竇文康， 王澤平， 方金鑫， 韓彤彤， 蒲 燾， 張 鵬

（1.中國科學院西北生態(tài)環(huán)境與資源研究院玉龍雪山冰川與環(huán)境觀測研究站，甘肅蘭州730000；2.中國科學院大學，北京100049；3.云南省水文水資源局麗江分局，云南麗江674100；4.西南科技大學環(huán)境與資源學院，四川綿陽621010）

0 引言

冰凍圈是指地球表層連續(xù)分布且具一定厚度的負溫圈層，冰川、凍土、積雪是其主要要素［1］。冰凍圈為人類社會提供了巨大的物質、文化和環(huán)境等服務，其中供給服務包括冰凍圈淡水資源，文化服務包括冰凍圈環(huán)境中形成的美學、景觀、建筑、旅游、體育、藝術、歷史、宗教、旅游等文化服務。依托于冰凍圈的冰川旅游是近年來被大眾關注與認可的新興旅游方式［2］，國內冰川旅游以麗江市玉龍雪山為典型代表。麗江市位于青藏高原東南緣，滇西北高原，金沙江中游，屬云南省管轄。2018年，麗江市全年完成地區(qū)生產總值（GDP）350.762億元。其中，第三產業(yè)增加值160.28億元，增長6.7%，第三產業(yè)占到總GDP增加值的45.7%。其中全年旅游業(yè)接待國內外游客人數(shù)4 643.3萬人次，比上年增長14.1%。實現(xiàn)旅游總收入998.45億元，比上年增長21.48%。麗江市的旅游資源主要以玉龍雪山與麗江市古城為主，其中玉龍雪山為典型的冰川旅游景點，近年來世界的冰川旅游得到了快速發(fā)展［2］，冰川旅游價值也不斷升高［3］。隨著麗江市旅游人數(shù)的增加，水資源的開發(fā)率逐年增大，麗江市城區(qū)內及其河流水質逐年下降。麗江市是世界著名的旅游城市、園林城市、衛(wèi)生城市，環(huán)境衛(wèi)生較好，基本無工業(yè)企業(yè)，農田范圍較少，初期雨水污染程度較低，造成麗江市河道水質惡化的主要原因是點源污染。目前，麗江市面臨著水資源利用率低、水污染嚴重、景觀水質差等問題［4］，水環(huán)境保護是麗江市作為世界文化遺產地保護生態(tài)環(huán)境的重要環(huán)節(jié)，亟需得到關注。

近年來，關于水環(huán)境的研究主要集中在概念、模型和評價方法等方面［5］。關于旅游活動與水環(huán)境二者之間關系的研究，國內外學者已經進行了大量工作。國內學者對旅游活動引起的水環(huán)境變化問題研究主要集中在對不同旅游目的地水環(huán)境現(xiàn)狀的分析、旅游活動對水質和水量的影響以及旅游目的地水環(huán)境的管理等方面［6］。例如，旅游活動對水庫水質的干擾因素［7］、不同旅游類型和游客類型對水環(huán)境的影響［8］、水體水質超標的旅游原因［9］、公共資源旅游景點的水環(huán)境承載力狀況［10］、建立旅游區(qū)水環(huán)境模型［11］、旅游發(fā)展對水環(huán)境的影響［12］等。國外學者研究旅游活動對水環(huán)境的影響起步較早，最早出現(xiàn)在20世紀60年代，主要是針對水質的研究［13］，另外還包括城市活動和旅游活動與水質的關系［14］、沿海旅游業(yè)和海洋污染［15］、旅游業(yè)用水［16］、旅游活動對海水的影響［17］。國內外對旅游活動和水環(huán)境的關系研究總的方向均是研究水質的變化，不同點在于國內是從水質變化的原因出發(fā)，重點尋找旅游活動所引起的水質變化；國外是從水質變化的結果出發(fā)，探索水質變化以后對旅游的影響和應對措施。

