楊東明， 盧韻竹， 王富強(qiáng),3， 侯新麗

(1.華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450046； 2.西安理工大學(xué)，陜西 西安 710048；3.河南省水環(huán)境模擬與治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450046)

1987年，可持續(xù)發(fā)展的理念被推上學(xué)術(shù)舞臺(tái)，資源環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)共生關(guān)系成為可持續(xù)發(fā)展的焦點(diǎn)。為了滿足當(dāng)代人的生存發(fā)展和后代人的需求，人與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、資源環(huán)境必須相互協(xié)調(diào)、和諧發(fā)展[1]。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)和資源環(huán)境的協(xié)調(diào)過程中，水環(huán)境承載力一詞也逐漸嶄露頭角。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水環(huán)境變化的要求下，開展科學(xué)有效的水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)成為社會(huì)發(fā)展的重要課題[2-3]。

關(guān)于資源環(huán)境承載力這一問題，國(guó)外學(xué)者早有研究，且多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)已提前做好了水環(huán)境問題的應(yīng)對(duì)措施。因此，國(guó)外學(xué)者針對(duì)水環(huán)境這一問題研究較少[4-6]，關(guān)注較多的是資源承載力的研究[7-9]。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)此相關(guān)研究始于1990年。關(guān)于水環(huán)境承載力的概念，目前可以分為狹義和廣義之說，根據(jù)對(duì)水環(huán)境自身功能和狀態(tài)與人口社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平關(guān)注點(diǎn)的不同[10-11]，狹義之說認(rèn)為水環(huán)境承載力是指區(qū)域水體能夠接納的最大污染物排放量，而廣義之說則認(rèn)為水環(huán)境承載力是指區(qū)域水體所能支撐人口與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最大規(guī)模。隨著對(duì)水環(huán)境重視程度的不斷提高，水環(huán)境承載力問題的研究也在不斷補(bǔ)充新的模型與方法，目前研究的焦點(diǎn)集中于如何能夠合理準(zhǔn)確地進(jìn)行量化評(píng)價(jià)并提供現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。崔鳳軍利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)某城市發(fā)展策略做出了預(yù)測(cè)優(yōu)化判斷[12]；王儉等利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析了遼寧省水環(huán)境承載力并得出承載力較弱的結(jié)論[13]；賀瑞敏等采用集對(duì)分析模型對(duì)廣東省水環(huán)境承載力改善提出了建議[14]；鄭毅等從廣義水環(huán)境承載力角度出發(fā)，基于向量模法發(fā)現(xiàn)排污量是抑制南寧市水環(huán)境承載力提升的主要因素[15];萬炳彤等基于DPSIRM和SVR模型發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)江流域水環(huán)境承載力較之前有了較大提升[16]。

綜合來看，水環(huán)境承載力涉及社會(huì)經(jīng)濟(jì)、水資源、水環(huán)境、水生態(tài)等各項(xiàng)系統(tǒng)。根據(jù)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展理論，結(jié)合水環(huán)境承載力所表征的實(shí)際含義，本文將水環(huán)境承載力概括為它是水量系統(tǒng)和水質(zhì)系統(tǒng)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)載體上相互耦合作用的動(dòng)態(tài)結(jié)果。水量系統(tǒng)中“量”的大小、使用方式及使用效率影響著“質(zhì)”；水質(zhì)系統(tǒng)影響著社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中“量”的分配、使用和排放限值。二者的耦合關(guān)系不僅存在于人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中，同時(shí)也存在于水體的自然循環(huán)過程中。因此，水量與水質(zhì)的耦合關(guān)系貫穿于二元水循環(huán)的整個(gè)過程[17]?；诖?，本文將水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)發(fā)展度作為水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)的綜合指數(shù)，并以鄭州市為評(píng)價(jià)單元，分析2009—2018年鄭州市水量系統(tǒng)和水質(zhì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展度與水環(huán)境承載力的變化特征及其影響因素。對(duì)比以往的計(jì)算方式，該評(píng)價(jià)方法可為水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)提供新的思路。

