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        丹東大沙河流域水環(huán)境承載力動(dòng)態(tài)變化研究

        2020-06-11 07:17:16萬金玲
        黑龍江水利科技 2020年5期
        關(guān)鍵詞:大沙河指標(biāo)值承載力

        萬金玲

        (丹東市水務(wù)服務(wù)中心,遼寧 丹東118000)

        自改革開放以來,國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛,城市規(guī)模及人口數(shù)量也大大增加,城市水資源使用矛盾日益突出。水資源環(huán)境作為社會(huì)經(jīng)歷發(fā)展過程中必須要重視的基礎(chǔ)因素,在地區(qū)發(fā)展中起著重要作用,尤其是在缺水地區(qū)。而在對(duì)資源的取用開發(fā)過程中,出現(xiàn)了之只開發(fā)不保護(hù)、生產(chǎn)布局不合理、環(huán)境保護(hù)措施不執(zhí)行等情況,其對(duì)生態(tài)平衡的破壞越來越突出。研究大沙河流域水環(huán)境承載力的變化情況,可以從整個(gè)水資源系統(tǒng)角度,為該地區(qū)的水資源可持續(xù)發(fā)展提供直觀的科學(xué)依據(jù)[1]。

        1 研究區(qū)概況

        大沙河是丹東的母親河,全長(zhǎng)26.5km,是丹東市最長(zhǎng)的城市內(nèi)河。位于丹東市區(qū)北郊,發(fā)源于五龍背鎮(zhèn)營臺(tái)村,流經(jīng)13個(gè)村街,在沙河口大橋注入鴨綠江。因發(fā)源于營臺(tái)子,又稱為營臺(tái)河;流至五龍背段,與五龍河匯流,稱為五龍河;流入蛤蟆塘(現(xiàn)金山鎮(zhèn))一帶,又被稱為蛤蟆塘河。年平均降水量為881.3-1087.5mm。全年降水量的2/3集中在夏季,其中七月中旬至八月中旬是該區(qū)暴雨集中期。

        2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

        2.1 數(shù)據(jù)來源

        本次研究所用的數(shù)據(jù)來源于《遼寧水資源公報(bào)》、《丹東市水資源管理所研究報(bào)告(2018版)》、《遼寧統(tǒng)計(jì)年鑒》。

        2.2 選取評(píng)價(jià)指標(biāo)

        水環(huán)境承載力評(píng)價(jià),是對(duì)地區(qū)水資源和水環(huán)境健康的重要評(píng)價(jià)方式,是實(shí)現(xiàn)水資源合理開發(fā)利用的基礎(chǔ)前提。水環(huán)境承載力由水資源承載力和水質(zhì)承載力構(gòu)成[2]。水資源承載力是水生態(tài)和環(huán)境需要滿足下的最低承載力。水質(zhì)承載力是指河流在滿足最低水質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí)對(duì)水質(zhì)承載力的要求。這兩個(gè)指標(biāo)當(dāng)中,主要的評(píng)價(jià)指標(biāo)有以下九項(xiàng):污水直徑比、水資源開發(fā)利用率、人均供水量、人均GDP(美元)、農(nóng)民人均純收入、城市恩格爾系數(shù)、工業(yè)回用率、工業(yè)廢水標(biāo)準(zhǔn)率、城市生活污水處理率[3]。

        2.3 權(quán)重確定

        采用層次分析法將復(fù)雜問題的權(quán)重確定為不同的元素,并根據(jù)元素之間的相關(guān)性和隸屬度,進(jìn)行分類組合,然后在同一層次上對(duì)兩個(gè)元素進(jìn)行比較,得出權(quán)重,最后根據(jù)每個(gè)元素的權(quán)重,確定每個(gè)元素的重要性。根據(jù)各指標(biāo)與大沙河水環(huán)境現(xiàn)狀的關(guān)系,得到各層的判斷矩陣,見表1。

