基于水环境承载能力与压力的产业布局引导研究

童坤 孙伟 王小军

摘要：

城市发展过程中，水环境承载压力必须耦合承载能力分析才能进一步量化未来产业的可发展空间。在梳理水资源承载力有关研究进展的基础上，综合考虑水环境承载能力及水环境承载压力协同机制，借助于水环境承载能力和水环境承载压力的二维象限解析，将长江干流39个城市划分为高能力高压力区、高能力低压力区、低能力高压力区和低能力低压力区等4种类型区，并据此提出了未来地区产业的调整方向。研究成果可为协调区域产业布局与水环境之间的关系、制定差别化产业准入政策提供参考。

关 键 词：

水环境承载压力; 水环境承载能力; 能力与压力比对分区; 适应性产业布局; 区域规划; 长江干流

中图法分类号： TV213

文献标志码： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.07.009

0 引 言

2016年，习近平总书记提出要“共抓大保护、不搞大开发”，走绿色发展之路。在流域环境污染严重、生态系统退化的严峻形势下，准确掌握长江干流沿线各城市水环境承载能力、承载压力，进而制定与水环境相适应的产业调整策略，是长江流域高质量发展的基础支撑[1]。

承载力在水资源管理、生态规划与管理等多个领域得到了应用[2-4]，但目前研究的“承载力”多数还是对于现状承载压力的评估，对承载能力的研究较少。承载能力最初被描述为一个习惯/行为可以在一个区域内支持的最大个体[5]。Hadwen和Palmer（1922）、Holling（1973）对生态承载能力进行了研究，他们认为承载能力是在不破坏生态环境的前提下可以维持的生命数量，进而实现可持续发展的使命[6-7]。但是中国目前对于区域承载能力的研究多数仍聚焦于单一因素容量的计算，比如水环境容量、大气环境容量[8]。通常，掌握综合承载能力以及承载压力是摸清资源环境状况并进行规划管理的重要前提，对地方政府协调区域产业布局与水环境关系具有指导意义[9]。因此，在综合梳理国内外水环境承载力的基础上，本文拟从承载能力与承载压力2个方面来综合评估长江干流39个城市水环境承载状况，根据评估结果，提出产业调整方向。评价结果可以为产业布局调整与流域水资源管理保护提供参考。

1 研究思路与方法

水环境承载能力是水环境对区域经济社会发展的最大支撑能力。本文采用2006年陈雯等提出的重要生态空间开发适宜性评价方法，而水环境承载能力由区域资源供给条件、生态服务功能以及生态脆弱性等指标综合体现[10-11]。对于承载能力来说，其数值可能在某一时期内都不会变化。在承载压力方面，本文认为它是区域在某个时间段、某种状态下的人类活动给水环境带来的压力，由单位面积化学需氧量排放量、废水排放量及农用化肥施用量等指标综合体现，采用基于熵权的层次分析法进行评价。由于其数值受多方面因素影响而会经常发生变化，因此对承载能力与压力两者之间的差异变化开展研究，可为区域后续产业布局提供支撑。

1.1 承载能力评价

对于承载能力的评价，主要是参照现行的主体功能区评价指标体系，以及空间开发适宜性评价法（见表1）。评价指标体系中，生态环境重要性、生态环境脆弱性、灾害风险性等指标作为约束性指标，反映区域内部生态环境保护价值以及生态环境修复难度，其数值越高，说明区域内越不适宜进行开发。资源丰度反映地区的资源条件对空间开发及水环境的保障程度，资源条件越好，越适宜进行区域开发。

权重反映出每个指标对评价目标的影响程度，其值也体现了不同评价区域的空间分异特点和差异性。由于承载能力的数值在短期内变化不大，因此本文采用陈雯教授等于2015年度对长江经济带资源环境承载力所计算的权重[12]。

1.2 承载压力评价

水环境承载压力表征为经济社会活动对水环境的胁迫作用，表现在工业废水排放点源污染、农业面源污染等方面，水环境压力越大，污染产业布局越要调整。本次研究采用层次分析法进行评价。选用表征区域经济社会的发展以及污染物排放的效率指标等开展评价，包括人均地区生产总值、单位产值COD排放量、农业化肥施用量等。

