門寶輝，牛曉赟，劉燦均，陳 靜，劉晶晶

(1.華北電力大學(xué)水利與水電工程學(xué)院，北京 102206； 2.承德市生態(tài)環(huán)境局，河北 承德 067000)

近些年我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，居民消費(fèi)需求日漸加大，各類污水排放量不斷增長(zhǎng)，水環(huán)境問題日漸突出[1-2]。我國(guó)實(shí)施水污染防治的主要辦法是對(duì)水污染物進(jìn)行總量控制，該方法由美國(guó)聯(lián)邦環(huán)境保護(hù)局在20世紀(jì)70年代提出，即根據(jù)確定的目標(biāo)總量對(duì)污染物進(jìn)行削減，再對(duì)其進(jìn)行合理分配[3-8]。我國(guó)在20世紀(jì)70年代開始研究污染物濃度控制問題，80年代提出排污許可證制度，著重對(duì)污染物濃度進(jìn)行嚴(yán)格控制[9-11]。隨著研究不斷深化，我國(guó)學(xué)者發(fā)現(xiàn)濃度控制不能從根本上改善污染問題，所以將研究方向逐步轉(zhuǎn)向總量控制[12-13]。要控制污染物總量，首先要核算出準(zhǔn)確的水環(huán)境容量值，從而依據(jù)水環(huán)境容量和允許排放量進(jìn)行分配[14]。我國(guó)學(xué)者對(duì)水環(huán)境容量總量分配主要是基于公平和效率原則，根據(jù)對(duì)二者側(cè)重點(diǎn)不同，提出了等比例分配法、層次分析法、最小費(fèi)用法、基尼系數(shù)法等分配方法，并引入數(shù)學(xué)模擬和數(shù)理統(tǒng)計(jì)等方法對(duì)分配方法進(jìn)行優(yōu)化。如楊志平等[15]將治理費(fèi)用最小作為主要目標(biāo)，建立模型對(duì)水環(huán)境容量進(jìn)行了合理分配；徐鴻德[16]利用最小費(fèi)用法進(jìn)行了河流污染物的協(xié)調(diào)分配；林高松等[17]將公平性作為首要原則，提出了等比例分配法；顏潤(rùn)潤(rùn)等[18]將等比例分配法應(yīng)用于新孟河流域；謝夢(mèng)達(dá)等[19]綜合上海、浙江、福建的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面的差異，應(yīng)用層次分析法，進(jìn)行了總量分配；陳丁江等[20]利用基尼系數(shù)法對(duì)水環(huán)境容量進(jìn)行多目標(biāo)分配；秦嵐迪等[21]基于尼基系數(shù)法對(duì)洞庭湖區(qū)的水環(huán)境容量進(jìn)行了科學(xué)分配。

針對(duì)現(xiàn)有水環(huán)境容量分配方法的研究大多未完全結(jié)合實(shí)際水環(huán)境容量，也沒有考慮水質(zhì)評(píng)價(jià)等問題。本文從“濃度”和“總量”兩個(gè)角度出發(fā)，通過水質(zhì)評(píng)價(jià)對(duì)灤河水質(zhì)優(yōu)劣進(jìn)行分析，核算灤河水環(huán)境容量作為容量總量，采用等比例分配法進(jìn)行分配，并采用基尼系數(shù)法對(duì)分配結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期為承德市水環(huán)境容量總量控制提供重要參考，為承德市開展排污權(quán)交易工作和探索建立流域內(nèi)跨行政區(qū)生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制提供支撐。

1 研究區(qū)概況

灤河位于華北平原東北部，發(fā)源于河北省承德市豐寧縣巴彥古爾圖山北麓，是海河流域四大水系之一。灤河全長(zhǎng)888 km，流域面積44 880 km2。河北省承德市灤河流域集水面積為28 616 km2，占全市總面積的72%，占整個(gè)灤河流域總面積的64%，灤河流域水系分布如圖1所示，灤河承德段是灤河流域的核心部分。灤河流域多年平均年徑流量為44.23億m3，承德市多年平均水資源總量大約為37.01億m3，并呈東南-西北向遞減分布。自引灤入津工程投入運(yùn)行以來，年輸水量已達(dá)10億m3，極大程度上緩解了天津市供水困難問題，灤河已成為天津市的重要水源，為河北省部分地區(qū)及天津市帶來了社會(huì)效益、生態(tài)效益和環(huán)境效益。

圖1 灤河水系分布

2 灤河承德段水質(zhì)評(píng)價(jià)

