基于压力-状态-响应模型和“五水共治”决策的浙江省水环境安全评价

何月峰,沈海萍,冯晓飞,陈佳,卢瑛莹

(浙江省环境保护科学设计研究院,浙江 杭州 310007)

水环境恶化、水资源短缺和洪涝灾害形成的水危机,是制约我国可持续发展的重要因素,成为影响经济社会发展的基础性、全局性和战略性的重大问题[1-3]。随着社会经济持续快速发展,浙江省区域水环境安全问题日益突出。首先,浙江省主要水系的部分断面水环境问题严重,地表水环境监测断面达标情况普遍不理想,水环境质量得到全面根本性改善仍有相当难度;其次,浙江省水环境与经济发展的矛盾非常突出,长期形成的高消耗、高排放增长模式,以及大量人口和经济活动密集分布于沿江沿海狭长地带的客观限制,造成浙江省区域性、结构性污染问题突出。2011年以来,新安江苯酚泄漏、苕溪水质异常、杭州自来水异味等水安全事件频发,在不同程度上给城市居民饮水安全造成了影响。2013年10月上旬,“菲特”强台风正面袭击浙江,引发余姚等地严重的洪涝灾害。同时,浙江省人均水资源量仅1 760 m3,低于全国平均水平,只有世界人均的1/4,已逼近世界缺水警戒线[4]。针对水环境恶化、水资源短缺、水灾害加剧及供水安全频频受到威胁等一系列区域水安全问题,浙江省委、省政府深刻认识到必须治污水、防洪水、排涝水、保供水、抓节水,“五水共治”,才能从根本上解决水的问题。

浙江省“五水共治”的决策,将保障水环境安全上升到水质、水量、水灾害全方位的考量,对浙江省区域水环境安全状况进行评估,对恢复良好水环境、保障“五水共治”决策目标实现具有重要的现实意义。压力-状态-响应(pressure-state-reponse,PSR)模型是联合国环境规划署和经济合作与发展组织等部门发明的一项反映可持续发展机理的概念框架。本研究基于PSR模型和“五水共治”决策背景,开展浙江省水环境安全评价,分析浙江省水环境安全动态演变趋势,以期为浙江省“五水共治”工作提供科学依据。

1 评价体系与分析方法

1.1 PSR模型指标体系的构建

PSR模型涉及压力、状态与响应3个因素，其中,压力是指造成发展不可持续的人类活动、消费模式或经济系统中的一些因素;状态反映资源环境中各系统的状态,它既反映经济的状态,又反映资源环境的状态;响应表明人类在促进资源环境保护进程中所采取的有效对策[5]。PSR模型指标体系包括压力、状态和响应3个准则的目标体系,其中,压力准则反映人类社会活动对水环境造成的负荷,状态准则反映水环境的当前状态,响应准则反映人类针对水环境问题所采取的措施[6-7]。每个准则下面包括治污水,防洪水、排涝水,保供水和抓节水4个指数。每个指数下面根据科学性、完整性、系统性、独立性、代表性和可操作性的原则选取若干个评价指标。本研究选取39项评价指标,涵盖自然资源、生态环境和社会经济的各个方面,构建浙江省水环境安全评价的PSR模型(表1)。评价指标的数据来源为2005—2014年浙江省统计年鉴、浙江省水资源公报、浙江省环境质量报告书、浙江省环境统计年鉴。

表1 浙江省水环境安全PSR模型指标体系及年份值

续表1

1.2 基于AHP的指标权重确定

本文采用层次分析法(AHP)来确定水环境安全评价指标的权重系数。AHP方法是指标权重确定的一种有效方法[8],它将相互关联的要素按隶属关系划分为若干层次,建立层次清晰的指标体系结构,建立准则层-指数层、指数层-指标层的判断矩阵。然后,请多位专家分层对指标和指数分别进行独立打分,后取平均分值,再利用yaahp层次分析法软件得到各层次各要素的相对重要性权重,并计算判断矩阵的随机一致性比例,要求一致性比例CR小于0.1,最后求得各指标的综合权重。PSR模型各指标权重见表2。

