和田河流域生态环境承载力分析

王虹　权晓燕

摘 要：为了定量研究干旱区生态环境承载力的饱和程度，本文以和田河流域为研究区，利用模糊综合评价模型对2010年和田河流域生态环境承载力进行评价。结果表明：和田河流域生态环境承载力的综合评定值为0.660 1，处于超载状态，人口、耕地和社会经济发展与流域自然生态环境之间的矛盾是影响其环境承载力的主要因素。鉴于此，本文从水资源合理利用、统筹人口和经济发展、调整区域能源结构等方面提出了建议，为提高和田河流域生态环境承载力提供参考。

关键词：生态环境承载力；和田河流域；模糊综合评判模型

中图分类号：X22 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.03.015

Abstract： In order to study the saturation degree of ecological environment carrying capacity in arid area quantitatively， Hotan river basin was chosen as the research area and the ecological environment carrying capacity of 2010 was evaluated through the fuzzy comprehensive evaluation model. The results showed that the comprehensive evaluation value of ecological environment carrying capacity of the Hotan river basin was 0.660 1， which was in the overload state. The contradiction of the population， cultivated land and social economic development with the natural ecological environment of the river basin was the main factor affecting the carrying capacity. Based on the results， the paper put forward suggestions from the aspects of rational utilization of water resources， coordination of population and economic development， and adjustment of regional energy structure， to provide references for improving the carrying capacity of ecological environment in Hotan River Basin.

Key words： ecological environment carrying capacity； the Hotan river basin； fuzzy comprehensive evaluation model

生態环境承载力是指在满足一定的生态环境保护准则和标准下，在一定的经济、技术水平条件下，在保证一定的社会福利水平要求下，利用当地（和调入）的水资源和流域“社会—经济—生态环境”系统其他资源与环境条件，维系良好生态环境所能够支撑的最大人口数量及社会经济规模[1]。生态环境承载力决定着一个流域（或区域）经济社会发展的速度和规模，如果在一定社会福利和经济技术水平条件下，流域（或区域）的人口和经济规模超出其生态环境所能承载的范围，将会导致生态环境的恶化和资源的匮竭，严重时会引起经济社会不可持续发展[2-5]。和田河流域处于中国极端干旱区，具有悠久的农垦文化，由于其特殊的地理位置和气候条件，社会经济发展主要依靠水土资源的开发利用，缓慢而落后。和田河作为仅有与塔里木河保持地表水力联系的四条源流之一，担负着每年向塔里木河干流输水约9×108 m3的任务[6]，其存在不仅保护了流域内的绿色植被健康生长，而且有益于塔里木河流域整体环境的和谐稳定[7]。然而，随着近50年来和田地区人口数量和耕地面积的快速增加，导致生态用水被国民经济用水大量挤占，生态环境问题日益凸显[8-11]，不仅威胁着西北地区的生态安全，在一定程度上已经威胁到社会的和谐稳定发展[12]。因此，科学定量地计算和田河流域生态环境承载力，剖析系列问题出现的内在原因，提出有针对性的解决办法，有助于同时保障绿洲的生态稳定和社会和谐。

目前，有关生态环境承载力的研究，多侧重于某一城市或地区，指标体系构建相对较为单一[13-16]，本文以和田河流域为研究区，从水、土地、生态、社会经济4个方面对该区的生态环境承载力进行综合评价，确保了评价系统的全面性和完整性，同时，利用问卷调查法并借助因子分析法来对评价指标赋权重，通过主观与客观相结合的方式提高了评价结果的准确度，拟构建田河流域模糊综合评判模型，对该流域生态环境承载力进行定量计算，通过深入分析导致生态环境问题出现的根本原因提出具体可行的改善方法，旨在为实现流域生态安全和社会经济稳定发展提供指导，同时也为相似区域的生态环境评价提供参考。