目前，針對麗江市水環(huán)境與旅游活動的研究較少，麗江市旅游活動頻繁，在進行水環(huán)境與旅游活動耦合分析時可以盡可能排除工農業(yè)活動帶來的水環(huán)境變化。影響水環(huán)境指標的因素是多方面的，自然地理方面有降雨、徑流、流速、氣溫等，人文社會方面包括污染物的排放、主動的稀釋、環(huán)境保護政策等。對于自然影響，選擇同一采樣點，盡量消除該影響；對于人文影響，麗江市主要的人類活動來自于旅游，可以盡可能降低其他影響因素。通過該研究，希望可以揭示麗江市旅游活動對水環(huán)境的影響程度，從而尋找合理的旅游活動接待人數(shù)閾限，以便更好地指導麗江市旅游活動的規(guī)劃與管理，更好地保護麗江市水環(huán)境。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

麗江市位于中國西南，云南省的西北部，金沙江中游地區(qū)（99°23′～101°33′E，25°59′～27°56′N）（圖1）。麗江市地處橫斷山脈向云貴高原過渡的交接地帶，區(qū)域內包含玉龍雪山和麗江市盆地兩個地形單元，屬于低緯度內陸地區(qū)的高原山區(qū)。玉龍雪山是北半球緯度最低的終年積雪山脈，不僅為麗江市提供了淡水資源，同時也是麗江市重要的旅游目的地。麗江市區(qū)位于麗江市盆地的正中央，漾弓江自北向南流經市區(qū)西緣和南緣。該地區(qū)降水主要集中在7—9月，年降水量約為900 mm左右［18］。

圖1 麗江市地理位置［19］Fig.1 Location of Lijiang City［19］

1.2 數(shù)據(jù)獲取與分析

旅游活動數(shù)據(jù)主要來自于麗江市人民政府門戶網(wǎng)站（http：//www.lijiang.gov.cn），水環(huán)境數(shù)據(jù)主要通過實地采樣分析獲得，采樣點為三義，位置如圖1所示。三義采樣點位于漾弓江下游，也是整個麗江市地區(qū)的下游，該地受麗江市區(qū)內影響較大，可以較好反映麗江市地區(qū)的水污染情況，也可以體現(xiàn)出旅游活動對水環(huán)境的污染情況。分別在2018年的1月、2月、3月、4月、6月、8月、10月、12月共進行了8次采樣，根據(jù)《地表水環(huán)境質量標準GB 3838—2002基本項目分析方法》對采樣樣品進行了分析［20］。

1.3 耦合度計算方法

耦合度刻畫的是多個不同系統(tǒng)之間互相影響的程度大?。?1］，這本來是一個物理學概念，后被引入社會科學領域做廣泛研究。通過耦合度的計算可以評估兩個及以上的社會經濟系統(tǒng)之間互相影響、互相作用的大小，并進一步進行耦合協(xié)調分析［22］。

給定n≥2個系統(tǒng)，用Ui≥0表示系統(tǒng)的評價值，則耦合度一般化的計算公式為［23］：

這是耦合度的一般公式表達，由于本文研究對象為旅游活動與水環(huán)境，一共兩個系統(tǒng)，所以采用當n=2時的公式，表達如下：

式中：C為兩個系統(tǒng)的耦合度，U1和U2表示兩個系統(tǒng)的評價值。耦合度的評價標準根據(jù)已有文獻［24］并結合實際情況如表1所示。

表1 耦合度標準數(shù)值Table 1 Coupling standard value

1.4 權重的確定

指標的權重確定方法有主觀和客觀兩類，主要包括德爾菲法、熵值法、模糊聚類分析、AHP法等［25］。不同的方法有不同的優(yōu)劣勢，本文采用熵權法確定權重。原因是熵權法中熵值的計算可以判斷系統(tǒng)的離散程度與無序程度，可以較好地對系統(tǒng)進行綜合評價［26］。熵權法確定權重有一定的客觀性，只是通過指標的信息多少來確定權重，避免了主觀性影響。