此外，本次采用熵值法对指标的权重进行计算（见表2）。熵值法根据各项指标的变异程度来确定指标权重，是一种客观赋权法[13]。

2 水环境承载能力与产业布局引导

本文选取长江干流39个沿岸城市开展水环境承载能力及压力评估，结果如下。

2.1 水环境承载能力评价

（1） 生态环境重要性（见图1（a））。長江上游沿岸部分山地山势高峻、植被覆盖程度较高，水源涵养及水土保持等生态服务功能显著，重要性高。长江中下游地区的洞庭湖、鄱阳湖、太湖等大型淡水湖泊周边区域地势低洼、湿地较多、动植物资源丰富，生态环境保护重要性较高。此外，东部沿海地区的滩涂湿地分布较广、沿海防护林带连绵，生态环境重要性也较高。滇中-南、洞庭湖平原、鄱阳湖平原、太湖平原、沿江及淮北平原的大部分地区生态环境重要性稍弱。

（2） 生态环境脆弱性（见图1（b））。长江上游地区山地海拔较高，地形崎岖，降水丰富，且暴雨等短时集中降水较多，土壤侵蚀的脆弱性较高。滇东南地区地处云贵高原，喀斯特地貌区域分布较广，抗蚀能力较弱，生态环境脆弱性也较强。滇北、洞庭湖、鄱阳湖平原和长江下游平原地区生态环境的脆弱性一般。

（3） 灾害风险性（见图1（c））。川西高原东部地处青藏高原隆起的东南边缘地带，综合灾害风险最高。长江中游的洞庭湖-鄱阳湖周边区域地势低洼，汛期面临一定的洪涝灾害威胁。其他地区风险较低。

（4） 可利用土地资源丰度（见图1（d））。主要评估适宜开发建设的土地面积和集中程度，面积越大、集中度越高，则能够进行空间开发的土地资源保障越好。洞庭湖平原、鄱阳湖平原、太湖平原、长江下游沿江平原以及淮北平原等地，地势平坦、重要生态保护区域分布较少、自然灾害影响较弱，可利用土地资源丰富。滇东北地区虽然海拔较高，但地形较为平缓，适宜开发建设的土地资源较多，开发建设的土地保障也较好。相反，山地地区地形起伏较大，生态、灾害影响较大，适宜开发的土地较少，且分布零散，可利用土地资源较为缺乏。

（5） 可利用水资源丰度（见图1（e））。荆州以下的长江沿岸地区和洞庭湖、鄱阳湖、太湖及周边地区水资源供给的保障条件最好;荆州以上干流沿岸地区的水资源也较为丰富。此外，滇东南地区地处横断山脉诸河下游，诸河径流较为丰富，水资源供给保障较好。川西高原地区、湘南-赣南地区水资源利用条件较差，可利用水资源相对缺乏。

（6） 通过开展指标综合评价，确定干流沿岸各城市的水环境承载能力，如图1（f）所示。

① 沪-苏地区、马鞍山-芜湖-铜陵地区、武汉-鄂州地区、黄石-岳阳等区域资源生态环境本底好，水环境承载能力高;

② 重庆-宜昌、池州-安庆以及昆明等地区资源条件相对较好，承载能力较高;

③ 咸宁市、泸州市、攀枝花市、昭通市、丽江市、迪庆藏族自治州等地资源环境条件略差，承载能力较低;

④ 恩施土家族苗族自治州、凉山彝族自治州、甘孜藏族自治州、昌都地区、玉树藏族自治州、海西蒙古族藏族自治州地区资源条件较差，自然灾害风险较大，水环境承载能力低。

2.2 水环境承载压力评价

（1） 人均地区生产总值（见图2（a））。区域人均地区生产总值越高，说明该地区的经济越发达，水环境压力可能会越大。长江干流各市的人均地区生产总值从上游往下游基本呈递增的趋势。2015年，人均地区生产总值最高的苏州市超过13.0万元，而最低的昭通市还不到1.5万元。

（2） 建设用地比例（见图2（b））。建设用地扩张，区域不透水层面积增加，原有的水系格局受到破坏，水体环境容量则会降低，因此，建设用地的占比越高，水环境压力越大[14]。总体上，中下游地市的建设用地比例较高，武汉市建设用地比例达到57%;而西部地区建设用地比例较低，昌都市建设用地比例约为6%。

（3） 人口密度（见图2（c））。人口密度越大，污水排放也越集中，水环境压力也越大。总体上，人口密度最高的上海，2015年每平方公里国土面积上承载的人口约为3 800人，大约是重庆市人口的10倍、昌都市人口的600倍。

