查木哈，翟繼武，陳蕾蕾

（1.赤峰學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站赤峰分站，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

隨著水資源稀缺和水體污染情況不斷加劇，水環(huán)境可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用已成為現(xiàn)今研究的主要焦點(diǎn)。水環(huán)境承載力指在一定時(shí)期內(nèi)，區(qū)域水環(huán)境系統(tǒng)在滿足水質(zhì)目標(biāo)要求、保持可持續(xù)的自凈能力和維持水生態(tài)健康的條件下，對(duì)區(qū)域人口、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)活動(dòng)的支持能力[1-3]。水環(huán)境承載力已成為評(píng)價(jià)水環(huán)境與區(qū)域人口、社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)鍵因子[4-6]。判定水環(huán)境承載狀態(tài)，為制定合理利用水資源和水環(huán)境保護(hù)管理政策提供科學(xué)依據(jù)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[7-10]。赤峰市水資源分布不均已成為影響赤峰市社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的制約因素之一，因此對(duì)水環(huán)境承載力的影響因素進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析至關(guān)重要。本文根據(jù)“驅(qū)動(dòng)力-壓力-狀態(tài)-管理”（DPSM）模型，結(jié)合赤峰市實(shí)際情況，建立了赤峰市水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，評(píng)價(jià)2010-2019年赤峰市水環(huán)境承載力狀況，分析赤峰市水環(huán)境承載力主要影響因子，為赤峰市建立水環(huán)境承載力監(jiān)測(cè)預(yù)警長(zhǎng)效機(jī)制提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 構(gòu)建赤峰市水環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.1.1 DPSM模型框架

DPSM（Driving-Pressure-State-Manage）模型框架由驅(qū)動(dòng)力（D）、壓力（P）、狀態(tài)（S）、管理（M）4個(gè)模塊組成。人口、社會(huì)及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)水環(huán)境的自凈能力和維持水生態(tài)健康影響持續(xù)發(fā)展，反之水生態(tài)健康限制社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。因此，做出準(zhǔn)確的管理模式解決驅(qū)動(dòng)力D與壓力P帶來(lái)的影響，改善自然條件和水資源的質(zhì)量的狀態(tài)，將人口、社會(huì)及、經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水生態(tài)健康構(gòu)成的壓力降到最低，形成可持續(xù)發(fā)展的良性循環(huán)。

1.1.2 赤峰市水環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

通過(guò)構(gòu)建赤峰市水環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，判定赤峰市水環(huán)境承載狀態(tài)。將人口-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)指標(biāo)納入水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并運(yùn)用驅(qū)動(dòng)力、壓力、狀態(tài)和管理4個(gè)子系統(tǒng)分別評(píng)價(jià)對(duì)赤峰水環(huán)境承載力的影響狀況。根據(jù)赤峰市人口-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，選取19個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)建立赤峰市水環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，見(jiàn)表1。

表1 赤峰市水環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.2 研究方法

赤峰市水環(huán)境承載力采用主成分分析方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，以主成分貢獻(xiàn)率為權(quán)重作為評(píng)價(jià)2010-2019年水資源承載力的標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算其每年度的綜合得分，判定水環(huán)境承載狀態(tài)。本文運(yùn)用SPSS24.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行主成分分析。

各子系統(tǒng)（D-P-S-M）的水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)值的大小用歸一化后的向量模表示，公式如下：

采用spearman秩相關(guān)系數(shù)評(píng)價(jià)赤峰市水環(huán)境承載力動(dòng)態(tài)的趨勢(shì)。數(shù)據(jù)來(lái)源于《赤峰市統(tǒng)計(jì)年鑒》《內(nèi)蒙古統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》《赤峰市環(huán)境狀況公報(bào)》《內(nèi)蒙古自治區(qū)水環(huán)境公報(bào)》等。

2 結(jié)果與分析

2.1 水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)

首先排除量綱的影響，對(duì)赤峰市水環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 2010-2019年赤峰市水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)化

主成分分析中水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)矩陣見(jiàn)表3、表4，水環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)之間存在相關(guān)性，滿足了主成分分析的前提條件。主成分的特征值及貢獻(xiàn)率見(jiàn)表5，前4個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率為86.812%，符合大于85%的要求，選取前4個(gè)主成分進(jìn)一步分析。