        表1 指標(biāo)選擇及其權(quán)重結(jié)果

        續(xù)表1 指標(biāo)選擇及其權(quán)重結(jié)果

        指標(biāo)承載度使用對(duì)數(shù)函數(shù)的方式計(jì)算,它是整個(gè)評(píng)價(jià)工作里,最重要的一項(xiàng),計(jì)算公式如下:

        y=a+blgx

        式子中的a和b為模型中的參數(shù)。

        事實(shí)上,不同層次指標(biāo)值對(duì)承載力的貢獻(xiàn)率是不同的。例如,當(dāng)指標(biāo)值很小時(shí),指標(biāo)值的增加對(duì)承載力的提高影響不大。只有當(dāng)指標(biāo)值達(dá)到一定水平時(shí),指標(biāo)值的增加才對(duì)承載力的提高有相應(yīng)的貢獻(xiàn)。當(dāng)承載力相對(duì)較高時(shí),指標(biāo)值的增加會(huì)對(duì)承載力的提高產(chǎn)生顯著的影響貢獻(xiàn)不大,所以要計(jì)算指標(biāo)承載力,需要結(jié)合2013年至2018年人口增長(zhǎng)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的數(shù)據(jù),依據(jù)我國頒布的人民生活水平標(biāo)準(zhǔn),來確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的核算標(biāo)準(zhǔn),見表2。

        表2 水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)核算標(biāo)準(zhǔn)

        2.4 水環(huán)境承載力的評(píng)價(jià)

        依據(jù)對(duì)水環(huán)境承載力的理解,文章將其分為了3個(gè)主要部分,分別是生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)、人口指標(biāo)評(píng)價(jià)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況評(píng)價(jià)。根據(jù)選定的相關(guān)指標(biāo)計(jì)算3部分承載力,得到各指標(biāo)的承載力。根據(jù)各個(gè)部分的權(quán)重配比值,計(jì)算分承載力的值,在根據(jù)公式進(jìn)行水環(huán)境承載力的綜合評(píng)價(jià),運(yùn)算過程如下:

        式中:E為水環(huán)境分承載力大小;En為n個(gè)指標(biāo)的數(shù)值;Wn為第n個(gè)指標(biāo)的權(quán)重;m為指標(biāo)的數(shù)量。

        文章采用層次分析法結(jié)合“模加和”方法對(duì)水環(huán)境承載力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[4],即:分項(xiàng)承載力計(jì)算中各評(píng)價(jià)指標(biāo)的取值為無量綱0-1之間的值,將其稱為指標(biāo)承載力,綜合評(píng)價(jià)值一般也在0到1之間,值越大說明評(píng)價(jià)效果越好。

        式中:E為水環(huán)境總承載力大小(無量綱);Wi為第n個(gè)分承載力權(quán)重;Ei為第n個(gè)分承載力數(shù)值。

        3 結(jié)果分析

        3.1 分承載力計(jì)算

        從數(shù)據(jù)庫中提取出2013年至2018年的各項(xiàng)原始數(shù)據(jù),然后將其分別代入分承載力的計(jì)算公式中,得到流域近6年來各指標(biāo)的承載力,見表3:

        表3 大沙河流域水環(huán)境承載力指標(biāo)承載度

        大沙河水環(huán)境承載力指標(biāo)變化雷達(dá)圖見圖1。

        圖1 大沙河水環(huán)境承載力指標(biāo)變化雷達(dá)圖

        由圖1可以看出,工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)率的波動(dòng)最大,指標(biāo)承載度均值最高。受到經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)影響,人均GDP與農(nóng)民人均純收入都呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢(shì)。

        2013年到2018年大沙河流域水環(huán)境各分承載力計(jì)算結(jié)果如下:

        水環(huán)境生態(tài)承載力的數(shù)據(jù)來源較少。僅選取了污染直徑比和水資源利用率兩個(gè)指標(biāo)[5]。根據(jù)表(1),可以知道它們的重量。將其代入公式中,可得到大沙河流域水環(huán)境生態(tài)的承載力如見表4所示。

        表4 水環(huán)境生態(tài)承載力

        圖2 水環(huán)境生態(tài)承載力變化圖

        人口的人均水資源量和人均GDP情況可以反映出人口分承載力的狀況,根據(jù)表(1)可以得到兩者的權(quán)重值,將其帶入至計(jì)算公式中,得到水環(huán)境人口分承載力值,見表5。