1.3 指标数据标准化

对浙江省水环境安全的研究主要基于时间序列的分析,因此,采用线性插值法对指标数据进行标准化处理[9]。PSR模型各指标无量纲标准化数值见表3。

表2 PSR模型中各指标的权重系数

续表2

表3 PSR模型各指标无量纲标准化数值

1.4 综合评价指数的确定

水环境安全评价的综合指数计算主要是利用各子指标加权求和而成[10]。同时,参考了吴舜泽等编著的《国家环境安全评估报告》,采用综合指数分级方法,将水环境安全综合指数划分为5个等级[11],水环境安全等级标准见表4。

表4 水环境安全等级标准

2 结果与分析

2.1 指标权重分析

宏观上,准则层中,压力、状态、响应三者权重的比为0.333 1∶0.166 6∶0.500 3,这说明,PSR模型中的响应层对水环境安全具有最为重要的作用与影响,其次为水环境的压力,最后为状态。指数层中治污水指数,防洪水、排涝水指数,保供水指数,抓节水指数四者权重的比为0.560 8∶0.047 4∶0.107 9∶0.283 9,治污水指数所占比重最大,这也符合浙江省治污水先行的政策,依次分别为治污水指数>抓节水指数>保供水指数>防洪水、排涝水指数。

在压力层中,对应4个指数的指标层中权重系数最大的依次为:主要污染物排放负荷(0.375 0)、水网密度指数(0.349 8)、全年供水总量(0.483 5)和规模以上高耗水行业生产总值比重(0.538 4),说明浙江省水环境安全压力层中困扰治污水的主要因素是目前社会上污染物的高负荷排放,而影响抓节水的主要威胁来自于规模以上高耗水型行业所占比重仍然较高。

在状态层中,对应4个指数的指标层中权重系数最大的依次为:地表水Ⅰ～Ⅲ类水质断面比例(0.409 1)、洪涝台旱灾害直接经济损失(0.583 3)、饮用水水源地水质达标率(0.562 5)和人均水资源量(0.615 4)。表明,提高各地水资源质量在当前浙江省治污水行动中具有重要地位。同时也表明,受地理位置的影响,浙江省人均水资源量较低,抓节水任重道远,保护饮用水水源地是保供水的重要前提。

在响应层中,对应4个指数的指标层中权重系数情况是:环境污染治理投资总额占GDP比重(0.375 0)、排水管道长度(0.454 5)、供水工程投资额度(0.599 9)和工业重复用水率(0.391 3)。可见,在环保、水利、市政等领域加大资金投入、调整经济结构，是政府职能部门对治污水、防洪排涝、保供水做出的积极响应,同时提高工业重复用水率是响应抓节水的重要举措。

2.2 压力、状态、响应指数分析

利用AHP确定的权重与标准化数据,计算得到PSR模型中压力-状态-响应的各自指数变化情况,见图1。

图1 2005—2014年浙江省水环境安全压力-状态-响应指数变化情况

从图1可以看出,压力指数波动较小,2010年之前有微弱的升高趋势,2010年达到了最大值,之后基本上保持在一个稳定的水平。压力指数的变化主要受污染物排放负荷、水网密度指数、全年供水总量和规模以上高耗水行业生产总值比重等指标的影响,如主要污染物排放负荷和规模以上高耗水行业生产总值比重两个指标在近10年都保持在一个稳定的区间,而水网密度指数在2010年之前有一个明显增加的过程,单位GDP废水排放量和单位GDP用水量在近10年都有明显的下降。这都体现了浙江省水资源环境的压力有所好转。

状态指数有一定的波动,在2006年降到了最低点,之后的时间段内呈现上升的趋势。状态指数的变化主要来自于地表水Ⅰ～Ⅲ类水质断面比例、洪涝台旱灾害直接经济损失、饮用水水源地水质达标率和人均水资源量等指标。地表水Ⅰ～Ⅲ类水质断面比例指标在2006年降到了最低的42.00%,比2005年降低了35.29%,直到2012年之后才恢复到之前的水平。洪涝台旱灾害直接经济损失和人均水资源量两个指标受气候等因素影响较大,对状态指数的变化趋势产生一定的干扰。饮用水水源地水质达标率在近10年都保持在较高的水平,这些都对浙江省水资源环境状态好转具有正面作用。