旅游活動主要包括兩個指標，接待游客數(shù)量與旅游收入，需對其進行權重確定，將二者綜合為一個指標。由于麗江市12月份的旅游收入數(shù)據(jù)存在異常，利用比例相關性通過旅游人數(shù)預測出實際的旅游收入，將異常的旅游收入平均分配到其他11個月，最后將無關的月份數(shù)據(jù)剔除掉。

水環(huán)境包括三個指標大類，分別為水體富營養(yǎng)化指標、水體污染指標、水體毒理指標。將三個大類中的兩到三個指標通過熵值法綜合為一個指標。

在確定指標權重之前，首先對指標進行標準化處理，使得數(shù)據(jù)無量綱，具有可比性。具體方法如下［27］：

當指標越大對系統(tǒng)發(fā)展越有益時，采用正向指標計算方法：

當指標越小對系統(tǒng)發(fā)展越有益時，采用負向指標計算方法：

式中：Xmax和Xmin分別是第j個指標下個評價樣本值的最大值和最小值。

再計算第j項指標下第i個樣本指標值的比重Yij：

計算第j項指標的信息熵公式為：

指標信息有效性和信息熵與1的差值有關，公式為：

第j項的權重為：

2 結果與分析

2.1 旅游活動年內趨勢

除去12月的旅游收入外，其他時間的旅游收入與人數(shù)基本呈現(xiàn)類正態(tài)分布的變化趨勢，旅游人數(shù)在7—8月最高，在1月、11—12月最低，旅游收入最低為11月，但是12月的旅游收入最高為一個異常值（圖2）。7、8月份為旅游旺季，此時間段麗江市氣候宜人，學生暑假休息，麗江市的主要旅游景點玉龍雪山在此季節(jié)最適宜觀賞；冬季為旅游淡季，該季節(jié)麗江市氣候寒冷，游客傾向于更溫暖的旅游目的地。旅游人數(shù)與收入也基本呈現(xiàn)正相關關系，即游客人數(shù)多的時候旅游收入也多。2月份相較于1、3月份來說旅游收入與人數(shù)都較多，主要因為中國的傳統(tǒng)節(jié)日農歷新年通常在2月份，并且有較長的假期，很多人選擇此時出游。10月份同樣相較于臨近的9、11月份來說旅游收入與人數(shù)較高，也是由于10月國慶節(jié)的原因。而12月份的人數(shù)趨勢正常，收入趨勢存在明顯異常，作為一年中游客最少的月份卻有最高的旅游收入，主要是因為在12月一些和旅游相關的產業(yè)選擇將旅游收入的上報集中在這一個月進行，即這個月實際包含了一些旅游產業(yè)12月份的旅游收入和另一些旅游產業(yè)1年的旅游收入，使數(shù)值偏高。

圖2 2018年麗江市旅游人數(shù)與收入Fig.2 Number of tourists and income in Lijiang City in 2018

2.2 水體富營養(yǎng)化分析

水體富營養(yǎng)化指數(shù)主要包括五日生化需氧量、溶解氧和總磷。五日生化需氧量在3月份最低，為1.7 mg·L-1，10月份最高，為5.3 mg·L-1，極差為3.6。五日生化需氧量并無穩(wěn)定的變化規(guī)律，整體上波動頻繁。溶解氧最低在6月份，為6.8 mg·L-1，最高在1、2月份，為10.3 mg·L-1，極差為3.5。溶解氧呈整體下降趨勢，但趨勢并不顯著?？偭自?月份最低，為0.265 mg·L-1，6月份最高，為0.444 mg·L-1?？偭椎淖兓厔荽笾鲁尸F(xiàn)先上升再下降（圖3）。

圖3 2018年麗江市三義采樣點水體富營養(yǎng)化指數(shù)年內變化Fig.3 Change of water eutrophication index of Sanyi sampling point in Lijiang City in 2018

2.3 水體污染分析

水體污染指標主要包括高錳酸鹽指數(shù)和氨氮。高錳酸鹽指數(shù)在3月份最低，為2.4 mg·L-1，6月份最高，為4.4 mg·L-1，極差為2。高錳酸鹽指數(shù)的變化趨勢總體呈現(xiàn)先上升后下降，與旅游活動相似。氨氮在3月份最低，為0.312 mg·L-1，4月份最高，為2.480 mg·L-1，極差為2.168。氨氮變化趨勢不明顯，整體波動較大（圖4）。

