江阴市水资源承载能力综合评价

胡晓雨，陆 隽，蒋 咏，王聪聪，崔彦萍，杨树滩

(1.江苏省水资源服务中心，江苏 南京 210029；2.江苏省水文水资源勘测局，江苏 南京 210029)

江阴市位于江苏省南部，长江三角洲太湖平原北端，北枕长江，南临无锡市区，西邻常州市，东接张家港市，总面积987.0 km2。江阴市河网密布，水道纵横，河网密度4.98 km/km2，为典型的平原低洼河网区。江阴市多年平均水资源总量5.3亿m3，其中地表水资源量4.0亿m3，地下水资源量1.3亿m3。江阴市本地水资源量不足，过境水资源量丰富，城乡供水80%以上依赖长江。随着经济社会快速发展以及苏南现代化建设示范区的推进，江阴市污染物入河量逐步超出水体纳污能力，境内大部分水体丧失了饮用水供水功能，锡澄运河、张家港、老桃花港、老夏港河等主要河流的水质污染严重，加之地下水位持续多年超过禁采水位，愈发严峻的水资源形势已成为制约江阴市经济社会可持续发展的主要瓶颈。因此，开展江阴市水资源承载能力评价研究，有利于根据区域的水资源条件及其承载能力，明确水资源开发利用上限，有效控制水资源开发强度，对于促进社会经济系统、水资源系统、生态系统三者协同发展具有十分重要的现实意义。

水资源承载能力评价方法主要分为三类[1-4]：①综合评价法[5]，即根据水资源承载能力的评价指标和评价标准，运用某种评价方法，对水资源承载力进行定性评价，如模糊综合评判法[6-7]、投影寻踪法[8]、主成分分析法[9]等；②经验公式法，即选定某些经验公式或指标，通过计算来判断水资源承载力大小，如背景分析法、指标计算法等[10-11]；③系统分析法，即将水资源承载力的主体和客体耦合成一个整体，通过系统研究，计算得到水资源承载力，如系统动力学法、优化模型法、COIM法等。其中，应用最为广泛的是综合评价法，其核心之一是建立科学合理的评价指标体系。

传统的水资源承载能力评价指标体系主要分为两种：①从全国水资源供需分析的指标体系中，结合区域实际选择部分指标；②基于水资源社会经济复合系统的特征，选择影响区域水资源承载能力的主要指标。但从评价指标选择和分级标准确定来看，这两类指标体系并没有与最严格水资源管理制度的量化目标有机结合，难以为管理部门提供有效的决策依据。针对这一问题，本文立足最严格水资源管理需求，建立一套符合江阴市特点的水资源承载能力评价指标体系，运用模糊综合评价法对江阴市水资源承载能力进行评价，在此基础上提出江阴市水资源调控的措施建议。

1 水资源承载能力模糊综合评价方法

1.1 基于最严格水资源管理制度的评价指标体系

2012年1月，国务院发布《关于实行最严格水资源管理制度的意见》[12]，确立了用水总量、万元工业增加值用水量、水功能区水质达标率等量化目标，对实行最严格水资源管理制度做出了全面部署和具体安排。其中，水量方面要求加强水资源开发利用控制红线管理，严格实行用水总量控制；水效方面要求加强用水效率控制红线管理，全面推进节水型社会建设；水质方面要求加强水功能区限制纳污红线管理，加强饮用水水源保护；水生态方面要求开发利用水资源应维持河流合理流量和湖泊、水库以及地下水的合理水位，充分考虑基本生态用水需求。基于最严格水资源管理制度对水量、水效、水质、水生态的要求，综合考虑江阴市具有本地水资源不足、水质型缺水、地下水超采等特点，并遵循可操作、可度量、可监测等原则，构建江阴市水资源承载能力评价指标体系，见表1。

表1 基于最严格水资源管理制度的江阴市

1.2 评价指标分级

参考江阴市3条红线控制指标、水资源管理现代化建设方案、水生态文明城市建设方案等相关成果，将评价指标体系中的8项指标划分为V1、V2、V3共3个等级。V1表示该区域不超载，水资源承载能力较强；V3表示该区域超载，水资源承载能力较弱；V2表示该区域临界超载，水资源承载能力介于V1、V3之间。各评价指标的分级值