2.1 斷面布設(shè)及指標(biāo)選取

選取灤河承德段上部的東缸房、郭家屯斷面，中部的宮后、承鋼大橋、偏橋子大橋和上板城大橋斷面，下部的烏龍磯大橋、大杖子(一)和門子哨斷面(圖2)作為評(píng)價(jià)對(duì)象，選取KMnO4、BOD5、NH3-N、COD、TP 5個(gè)代表性的參評(píng)指標(biāo)，對(duì)灤河承德段2020年2月(枯水期)和5月(豐水期)各斷面的水質(zhì)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

圖2 灤河承德段監(jiān)測(cè)斷面分布

2.2 評(píng)價(jià)方法

2.2.1單因子指數(shù)法

單因子指數(shù)法將參評(píng)指標(biāo)多次監(jiān)測(cè)的平均值或多次監(jiān)測(cè)的最值，與該指標(biāo)對(duì)應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算單因子指數(shù)，確定水樣在該指標(biāo)下的水質(zhì)等級(jí)，由此對(duì)各參評(píng)指標(biāo)進(jìn)行水樣水質(zhì)等級(jí)的判定，遵循“從劣不從優(yōu)”的原則[22-23]，選擇各參評(píng)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的最低水質(zhì)等級(jí)作為水樣水質(zhì)評(píng)價(jià)的結(jié)果。單因子指數(shù)法計(jì)算公式為

(1)

式中：pi,j為第i項(xiàng)指標(biāo)在第j水質(zhì)等級(jí)下的單因子指數(shù)；Ci為第i項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)測(cè)濃度值；Ci,j為第i項(xiàng)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的第j等級(jí)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)濃度值。

2.2.2灰色關(guān)聯(lián)分析法

灰色關(guān)聯(lián)分析法通過將水質(zhì)監(jiān)測(cè)值作為參考序列，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)作為比較序列，在對(duì)參考序列和比較序列進(jìn)行歸一化處理后[24]，確定第i個(gè)指標(biāo)(i=1,2,…,n)監(jiān)測(cè)值到第j等級(jí)(j=1,2,…,m)標(biāo)準(zhǔn)值區(qū)間的距離Δi,j，進(jìn)而計(jì)算該指標(biāo)與等級(jí)j的關(guān)聯(lián)系數(shù)ζi，j，第i個(gè)指標(biāo)與等級(jí)j的關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算公式[25-26]為

(2)

Δi,j=|xi-Ci,j|

式中：xi為第i個(gè)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)值；Ci,j為第i個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)等級(jí)j的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)濃度值；λ為分辨系數(shù)，一般取0.5。

根據(jù)式(3)計(jì)算水樣與等級(jí)j的關(guān)聯(lián)度，并選取最大關(guān)聯(lián)度對(duì)應(yīng)的等級(jí)作為水樣的評(píng)價(jià)等級(jí)。

(3)

式中wi為第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值。各指標(biāo)權(quán)重值可通過CRITIC法進(jìn)行計(jì)算[27]。

2.3 評(píng)價(jià)結(jié)果

用單因子指數(shù)法和灰色關(guān)聯(lián)分析法分別評(píng)價(jià)灤河干流承德段2020年2月和5月各斷面水質(zhì)。單因子指數(shù)法將最為嚴(yán)重的污染物作為評(píng)價(jià)對(duì)象來確定水樣的水質(zhì)等級(jí)，適用于確定水樣的主要污染物。各監(jiān)測(cè)斷面2月和5月的評(píng)價(jià)結(jié)果及主要污染物見表1。2月(枯水期)灤河承德段的主要污染物為COD、TP和NH3-N，5月(豐水期)主要污染物為COD、TP。灤河承德段的上游主要受到COD的污染；中游主要受到TP的污染，其中，宮后和承鋼大橋兩個(gè)斷面的TP污染比較嚴(yán)重；下游2月(枯水期)主要受到NH3-N的污染，5月主要受到COD和TP的污染。