响应指数则表现出了显著的升高趋势,尤其是在2014年具有较高的增加幅度,这也符合2014年作为浙江省“五水共治”全面开展年的现实意义。响应指数的这一变化趋势对于浙江省水环境安全具有重要的正面意义,对于有效降低水资源环境威胁,提高水环境安全指数有较大的促进作用。结合表1中响应层指标组成来看,环境污染治理投资总额占GDP比重、供水工程投资额度和节水措施投资额度在“十二五”期间有较大增加,其中2014年增加幅度最大。这反映了政府注重并加强环保资金投入,其直接反应是,浙江省工业废水达标排放率和地表水Ⅰ～Ⅲ类水质断面比例等指标得到直观的改善。

表5 浙江省水环境安全等级变化情况

[1] 史正涛,刘新有,彭海英.气候变化对中国水安全的挑战[J].云南师范大学学报(哲学社会科学版),2008,40(2):11-16.(SHI Zhengtao,LIU Xinyou,PENG Haiying.The challenge of water safety to China under the climatic changes[J].Journal of Yunnan Normal University(Humanities and Social Sciences),2008,40(2):11-16.(in Chinese))

[2] 朱元生.水资源可持续发展的道路[J].水利水电科技进展，2015，35(1)：54-56.(ZHU Yuansheng.The road of sustainable development of water resources[J].Advances in Sciences and Technology of Water Resources, 2015，35(1)：54-56.(in Chinese))

[3] 梁福庆.中国水利现代化的思考与对策[J].水利经济，2014，32(2)：1-3.(LIANG Fuqing.Thoughts and counter-measures about modernization of Chinese water resources[J].Journal of Economics of Water Resources,2014，32(2)：1-3.(in Chinese))

[4] 朱法君,王亚红.浙江省水资源可持续利用总体思路及对策研究[J].浙江水利科技,2010(4):1-4.(ZHU Fajun,WANG Yahong.Sustainable usage of water resources in Zhejiang Province: overall idea and strategy[J].Zhejiang Hydrotechnics,2010(4):1-4.(in Chinese))

[5] 陈甲球.PSR模型在资源环境保护中的应用分析[J].石材,2006(7):28-30.(CHEN Jiaqiu.Application of PSR model in resource environmental protection[J].Stone,2006(7):28-30.(in Chinese))

[6] 刘焱序,李春越,任志远,等.基于LUCC的生态型城市土地生态敏感性评价[J].水土保持研究,2012,19(4):125-130.(LIU Yanxu,LI Chunyue,REN Zhiyuan,et al.Land eco-sensitivity assessment based on LUCC in ecological city[J].Research of Soil and Water Conservation,2012,19(4):125-130.(in Chinese))

[7] 叶正伟,孙艳丽.基于PSR模型的江苏沿海大开发地区水环境安全评价:以盐城市为例[J].水土保持研究,2013,20(6):197-202.(YE Zhengwei,SUN Yanli.Assessment on water environment security in the coastal development region in Jiangsu based on PSR model[J].Research of Soil and Water Conservation,2013,20(6):197-202.(in Chinese))

[8] MASKREY A.Disaster mitigation: a community based approach[M].Oxford: Oxfam,1989.

[9] 崔明哲,杨凤海,李佳.基于组合赋权法的哈尔滨市耕地生态安全评价[J].水土保持研究,2012,19(6):184-187.(CUI Mingzhe,YANG Fenghai,LI Jia.Analysis of cultivated land ecological security assessment of Harbin City based on combination weighting method[J].Research of Soil and Water Conservation,2012,19(6):184-187.(in Chinese))

[10] 韩宇平,阮本清.区域水安全评价指标体系初步研究[J].环境科学学报,2003,23(20):267-272.(HAN Yuping,RUAN Benqing.Research on evaluationindex system of water safety[J].Acta Scientiae Circumstantiae,2003,23(20):267-272.(in Chinese))

[11] 吴舜泽,王金南,周劲松,等.国家环境安全评估报告[M].北京:中国环境科学出版社,2006.