见表2。

表2 江阴市水资源承载能力评价指标分级

1.3 确定指标权重

1.4 建立模糊关系矩阵

采用分段函数作为隶属函数[16]来确定模糊关系矩阵R。对于正向指标，隶属于V1、V2、V3等级的隶属函数分别为

(1)

(2)

(3)

对于反向指标，隶属于V1、V2、V3等级的隶属函数分别为

(4)

(5)

(6)

式中：bi为第i个评价指标的实际值；Vj(bi)为第i个评价指标在Vj等级上的隶属度；ki1为第i个评价指标在V1等级和V2等级的临界值；ki2为第i个评价指标在V2等级的中间值；ki3为第i个评价指标在V2等级和V3等级的临界值。

根据上述隶属函数，计算出各评价指标对应各评价等级的隶属度，得到模糊关系矩阵R=(rij)8×3，其中rij=Vj(bi)(i=1，2，…，8，j=1，2，3)。

1.5 综合评价

采用加权平均算子，将模糊关系矩阵R和权重矩阵U进行模糊复合运算，得到模糊综合评判矩阵D：

D=U·R=(d1，d2，d3)

(7)

为综合评价水资源承载能力状态，定量反映不同年份水资源承载能力水平，对V1、V2、V3用1分制数量化，令a1=0.95，a2=0.5，a3=0.05。综合评价计算公式如下：

(8)

式中：a为水资源承载能力综合评分值；k为系数，通常取1。

表3 江阴市2011—2016年水资源承载能力评价指标值

a值越高，说明水资源承载能力越强。利用a值对水资源承载能力综合评价结果进行定性，将a值划分为3个区间：当a低于0.4时，该区域超载；当a高于0.7时，该区域不超载；当a介于两者之间时，该区域临界超载[17]。

2 江阴市水资源承载能力综合评价

2.1 评价指标统计

根据《江苏省统计年鉴》《江苏省水资源公报》《江苏省地下水年报》等资料，计算出江阴市2011—2016年水资源承载能力评价指标值，见表3。

2.2 综合评价结果

采用组合权重法计算得到权重矩阵U=(0.13,0.08,0.12,0.12,0.18,0.17,0.07,0.13)。

根据隶属函数公式计算江阴市2011—2016年各评价指标对应各评价等级的隶属度，继而得到模糊关系矩阵R：

由权重矩阵U和模糊关系矩阵R，计算江阴市2011—2016年水资源承载能力评判矩阵D，并求得相应的水资源承载能力综合评分值，见表4。

表4 江阴市2011—2016年水资源承载能力综合评价结果

由表4可知，2011年江阴市水资源承载能力综合评分值低于0.4，处于超载状态；2012—2016年江阴市水资源承载能力综合评分值在0.4～0.7之间，处于临界超载状态。总的来看，江阴市2011—2016年水资源承载能力综合评分值逐年增加，水资源承载能力水平呈现由弱变强的趋势。

2.3 水资源承载状况成因分析

2.3.1 水量维度

江阴市本地水资源量有限，但长江过境水资源量丰富，工程供水能力较大，可供开发利用的水资源量较大。2011—2016年，江阴市年用水总量指标对V1等级的隶属度最大，在0.78～0.80之间；地下水年用水量指标对V1等级的隶属度最大，为0.97。总的来看，江阴市水量维度承载能力较强，处于不超载状态。

2.3.2 水效维度

从万元工业增加值用水量指标来看，江阴市2011年对V3等级的隶属度最大，2012—2015年对V2等级的隶属度最大，2016年对V1等级的隶属度最大，经历了超载—临界超载—不超载的转变。究其原因，是江阴市大力推进节水型社会建设，促进了工业用水效率的大幅提高。从居民人均生活用水量指标来看，江阴市2011—2016年在V1、V2两个等级间摆动，这是由于江阴市社会经济发达，居民生活用水效率已维持在一个较高的水平。总的来看，江阴市水效维度承载能力逐渐增强，已渐变为不超载状态。