（4） 单位面积工业废水量、化学需氧量排放量（见图2（d）和（e））。长江干流单位面积工业废水量、化學需氧量排放量基本上呈现出下游>中游>上游的情况，其中上海市单位面积工业废水排放量为73 963 t/km2，化学需氧量排放量为31.00万t;而中游的武汉市单位面积工业废水排放量为18 032 t/km2，化学需氧量排放量为15.52万t;上游的昆明市单位面积工业废水排放量为1 864 t/km2，化学需氧量排放量为1.78万t。

（5） 单位灌溉面积农用化肥施用量（见图2（f））。农业化肥使用过程中，约有55%～75%的氮和75%～90%的磷不能被作物吸收，其大概率会进入水体而造成污染。西南地区，尤其是云南省的单位灌溉面积农业化肥施用量要明显高于中下游地区的单位灌溉面积的农业化肥施用量。

（6） 单位工业产值工业废水排放量（见图2（g））。上游西南地区单位产值工业废水排放量最高，沿长江流动呈下降的趋势。其中，昌都市单位产值工业废水排放量高达40.000 t/万元，上海市和重庆市为4.000 t/万元左右，最低的楚雄州约为0.002 t/万元。

（7） 单位GDP化学需氧量（COD）排放量（见图2（h））。从整个长江沿线来看，江苏省、上海市的单位GDP化学需氧量（COD）的排放量较低;2015年，南京市的单位GDP的化学需氧量排放量最低，为2 t/万元，单位GDP化学需氧量排放量最高的黄冈市为60 t/万元。

（8） 万元GDP用水量、万元工业增加值用水量（见图2（i）～（j））。万元GDP用水量最小的无锡市为31 m3，最大的昌都市达301 m3，整体为长江中下游节水效率大于长江上游的节水效率。万元工业增加值用水量最小的泰州市和扬州市约为10 m3，最高的凉山州则达到348 m3。这从侧面也体现出了长江三角洲地区工业产业改革的成效。

（9） 通过对上述指标的综合评价，可以确定2015年长江沿江各城市的水环境承载压力，如图2（k）所示。总体上：

① 长江中下游的水环境承载压力较高，这类地区经济发展快，对水环境的压迫作用明显;

② 上游地区经济发展相对落后，对水环境的压迫作用稍弱;

③ 农业单位灌溉面积化肥使用量较高，水环境压力也应引起重视。此外，上游用水效率及其工业绿色生产效率水平也较低。

2.3 分区产业布局引导

通过开展水环境承载能力、压力的综合分析，可以判别长江沿江各城市水环境对产业布局的影响程度，从而可以为差别化的产业发展政策的制定提供科学依据。以区域水环境承载能力为X坐标、水环境压力为Y坐标绘制二维象限，4个象限分别代表低能力高压力区、低能力低压力区、高能力高压力区以及高能力低压力区4种分区类型（见图3）。

高能力高压力区，指水环境承载能力与压力均较高的区域。主要是第一象限内的上海市、南京市、无锡市、常州市、苏州市、扬州市、镇江市、泰州市、马鞍山市、铜陵市、武汉市、岳阳市、黄石市、昆明市等14个城市，区域总面积约10.1万km2。未来需要规划控制制造业发展速度与规模，加快对化工、印染等污染行业的升级改造，通过抬高环境准入门槛、实施区域限批、提高污染物排放标准、加强环保执法检查等措施，对污染物排放实行源头控制。

高能力低压力区，指承载能力较高而压力较低的区域，主要是第二象限内的南通市、芜湖市、池州市、安庆市、九江市、鄂州市、荆州市、宜昌市、重庆市9个城市，区域总面积约18.0万km2。区域内环境容量潜力大，经济社会发展水平仍有一定发展空间，未来可规划承接与发展化工、纺织、造纸、冶金、电力等长江下游地区转移产业，但与此同时应加强准入限制。

低能力低压力区，指承载能力和压力均较低的区域，主要是第三象限内的黄冈市、咸宁市、恩施土家族苗族自治州、泸州市、攀枝花市、甘孜藏族自治州、迪庆藏族自治州、昌都市8个城市，区域总面积约36.0万km2。尽管目前区域内资源环境承载压力不高，但区内水环境承载能力也较低，因此，未来应着重防治农业面源污染，同时适度发展新能源、商贸物流等低污染、低能耗制造业，重点发展新材料、新能源、新医药、环保等新兴产业。