圖4 2018年麗江市三義采樣點水體污染指標變化Fig.4 Change of water pollution index of Sanyi sampling point in Lijiang City in 2018

2.4 水體毒理分析

水體毒理指標主要包括氰化物、砷和氟化物。氰化物在3、10、12月份最低，為0 mg·L-1，代表含量較低，未檢測到，2月份最高，為0.0016 mg·L-1，極差為0.0016。氰化物的波動很小，變化趨勢不明顯。砷含量在2月份最低，為0.0029 mg·L-1，6月份最高，為0.0116 mg·L-1，極差為0.0087。砷的變化趨勢大體為先上升再下降，與旅游活動類似。氟化物在1月份最低，為0.081 mg·L-1，3月份最高，為0.5 mg·L-1，極差為0.419。氟化物除去3月份有變化之外，整體變化平穩(wěn)，這可能是由于3月份的采樣時受到當天特殊情況的影響（圖5）。

圖5 2018年麗江市三義采樣點水體毒理指標變化Fig.5 Change of water toxicology index of Sanyi sampling point in Lijiang City in 2018

2.5 旅游活動與水環(huán)境耦合性分析

在進行旅游活動與水環(huán)境耦合分析時，除了把上述三個水環(huán)境指標與旅游活動分別進行耦合計算外，還將每個指標中耦合度最大的小指標單獨拿出與旅游活動做耦合分析，結果如表2所示。

表2 旅游活動與水環(huán)境平均耦合度值Table 2 Average coupling value between tourism activities and water environment

可以看出，旅游活動與水體污染的耦合度最高，其次是水體污染指標中的高錳酸鹽指數(shù)。旅游活動與水體污染達到了極度耦合；旅游活動與富營養(yǎng)化指數(shù)、水體毒理指數(shù)、高錳酸鹽指數(shù)的耦合度為良好耦合；而旅游活動與水環(huán)境的總磷濃度和砷濃度為一般耦合。

3 討論

冰川與人類生活息息相關，一方面提供了巨大的淡水資源，另一方面具有旅游觀賞價值。麗江市玉龍雪山的冰川旅游每年吸引著大量的游客，劇增的游客數(shù)量會對麗江市的水環(huán)境質量產生難以估量的影響。大多數(shù)動植物難以在冰川旅游目的地生存，因此該區(qū)域生態(tài)環(huán)境十分脆弱，極易受到以旅游為主的人類活動影響，冰川旅游需更加關注對周圍環(huán)境的影響。

麗江市旅游活動與水環(huán)境存在較強的關聯(lián)，尤其是與高錳酸鹽指數(shù)。高錳酸鹽指數(shù)代表了水體的污染程度，作用機理是生活與工業(yè)污水帶來有機物污染，而有機物分解時破壞水體的氧平衡，高錳酸鹽用來監(jiān)測水中的有機物［28］。高錳酸鹽指數(shù)常被作為水體受還原性有機（和無機）物質污染程度的綜合指標，這些污染產生的主要原因是生活污水等未經處理人為排放所導致。旅游活動的劇增會帶來大量的生活污水排放，游客數(shù)量的增加可導致污水排放的增加，進而導致水環(huán)境的惡化。水污染的源頭主要有自然污染和人為污染兩種，自然污染包括雨水沖刷地面的污染物進入河流導致水污染；人為污染主要是生活污水和工業(yè)污水的排放［29］。麗江市雨季為5—10月，占全年降水量的85%以上，尤其集中于7、8月。該地區(qū)一年中高錳酸鹽指數(shù)最高值出現(xiàn)于6月，為雨季開始之時，除此之外4月與8月高錳酸鹽含量也較高。對于工業(yè)污水排放，在麗江市人民政府門戶網(wǎng)站找到了麗江市環(huán)境監(jiān)測信息公開重點排污單位名錄，與麗江市區(qū)相關的排污單位包括麗江市供排水有限公司（第一污水處理廠）、麗江市供排水有限公司（第二污水處理廠）和云南省麗江市水泥有限責任公司。云南省麗江市水泥有限責任公司在市區(qū)的西邊，距離市區(qū)較遠，對市區(qū)水環(huán)境影響較小。根據(jù)麗江市環(huán)境保護局發(fā)布的麗江市重點污染源監(jiān)督性監(jiān)測情況公示，在2018年兩個污水廠的污水排放全部達標，污水廠排污季節(jié)變化不明顯。因此，引起水質變化特別是高錳酸鹽指數(shù)較高的原因，一方面是自然降雨攜帶和雨水沖刷地面，另一方面是旅游活動和游客的增加導致人為污染增加。