1 評(píng)價(jià)方法

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

從系統(tǒng)論和耦合協(xié)調(diào)發(fā)展理論的角度出發(fā)，將水環(huán)境承載力系統(tǒng)劃分至水量和水質(zhì)兩個(gè)維度的子系統(tǒng)中[18]。水量維度即為水資源數(shù)量維度，表征區(qū)域在取用水資源進(jìn)行社會(huì)經(jīng)濟(jì)及生活、農(nóng)業(yè)等各項(xiàng)活動(dòng)中“量”的上限及使用效率。該維度受兩方面因素的限制：一是區(qū)域水資源稟賦條件以及水資源的循環(huán)能力和再生能力；二是區(qū)域人口及社會(huì)經(jīng)濟(jì)對(duì)水資源的開采強(qiáng)度及使用效率。水質(zhì)維度即為水資源質(zhì)量維度，它是一個(gè)區(qū)域或水體允許開發(fā)利用的水環(huán)境容量的上限，即允許排放的污染量閾值。它取決于區(qū)域或水體在特定的水循環(huán)狀態(tài)和水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)下的水自凈能力[19]。通過分析水量維度和水質(zhì)維度的系統(tǒng)要素和限制因素，構(gòu)建了水量維度和水質(zhì)維度的綜合指標(biāo)體系，見表1，其中“+”表示該指標(biāo)為正向發(fā)展類指標(biāo)，“-”表示該指標(biāo)為負(fù)向限制類指標(biāo)。

表1 水環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

水量維度中，人均水資源量及產(chǎn)水模數(shù)反映了區(qū)域水資源稟賦條件，人均用水量、人均耗水量及萬元GDP用水量反映區(qū)域用水整體水平及效率，各產(chǎn)業(yè)萬元生產(chǎn)總值用水量反映了用水結(jié)構(gòu)及各行業(yè)用水效率；水質(zhì)維度中，水環(huán)境容量利用率反映了區(qū)域水環(huán)境容量壓力，各產(chǎn)業(yè)COD及氨氮排放指數(shù)反映了污染源結(jié)構(gòu)及各污染源對(duì)水環(huán)境產(chǎn)生的壓力，生態(tài)基流保證率反映了河湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能[20-21]。由于目前沒有嚴(yán)謹(jǐn)而科學(xué)的方法確定水環(huán)境承載力指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值，本文參照同類型區(qū)域已有的水環(huán)境承載力相關(guān)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值，并結(jié)合該研究區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r綜合確定各項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值[22-23]。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定

為避免主觀賦權(quán)中的主觀認(rèn)識(shí)偏差以及客觀賦權(quán)中數(shù)據(jù)信息不足對(duì)賦權(quán)結(jié)果的不利影響，采用層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)和熵權(quán)法組合賦權(quán)的方法對(duì)水環(huán)境承載力各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)[24-25]。

1.2.1 層次分析法賦權(quán)

1)同一層次各評(píng)價(jià)指標(biāo)之間進(jìn)行重要性比較和判斷，采用9位標(biāo)度法衡量?jī)蓛芍笜?biāo)間的相對(duì)重要程度，劃分標(biāo)準(zhǔn)見表2。得出相對(duì)重要程度數(shù)值Ci∶Cj=aij，相應(yīng)的判斷矩陣為：

A=(aij)n×n,aij=1,2,…,9。

(1)

式中n為研究變量的個(gè)數(shù)。

2)運(yùn)用行和法進(jìn)行歸一化，得到權(quán)重，求出特征向量和最大特征值。

3)一致性判斷為：

CI=(λmax-n)/(n-1)；

(2)

CR=CI/RI。

(3)

式中：λmax為最大特征根；RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)；CI為一致性指標(biāo)；CR為一致性比例。當(dāng)CR<0.1時(shí)，通過檢驗(yàn)。

表2 9位標(biāo)度法劃分標(biāo)準(zhǔn)

1.2.2 熵權(quán)法賦權(quán)

因不同量級(jí)和量綱指標(biāo)無法直接進(jìn)行組合運(yùn)算，本文通過標(biāo)準(zhǔn)值法將數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，參照表1中各項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值，正向指標(biāo)與負(fù)向指標(biāo)分別采用如下的式(4)和式(5)進(jìn)行計(jì)算：