1 研究区概况

和田河流域地处我国新疆维吾尔自治区西南部，塔里木盆地西南缘，空间跨度为77°25'～81°43'E，34°52'～40°28'N，流域总面积48 870 km2 。由于位于大陆腹地，气候为干旱荒漠性气候，年均气温为12.2 ℃，年均降水量35 mm，年蒸发量高达2 480 mm。胡杨、怪柳和其他灌木[17]是流域主要植被类型，该流域是我国西部生态环境最为脆弱的地区之一[18-19]。截至2010年底，流域总人口达1 350 000人，农村人口占82.63%，农业是该流域的支柱产业。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

本研究所需数据中，水文指标：地表水、地下水、生态用水等主要来源于2010年《和田河流域水资源评价报告》；土地指标：水网密度、耕地面积、沙化面积、绿洲面积等通过2010年的解译遥感影像获取；生态指标：植被覆盖度、生物丰度指数等来源于样方调查；社会经济指标：人口数量、GDP、耕地面积、水质等主要来源于2010年《塔里木河流域水资源评价报告》及塔里木河管理局提供的统计数据；和田河流域气温、降水、径流量数据主要来源于1990—2010年乌鲁瓦提和通古孜洛克水文站实测资料；人口、耕地面积、生产总值来源于1990—2010和田地区统计年鉴。

2.2 研究方法

本研究通过问卷调查获取一手数据，并在此基础上结合因子分析法，对和田河流域评价指标进行确定和赋权，建立模糊综合评价模型，计算了和田河流域的生态环境承载力[20-22]。构建模糊综合评判模型方法为，设2个有限论域U={u1，u2，…，um}、V={v1，v2， …，vn}，其中，U代表所有评判因素组成的集合，V代表所有的评价等级组成的集合。对评价因素ui进行单因素评判，确定对评价等级vj的隶属度rij，则m个評价因素的评价集构造出评判矩阵R：

式中：rmn为第m个评价因素在第n等级时的隶属度值，R为U到V上的模糊隶属度值组成的矩阵。评价目标对不同等级的隶属度可利用公式B=A×R进行计算。其中A为各评价指标的权重值：A={a1，a2，…am}（满足1≤ai≤0，ai=1）。此外，本文隶属度采用降半梯形分布来刻画：

式中：rij为因子ui对j级生态环境的隶属度；Ci为因子Ui的实测值；Uij为因子Ui第j级生态环境承载力标准；m为m级评价标准，本文中m=5，计算得到评价矩阵R。

和田河流域生态环境评价总得分可根据不同评价等级的重要度值以及矩阵B中各等级的隶属度值（bi）利用下式计算得到：

a=bi ti（5）

式中：a为综合评分值。

本研究将生态环境承载力的计算指数值分为：完全可载（0.8

3 结果与分析

3.1 构建评价指标体系及赋权

和田河流域是一个由多个单一系统构成的复合生态系统，其生态环境承载力的含义主要是指与水土资源系统以及相关的环境系统对社会经济系统的支持。因此，针对和田河流域的实际情况，依据定量与定性相结合、兼具实用性和可行性、兼具稳定性和演变性3个原则，从水资源系统、土地资源系统、生态环境系统和社会经济系统4个方面建立该流域的生态环境承载力评价指标体系；在此基础上，利用问卷调查法并结合因子分析法，对评价指标进行赋权（表1）。

评价过程中，设置5级评价结果，分别为：完全可载、可承载、饱和承载、超载、严重超载，其阈值和含义见表2。

3.2 设定评价等级标准值及进行评价

根据相关研究成果，本研究将各评价等级的标准值设定如表3所示。

最终，根据评价等级集合V，计算得到和田河流域生态环境承载力的综合评定值a=（0.110 8 0.181 8 0.199 8 0.312 2 0.195 5）×（0.20 0.40 0.60 0.80 1.00）T =0.660 1

