張向紅，單德坤

(內蒙古自治區(qū)紅山水庫管理中心，內蒙古自治區(qū) 赤峰 024500)

1 研究區(qū)概況

赤峰市位于內蒙古自治區(qū)東南部，總面積為90021km2，下轄12個縣級行政區(qū)，常住人口有四百余萬人，2020年GDP總量達到1763.6億元。赤峰市境內地形復雜多變，海拔跨度較大，為300～2000m，總體上呈西高東低、多山多丘陵的地貌特征，包含有山地、丘陵、崗地、川地、平地等多種自然類型土地，北部為山地丘陵區(qū)，南部為山地丘陵區(qū)，西部為高平原區(qū)，東部為平原區(qū)。赤峰市年平均降雨量為381mm，年平均氣溫為0～7℃，年平均日照數(shù)為3000h。境內流域面積超過50km2的河流共有333條，全市水資源總量達到39.98億m3，人均水資源占有量為851m3，僅為全國人均水資源占有量的40%，屬于典型的水資源匱乏地區(qū)。

當前，赤峰市農村人口占比為48.89%，農村人均可支配收入為8246元，農村地區(qū)居民居住分散，環(huán)保意識薄弱，普遍存在生活污水和廢棄物隨意排放的現(xiàn)象，對地下水環(huán)境造成了嚴重污染，同時由于地形差異較大和水利設施不足，農村地區(qū)仍以分散供水方式為主，多數(shù)村民生活用水沒有經(jīng)過任何有效的處理，而且赤峰地區(qū)還存在嚴重的季節(jié)性缺水問題，導致農村地區(qū)居民的用水安全得不到保障。

2 評價模型建立

2.1 基本理論

PSR(Pressure-State-Response)環(huán)境評價模型由壓力(P)，狀態(tài)(S)和響應(R)三部分結構組成，最早于20世紀70年代末由加拿大學者David J.Rapport和Tony Friend提出[1- 3]。在PSR模型中，壓力指標反映了人類在從事生產生活過程中對環(huán)境造成的破壞和擾動，狀態(tài)指標主要描述自然和社會環(huán)境在人類社會活動影響下所表現(xiàn)出來的狀態(tài)，響應指標主要表征在環(huán)境現(xiàn)狀情況下采取何種措施來減輕、阻止或者恢復人類活動對環(huán)境造成的負面影響。PSR模型充分展現(xiàn)出人與自然相互影響的關系，通過評估人類應對措施的有效性，對水資源的安全評價進行客觀公正的評價。

PLS結構方程模型由兩部分組成：一是測量模型，主要用于描述潛變量與顯變量之間的相互關系，二是結構模型，主要用于描述潛變量之間的相互關系[4- 5]。PLS結構方程模型具有同時處理多個因變量、容許自變量和因變量含有測量誤差、同時估計因子結構和因子關系、容許更大彈性的測量模型、可以估計整個模型的擬合程度等優(yōu)點。在利用PLS方法估計結構模型時，首先需要通過多次迭代計算得到潛變量的估計值，再通過最小二乘法對估計值進行線性回歸分析，從而得到測量模型和結構模型的參數(shù)估計值。PLS結構方程模型為：

(1)

結構模型：η=Bη+Γξ+τ

(2)

式中，y，x—內因觀測變量矩陣和外因觀測變量矩陣；Λy和Λx—內因觀測變量和外因觀測變量的負荷矩陣；η和ξ—內因潛變量和外因潛變量；ε和δ—內因測量模型殘差矩陣和外因測量模型殘差矩陣；B和?！獌纫驖撟兞亢屯庖驖撟兞康南嗷ビ绊懶禂?shù)矩陣；τ—內因潛變量的殘差向量。

2.2 評價模型構建

基于PSR環(huán)境評價模型，將農村地區(qū)生活用水安全(Y)作為評價目標，將壓力、狀態(tài)和響應三個指標作為潛變量，即將生活用水安全評價模型劃分為壓力(Y1)、狀態(tài)(Y2)和響應(Y3)三個相互影響、相互聯(lián)系的子系統(tǒng)，從而構建內蒙古赤峰地區(qū)農村生活用水安全評價模型，結果如圖1所示。

