(biāo)體系的研究未能涵蓋全部影響指標(biāo),例如主要污染物排放量、水系連通率、污水處理廠再生水利用等。如何根據(jù)實踐的變化對評估指標(biāo)體系進(jìn)一步補充和完善,將是今后需要進(jìn)一步研究的工作。

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