丹东大沙河流域水环境承载力动态变化研究

万金玲

(丹东市水务服务中心，辽宁 丹东118000)

自改革开放以来，国内经济发展迅猛，城市规模及人口数量也大大增加，城市水资源使用矛盾日益突出。水资源环境作为社会经历发展过程中必须要重视的基础因素，在地区发展中起着重要作用，尤其是在缺水地区。而在对资源的取用开发过程中，出现了之只开发不保护、生产布局不合理、环境保护措施不执行等情况，其对生态平衡的破坏越来越突出。研究大沙河流域水环境承载力的变化情况，可以从整个水资源系统角度，为该地区的水资源可持续发展提供直观的科学依据[1]。

1 研究区概况

大沙河是丹东的母亲河，全长26.5km，是丹东市最长的城市内河。位于丹东市区北郊，发源于五龙背镇营台村，流经13个村街，在沙河口大桥注入鸭绿江。因发源于营台子，又称为营台河；流至五龙背段，与五龙河汇流，称为五龙河；流入蛤蟆塘(现金山镇)一带，又被称为蛤蟆塘河。年平均降水量为881.3-1087.5mm。全年降水量的2/3集中在夏季，其中七月中旬至八月中旬是该区暴雨集中期。

2 数据来源及研究方法

2.1 数据来源

本次研究所用的数据来源于《辽宁水资源公报》、《丹东市水资源管理所研究报告(2018版)》、《辽宁统计年鉴》。

2.2 选取评价指标

水环境承载力评价，是对地区水资源和水环境健康的重要评价方式，是实现水资源合理开发利用的基础前提。水环境承载力由水资源承载力和水质承载力构成[2]。水资源承载力是水生态和环境需要满足下的最低承载力。水质承载力是指河流在满足最低水质评价时对水质承载力的要求。这两个指标当中，主要的评价指标有以下九项：污水直径比、水资源开发利用率、人均供水量、人均GDP(美元)、农民人均纯收入、城市恩格尔系数、工业回用率、工业废水标准率、城市生活污水处理率[3]。

2.3 权重确定

采用层次分析法将复杂问题的权重确定为不同的元素，并根据元素之间的相关性和隶属度，进行分类组合，然后在同一层次上对两个元素进行比较，得出权重，最后根据每个元素的权重，确定每个元素的重要性。根据各指标与大沙河水环境现状的关系，得到各层的判断矩阵，见表1。

表1 指标选择及其权重结果

续表1 指标选择及其权重结果

指标承载度使用对数函数的方式计算，它是整个评价工作里，最重要的一项，计算公式如下：

y=a+blgx

式子中的a和b为模型中的参数。

事实上，不同层次指标值对承载力的贡献率是不同的。例如，当指标值很小时，指标值的增加对承载力的提高影响不大。只有当指标值达到一定水平时，指标值的增加才对承载力的提高有相应的贡献。当承载力相对较高时，指标值的增加会对承载力的提高产生显著的影响贡献不大，所以要计算指标承载力，需要结合2013年至2018年人口增长及经济发展的数据，依据我国颁布的人民生活水平标准，来确定评价指标的核算标准，见表2。

表2 水环境承载力评价指标核算标准

2.4 水环境承载力的评价

依据对水环境承载力的理解，文章将其分为了3个主要部分，分别是生态系统评价、人口指标评价及社会经济情况评价。根据选定的相关指标计算3部分承载力，得到各指标的承载力。根据各个部分的权重配比值，计算分承载力的值，在根据公式进行水环境承载力的综合评价，运算过程如下：

式中：E为水环境分承载力大小；En为n个指标的数值；Wn为第n个指标的权重；m为指标的数量。

文章采用层次分析法结合“模加和”方法对水环境承载力进行综合评价[4]，即：分项承载力计算中各评价指标的取值为无量纲0-1之间的值，将其称为指标承载力，综合评价值一般也在0到1之间，值越大说明评价效果越好。

式中：E为水环境总承载力大小(无量纲)；Wi为第n个分承载力权重；Ei为第n个分承载力数值。

3 结果分析

3.1 分承载力计算

从数据库中提取出2013年至2018年的各项原始数据，然后将其分别代入分承载力的计算公式中，得到流域近6年来各指标的承载力，见表3：

表3 大沙河流域水环境承载力指标承载度

大沙河水环境承载力指标变化雷达图见图1。

图1 大沙河水环境承载力指标变化雷达图

由图1可以看出，工业废水达标率的波动最大，指标承载度均值最高。受到经济增长影响，人均GDP与农民人均纯收入都呈现出逐年增加的趋势。

2013年到2018年大沙河流域水环境各分承载力计算结果如下：

水环境生态承载力的数据来源较少。仅选取了污染直径比和水资源利用率两个指标[5]。根据表(1)，可以知道它们的重量。将其代入公式中，可得到大沙河流域水环境生态的承载力如见表4所示。

表4 水环境生态承载力

图2 水环境生态承载力变化图

人口的人均水资源量和人均GDP情况可以反映出人口分承载力的状况，根据表(1)可以得到两者的权重值，将其带入至计算公式中，得到水环境人口分承载力值，见表5。

表5 水环境人口分承载力

选取城镇恩格尔系数、工业废水达标率、农民人均收入值、工业重复用水率和生活污水处理率这五个量来表示水环境经济分承载能力，由公式计算可以看出，经济分承载力逐年增长，从2013年的0.52增长至2018年的0.94表，详见表6。

表6 水环境经济分承载力

3.2 水环境综合计算

水环境承载力综合计算表，见表7。

表7 水环境承载力综合计算表

水环境承载力动态变化图见图3。

图3 水环境承载力动态变化图

由其计算公式可以看出，水环境承载力值一般处于0-1之间，可以将其分为极差、差、一般和好4个等级[6]，见表8。2013—2018年大沙河的水环境承载程度处于极差和差两个等级，水环境状态非常脆弱。水环境承载力总体水平偏低，变化趋势不明显见图，见4。

表8 承载力与可承载类型对照

图4 水资源承载力综合变化图

2013年至2018年水环境承载力的变化趋势呈现出不断波动，总体降低的趋势，从2013年的0.27降低至2018年的0.24。大沙河水环境承载力值均处于0.5以下，其中2014年和2017年的承载力为极差类型，水环境状态为崩溃状态。2013、2015、2016和2018年的水环境承载力均处于差的范围内，水环境状态为脆弱，人口承载力逐年降低，但是拉伸了人均水资源量，间接提高了水环境承载力。人口分承载力呈现出逐年降低的趋势，人口的降低会导致人均水资源量的减少从而提高水环境承载力。由于经济逐年增长，人口总量整体略微降低，经济承载力呈现出逐年增大的趋势，经济承载力和人口承载力在2018年都达到了好的标准。而生态承载力在2013年出现下跌，随后著年增加。

4 结 论

文章在收集到现有资料的条件下，采用层次分析法和模加和法对大沙河河流域的水环境承载力进行了分析，最终得出：

1)2013年至2018年，大沙河流域的水环境承载力均<1，在0.2-0.5之间波动。

2)人口和生态分承载力变化率较低，均在0.5以下，而经济分承载力变化较大，由0.52增长至0.94.

3)大沙河的水环境承载力类型均处于差以下，虽然逐年增长，但增长率较低，水环境状态较为脆弱。

为提高水环境承载力，保障经济社会可持续发展，实现生态环境的良性循环，应继续加强水资源管理，保护大沙河流域水环境质量[7]。调整用水结构，加强河长制的实施。全面加强水环境管理，系统规划、综合治理江河湖泊水环境，实现水清岸绿的干净优美的江河湖泊环境。