徐律 安徽省城建設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司

所謂水環(huán)境承載力，指的是水環(huán)境功能在一定區(qū)域和一定時(shí)期不朝惡性方向轉(zhuǎn)變且可持續(xù)發(fā)展的條件，水環(huán)境系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、人口可持續(xù)發(fā)展規(guī)模支撐的閾值。通過(guò)科學(xué)評(píng)價(jià)水環(huán)境承載力，可持續(xù)的流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展即可得到支持。

一、研究思路

水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)需以構(gòu)建合理、科學(xué)、實(shí)用的體系，但由于客觀依據(jù)缺乏、主觀因素影響較大。本文建議采用結(jié)構(gòu)方程模型分析流域水環(huán)境承載力，該模型主要用于因果關(guān)系的建立、估計(jì)和檢驗(yàn)，模型同時(shí)包括顯在變量和潛在變量，二者的區(qū)別在于能否直接觀測(cè)，通過(guò)對(duì)單項(xiàng)指標(biāo)間相互關(guān)系和指標(biāo)總體作用的清晰分析，結(jié)構(gòu)方程模型同時(shí)具備驗(yàn)證性研究和探索性研究能力。基于結(jié)構(gòu)方程模型具備的優(yōu)勢(shì)，本文將基于該模型建設(shè)水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)體系并實(shí)現(xiàn)權(quán)重的確定，結(jié)合流域?qū)嶋H，即可為流域的健康可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)[1]。

二、實(shí)例分析

（一）案例概況

以某地河流作為研究對(duì)象，當(dāng)?shù)囟嗄昶骄邓繛?60.5mm，地勢(shì)東南低、西北高，屬于高原干旱、半干旱大陸性氣候，區(qū)域內(nèi)存在呈樹(shù)枝狀水系分布的河流干、支流，該流域?qū)儆诋?dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口集中的地區(qū)。

（二）數(shù)據(jù)來(lái)源

研究數(shù)據(jù)主要源于當(dāng)?shù)氐乃谋O(jiān)測(cè)站和氣象站點(diǎn)，以及當(dāng)?shù)卣l(fā)布的統(tǒng)計(jì)年鑒、污染源普查數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)資料等。以環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院及同類研究作為氨氮和COD 可用環(huán)境容量、氨氮與COD降解系數(shù)等數(shù)據(jù)來(lái)源。此外，研究還收集了當(dāng)?shù)氐耐恋乩脭?shù)據(jù)并基于Fragstats 等軟件開(kāi)展了數(shù)據(jù)的處理。

（三）建立結(jié)構(gòu)方程模型

基于土地利用對(duì)水環(huán)境壓力和承載力的影響機(jī)理，以及數(shù)據(jù)的可獲得性，為明確水環(huán)境承載狀態(tài)與不同影響因素間存在的關(guān)系，研究采用結(jié)構(gòu)方程模型。直接測(cè)量無(wú)法獲得模型架構(gòu)主體變量，具體反映需要使用其他指標(biāo)，這類潛變量無(wú)法直接測(cè)量，側(cè)變量則能夠直接測(cè)量，基于可靠性、系統(tǒng)性、可操作性、科學(xué)性原則，為保證數(shù)據(jù)的順利收集，研究最終確定了潛變量共8 個(gè)，包括A1 面源負(fù)荷、A2 點(diǎn)源負(fù)荷、A3 水質(zhì)凈化能力、A4 產(chǎn)流和水源涵養(yǎng)能力、A5 上游來(lái)水水質(zhì)、A6 水環(huán)境壓力、A7 水環(huán)境承載力、A8 水環(huán)境承載狀態(tài)，其中A1 可細(xì)分為B1 化肥施用量、B2 耕地面積占比、B3不透水面面積占比共3 個(gè)測(cè)變量，A2 可細(xì)分為B4 氨氮點(diǎn)源排放量、B5 COD 點(diǎn)源排放量，A3 可細(xì)分為B6 河流蜿蜒度、B7 濕地聚集度、B8 濕地面積占比、B9 濕地連通性，A4 可細(xì)分為B10 水面面積占比、B11 草地面積占比、B12 林地面積占比、B13 年降水量，A5 可細(xì)分為B14 上游來(lái)水氨氮濃度、B15 上游來(lái)水COD，A6 可細(xì)分為B16 氨氮排放入河量、B17 COD 排放入河量，A7 可細(xì)分為B18 氨氮可用環(huán)境容量、B 19COD 可用環(huán)境容量，A8 可細(xì)分為B20 氨氮濃度、B21 COD。為更多獲取數(shù)據(jù)樣本量，將案例區(qū)域細(xì)分為控制子單元16 個(gè)，具體劃分基準(zhǔn)為自然水系匯水范圍。以污染物排放量和景觀格局/土地利用對(duì)水環(huán)境承載狀態(tài)影響路徑為基礎(chǔ)，針對(duì)性建設(shè)結(jié)構(gòu)方程模型用于水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)，樣本數(shù)據(jù)組由收集的水文、土地利用、氣象、水質(zhì)、污染物排放等數(shù)據(jù)組成，標(biāo)準(zhǔn)化處理原始數(shù)據(jù)后即可向AMOS軟件導(dǎo)入數(shù)據(jù)，具體格式為SPSS，量化計(jì)算采用極大似然法估計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)及模型結(jié)構(gòu)能夠隨之確定[2]。

（四）水環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)

基于上文確定的測(cè)變量和潛變量，即可構(gòu)建水環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，該體系由準(zhǔn)則層、領(lǐng)域?qū)?、指?biāo)層組成，準(zhǔn)則層包括水環(huán)境壓力和水環(huán)境承載力，領(lǐng)域?qū)影嬖簇?fù)荷、點(diǎn)源負(fù)荷，以及水質(zhì)凈化能力、水資源供給能力、上游來(lái)水水質(zhì)，指標(biāo)層包括化肥施用量、耕地面積占比、不透水面面積占比、氨氮點(diǎn)源排放量、COD 點(diǎn)源排放量、河流蜿蜒度、濕地聚集度、濕地面積占比、濕地連通性、水面面積占比、草地面積占比、林地面積占比、降水、來(lái)水氨氮、來(lái)水COD。各層指標(biāo)的權(quán)重確定基于式（1）進(jìn)行計(jì)算：

（五）結(jié)果分析

結(jié)合權(quán)重的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析能夠發(fā)現(xiàn)，水環(huán)境壓力負(fù)荷與承載力權(quán)重分別為0.67、0.37，這說(shuō)明案例流域上游水環(huán)境質(zhì)量主要受到人類活動(dòng)影響，由此可直觀了解本文研究方法的實(shí)用性?？偟膩?lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)方程模型能夠較好用于流域水環(huán)境承載力研究，流域各個(gè)子單元水環(huán)境承載狀態(tài)也能夠基于該模型通過(guò)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)揭示，同時(shí)該模型還能夠明確各類影響因素的源頭，如面源污染以化肥施用量和耕地面積占比為主要影響因素，水質(zhì)凈化能力則直接受到濕地聚集度和濕地連通性影響。

三、結(jié)論

綜上所述，基于結(jié)構(gòu)方程的流域水環(huán)境承載力分析具備較高實(shí)用性。為更好服務(wù)于流域可持續(xù)發(fā)展，環(huán)境和資源差異的研究、水資源利用和污染防治政策的優(yōu)化必須得到重視。