福建省山区县域水环境承载力评价研究——以古田县为例

雷兴龙

（福建省华厦能源设计研究院有限公司 福建福州 350001）

0 引言

国发〔2015〕17 号《水污染防治行动计划》和闽政〔2015〕26号 《福建省水污染防治行动计划工作方案》 均提出建立水资源、水环境承载能力监测评价体系，实行承载能力监测预警，2020 年完成市、县域水环境承载能力现状评价的要求。水环境承载力指在一定时期内，区域水环境系统在满足水质目标要求、保持可持续的自净能力和维持水生态健康的条件下，对区域人口、经济和社会活动的支持能力［1］。县域水环境承载力评价是差别化环境准入政策制定、产业结构调整以及基于水环境容量的排污许可等各项水环境工作的最重要基础［2］。

古田县属福建省山区内陆型地区，水系发育呈树枝状，具有溪流多经峡谷、急流险滩，河床基岩裸露等特点。本文以古田县为研究对象，构建水环境承载力评价指标体系，明确指标算法，综合评价水环境承载力并进行状态判别，为实现水环境差异化管理提供科学依据。

1 研究区概况

古田县隶属于福建省宁德市，现辖2 街道8 镇4 乡，总面积2 385 km2，属中亚热带季风气候，多年平均降水量为1 579 mm。古田县地表溪流密布，以土满山脉为分水岭，东部属敖江水系，西部属闽江水系；境内主要溪流有25 条，境内河道总长530 km，流域面积2 372 km2。古田溪是境内最大的河流，属闽江水系，主要支流有达才溪、西溪、东溪、曹洋溪、兰溪、横洋溪等；敖江（古田段）是境内第二大河流，支流有斌溪、罗地溪、徐州溪等；此外还有闽江支流武步溪、谷口溪等。具体如图1 所示。

图1 古田县水系图

以乡镇级行政区为基本单元，基于福建省主体功能区规划的区划结果，将古田县水环境承载力进行分区，具体如表1所示。

表1 古田县水环境承载力分区结果［3］

2 数据来源及研究方法

2.1 数据来源

国民经济基础数据由古田县统计部门提供，区域水资源信息、流域湖泊水库信息及闸坝信息由县水利部门提供，流域水质信息和污水入河信息由县生态环境部门提供，生态保护地信息由县自然资源部门提供。

2.2 评价指标体系构建

水环境承载力评价指标的选择是准确反映水环境承载状况和进行水环境承载力评价的关键，遵循科学性、易获取性、动态性、完整性和避免重复性等选取原则［4］，重点开发区评价指标体系包括4 个专项指标、12 个分项指标，19 个评价指标；限制开发区（农产品主产区）评价指标体系包括4 个专项指标、12 个分项指标，15 个评价指标。具体如图2 和图3 所示。

图2 重点开发区水环境承载力评价指标体系结构模型

图3 限制开发区水环境承载力评价指标体系结构模型

2.3 评价指标权重的赋值

结合古田县水环境特征，采用专家经验法赋予专项指标分值进而计算其权重。依据指标A的两个因素Ai与Aj的相互重要程度，使用1～9 级标度给判断分析矩阵的元素赋值，进而确定评价指标的权重［5］。判断分析矩阵为构造下一层对上一层的判断矩阵，该矩阵是互反矩阵，因素Ai与Aj比较，所得判断矩阵为：A=（aij）nn，矩阵元素一般满足：aij=1/aji（aij＞0，aii=1）。具体如表2 和表3［6］。

表2 重点开发区水资源承载力评价指标标准基准值及权重赋值一览表

表3 限制开发区域水资源承载力评价指标标准基准值及权重赋值一览表

2.4 评价指标标准基准值的选取

评价指标基础值和目标值的制定主要结合福建省有关规划文件制定的发展建设目标、国家考核标准或规范性文件；对于尚无规定的指标，通过对全国相关地市（区）各指标计算结果从大到小进行排序，结合指标正负效应，分别取前10%和40%的节点值作为评估基准值。具体如表2 和表3。