表1 灤河承德段各斷面單因子指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果

灰色關(guān)聯(lián)分析法能夠綜合考慮各指標(biāo)對(duì)于水質(zhì)的影響，其對(duì)灤河承德段的水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果為：2月東缸房、郭家屯和大杖子(一)斷面為Ⅰ類水，宮后、承鋼大橋、偏橋子大橋、烏龍磯大橋和門子哨斷面為Ⅱ類水，上板城大橋斷面為Ⅲ類水；5月宮后、上板城大橋斷面為Ⅰ類水，東缸房、郭家屯、承鋼大橋、烏龍磯大橋、大杖子(一)和門子哨斷面為Ⅱ類水，偏橋子大橋斷面為Ⅲ類水。由評(píng)價(jià)結(jié)果可知：市內(nèi)上游及下游河段水質(zhì)較優(yōu)，枯水期水質(zhì)優(yōu)于豐水期水質(zhì)；市內(nèi)中游河段由于流經(jīng)承德市較發(fā)達(dá)區(qū)域，污染相對(duì)嚴(yán)重，水質(zhì)劣于上游和下游，且豐水期和枯水期水質(zhì)變化趨勢(shì)不明顯?？偟膩碚f，灤河承德段水質(zhì)較好，能夠滿足Ⅲ類水要求。

3 灤河承德段水環(huán)境容量計(jì)算

環(huán)境容量具有資源性，水環(huán)境容量分配的前提是進(jìn)行水環(huán)境容量計(jì)算[28-29]。本文將承德境內(nèi)水系中的灤河干流作為研究對(duì)象，調(diào)查與評(píng)價(jià)了水文資料(包括流域面積、流速、流量、水位、降水量等)、水質(zhì)資料、排污口資料、取水口資料、污染源資料、社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)、研究區(qū)域統(tǒng)計(jì)年鑒等，并進(jìn)行數(shù)據(jù)一致性分析，形成數(shù)據(jù)庫；進(jìn)行了水域概化，明確河流水功能區(qū)的特征并劃分控制單元，確定主控污染物，進(jìn)而計(jì)算水環(huán)境容量[30]。

3.1 確定水功能區(qū)

水功能區(qū)是指為滿足河流、湖泊水資源合理開發(fā)利用和有效保護(hù)需求，并按綜合規(guī)劃、水資源保護(hù)規(guī)劃和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展要求，劃分出執(zhí)行特定標(biāo)準(zhǔn)的特定區(qū)域[31]。根據(jù)GB 50594—2010《水功能區(qū)劃分標(biāo)準(zhǔn)》以及《河北省水功能區(qū)劃》(冀水資[2017]127號(hào))，結(jié)合灤河干流流經(jīng)區(qū)域的特征，對(duì)灤河干流進(jìn)行水功能區(qū)劃分，具體見表2。

表2 灤河干流水功能區(qū)劃分

3.2 劃分控制單元

基于數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據(jù)，采用ArcGIS Hydrology水文分析工具，對(duì)承德市數(shù)字高程數(shù)據(jù)進(jìn)行創(chuàng)建無凹陷點(diǎn)DEM、流向分析、流量統(tǒng)計(jì)等系列操作，得到承德市境內(nèi)水系的集水區(qū)范圍，提取出灤河干流集水區(qū)。根據(jù)已有的數(shù)據(jù)資料，將提取的灤河干流集水區(qū)與監(jiān)測(cè)斷面位置、排污口位置數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析，提取滿足控制單元?jiǎng)澐衷瓌t的區(qū)域作為匯水單元，最后將匯水單元與區(qū)縣邊界疊加，得到灤河干流上的7個(gè)控制單元。每個(gè)控制單元均包含在一個(gè)區(qū)縣內(nèi)部，且在河流流經(jīng)的兩個(gè)區(qū)縣交界處，即控制單元的入口和出口均有監(jiān)測(cè)斷面分布。灤河承德段的控制單元?jiǎng)澐纸Y(jié)果如圖3所示。

圖3 灤河承德段控制單元?jiǎng)澐?/p>

3.3 水域概化

水域概化是指將復(fù)雜的河道概化為簡(jiǎn)單的河道，將非穩(wěn)態(tài)的水流概化為穩(wěn)態(tài)的水流，將相鄰近的多個(gè)排污口概化為一個(gè)排污口使得概化后的水域更易于環(huán)境容量的計(jì)算。在水域概化模型中，參與概化的要素主要分為3方面：節(jié)點(diǎn)、河段、上下界。灤河承德段水域概化結(jié)果如圖4所示。