(4)

(5)

式中：Xij為第i項(xiàng)指標(biāo)第j年的實(shí)際值；Si為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值；X′ij為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值。

1)計(jì)算第i項(xiàng)指標(biāo)熵值ei，

(6)

(7)

式中：qij為第i項(xiàng)指標(biāo)在第j年中的比重；k=1/(lnm)。

2)計(jì)算第i項(xiàng)指標(biāo)差異性系數(shù)di，

(8)

根據(jù)主、客觀權(quán)重計(jì)算結(jié)果，采用加法組合法計(jì)算組合權(quán)重，參考相關(guān)研究選取層次分析法和熵權(quán)法各占0.5的比例求解組合權(quán)重。

1.3 協(xié)調(diào)度測(cè)度模型

協(xié)調(diào)度測(cè)度是利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)中變異系數(shù)和協(xié)調(diào)系數(shù)的概念和性質(zhì)求兩個(gè)子系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)關(guān)系的模型。根據(jù)協(xié)調(diào)度的定義，水量系統(tǒng)綜合指數(shù)L(x)與水質(zhì)系統(tǒng)綜合指數(shù)Z(x)的協(xié)調(diào)關(guān)系表現(xiàn)為兩者的離差。要使區(qū)域水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定的協(xié)調(diào)關(guān)系，就要使L(x)與Z(x)的離差盡可能小，即Cv=2S/(L(x)+Z(x))越小，協(xié)調(diào)性越高，其中S為標(biāo)準(zhǔn)差。經(jīng)過推導(dǎo)可知，只需式(11)中C值越大即可，因此,將C值定義為協(xié)調(diào)度測(cè)度值。根據(jù)協(xié)調(diào)度C的計(jì)算結(jié)果，可將其分為表3所示的5類等級(jí)[26-27]。

(9)

(10)

(11)

式中：αi與βi分別為水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)各指標(biāo)權(quán)重；xi為各系統(tǒng)中指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值；L(x)為水量系統(tǒng)綜合指數(shù)；Z(x)為水質(zhì)系統(tǒng)綜合指數(shù)；C為水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)度。

表3 協(xié)調(diào)度等級(jí)分類

1.4 協(xié)調(diào)發(fā)展度模型

協(xié)調(diào)度雖然能夠表示水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，但是較大的協(xié)調(diào)度可能是低水平的協(xié)調(diào)發(fā)展，也可能是高水平的協(xié)調(diào)發(fā)展，也就是說協(xié)調(diào)度無法反映出水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)的統(tǒng)一發(fā)展水平。協(xié)調(diào)發(fā)展度是在協(xié)調(diào)度的基礎(chǔ)上增加兩個(gè)綜合發(fā)展指數(shù)的子系統(tǒng)，可通過指數(shù)關(guān)系分析水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)的綜合演化過程[28]。因此，可采用協(xié)調(diào)發(fā)展度來對(duì)水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)的整體發(fā)展水平進(jìn)行度量。

W=aL(x)+bZ(x)，

(12)

(13)

式中：W為水環(huán)境承載力綜合指數(shù)；a、b為待定系數(shù)；D為協(xié)調(diào)發(fā)展水平，即協(xié)調(diào)發(fā)展度。

根據(jù)水環(huán)境承載力和協(xié)調(diào)發(fā)展度計(jì)算所得的綜合指數(shù)值，可以將二者分別劃分為5個(gè)等級(jí)。另外，結(jié)合水量系統(tǒng)和水質(zhì)系統(tǒng)綜合指數(shù)的大小關(guān)系，可將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行歸類分析，以便在分析協(xié)調(diào)發(fā)展程度的同時(shí)，比較水量系統(tǒng)和水質(zhì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的領(lǐng)先或滯后關(guān)系。水環(huán)境承載力等級(jí)、協(xié)調(diào)發(fā)展度等級(jí)和類型判別標(biāo)準(zhǔn)見表4。

表4 協(xié)調(diào)發(fā)展度與水環(huán)境承載力等級(jí)及類型判別標(biāo)準(zhǔn)