低能力高压力区，指承载能力较低、水环境压力较高的区域，主要是第四象限内的凉山彝族自治州、宜宾市、昭通市、丽江市、楚雄彝族自治州、大理白族自治州、玉树藏族自治州、海西蒙古族藏族自治州等城市，区域总面积约74.0万km2。该区域水环境承载能力较低，但水资源环境压力已经很高。未来需要实施更为严格的环境准入条件和污染排放标准以及规划防治农业面源污染，限制对水环境影响大的污染产业发展，着力发展第三产业。

3 结 论

本文从长江干流经济社会发展与水环境现状出发，分析沿江各城市水环境承载能力与压力状况，并据此提出产业調整建议，形成如下结论。

（1） 选取生态环境重要性、生态环境脆弱性、灾害风险性、土地资源丰度、水资源丰度等构建区域水环境承载能力指标体系，长江沿江的39个城市中，上海市、南京市、无锡市、常州市、苏州市、扬州市、南通市、镇江市、泰州市、芜湖市、马鞍山市、铜陵市、鄂州市、武汉市、岳阳市、黄石市等市的承载能力较高。

（2） 2015年，对长江沿江各城市的水资源承载压力开展了横向评价，评价结果表明，上海市、苏州市、马鞍山市、铜陵市、武汉市等区域水环境承载压力较大。其中，云南省沿江城市由于农业化肥的使用量大而造成了水环境压力较大。

（3） 绘制了水环境承载能力与压力的二维象限分布图，将沿江39个城市划分为低能力高压力区、低能力低压力区、高能力高压力区、高能力低压力区等4种类型区，并且提出未来产业发展的调控方向。长江下游地区水环境能力较强，理论上较为适合布局基础产业，但是目前的水环境承载压力也大，迫切需要限制污染产业的发展以及腾笼换鸟、转型升级。中游地区部分省市水环境压力稍有缓解，结合其承载能力，在承接转移产业的同时，必须严格环境准入，对农业面源污染、工业生产工艺、污水处理技术、排污标准提出高要求，保护地区水生态环境。上游地区需结合其承载能力，严格防止农业面源污染、控制高污染企业建设，以保护生态环境为主。

（4） 从区域水环境承载能力和压力2个方面探讨研究了水环境对产业布局的影响，评价结果对于协调区域产业布局与水资源开发具有一定的参考价值。但是，由于区域相关污染产业资料、水环境监测的缺位，尚未能够对沿江39个城市的产业布局提出更详尽、清晰的指导建议，将来可进一步完善指标体系，并进行长系列计算，从历史演变规律等多方面入手，为区域协调发展提供支撑。

参考文献：

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（编辑：赵秋云）

引用本文：

童坤，孙伟，王小军.

基于水环境承载能力与压力的产业布局引导研究：以长江干流39个城市为例

[J].人民长江，2021，52（7）：54-59.

Research on guidance of industrial layout based on water environment carrying capacity and

pressure：case of 39 cities on mainstream of Changjiang River

TONG Kun1，2，SUN Wei2，WANG Xiaojun3，4

（1.School of Public Administration，Zhuhai College of Science and Technology，Zhuhai 519041，China;

2.Nanjing Institute of Geography & Limnology，Chinese Academy of Sciences，Nanjing 210008，China; 3.State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering，Nanjing Hydraulic Research Institute，Nanjing 210029，China; 4.Research Center of Climate Change，Ministry of Water Resources，Nanjing 210029，China）

Abstract：

In the process of urban development，the carrying pressure of water environment must be coupled with the bearing capacity analysis to further quantify the development space of future industry.Based on reviewing research progress of the water environment carrying capacity，this paper comprehensively considers the synergistic mechanism of carrying capacity and pressure of water environment.Then we divides 39 cities along the Changjiang River for four zones by two-dimensional quadrant analysis，such as high-capacity high-pressure zone，high-capacity low-pressure zone，low-capacity high-pressure zone and low-capacity low-pressure zone，and proposes an industrial layout adjustment plan accordingly.The research results can provide a reference for coordinating the relationship between regional industrial layout and water environment to formulate differentiated industrial access policies.

Key words：

water environment carrying pressure;water environment carrying capacity;capacity and pressure comparison zoning;adaptive industrial layout;regional planning;mainstream of the Changjiang River