2.5 评价指标数据标准化

根据评估指标原始数据、基础值和目标值，确定评估指标类型，运用区间变化法将评估指标标准化；标准化最大值为100，最小值为0。区间变化法计算公式如下：

（1）当Ii＝Ib时，Vi=60；

（2）对于越大越好型指标，赋值时考虑：①当Ii≥It时，Vi=100；②当Ii＜It时，Vi=100-40/（It-Ib）（It-Ii）；

（3）对于越小越好型指标，赋值时考虑：①当Ii≤It时，Vi=100；②当Ii＞It时，Vi=100-40/（It-Ib）（It-Ii）；

（4）当Vi＜0 时，取0 作为Vi值。

上述式中：Vi代表评估指标i的分值；It为评估指标i的目标值，Ib为评估指标i的基础值，Ii为评估指标i 原始数据。

2.6 水环境承载力专项指标计算

根据评价指标的赋值权重和评价指标的标准化数值，计算水环境承载力专项指标指数，计算公式如下：

式中：RCi为水环境承载力专项指标指数；Vij为各评价指标的标准数值；Wij为各评价指标的权重。

2.7 水环境承载力指数计算

水环境承载力指数通过综合评价模型进行计算，即根据指标的重要性进行加权求和。

承载力指数（RC）=W1×水资源指数+W2×排放强度指数+W3×水环境质量指数+W4×水生态指数

式中：Wi为各专项指标的权重。

2.8 水环境承载状态判别

根据水环境承载力指数，将各乡镇评价结果划分为超载、临界超载和未超载3种类型。水环境承载力指数RC越大，表明区域环境系统对社会经济系统的支撑能力越强。当RC＞70时，判别该区域为未超载状态；当50＜RC≤70 时，判别该区域为临界超载状态；当RC≤50 时，判别该区域为超载状态。

3 结果分析

3.1 水环境承载力指标计算及标准化结果

根据构建的水资源承载力评价指标，收集2019 年古田县各乡镇相关基础数据分析，运用区间变化法将评估指标标准化。具体如表4 和表5。

表4 古田县重点开发区各评价指标标准化结果

表5 古田县限制开发区域各评价指标标准化结果

3.2 水环境承载力指数计算结果

本文利用加权求和分别计算了古田县重点开发区和限制开发区的专项指标与水环境承载力指数。具体如表6。

表6 古田县重点开发区和限制开发区水环境承载力指数

古田县重点开发区水资源承载力指数分别为城东街道81.1，城西街道70.2，平湖镇66.3。城东街道和城西街道均属于城关，但城西街道水环境承载力明显低于城东街道，由于城关人口主要集中在城西街道，生产活动更为频繁，导致用水效率较低，污染物排放量较大；城东街道境内分布有较大面积的保护区如桃溪水库、古田人工湖自然保护区、翠屏湖风景名胜区、以及周边湿地保护区等，形成了较好的岸带植被覆盖，城东街道土地利用现状中水域和林地比例较高，也提高了其水源涵养能力，因此城东街道的水生态指数明显高于其他2 个重点开发区。平湖镇水资源承载力指数处于临界状态，该镇位于古田县北部，处于古田溪上游流域，是农业大镇，人口较多，食用菌种植、水果种植和畜牧业较为发达，污染物排放量较大。柏源溪监测断面多次出现氨氮超标，水环境质量指数下降；平湖镇水力资源丰富，所处古田溪干流、柏源溪、玉源溪共有水电站32 座，设置闸坝28 处，致使河流连通性较差，水生态指数较低。

古田县限制开发区水环境承载力指数在64.0～82.8 之间，处于临界状态的乡镇有大桥镇、鹤塘镇和卓洋乡，3 个乡镇排放强度指数得分均较低，主要由于限制开发区由农业污染物排放进行考核，这3 个乡镇因畜禽养殖和种植业等污染物排放量较大，排放强度远高于平均水平。黄田镇、杉洋镇、凤都镇、水口镇、大甲镇、吉巷乡、泮洋乡、凤浦乡的水环境承载力指数均大于70，处于未超载状态，但从整体上看，由于水土流失治理率较低，导致的各乡镇水生态指数均不高，因此提高水土流失防治，是提高各乡镇水环境承载力的有效途径。

通过对古田县水环境承载力的计算与状态判别可知，古田县各乡镇的承载力指数在64.0～82.8 之间，平湖镇、大桥镇、鹤塘镇和卓洋乡水环境承载力为临界超载，其他乡镇水环境承载力处于未超载状态。具体如图4。

图4 古田县各乡镇水环境承载力评价结果

古田县水环境承载力分析（图5）可知，水资源和水环境质量2 个指标偏离雷达中心较远，表明在这两方面状况较好；水生态和排放强度2 个指标距雷达中心较近，表明在这两方面状况较差。从4 个专项指标对水环境承载能力的影响程度进行比较：水资源＞水环境质量＞水生态＞排放强度。从总体上看，水环境承载力指数R=72.9，表明古田县水环境承载力处于未超载状态。

图5 古田县水环境承载力雷达分析图

4 结论与建议

本文根据古田县功能分区构建不同的水环境承载力评价指标体系，基于层次分析法和专家经验法对各评价指标权重进行赋值，合理确定指标标准基准值并进行标准化，依据模型计算出古田县及14 个乡镇水环境承载力指数并进行状态判别，平湖镇、大桥镇、鹤塘镇和卓洋乡为临界超载，其他乡镇处于未超载状态；古田县水环境承载力处于未超载状态。

从“减排”和“增容”两方面着手增加古田县水环境承载能力，全面提升古田县水环境承载能力。从源头上减少工业、农业、生活废水的产生量，重点控制畜牧业废水及污染物排放量；加强配套管网建设，提高废水收集及处理能力，减少工业和生活废水及污染物排放量，巩固污染物的“减排”措施。针对水环境及水生态开展节约保障水资源、改善区域水环境、实施水生态综合治理等“增容”措施。