2 實(shí)例分析

2.1 研究區(qū)概況

鄭州市是河南省政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心，是我國(guó)重要的中心城市和交通樞紐。地處東經(jīng)112°42′～114°14′，北緯34°16′～34°58′，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，夏季多雨，冬季少雨，降水量從南向北逐漸遞減，多年平均降雨量635.6 mm。地跨淮河、黃河兩大流域，大小河流共計(jì)124條。鄭州市按流域分為6個(gè)四級(jí)流域水資源區(qū)劃，包括淮河流域3個(gè)區(qū)，黃河流域3個(gè)區(qū)。鄭州市多年平均水資源總量13.23億m3，多年人均水資源量178 m3，屬于嚴(yán)重缺水地區(qū)。2018年末全市總?cè)丝? 013.6萬人，其中城鎮(zhèn)人口743.8萬人，鄉(xiāng)村人口269.8萬人，全年完成生產(chǎn)總值10 143.3億元。

2.2 數(shù)據(jù)來源

本文收集了鄭州市人口、GDP、水資源量、供水量、耗水量、污水排放量、各產(chǎn)業(yè)COD排放總量和氨氮排放總量等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源于《鄭州市統(tǒng)計(jì)年鑒》《鄭州市環(huán)境質(zhì)量狀況公報(bào)》《鄭州市水資源公報(bào)》等。

2.3 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)收集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，采用表1中各指標(biāo)計(jì)算方法得出各指標(biāo)數(shù)據(jù)，結(jié)合各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值，通過式(4)和式(5)計(jì)算得到各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值，見表5。根據(jù)AHP法采用式(1)—(3)計(jì)算各指標(biāo)的AHP權(quán)重，再根據(jù)熵權(quán)法采用式(4)—(8)計(jì)算各指標(biāo)的熵權(quán)，采用加法組合法確定最終權(quán)重，結(jié)果見表6。

表5 2009—2018年鄭州市各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值

表6 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果

根據(jù)協(xié)調(diào)度測(cè)度模型采用式(9)—(11)計(jì)算水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)綜合指數(shù)及二者的協(xié)調(diào)度，再根據(jù)協(xié)調(diào)發(fā)展度模型采用式(12)和式(13)計(jì)算水環(huán)境承載力綜合指數(shù)和協(xié)調(diào)發(fā)展度。根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果，參照協(xié)調(diào)發(fā)展類型判別標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各年份協(xié)調(diào)發(fā)展類型進(jìn)行判斷，各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果及判斷結(jié)果見表7和表8。水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)綜合指數(shù)隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖1所示，二者間協(xié)調(diào)度、協(xié)調(diào)發(fā)展度和水環(huán)境承載力綜合指數(shù)隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖2所示。

根據(jù)表7、表8的計(jì)算結(jié)果及圖1、圖2中各指數(shù)變化關(guān)系可知：2009—2108年鄭州市水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)綜合指數(shù)整體呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)，水質(zhì)系統(tǒng)綜合指數(shù)在2016年超過了水量系統(tǒng)，二者間的協(xié)調(diào)關(guān)系由2009年綜合指數(shù)為0.686的中度協(xié)調(diào)提升至2018年綜合指數(shù)為0.986的良好協(xié)調(diào)；水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展度呈現(xiàn)了先波動(dòng)后穩(wěn)定上升的變化趨勢(shì)，由2009年綜合指數(shù)為0.462的勉強(qiáng)協(xié)調(diào)發(fā)展水質(zhì)系統(tǒng)滯后型提升至2018年綜合指數(shù)為0.876的良好協(xié)調(diào)發(fā)展水量系統(tǒng)滯后型；鄭州市水環(huán)境承載力水平基本處于穩(wěn)步升高狀態(tài)，由2009年綜合指數(shù)為0.311的輕度超載狀態(tài)提升至2018年綜合指數(shù)為0.778的承載適宜狀態(tài)；協(xié)調(diào)發(fā)展度綜合指數(shù)略高于水環(huán)境承載力綜合指數(shù)，且二者變化趨勢(shì)相似，當(dāng)水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)為勉強(qiáng)協(xié)調(diào)發(fā)展時(shí)，水環(huán)境承載力處于輕度超載狀態(tài)；當(dāng)水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)為中度協(xié)調(diào)發(fā)展時(shí)，水環(huán)境承載力處于瀕臨超載狀態(tài)；當(dāng)水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)處于良好協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)時(shí)，水環(huán)境承載力處于承載適宜狀態(tài)。

