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        阜新市水生態(tài)環(huán)境壓力指數(shù)構建與評估分析

        2021-06-16 13:01:58那海珍
        黑龍江水利科技 2021年5期
        關鍵詞:阜新市年份環(huán)境影響

        那海珍

        (大連云康科技有限公司,遼寧 大連 116000)

        0 引 言

        當前,隨著城市水生態(tài)文明建設不斷發(fā)展,城市的水生態(tài)問題逐步成為社會公眾關注的熱點問題[1]。如何在當前水生態(tài)環(huán)境變化下保障水生態(tài)環(huán)境的良性可持續(xù)發(fā)展是許多研究學者關注的重點領域[2]。當前許多學者通過分析水生態(tài)壓力來評估區(qū)域水生態(tài)環(huán)境狀況[3-6],這些研究成果表明這種方式的水生態(tài)評估結果可充分考慮城市水生態(tài)環(huán)境影響的綜合影響,評估結果更為合理和可靠。但是如何構建一種可定量分析區(qū)域水生態(tài)環(huán)境壓力指數(shù)評估指標體系才能更符合區(qū)域水生態(tài)環(huán)境變化狀況一直是個難題。近些年來,一種水生態(tài)壓力綜合指標體系逐步被提出,并在許多區(qū)域中得到應用[7-8],但通過這些城市應用效果評估,不同城市水生態(tài)環(huán)境影響因素有所差異,需要結合區(qū)域城市水生態(tài)變化特點,去構建水生態(tài)壓力評估指標體系,才能更為準確的反映區(qū)域的水生態(tài)環(huán)境狀況。為此以阜新市為具體實例,結合區(qū)域水生態(tài)環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù),對其水生態(tài)壓力指數(shù)進行評估,研究成果對于阜新地區(qū)水生態(tài)保護具有重要參考價值。

        1 生態(tài)壓力指數(shù)構建方法

        城市化分為兩個部分,第一部分為人口的集中城市化,第二部分是農村向城市化逐步轉變的過程,其包括兩個層面的含義,第一個層面為人口流動、產業(yè)以及社會結構的變遷,第二部分是景觀的變化,主要為土地利用規(guī)模和方式的變化。水生態(tài)環(huán)境主要是水生態(tài)環(huán)境相關要素,主要為水生態(tài)環(huán)境、水生態(tài)壓力以及水生態(tài)環(huán)境保護三個層面。在對城市化與水生態(tài)環(huán)境進行概念界定后,依照相關研究[8]-[15],對城市化與水生態(tài)環(huán)境協(xié)調發(fā)展的綜合評估指標體系進行構建,指標體系見表1。由于不同評估指標量綱、正負影響、量級存在差異,采用極差方法對各指標進行標準化處理:

        正向指標:

        (1)

        負向指標:

        x,ij=(xij-xminj)/(xmaxj-xminj)

        (2)

        式中:xij為第i年的第j個指標數(shù)據(jù);xminj和xmaxj分別為第j個指標最小值和最大值;xij'表示為第i年的第j個指標的標準化處理值,該值越大表示正向影響度也高。 在表1中,處理水生態(tài)環(huán)境壓力指標為負向影響,其他指標均為正向影響指標。采用多級熵權處理方法對各指標進行權重計算:

        表1 阜新市生態(tài)壓力評估指標體系

        其中:xi‘表示為第i年綜合指標;n表示為分析總年份。在權重計算基礎上,對城市化與水生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)同演變綜合指數(shù)進行計算:

        (4)

        式中:Vi為綜合指數(shù)。在綜合指數(shù)分析基礎上,建立城市化與水生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調發(fā)展測度模型:

        (5)

        T=αf(x)+βf(y)

        (6)

        (7)

        式中:C為耦合指數(shù);f(x)和f(y)分表為城市化與水生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù);k為協(xié)調發(fā)展指數(shù);T為協(xié)調發(fā)展綜合指數(shù);α和β為協(xié)調系數(shù),文章取值分別為0.5、0.6;D為協(xié)調發(fā)展度。結合相關研究[15],對評估等級進行劃分,當D[0,0.3]表示為高壓狀態(tài);當D[0.3,0.6]表示為中壓狀態(tài);當D[0.6,0.8]表示為低壓狀態(tài);當D[0.8,1.0]表示為無壓狀態(tài)。

        2 阜新市水生壓力指數(shù)評估

        2.1 數(shù)據(jù)來源

        考慮城市化發(fā)展與水生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的統(tǒng)計口徑一致性和可得性,選取阜新市2000-2017年的相關數(shù)據(jù)進行分析,數(shù)據(jù)主要來源于阜新統(tǒng)計年鑒和水資源公報中的數(shù)據(jù)。從阜新城市化發(fā)展水平可看出,從2000年開始阜新進入城市高速發(fā)展時期,因此選擇的樣本數(shù)據(jù)可體現(xiàn)阜新市水生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調發(fā)展的交互過程。