        表5 水環(huán)境人口分承載力

        選取城鎮(zhèn)恩格爾系數(shù)、工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)率、農(nóng)民人均收入值、工業(yè)重復(fù)用水率和生活污水處理率這五個(gè)量來表示水環(huán)境經(jīng)濟(jì)分承載能力,由公式計(jì)算可以看出,經(jīng)濟(jì)分承載力逐年增長(zhǎng),從2013年的0.52增長(zhǎng)至2018年的0.94表,詳見表6。

        表6 水環(huán)境經(jīng)濟(jì)分承載力

        3.2 水環(huán)境綜合計(jì)算

        水環(huán)境承載力綜合計(jì)算表,見表7。

        表7 水環(huán)境承載力綜合計(jì)算表

        水環(huán)境承載力動(dòng)態(tài)變化圖見圖3。

        圖3 水環(huán)境承載力動(dòng)態(tài)變化圖

        由其計(jì)算公式可以看出,水環(huán)境承載力值一般處于0-1之間,可以將其分為極差、差、一般和好4個(gè)等級(jí)[6],見表8。2013—2018年大沙河的水環(huán)境承載程度處于極差和差兩個(gè)等級(jí),水環(huán)境狀態(tài)非常脆弱。水環(huán)境承載力總體水平偏低,變化趨勢(shì)不明顯見圖,見4。

        表8 承載力與可承載類型對(duì)照

        圖4 水資源承載力綜合變化圖

        2013年至2018年水環(huán)境承載力的變化趨勢(shì)呈現(xiàn)出不斷波動(dòng),總體降低的趨勢(shì),從2013年的0.27降低至2018年的0.24。大沙河水環(huán)境承載力值均處于0.5以下,其中2014年和2017年的承載力為極差類型,水環(huán)境狀態(tài)為崩潰狀態(tài)。2013、2015、2016和2018年的水環(huán)境承載力均處于差的范圍內(nèi),水環(huán)境狀態(tài)為脆弱,人口承載力逐年降低,但是拉伸了人均水資源量,間接提高了水環(huán)境承載力。人口分承載力呈現(xiàn)出逐年降低的趨勢(shì),人口的降低會(huì)導(dǎo)致人均水資源量的減少從而提高水環(huán)境承載力。由于經(jīng)濟(jì)逐年增長(zhǎng),人口總量整體略微降低,經(jīng)濟(jì)承載力呈現(xiàn)出逐年增大的趨勢(shì),經(jīng)濟(jì)承載力和人口承載力在2018年都達(dá)到了好的標(biāo)準(zhǔn)。而生態(tài)承載力在2013年出現(xiàn)下跌,隨后著年增加。

        4 結(jié) 論

        文章在收集到現(xiàn)有資料的條件下,采用層次分析法和模加和法對(duì)大沙河河流域的水環(huán)境承載力進(jìn)行了分析,最終得出:

        1)2013年至2018年,大沙河流域的水環(huán)境承載力均<1,在0.2-0.5之間波動(dòng)。

        2)人口和生態(tài)分承載力變化率較低,均在0.5以下,而經(jīng)濟(jì)分承載力變化較大,由0.52增長(zhǎng)至0.94.

        3)大沙河的水環(huán)境承載力類型均處于差以下,雖然逐年增長(zhǎng),但增長(zhǎng)率較低,水環(huán)境狀態(tài)較為脆弱。

        為提高水環(huán)境承載力,保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán),應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)水資源管理,保護(hù)大沙河流域水環(huán)境質(zhì)量[7]。調(diào)整用水結(jié)構(gòu),加強(qiáng)河長(zhǎng)制的實(shí)施。全面加強(qiáng)水環(huán)境管理,系統(tǒng)規(guī)劃、綜合治理江河湖泊水環(huán)境,實(shí)現(xiàn)水清岸綠的干凈優(yōu)美的江河湖泊環(huán)境。

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