圖4 灤河承德段水域概化結(jié)果

3.4 確定主控污染物

我國(guó)現(xiàn)行污染物總量控制方法首先是對(duì)COD水污染排放總量進(jìn)行控制，再將NH3-N指標(biāo)加入其中。污染物總量的控制不僅為水環(huán)境治理取得了顯著的成果，也為我國(guó)有機(jī)污染問題的研究做出了巨大的貢獻(xiàn)?！端廴痉乐涡袆?dòng)計(jì)劃》(國(guó)發(fā)〔2015〕17號(hào))中指出TN、TP等指標(biāo)對(duì)水環(huán)境有顯著影響，要將這些指標(biāo)納入流域、區(qū)域污染物排放總量控制約束性指標(biāo)體系中。對(duì)TN、TP的排放控制在“十三五”期間也被列上日程，在部分流域和區(qū)域內(nèi)已經(jīng)展開。本研究調(diào)查了承德市2013—2019年地表水監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)類別及主要污染物狀況，由調(diào)查水質(zhì)數(shù)據(jù)可知，承德市境內(nèi)灤河水體已受到不同程度的污染，TP已經(jīng)成為承德市河流的主要污染指標(biāo)之一。因此，水環(huán)境容量計(jì)算選擇COD和NH3-N作為主要控制因子，增加TP作為區(qū)域特征污染物。

3.5 水環(huán)境容量模型和計(jì)算

3.5.1計(jì)算模型的選擇

根據(jù)GB/T 25173—2010《水域納污能力計(jì)算規(guī)程》和灤河實(shí)際狀況，采用河流一維水質(zhì)數(shù)學(xué)模型計(jì)算。河流的水環(huán)境容量一般由自凈容量、稀釋容量和輸移容量組成，水環(huán)境容量計(jì)算公式為

W=Ws+Wd+Wt

(4)

Wt=31.653qCs

式中：W為河流水環(huán)境容量；Ws為自凈容量；Wd為稀釋容量；Wt為輸移容量；K為污染物綜合衰減系數(shù)；x為河段長(zhǎng)度；u為河流斷面的平均流速；qm為污水排放量；Q0為河段流量；Cs為河道控制斷面水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；C0河流中污染物的本底濃度。qm相對(duì)于Q0是一個(gè)很小的值，在計(jì)算中一般忽略不計(jì)，W可整理簡(jiǎn)化為

(5)

3.5.2模型參數(shù)的確定

在對(duì)河段進(jìn)行水環(huán)境容量計(jì)算時(shí)，用河流的設(shè)計(jì)流量表示設(shè)計(jì)水文條件。對(duì)于常年有水，并且水量相對(duì)充沛的河流，一般情況下采用多年最枯月平均流量，推求設(shè)計(jì)保證率P=90%的設(shè)計(jì)流量條件；對(duì)于有冰封期、季節(jié)性、枯水期的河流，一般可根據(jù)流域?qū)嶋H情況確定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。通過對(duì)郭家屯水文站、三道河子水文站、烏龍磯水文站2007—2016年的流量系列數(shù)據(jù)資料分析計(jì)算，得到灤河干流郭家屯水文站90%保證率下的設(shè)計(jì)流量為 3.8 m3/s，三道河子水文站90%保證率下的設(shè)計(jì)流量為4.56 m3/s，烏龍磯水文站90%保證率下的設(shè)計(jì)流量為6.42 m3/s。結(jié)合《全國(guó)水環(huán)境容量核定技術(shù)指南》[32]以及《河北省地表水水環(huán)境容量核定技術(shù)報(bào)告》，灤河干流各段各指標(biāo)衰減系數(shù)取為KCOD=0.23 d-1，K氨氮=0.05 d-1。TP是難降解的無機(jī)物，只能稀釋，因此進(jìn)行水環(huán)境容量計(jì)算時(shí)只考慮稀釋容量和輸移容量[33]。

3.5.3水環(huán)境容量的計(jì)算結(jié)果

根據(jù)灤河承德段的基本情況和水質(zhì)控制目標(biāo)，計(jì)算出灤河承德段COD、NH3-N、TP的環(huán)境容量分別為5 203.61 t/a、505.71 t/a、72.92 t/a，計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 灤河承德段水環(huán)境容量計(jì)算結(jié)果

4 水環(huán)境容量分配

要對(duì)水污染物總量進(jìn)行控制，最重要的一步是要對(duì)允許的污染物排放量進(jìn)行合理分配[34]。國(guó)內(nèi)對(duì)水污染總量控制可以大致分為3個(gè)階段：污染物濃度控制、目標(biāo)總量控制和容量總量控制。對(duì)水環(huán)境進(jìn)行綜合規(guī)劃、管控時(shí)，由于同一流域包含了不同的行政區(qū)或是同一行政區(qū)下各部分發(fā)展極不平衡，所以需要對(duì)流域水環(huán)境容量進(jìn)行合理的分配。鑒于我國(guó)實(shí)行的水污染防治體系建立在行政區(qū)監(jiān)管的基礎(chǔ)上，故一般情況下在行政單元間實(shí)行水環(huán)境容量的分配。在進(jìn)行分配時(shí)，一般要把握公平原則和效益原則，并確保分配方案有良好的實(shí)用價(jià)值。