表7 協(xié)調(diào)度與水環(huán)境承載力計(jì)算結(jié)果

表8 水環(huán)境承載力承載等級(jí)及協(xié)調(diào)發(fā)展類型判別

圖1 2009—2018年鄭州市水量系統(tǒng)和水質(zhì)系統(tǒng)綜合指數(shù)

圖2 2009—2018年鄭州市水量系統(tǒng)和水質(zhì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)度、協(xié)調(diào)發(fā)展度及水環(huán)境承載力

2.4 討論與分析

從鄭州市現(xiàn)狀來看，水量系統(tǒng)綜合指數(shù)呈穩(wěn)步增長(zhǎng)的趨勢(shì)，與鄭州市加大各產(chǎn)業(yè)用水量和用水效率的管控密不可分。從評(píng)價(jià)指標(biāo)來看，萬元GDP用水量、萬元工業(yè)生產(chǎn)總值用水量、人均耗水量和萬元第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值用水量是水量系統(tǒng)綜合指數(shù)逐漸提升的主要影響因素。

2011年，鄭州市水質(zhì)系統(tǒng)綜合指數(shù)出現(xiàn)近10年來的最低值，主要原因是各產(chǎn)業(yè)COD和氨氮這兩項(xiàng)污染物排放總量達(dá)到近10年來的最大值。2015年以后，水質(zhì)系統(tǒng)綜合指數(shù)出現(xiàn)了斷層式升高，從鄭州市規(guī)劃及相關(guān)政策來看，鄭州市在2014—2016年期間水生態(tài)文明城市建設(shè)和最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施對(duì)水質(zhì)系統(tǒng)綜合指數(shù)的大幅度提升起到了關(guān)鍵作用。另外，自2015年南水北調(diào)中線通水并且鄭州市獲得5.4億m3/a的引水指標(biāo)，使得鄭州市多項(xiàng)用水更換為南水北調(diào)水之后，其他水源對(duì)生態(tài)用水的補(bǔ)給更加充分，生態(tài)基流保證率得以提升，這也是水質(zhì)系統(tǒng)綜合指數(shù)提升的關(guān)鍵因素之一。從評(píng)價(jià)指標(biāo)來看，水質(zhì)系統(tǒng)綜合指數(shù)的提升主要是受工業(yè)COD排放指數(shù)、農(nóng)業(yè)COD排放指數(shù)和農(nóng)業(yè)氨氮排放指數(shù)的影響。

鄭州市水環(huán)境承載力水平近10年逐漸升高。2016—2018年水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)綜合指數(shù)的離差逐漸縮小并達(dá)到了良好協(xié)調(diào)狀態(tài)，水環(huán)境承載力水平由輕度超載狀態(tài)過渡到承載適宜狀態(tài)；但仍存在提升空間，需結(jié)合鄭州市水資源、水環(huán)境現(xiàn)狀做好水量維度和水質(zhì)維度同步穩(wěn)定提升的相關(guān)工作。一方面，要繼續(xù)強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，著力解決高耗水、低產(chǎn)值及高污染行業(yè)對(duì)水量系統(tǒng)和水質(zhì)系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力；另一方面，要加大污水處理配套設(shè)施建設(shè)，減少河道污染源的同時(shí)為城市提供更多中水水源，應(yīng)繼續(xù)推進(jìn)賈魯河、雙洎河和丈八溝等河流的生態(tài)治理；此外，應(yīng)在充分利用引黃水與南水北調(diào)中線工程外調(diào)水源的基礎(chǔ)上加大中水回用力度，合理配置各項(xiàng)水資源，在提升水資源利用效率的同時(shí)降低水環(huán)境壓力，以此同步提升水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)的綜合指數(shù)。

