基于SPA-MC耦合模型的陕西省水环境生态安全水平动态评价

杨法暄, 徐盼盼, 钱会,*, 任文豪, 史紫薇

基于SPA-MC耦合模型的陕西省水环境生态安全水平动态评价

杨法暄1,2, 徐盼盼1,2, 钱会1,2,*, 任文豪1,2, 史紫薇1,2

1. 长安大学水利与环境学院, 西安 710054 2. 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室, 西安 710054

水环境生态安全与一个区域生态系统的良性循环息息相关。为了对陕西省水环境生态安全水平进行合理评价, 结合陕西省水生态现状, 基于DPSBR概念模型构建水生态安全水平评价体系, 采用SPA-MC(集对分析—马尔科夫链)耦合模型对陕西省2000—2017年水环境安全状况进行了动态评价, 并提出适应性建议。结果表明: 陕西省2000—2017年水环境生态安全水平整体上呈现先升高后降低的趋势, 2001—2010年明显升高, 2011—2017年降低; 2010—2012年安全水平最高, 为“较安全”水平, 2001、2002年安全水平最低, 为“较不安全”水平; 层级水平上, “生态压力”和“生态基础”对陕西省水环境生态安全水平的影响最大, 指标水平上“水资源开发利用率”与“水土保持面积”的影响最大; 预测陕西省2018—2025年水环境生态安全水平将长期处于“临界安全”状态, 且逐步向“较安全”水平转变。重视水土保持工作和水污染防治工作, 是持续改善陕西省水环境生态安全状况的重要举措。研究成果对陕西省水环境的有效保护以及生态建设政策的制定具有指导意义。

水环境; 生态安全; SPA-MC; 动态评价; 陕西省

0 前言

生态安全问题与一个区域乃至一个国家生态系统的安全水平息息相关, 并且已经影响到了人类的生存与发展[1–2]。改革开放以来, 我国在经济发展取得长足进步的同时生态安全问题也变得日益严重, 为了实现生态系统的永续发展, 研究生态安全问题势在必行[3]。水环境生态安全作为生态安全的重要组成部分已愈来愈成为人们关注的焦点, 其概念是在生态系统中, 水体的水量、水质能够满足其内部及周围环境生态正常并持续的运转, 并能保证人类社会良性循环发展, 简称水生态安全[4]。

国内外学者针对水环境生态安全水平进行了大量研究。Narain等认为城市化进程、城市水生态安全以及城市周边居民健康状况三者之间存在密切关系[5]。Yongtai Ren等建立了一个相似云模型来模拟复杂区域水安全系统的演化机制, 并对建三江和银川地区的水环境生态安全水平进行了评价[6]。Jin Xu等引入PSR框架模型构建城市水环境安全评价体系, 采用熵权法确定相应评价指标的权重, 对天津市水生态安全水平的时序变化趋势进行分析[7]。彭涛等基于集对分析与可变模糊集耦合模型以广州市为例进行了城市水环境生态安全水平评价研究, 从障碍因子的角度分析了城市水生态安全水平的变化机理[8]。张丽等以南京市为研究对象, 采用综合指数评价法计算得到南京市水环境生态安全综合指数评价值, 并建立综合指数评价值与生态安全评价之间的等级关系,对南京市水环境生态安全水平进行等级评价[9]。范语馨基于GIS和RS技术, 利用模糊层次分析法对三峡水库生态屏障区湖北段的生态环境脆弱性进行了评价, 并分析了主要影响因素[10]。前人的研究主要集中于针对研究区域采用合适的方法对以往水环境生态安全水平的变化趋势进行分析, 缺少对未来水环境生态安全水平的动态预测研究。

陕西省位于丝绸之路经济带核心区域, 研究其水环境生态安全水平, 对于“一带一路”经济带的可持续发展具有重大的意义[11]。本研究在前人水环境生态安全水平评价方法的基础上, 结合陕西省水生态现状, 创建DPSBR概念模型, 从生态动力()、生态压力()、生态状态()、生态基础()以及生态响应()5个层级选取21个指标, 采用主客观结合赋权法对相应指标进行赋权, 运用集对分析与马尔科夫链(SPA-MC)耦合模型对陕西省2000—2017年水环境生态安全水平进行动态评价, 检验了模型的适用性并对2018—2025年的水生态安全水平作出预测。该研究对陕西省水资源可持续发展, 水环境有效保护以及生态建设相关政策的制定具有现实指导意义。

1 研究区概况

陕西省位于中国内陆腹地, 黄河中游, 介于东经105°29′—111°15′和北纬31°42′—39°35′之间, 总面积20.56万km2。全省以秦岭为界分为长江水系与黄河水系, 主要有渭河、泾河、洛河、无定河和汉江、丹江、嘉陵江等。陕西省属干旱半干旱地区, 水资源总量为449.13亿m3, 年平均降水量为760.5 mm,人均水资源量为1174.49 m3, 水资源地域分布南北不均, 且夏季降水多、冬季少, 多年平均降水量表现为陕南＞关中＞陕北[12]。陕西省水体污染严重, 从参与评价的主要河流水系来看, 汉江、嘉陵江、伊洛河、丹江水系水质为优, 其余水系为轻度污染。陕西省水环境监测中心评价结果显示, 2018年Ⅰ—Ⅲ类水质河长占总评河长的81.8%, Ⅳ—Ⅴ类河长占12.4%, 劣Ⅴ类占5.8%, 主要超标项目为氨氮和化学需氧量。