4.1 總體思路

在借鑒相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，采用容量分配法對(duì)水環(huán)境容量進(jìn)行分配，再通過基尼系數(shù)法對(duì)分配結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并最終確定最佳分配方案?；舅悸窞椋和ㄟ^全面了解研究區(qū)各行政單元間的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境等方面的差異，綜合考慮流域總量分配應(yīng)該遵循的經(jīng)濟(jì)效率、環(huán)境效率、區(qū)域公平3個(gè)原則，根據(jù)指標(biāo)的代表性和數(shù)據(jù)的可行性，構(gòu)建包含經(jīng)濟(jì)效率、環(huán)境效率和區(qū)域公平3方面指標(biāo)的指標(biāo)體系。通過計(jì)算不同行政單元各指標(biāo)的效益系數(shù)作為分配的客觀權(quán)重，并對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行主觀賦權(quán)，進(jìn)而得到各分配對(duì)象的綜合權(quán)重大小，確定出分配方案。引入環(huán)境基尼系數(shù)，對(duì)每個(gè)分配單位所得到的分配量進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定出最優(yōu)的分配方案。

4.2 具體分配

4.2.1指標(biāo)體系構(gòu)建

在環(huán)境容量分配中，一定要把握經(jīng)濟(jì)效率、環(huán)境效率、區(qū)域公平3個(gè)原則，并保證分配方案的可實(shí)行性。經(jīng)濟(jì)效率原則選取了第二產(chǎn)業(yè)比例作為指標(biāo)，第二產(chǎn)業(yè)比例反映了一個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)第二產(chǎn)業(yè)的依賴程度，在分配時(shí)，對(duì)那些依賴性較大的地區(qū)應(yīng)該考慮多分配排放量；環(huán)境效率原則選取了納污能力作為指標(biāo)，納污能力反映了一個(gè)地區(qū)所能容納污染物的多少，對(duì)納污能力較大的區(qū)域，分配時(shí)可稍微有所側(cè)重；區(qū)域公平原則選取了治污投資比例作為指標(biāo)，治污投資比例側(cè)面反映了一個(gè)地區(qū)污染治理水平，達(dá)標(biāo)率越高，治污能力越強(qiáng)，分配到的可排放量應(yīng)該也更多。由此構(gòu)建了水環(huán)境容量的指標(biāo)體系。

4.2.2分配模型及分配結(jié)果

環(huán)境容量分配的實(shí)質(zhì)是分配對(duì)象即行政單元權(quán)重值的確定。權(quán)重值的確定方法大致分為主觀賦權(quán)法、客觀賦權(quán)法和組合賦權(quán)法3種。組合賦權(quán)法不僅可以兼顧決策者對(duì)于各指標(biāo)的偏好程度，還能深層次了解到各指標(biāo)數(shù)據(jù)的客觀信息，讓賦權(quán)過程具有良好的客觀性，使主客觀相統(tǒng)一[35]。因此，在本次研究中為了減小誤差，采用組合賦權(quán)的分配方法確定各對(duì)象的分配權(quán)重值，構(gòu)建具體模型如下：

a.通過各行政單元的經(jīng)濟(jì)效率指標(biāo)、環(huán)境效率指標(biāo)、區(qū)域公平指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算各原則下參與分配的行政單元的效益系數(shù)作為分配的客觀權(quán)重值，計(jì)算公式為

(6)

(7)

(8)

式中：Si為第i個(gè)行政單元的經(jīng)濟(jì)效益系數(shù)；S′i為第i個(gè)行政單元的第二產(chǎn)業(yè)比例；Ei為第i個(gè)行政單元的環(huán)境效益系數(shù)；E′i為第i個(gè)行政單元的納污能力；Di為第i個(gè)行政單元的區(qū)域公平效益系數(shù)；D′i為第i個(gè)行政單元的治污投資比例，n為行政單元數(shù)。

b.在等比例分配的基礎(chǔ)上，調(diào)整經(jīng)濟(jì)效率指標(biāo)、環(huán)境效率指標(biāo)、區(qū)域公平指標(biāo)的主觀權(quán)重，確定了4種方案，見表4。