2011年鄭州市水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)處于良好協(xié)調(diào)狀態(tài)，但協(xié)調(diào)發(fā)展度仍處于勉強(qiáng)協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，由此也驗(yàn)證了模型中子系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)程度C不能表現(xiàn)整體的發(fā)展水平D的說法。從水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)的綜合指數(shù)對(duì)比結(jié)果可以看出，社會(huì)經(jīng)濟(jì)對(duì)于“質(zhì)”的關(guān)注遠(yuǎn)滯后于對(duì)“量”的關(guān)注，以致在2009—2015年水質(zhì)系統(tǒng)與水量系統(tǒng)綜合指數(shù)之間一直存在較大差距，但通過一系列措施的實(shí)施和政策的落實(shí)，“質(zhì)”的綜合指數(shù)可以快速提高甚至超過“量”的，而在此過程中水環(huán)境承載力也處于快速升高的狀態(tài)。由此可見，人類社會(huì)與水環(huán)境之間可以達(dá)到和諧共處的狀態(tài)。由水環(huán)境承載力與協(xié)調(diào)發(fā)展度評(píng)價(jià)結(jié)果等級(jí)的對(duì)比可知：當(dāng)水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)處于勉強(qiáng)協(xié)調(diào)發(fā)展水平時(shí)，水環(huán)境承載力為輕度超載；當(dāng)二者已經(jīng)達(dá)到中度協(xié)調(diào)發(fā)展的相對(duì)良好水平時(shí)，水環(huán)境承載力為瀕臨超載。由此可見，相比協(xié)調(diào)發(fā)展度，水環(huán)境承載力是對(duì)水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)發(fā)展水平評(píng)價(jià)更加嚴(yán)苛的指數(shù)，即欲保證水環(huán)境承載力水平處于承載力盈余狀態(tài)，至少需要水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)達(dá)到良好協(xié)調(diào)發(fā)展水平，若二者之間僅僅達(dá)到中等協(xié)調(diào)發(fā)展水平，則水環(huán)境承載力可能已經(jīng)處于超載的邊緣。

3 結(jié)論

1)基于水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)的目的和耦合協(xié)調(diào)發(fā)展理論，構(gòu)建了以水量系統(tǒng)和水質(zhì)系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)發(fā)展度來表征水環(huán)境承載力的評(píng)價(jià)模型。依據(jù)水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)的要素和限制性影響因素，建立了包含16項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用主、客觀組合賦權(quán)的方法對(duì)指標(biāo)體系進(jìn)行了賦權(quán)，得到了水環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)值和水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度及協(xié)調(diào)發(fā)展度。

2)鄭州市水環(huán)境承載力在2009—2018年期間整體穩(wěn)定升高，綜合指數(shù)由0.311提升至0.778，承載力水平由輕度超載過渡至承載適宜；水量系統(tǒng)與水質(zhì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展度也整體呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，綜合指數(shù)由0.462提升至0.876，協(xié)調(diào)發(fā)展水平由勉強(qiáng)協(xié)調(diào)發(fā)展過渡至良好協(xié)調(diào)發(fā)展。協(xié)調(diào)發(fā)展度與水環(huán)境承載力綜合指數(shù)變化趨勢(shì)類似，但水環(huán)境承載力綜合指數(shù)平均值比協(xié)調(diào)發(fā)展綜合指數(shù)平均值低0.15。保持良好的協(xié)調(diào)發(fā)展水平是保障水環(huán)境承載力處于承載盈余狀態(tài)的必要條件。結(jié)合研究區(qū)現(xiàn)狀，提出了保持水環(huán)境承載力水平持續(xù)增長(zhǎng)的建議和措施。

3)基于耦合協(xié)調(diào)發(fā)展理論的水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)符合水環(huán)境承載力的內(nèi)涵和其評(píng)價(jià)的意義。在今后的研究中，可以將水環(huán)境承載力的要素細(xì)化為多個(gè)維度，得到多維系統(tǒng)耦合下的協(xié)調(diào)發(fā)展度，這樣使得評(píng)價(jià)結(jié)果更加精確并且能夠?yàn)樗h(huán)境承載力提升提供更加具體、有效的建議。