从2010年和田河流域生态环境承载力分析中看出，和田河流域生态环境承载力处于完全可载的概率是11.08%，处于可载状态的概率是18.18%，处于适载状态的概率是19.98%，处于超载状态的概率是31.22%，处于严重超载的概率是19.55%。根据最大隶属度原则，总体来看和田河流域生态环境承载力处于超载状态；亦可以根据计算结果，和田河流域生态环境承载力综合评定值为0.660 1，生态环境承载力评估等级为4级，说明和田河流域处于超载状态。

3.3 原因分析

本文从自然因素和人类活动两个方面对影响和田河流域生态环境承载力的因素进行分析。

3.3.1 自然因素 本研究选取和田河流域1990—2010年的气温、降水和径流量3个指标来分析自然因素对流域生态环境承载力的影响（图1）。

根据图1，和田河流域气温总体呈显著的上升趋势，在20年中平均气温升高了1.1 ℃；在1990—2010年间，降水量和径流量虽在不断波动，但从总体来看，二者均表现出显著上升的趋势。由此可见，在1990—2010年间，和田河流域的气候状况表现为气候转暖，且降水量和径流量随之增加，并无恶化趋势。

3.3.2 人类活动 本研究选取和田河流域1990—2010年的人口数量变化、耕地面积变化和国内生产总值变化3个指标来分析人类活动对流域生态环境的影响（图2）。

由图2可知，和田河流域总人口不断增加，2010年较1990年人口增加了52%，在有限的绿洲资源中，人口数量的快速增长，必然要增加所需的生产、生活用地[23-24]，进而对流域生态环境造成一定的压力；田河流域耕地面积虽在2002—2007年较1999—2001年略有降低的趋势，但总体呈现增加趋势，2010年较1990年增加了19%，耕地面积的扩大造成灌溉用水量增加，从而使天然植被因生态用水补给受限而退化；和田河流域经济快速发展，2010年生产总值是1990年的9倍，在经济利益的促使下，农民耕作意识不断增强，对耕地需求扩大，从而农业用水消耗增加[25]，同时，由于工业发展使得工业用水量增加，进一步挤占生态用水。

由此可见，人口不断增加带来耕地面积增加，加之社会经济快速发展，三者对流域生态环境的良性发展造成巨大压力；除此之外，居民环保意识缺乏，忽视生态环境稳定与社会经济发展的关系，在引水灌溉的过程中，没有充分考虑到和田河中下游绿洲用水量的合理分配，农业用水挤占生态用水，使下游地区河流出现断流，地下水位不断下降，天然植被因得不到水分补给而枯萎，土地因没有地表植被保护而退化，进而导致一系列生态问题日益凸显，诸如：沙尘天气日数增多、水资源质量不达标、土壤污染严重等，流域生态环境整体恶化[26-27]。

4 结 论

利用模糊综合评价模型对和田河流域生态环境承载力进行综合评定，其评定值为0.660 1，处于超载状态，表明流域生态环境己受到破坏，自动恢复困难，进一步发展会导致部分生态功能的丧失；从自然和人类活动两个方面进行分析，导致其生态环境承载力降低的主要因素是人口、耕地和社会经济发展与流域自然生态环境之间的矛盾。

鉴于此，从流域生态和经济和谐发展出发，提出以下建议：（1）加强水资源管理制度，根据和田河流域生态环境特点，进行综合规划，有效分配流域中、下游水量，科学有效利用水资源；（2）统筹解决人口问题，协调环境、资源与人口之间的突出矛盾，使该地区人口数量及增长速度与环境承载力相匹配；（3）生态环境建设是一项长期工程，政府应与各部门、各行业、地区协调，加大管理力度，共同改善生态环境；（4）彻底贯彻十九大报告所提出的社会主义生态文明观，形成人与自然和谐发展现代化建设新格局，着力解决突出环境问题，采取有效措施，依法保护和治理生态环境；（5）促进和田地区能源结构转变，加大天然气、风能、太阳能等清洁能源的开发力度，减少居民生活耗能对自然生态环境的依赖，防止草地、林地等自然生态环境的进一步恶化。

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