表4 主觀賦權(quán)的指標(biāo)權(quán)重確定方案

c.結(jié)合基于各分配單位指標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的客觀權(quán)重及各原則下指標(biāo)的主觀權(quán)重，通過式(9)進(jìn)行組合賦權(quán)，確定各參與分配的行政單元的綜合權(quán)重值，并結(jié)合灤河承德段的水環(huán)境容量計(jì)算結(jié)果，得到各行政單元的COD、NH3-N、TP水環(huán)境容量初始分配，如表5所示。

表5 各方案灤河干流各計(jì)算單元的COD、NH3-N、TP水環(huán)境容量初始分配

Wi=W(α1Si+α2Ei+α3Di)

(9)

式中:Wi為第i個(gè)行政單元分配到的水環(huán)境容量;α1、α2、α3分別為經(jīng)濟(jì)效益系數(shù)、環(huán)境效益系數(shù)、區(qū)域公平效益系數(shù)權(quán)重。

4.3 基于環(huán)境基尼系數(shù)的方案評(píng)價(jià)

4.3.1基尼系數(shù)的含義

基尼系數(shù)最初主要用來衡量一個(gè)地區(qū)的居民收入和財(cái)富分配的不平等程度，后來逐漸用于污染物總量分配、能源分布和資源消耗的公平性評(píng)價(jià)[36]。在本研究中，基尼系數(shù)反映各個(gè)參與分配的行政單元分配的排污量相對(duì)于其他資源擁有量的公平程度?；嵯禂?shù)越小，則表示分配越趨于公平。

4.3.2指標(biāo)選取及基尼系數(shù)計(jì)算

為對(duì)污染物排放量進(jìn)行公平性評(píng)價(jià)，本研究選擇GDP、區(qū)域面積、人口作為基尼系數(shù)的分配指標(biāo)，各區(qū)域根據(jù)污染物分配量按遞增序列進(jìn)行排序?；嵯禂?shù)的計(jì)算公式為

(10)

式中：I為基尼系數(shù)；Xi為評(píng)估指標(biāo)的累計(jì)比例；Yi為污染物的累計(jì)比例；n為分配對(duì)象數(shù)量。當(dāng)i=1時(shí)，(Xi-1，Yi-1)視為(0，0)。

計(jì)算得到各方案各指標(biāo)基尼系數(shù)見表6。洛倫茲曲線可以明顯表示分配的均衡程度[37]，各指標(biāo)下污染物容量分配的洛倫茲曲線見圖5。

圖5 承德市各指標(biāo)下污染物容量分配的洛倫茲曲線

4.3.3方案評(píng)價(jià)及優(yōu)選

基尼系數(shù)的大小反映總量分配公平程度，按照相關(guān)規(guī)定[35]：系數(shù)小于0.2表示分配絕對(duì)公平；0.2～0.3表示比較公平；0.3～0.4表示相對(duì)公平；0.4～0.5表示略不公平；大于0.5表示不公平。由表6可知，4種方案關(guān)于人口和GDP的基尼系數(shù)均小于0.1，滿足分配絕對(duì)公平要求，關(guān)于區(qū)域面積的基尼系數(shù)均小于0.4，滿足分配相對(duì)公平要求；總體上看，4種分配方案公平性較好。在4種方案中，方案c關(guān)于GDP和區(qū)域面積的基尼系數(shù)最小，關(guān)于人口的基尼系數(shù)與其他方案相近，是4種方案中的最優(yōu)方案，也是最具有實(shí)際分配參考價(jià)值的方案。同時(shí)，也可以看出人口和GDP權(quán)重在環(huán)境容量分配過程中占主導(dǎo)地位。

表6 各指標(biāo)基尼系數(shù)

5 結(jié) 論

a.灤河承德段的主要污染物從上游到下游包括COD、TP和NH3-N，灤河水質(zhì)整體較優(yōu)，能夠滿足地表水Ⅲ類要求。

b.基于水質(zhì)控制目標(biāo)，得到灤河承德段COD、NH3-N、TP的環(huán)境容量分別為5 203.61 t/a、505.71 t/a、72.92 t/a。

c.通過綜合賦權(quán)法改變指標(biāo)權(quán)重得到的4種分配方案均滿足分配相對(duì)公平要求，其中方案c更為合理；該分配方式的指標(biāo)選取綜合考慮了各區(qū)域在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)方面的差異，又兼顧了環(huán)境效益和區(qū)域公平。