同時，本文存在著一些不足。對于影響水環(huán)境的因素，包括自然與人文方面，并未做到完全剔除。關于自然影響，需要對水文水動力條件做詳細分析才可確定關鍵因素與非關鍵因素，本文僅僅選擇相同的采樣點來減少自然因素的影響，未來還需做更多工作。人文影響方面，旅游活動是一個宏觀數(shù)據(jù)，無法剔除特異性影響。具體到每個人的旅游行為，再加之本地居民的個人行為都可能對水環(huán)境產生影響，但本文僅能從宏觀層面分析。本文僅對旅游活動與水環(huán)境數(shù)據(jù)進行了數(shù)學分析，得出二者有耦合關系的結論，耦合關系為一種相關性分析并非因果性分析，對于影響水環(huán)境的某一具體旅游行為并未進行深入分析，還需要進一步深入研究。

4 結論

（1）麗江市旅游收入與人數(shù)基本呈現(xiàn)類正態(tài)分布的變化趨勢。7、8月份為旅游旺季，麗江市主要景點適宜觀賞且旅行者中教師學生居多。冬季麗江市氣溫較低，為旅游淡季。旅游人數(shù)與收入呈現(xiàn)正相關關系，游客人數(shù)的增多帶來旅游收益的增加。

（2）五日生化需氧量在3月份最低，10月份最高，整體上波動頻繁。溶解氧有一個整體下降趨勢。最低在6月份，為6.8 mg·L-1，最高在1、2月份，為10.3 mg·L-1。總磷在1月份最低為0.265 mg·L-1，6月份最高為0.444 mg·L-1。高錳酸鹽指數(shù)的變化趨勢總體呈現(xiàn)先上升后下降，在3月份最低為2.4 mg·L-1，6月份最高為4.4 mg·L-1。氨氮在3月份最低為0.312 mg·L-1，4月份最高為2.48 mg·L-1。氰化物波動較小，在3、10、12月份最低為0 mg·L-1，代表含量較低，未檢測到，2月份最高為0.0016 mg·L-1。砷的變化趨勢大體為先上升再下降，在2月份最低為0.0029 mg·L-1，6月份最高為0.0116 mg·L-1。氟化物整體變化平穩(wěn)，在1月份最低為0.081 mg·L-1，3月份最高為0.5 mg·L-1。

（3）旅游活動與水體污染的耦合度最高，達到了極度耦合；旅游活動與富營養(yǎng)化指數(shù)、水體毒理指數(shù)、高錳酸鹽指數(shù)為良好耦合；旅游活動與水環(huán)境的總磷濃度和砷濃度為一般耦合關系。因此，可以得出，旅游活動與水環(huán)境存在較強的關聯(lián)，特別是與水環(huán)境指標中的高錳酸鹽指數(shù)，存在強烈的耦合關系。冰川旅游目的地環(huán)境脆弱，過量的旅游活動會對當?shù)丨h(huán)境造成不可逆的影響。對于未來冰川旅游活動開發(fā)與水環(huán)境保護，應建立完善的監(jiān)測機制，確定環(huán)境容量，加大科研投入，全社會共同維護冰川旅游環(huán)境，使得冰川旅游與環(huán)境保護良性發(fā)展。