表3 相關(guān)系數(shù)矩陣（1）

表4 相關(guān)系數(shù)矩陣（2）

表5 主成分的特征值和貢獻(xiàn)率

前4個(gè)主成分在各變量上的載荷見(jiàn)表6，第一主成分與森林覆蓋率、城鎮(zhèn)化率、農(nóng)田灌溉用水量、人均耕地面積及城建區(qū)綠化率具有較強(qiáng)的相關(guān)性，包含了D、P、M 3個(gè)子系統(tǒng)，表明子系統(tǒng)間存在強(qiáng)相關(guān)性，相互影響。第二主成分與單位耕地面積化肥施用量、人口、農(nóng)田用水量及人均GDP具有較強(qiáng)的相關(guān)性，主要代表驅(qū)動(dòng)力（D）和壓力（P）。第三主成分與水資源總量和人均水資源量存在較強(qiáng)的相關(guān)性。第四主成分與水質(zhì)和降水量具有較強(qiáng)的相關(guān)性。4個(gè)主成分高度歸納了各子系統(tǒng)的影響因子，采用4個(gè)公共因子評(píng)價(jià)水環(huán)境承載力的變化動(dòng)態(tài)，以最終得分為評(píng)判水環(huán)境承載力的標(biāo)準(zhǔn)。特征向量矩陣見(jiàn)表7，根據(jù)寫(xiě)出的4個(gè)主成分的表達(dá)式，獲取2010-2019年的主成分得分，最終得分結(jié)果見(jiàn)表8；以主成分貢獻(xiàn)率為權(quán)重，獲得最終綜合得分作為評(píng)判水環(huán)境承載力的標(biāo)準(zhǔn)。正值表明，該年度水資源承載力處于平均水平以上，負(fù)值則表明在平均水環(huán)境承載力以下。

表6 因子載荷矩陣

表7 特征向量矩陣

表8 綜合得分

2.2 水資源承載力變化趨勢(shì)

2010-2019年赤峰市水資源承載力變化趨勢(shì)圖如圖1所示，2012年、2014年、2015年和2018年期間赤峰市水環(huán)境承載力有所上升，2011年、2013年、2017年和2019年期間水環(huán)境承載力有所下降。為了進(jìn)一步評(píng)判赤峰市水環(huán)境承載力是否呈現(xiàn)顯著趨勢(shì)，以spearman秩相關(guān)系數(shù)評(píng)判水環(huán)境承載力變化趨勢(shì)。Spearman的秩相關(guān)系數(shù)為γs=0.152 3，N=10時(shí)，P=0.05顯著水平下臨界值為Wp=0.564；γs≤Wp，表明變化趨勢(shì)沒(méi)有顯著意義，2010-2019年期間赤峰市水環(huán)境承載力呈平穩(wěn)的狀態(tài)。

2.3 各子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化

為了進(jìn)一步了解4個(gè)子系統(tǒng)對(duì)赤峰市水環(huán)境承載力的影響狀況，采用向量模法評(píng)判各子系統(tǒng)的優(yōu)劣勢(shì)，并用雷達(dá)圖分析4個(gè)子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化。2010-2019年期間4個(gè)子系統(tǒng)變化動(dòng)態(tài)如圖2所示，由圖2可知，2010-2019年期間壓力子系統(tǒng)與狀態(tài)子系統(tǒng)變化突出，驅(qū)動(dòng)力子系統(tǒng)與管理子系統(tǒng)變化相對(duì)較小。2010-2019年期間，壓力子系統(tǒng)與狀態(tài)子系統(tǒng)的變化是影響赤峰市水環(huán)境承載力動(dòng)態(tài)的主要的兩個(gè)子系統(tǒng)。

圖2 2010-2019年各子系統(tǒng)變化動(dòng)態(tài)

3 結(jié)論

（1）通過(guò)建立DPSM模型，構(gòu)建了赤峰市水環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，應(yīng)用主成分分析法評(píng)價(jià)2010-2019年期間赤峰市水環(huán)境承載力變化，結(jié)果表明2010-2019年赤峰市水環(huán)境承載力呈穩(wěn)定或平穩(wěn)的狀態(tài)。

（2）各子系統(tǒng)中壓力子系統(tǒng)與狀態(tài)子系統(tǒng)的變化是影響赤峰市水環(huán)境承載力動(dòng)態(tài)的主要的兩個(gè)子系統(tǒng)。

（3）壓力系統(tǒng)與狀態(tài)系統(tǒng)中城市污水排放量及人均耕地面積的增加，水資源總量的變化呈波動(dòng)型，是影響水環(huán)境承載力的主要影響因素。赤峰地區(qū)水資源依然缺乏，水資源利用率、污水處理能力有待于進(jìn)一步提高，以確保赤峰市水環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

圖12010 -2019年赤峰市水環(huán)境承載力變化趨勢(shì)圖