圖1 農村生活用水安全評價模型

壓力(Y1)指標，又包括農村人口(Y11)、農村發(fā)展(Y12)以及用水需求(Y13)三個一級潛變量，農村人口(Y11)包括農村人口占比(P1)以及貧困發(fā)生率(P2)兩個顯變量，農村發(fā)展(Y12)包括農村居民可支配收入(P3)、第一產業(yè)增加值占GDP比重(P4)以及農業(yè)經(jīng)營戶數(shù)量(P5)三個顯變量，用水需求(Y13)包括單位農業(yè)人口擁有大牲畜數(shù)量(P6)、單位農田灌溉用水量(P7)以及耕地面積占比(P8)三個顯變量；狀態(tài)(Y2)指標，又包括自然概況(Y21)、地形起伏(Y22)以及水資源狀態(tài)(Y23)三個一級潛變量，自然概況(Y21)包括海拔高度(S1)、丘陵面積占比(S2)、巖溶面積占比(S3)、森林覆蓋率(S4)四個顯變量，地形起伏(Y22)包括地表起伏度(S5)和平均坡度(S6)兩個顯變量，水資源狀態(tài)(Y23)包括地表河網(wǎng)密度(S7)、多年平均降水量(S8)、多年平均地表水資源量(S9)、多年平均地下水資源量(S10)和農村居民人均水資源占有量(S11)五個顯變量；響應(Y3)指標，又包括環(huán)境治理(Y31)和引水水源來源(Y32)兩個，環(huán)境治理(Y31)包括生活垃圾集中處理的村占比(R1)、生活污水集中處理的村占比(R2)、完成改廁的村占比(R3)和農村飲水安全工程覆蓋人口占比(R4)四個顯變量，引水水源來源(Y32)包括經(jīng)過凈化處理的自來水占比(R5)、不受保護的井水泉水占比(R6)以及桶裝水占比(R7)三個顯變量。根據(jù)各潛變量各顯變量之間的相互關系，從而建立起農村生活用水安全評價PSR-PLS路徑模型，如圖2所示。

2.3 模型可靠性分析

在應用PSR-PLS模型分析之前，需要對各個指標路徑模型進行信度檢驗和效度檢驗，信度檢驗分為一致性信度檢驗和合成信度檢驗，一致性信度檢驗一般采用Cronbach’α來衡量是否滿足要求，合成信度檢驗一般采用CR值來衡量是否滿足要求；而效度檢驗則是根據(jù)AVE指標來進行衡量。PSR-PLS路徑模型檢驗結果見表1。從表中可以看到：壓力(P)、狀態(tài)(S)和響應(R)三個指標的Cronbach’α分別為0.87、0.73和0.85，均滿足>0.6的要求，CR值分別為0.88、0.76和0.89，均滿足>0.7的要求，AVE值分別為0.51、0.56和0.54，均滿足>0.5的要求，表明文章建立的農村生活用水安全評價PSR-PLS路徑模型具有較好的區(qū)分效度。

圖2 農村生活用水安全評價PSR-PLS路徑模型

表1 模型檢驗結果

3 評價結果分析

3.1 壓力安全指數(shù)

通過對壓力指標各個潛變量和顯變量的計算分析，最終得到了赤峰地區(qū)各行政區(qū)壓力安全指數(shù)情況，如圖3所示。根據(jù)自然段點法，將農村地區(qū)生活用水壓力安全指數(shù)劃分為Ⅰ～Ⅴ五個等級，其中Ⅰ級安全指數(shù)范圍為0.044～0.092，Ⅱ級安全指數(shù)范圍為0.093～0.135，Ⅲ級安全指數(shù)范圍為0.136～0.169，Ⅳ級安全指數(shù)范圍為0.170～0.250，Ⅴ級安全指數(shù)范圍為0.251～0.302，等級越高，表明該地區(qū)的生活用水越安全。由圖3中可知：在12個行政區(qū)中，壓力安全指數(shù)為Ⅰ級的行政區(qū)包括克什克騰旗(0.079)、喀喇沁旗(0.092)和敖漢旗(0.085)，壓力安全指數(shù)為Ⅱ級的行政區(qū)包括林西縣(0.135)、阿魯科爾沁旗(0.112)、巴林左旗(0.119)、巴林右旗(0.105)和翁牛特旗(0.115)，壓力安全指數(shù)為Ⅲ級的行政區(qū)包括紅山區(qū)(0.159)、松山區(qū)(0.143)、元寶山區(qū)(0.148)和寧城縣(0.144)；由此可見，赤峰市市區(qū)周邊的壓力安全指數(shù)較高，而靠北方的幾個行政區(qū)的壓力安全指數(shù)較低，這主要是由于當?shù)剞r業(yè)用水效率不高，且耕地面積和畜牧面積大，造成當?shù)匦杷扛?，但是又缺乏足夠的水利基礎設施。

圖3 壓力安全指數(shù)分析結果

3.2 狀態(tài)安全指數(shù)

對狀態(tài)指標各個潛變量和顯變量進行計算分析，最終得到赤峰地區(qū)各行政區(qū)狀態(tài)安全指數(shù)情況，如圖4所示。同理根據(jù)自然段點法，將農村地區(qū)生活用水狀態(tài)安全指數(shù)也劃分為Ⅰ～Ⅴ五個等級，五個等級分別對應的安全指數(shù)分范圍為(0.113～0.135)、(0.136～0.160)、(0.161～0.2)、(0.201～0.235)和(0.236～0.288)，等級越高，表明該地區(qū)的生活用水安全狀態(tài)正在逐漸變好。由圖4中可知：在12個行政區(qū)中，喀喇沁旗(0.135)和敖漢旗(0.128)為Ⅰ級，巴林左旗(0.143)、巴林右旗(0.141)、克什克騰旗(0.141)和翁牛特旗(0.157)為Ⅱ級，寧城縣(0.169)、林西縣(0.17)和阿魯科爾沁旗(0.182)為Ⅲ級，紅山區(qū)(0.235)和松山區(qū)(0.212)為Ⅳ級，元寶山區(qū)(0.266)為Ⅴ級，Ⅲ級以上狀態(tài)安全指數(shù)占比為50%，且主要集中于南部和東部地區(qū)，這些地區(qū)的生態(tài)環(huán)境好，降雨量更多，地表水資源量和地下可開發(fā)水資源量占比較高，因而農村地區(qū)生活用水狀態(tài)安全指數(shù)較高，而北部和西部地區(qū)多為高原山地，環(huán)境比較惡劣，水環(huán)境脆弱度較高，因而狀態(tài)安全系數(shù)低[6- 7]。