        2.2 指標影響度計算結果

        結合阜新市水生態(tài)壓力構建的一級和二級評估指標,基于阜新市水生態(tài)統(tǒng)計數(shù)據(jù),對阜新市水生態(tài)環(huán)境影響的一級和二級影響度進行評估,評估結果如表2所示。

        表2 阜新市水生態(tài)環(huán)境影響評估度

        從不同年份阜新市水生態(tài)環(huán)境影響評估度可看出,隨著年份的遞增,阜新市一級和二級指標水生態(tài)環(huán)境影響均呈現(xiàn)明顯的遞增變化,尤其是在近5年,其增幅明顯有所提升。在阜新市水生態(tài)環(huán)境影響的一級指標中,人口城市化和水生態(tài)環(huán)境狀態(tài)的影響度最高,而空間城市化和水生態(tài)環(huán)境保護的影響度相對較低,而在其二級指標中,產業(yè)比重、生活污水排放量以及工業(yè)廢水排放量的影響度較大,尤其是生活和工業(yè)廢水排放量是阜新市水生態(tài)環(huán)境二級指標影響度最高的兩個因素。從2011年以后,阜新市人口和經濟城市化的快速發(fā)展,加速了區(qū)域城市生活和工業(yè)廢水的排放,此外受農業(yè)產值的增加,農業(yè)面源污染也對阜新市水生態(tài)環(huán)境產生不同程度的影響。

        2.3 阜新市水生態(tài)壓力評估

        結合阜新市2000年-2017年的各項水生態(tài)環(huán)境指標的統(tǒng)計值,基于前面所述的水生態(tài)壓力指數(shù)評估方法對阜新市的水生態(tài)壓力指數(shù)進行評估,評估結果如表3所示。

        表3 阜新市水生態(tài)壓力指數(shù)評估結果

        從阜新市2000年-2017年水壓力指數(shù)評估結果可看出,阜新市總體呈現(xiàn)低壓狀態(tài),部分年份呈現(xiàn)高壓狀態(tài),水生態(tài)高壓狀態(tài)主要集中在2000-2005年,這一時期由于阜新市人口、經濟城市化的快速發(fā)展,尤其是這一時期水質控制指標相對較低,使得進入城市水域河道的生活、工業(yè)以及農業(yè)污染排放增多,因此這一時期阜新市水生態(tài)環(huán)境總體處于高壓狀態(tài),通過對阜新市主要水質監(jiān)測斷面2000年-2005年的水質數(shù)據(jù)進行分析,這一時期阜新市水質總體較差,和計算結果吻合度較高。從2005年開始阜新市加大對生活以及城市污染排放率,并加大污水處理的力度,使得其水生態(tài)壓力指數(shù)得到有效控制,水生態(tài)環(huán)境壓力指數(shù)從2006年開始逐步轉變到中壓力狀態(tài)、2010年屬于阜新市水生態(tài)環(huán)境的高壓狀態(tài),主要是因為2010年屬于阜新市極度枯水年份,河道水量較少,使得河道內的水生態(tài)環(huán)境狀況很難得到有效保障,因此該年份處于水生態(tài)環(huán)境的高壓年份,通過對該年份的水環(huán)境數(shù)據(jù)進行調查分析,該年份各水質監(jiān)測點水環(huán)境狀況較差,這也進一步驗證了方法的合理性。從2015年開始,阜新市進行了嚴格的水資源雙控管理制度,在控制水量指標的同時,對其水質指標也進行嚴格控制,在雙控措施下阜新市的水生態(tài)環(huán)境具有較為明顯的好轉,使得從2015年連續(xù)三年其水生態(tài)環(huán)境壓力指數(shù)高于0.7,屬于低壓狀態(tài),通過對2015年阜新市水質數(shù)據(jù)看出,2015年開始阜新市的水質基本可達到較好地狀況。

        3 結 論

        1)在阜新市水生態(tài)環(huán)境影響的一級指標中,人口城市化和水生態(tài)環(huán)境狀態(tài)的影響度最高,而空間城市化和水生態(tài)環(huán)境保護的影響度相對較低,而在其二級指標中,產業(yè)比重、生活污水排放量以及工業(yè)廢水排放量的影響度較大,尤其是生活和工業(yè)廢水排放量是阜新市水生態(tài)環(huán)境二級指標影響度最高的兩個因素。

        2)阜新市水生態(tài)壓力總體呈現(xiàn)中壓狀態(tài),部分年份呈現(xiàn)高壓狀態(tài),水生態(tài)高壓狀態(tài)主要集中在2000-2005年,這一時期由于阜新市人口、經濟城市化的快速發(fā)展,尤其是這一時期水質控制指標相對較低,使得進入城市水域河道的生活、工業(yè)以及農業(yè)污染排放增多,因此這一時期阜新市水生態(tài)環(huán)境總體處于高壓狀態(tài)。

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