2.3.3 水质维度

2011—2016年，江阴市水功能区水质达标率指标对V3等级的隶属度最大，在0.52～0.89之间。这是由于江阴市属于典型的平原水网地区，流速小，水体自净能力低，水环境容量不高，且入河污染物负荷较大，导致了境内水功能区达标率不高。江阴市共有4个集中式饮用水水源地，分别为长江肖山水源地、长江小湾水源地、长江窑港口水源地和长江西石桥水源地，2011—2016年，江阴市集中式饮用水水源地达标率指标对V3等级的隶属度最大，为0.94。这是由于水源地水质达标率虽达到了100%，但4个水源地均尚未通过省级达标验收，仍存在安全隐患。总的来看，水质维度承载能力较弱，处于超载状态。水功能区水质达标率、集中式饮用水水源地达标率是江阴市水资源承载能力的主要限制因子。

2.3.4 水生态维度

近年来，江阴市积极建设生态用水保障工程，开展河流健康评估，2011—2016年，江阴市生态用水保证率指标从V2等级逐渐提高为V1等级，已呈现从临界超载向不超载转变的态势。除经江苏省政府批准保留的特殊行业用井外，江阴市已于2005年实现深层地下水禁采[18]，地下水水位已逐步回升。但由于历史长期超采深层地下水，且地下水治理具有恢复时间长、治理见效慢的特点，江阴市地下水降落漏斗的中心埋深仍大于禁采水位埋深。2011—2016年，江阴市地下水埋深指标对V3等级的隶属度最大，在0.55～0.79之间，处于超载状态。总的来看，地下水埋深是江阴市水资源承载能力的主要限制因子。

3 江阴市水资源调控措施建议

根据江阴市2011—2016年水资源承载能力综合评价结果，结合其承载状况成因分析，建议江阴市今后以实施最严格水资源管理制度为着力点，全面推进节水型社会建设，重点加强“水源地、水功能区、地下水”三大薄弱环节，进一步减小水资源承载负荷。

a. 全面加强饮用水水源地达标建设。贯彻落实江苏省人大常委会《关于加强饮用水源地保护的决定》，按照“水量保证、水质达标、管理规范、运行可靠、监控到位、信息共享、应急保障”的要求[19]，加强长江沿线水源地风险隐患达标整治，推进绮山湖、利港地下水应急备用水源地建设与管理，建立健全水源地保护长效机制，确保江阴市饮用水源水质优良、水量充足、水生态良好，形成“扎根长江、多源互补”的饮用水水源地布局体系。

b. 大力推进水功能区达标整治。依托长江和太湖流域综合治理，继续推进中小河流治理与城乡黑臭河道整治。加快推进污水处理厂优化整合和提标改造，优化镇域污水处理设施布局，着力提高农村分散式生活污水处理设施的运行管理水平，加大污水集中处理力度，减少污染物入河量。通过入河排污口规范化建设、面源污染控制治理、生态清淤、水系连通等措施，大力推进水功能区达标整治，实现河湖水域水环境逐步改善。

c. 严格地下水保护与管理制度。按照“优水优用”的原则科学合理配置地下水，深层地下水原则上只作为应急备用战略储备水源。严格落实江苏省、无锡市下达的深层地下水保留井的开采总量和水位双控指标，定期巡查已封深井，严防违法启用。在进一步强化深层地下水保留井管理的同时，加强对地热水、矿泉水、地源热泵及浅层地下水的管理，建立规范化的地下水取水工程“四个一”管理制度。加强地下水监测管理和取水计量，建立浅层、深层地下水分层监测体系，形成地下水水位、水质综合动态监测网络。

4 结 论

a. 基于最严格水资源管理制度的水资源承载能力评价指标体系不仅可以反映社会经济-水资源-生态复合系统可持续发展的状况，还可以反映最严格水资源管理制度对水量、水效、水质、水生态的内在量化要求，揭示水资源管理中的限制因子和薄弱环节，实用性和可操作性较强。

b. 2011—2016年期间，江阴市水资源承载能力逐年增强，这是由于2012年起江阴市贯彻实行最严格水资源管理制度，水资源利用、水环境改善和水生态保护成效日益凸显。

c. 根据江阴市水资源承载状况及成因，建议江阴市进一步加强饮用水水源地达标建设，推进水功能区达标整治，严格地下水保护与管理，以实现水资源的永续利用。