圖4 狀態(tài)安全指數(shù)分析結果

3.3 響應安全指數(shù)

對響應指標各個潛變量和顯變量進行計算分析，最終得到赤峰地區(qū)各行政區(qū)響應安全指數(shù)情況，如圖5所示。根據(jù)自然段點法，將農村地區(qū)生活用水響應安全指數(shù)也劃分為Ⅰ～Ⅴ五個等級，五個等級分別對應的安全指數(shù)分范圍為(0.046～0.058)、(0.059～0.087)、(0.088～0.119)、(0.120～0.159)和(0.160～0.267)，等級越高，表明該地區(qū)人為的相應措施及其對用水安全的效應越好。由圖5中可知：巴林左旗(0.078)、巴林右旗(0.085)、克什克騰旗(0.074)和敖漢旗(0.087)四個行政區(qū)的響應安全指數(shù)屬于Ⅱ級，紅山區(qū)(0.102)和翁牛特旗(0.112)兩個行政區(qū)為Ⅲ級，松山區(qū)(0.143)、元寶山區(qū)(0.129)、寧城縣(0.142)、林西縣(0.159)、阿魯科爾沁旗(0.127)和喀喇沁旗(0.143)六個行政區(qū)為Ⅳ級，Ⅲ級以上狀態(tài)安全指數(shù)占比為66.7%，各地區(qū)之間響應安全指數(shù)相差較大，這反映了各地區(qū)對各項政策的推進落實力度有較大的區(qū)別，間接反映了各地區(qū)間發(fā)展不平衡，經(jīng)濟收入較高的地區(qū)有足夠的財政收入來改善用水設施和設備，農村經(jīng)濟社會發(fā)展水平相對落后的地區(qū)在環(huán)境治理和自來水凈化方面相對落后[8- 10]。

圖5 響應安全指數(shù)分析結果

3.4 綜合安全指數(shù)

赤峰市不同地區(qū)綜合安全指數(shù)計算分析結果如圖6所示。根據(jù)綜合安全指數(shù)的高低，將用水安全劃分為安全(0.76～1)、較安全(0.61～0.75)、臨界安全(0.46～0.6)、不安全(0.31～0.45)以及極不安全(0～0.3)五個安全等級。由圖5中可知：在12個行政區(qū)中，紅山區(qū)(0.495)、松山區(qū)(0.497)、元寶山區(qū)(0.543)、寧城縣(0.455)和林西縣(0.465)五個行政區(qū)屬于臨界安全狀態(tài)，阿魯科爾沁旗(0.43)、巴林左旗(0.341)、巴林右旗(0.331)、翁牛特旗(0.385)、喀喇沁旗(0.37)五個行政區(qū)屬于不安全狀態(tài)，而克什克騰旗(0.294)和敖漢旗(0.30)兩個行政區(qū)屬于極不安全狀態(tài)，不安全和極不安全狀態(tài)的行政區(qū)占比達到58.3%，赤峰市農村地區(qū)用水安全情況不容樂觀，形勢較為嚴峻，處于臨界安全狀態(tài)的地區(qū)主要集中在南部地區(qū)，這些地區(qū)經(jīng)社會經(jīng)濟整體發(fā)展較好，農口人口比重相對較低，貧困發(fā)生率低，因而水資源狀態(tài)稍好。

圖6 區(qū)綜合安全指數(shù)分析結果

4 結語

(1)在PSR環(huán)境評價模型和PLS結構方程模型基礎上，構建包括壓力、狀態(tài)、和響應三個評價指標的赤峰地區(qū)農村生活用水安全評價模型，經(jīng)檢驗模型具有良好的區(qū)分效度。

(2)壓力安全指數(shù)、狀態(tài)安全指數(shù)和響應安全指數(shù)達到Ⅲ級及其以上狀態(tài)的行政區(qū)占比分別為33.3%、50.0%和66.7%，有58.3%的地區(qū)農村用水安全處于不安全或者極不安全狀態(tài)，其余行政區(qū)也僅僅是處于臨界安全狀態(tài)。

(3)社會經(jīng)濟整體發(fā)展較差、農村人口比重較高的地區(qū)農村生活用水安全狀態(tài)較差，應重點對這些地區(qū)進行用水安全治理。

(4)文章僅針對內蒙古赤峰地區(qū)進行了評估分析，模型是否適用于其他地區(qū)還需要根據(jù)實際情況進行更深層次的分析。