2 数据与方法

2.1 数据来源

文中所用陕西省各年度社会经济效益与水资源开发利用情况数据来自2001—2018年《中国统计年鉴》《陕西统计年鉴》, 水资源量以及各项水文数据来自2000—2017年《陕西省水资源公报》。

2.2 研究方法

2.2.1 指标体系的构建

由于综合评价的复杂性, 其指标选取方法无统一认识。目前被广泛用于区域生态安全水平评价的指标选取模型主要有PSR、DPSIR、DPSIRM概念模型[13-15], 本文在借鉴上述模型的同时, 充分考虑生态系统安全的内涵, 在遵循科学性、系统性、综合性、易获性、典型性等原则[16]的基础上, 设计出DPSBR概念模型。根据PESBR概念模型内涵, 结合陕西省水环境生态现状, 建立涵盖生态动力()、生态压力()、生态状态()、生态基础()以及生态响应()5个层级21个评价指标的陕西省水环境安全评价指标体系。根据指标属性分成正向与负向指标, 其详细信息及权重见表1。

2.2.2 评价指标的赋权

评价指标的赋权指通过某种方法确定各项指标在评价体系中所占的权重大小, 它的合理与否直接决定了评价结果的科学性和正确性。目前, 被广泛应用的赋权方法可以分为主观和客观赋权法两大类。其中, 主观赋权法主要包括层次分析法(AHP)[10]、专家咨询法等; 客观赋权法主要包括主成分分析法[17]、熵权法[18]、均方差法[19]等, 此两类方法均有各自的优缺点。为了充分利用二者的优点, 本文采用将层次分析法与均方差法进行线性加权的主客观结合赋权法进行权重的确定, 这样既能考虑到决策者的主观评价又能体现评价指标的客观性, 使指标赋权结果更加合理。指标综合权重W依公式(1)进行计算:

式中:表示第项指标,=1,2,…,21;W表示第项指标的综合权重;w表示第项指标通过层次分析法计算出来的主观权重,w表示第项指标通过均方差法计算出来的客观权重;表示线性加权系数, 0<<1。本文取0.5, 表示客观赋权与主观赋权同等重要, 计算结果见表1。

表1 陕西省水环境生态安全水平评价指标及含义

注:i﹢/﹣(=1,2,···,21)中﹢/﹣代表该指标为正向/负向指标; 正向指标数值越大生态系统越安全, 负向指标数值越小, 生态系统越安全。

2.2.3 指标分级

结合陕西省水环境生态现状, 参照相关文献水环境生态安全分级标准[8,19], 并根据专家经验将水环境生态安全水平评价指标等级划分为安全(Ⅰ级), 较安全(Ⅱ级), 临界安全(Ⅲ级), 较不安全(Ⅳ级),不安全(Ⅴ级), 并由此确定陕西省水环境生态安全水平等级, 具体分级情况见表2:

2.2.4 评价和预测模型

采用SPA-MC耦合模型对陕西省水环境生态安全水平进行动态分析。集对分析法(SPA)将评价等级()与评价指标(X)作为两个集合构成一个集对(,), 得到=5的多元联系度:

式中,μ代表评价等级与评价指标X之间的联系度,代表指标个数,a、b、分别代表指标X对于不同等级的同一联系度、对立联系度和差异联系度,i、i、i、为对应对立度系数和差异度系数,w为对应各指标的权重。

令

则式(2)变为:

对于正向指标, 指标值与评价等级之间的联系度的计算公式如下[17]:

表2 水环境生态安全水平评价指标等级划分标准

注: ①联合国人居环境署评价标准; ②国内先进省份发展水平; ③国家建设部颁布的宜居城市科学评价标准; ④国家环保模范城市建设考核指标标准。

对于负向指标, 指标值X与评价等级之间的联系度的计算公式如下:

式中,1,2,3,4分别为Ⅰ～Ⅳ级界限值。

最后, 采用置信度来确定评价对象的安全水平等级:

式中: λ为置信度, 其取值范围一般为[0.5,0.7],本文取0.6。即若1≥0.6, 则该区域水环境生态安全水平评价等级为安全, 若ν+ν≥0.6, 则评价等级为较安全, 以此类推。

预测模型采用马尔科夫链(MC), 马尔科夫链是指时间和状态均连续的马尔科夫过程, 其特点是无后效性, 即当过程在时刻t所处的状态已知时, 过程在大于t的时刻t+△t所处状态的概率特性只与过程在t时刻所处的状态有关, 而与t之前状态无关[20]。设((t)∣(t))为t时刻的状态转移至t时刻的状态转移概率。设时间状态集合为=t,t,t,···,t则将((t)∣(t))为状态转移矩阵。

在某一时间段[t,t+△t]内, 评价指标的安全等级通常会随的变化而变化, 假设t时刻共有T个指标处于非常安全等级, 到t+时刻有T个指标依然处于非常安全级别,T个指标变为较安全级别,T个指标变为临界安全级别,T个变为较不安全级别,T个变为不安全级别, 且满足T=T+T+T+T+T, 故[t,t+△t]内的安全状态转移向量为:

式中,w(t)代表状态各状态转移类型的权重值, 同理可以得到P,3,P,P的状态转移向量, 进而得到此时间段内的状态转移矩阵P:

由上式计算出若干时间段上的状态转移矩阵, 并假设各矩阵所占权重相等, 则可由此求出平均状态转移矩阵,进而由平均状态转移矩阵求出[tm,tm+nΔt]时段上水环境生态安全水平评价等级如下:

式中,、b、分别代表时刻t的原始统一度、对立度、差异度。P(Δt)为(Δ)时段后的状态转移矩阵, (1,1,2,3,)为同一度、对立度、差异度系数。此时得到目标时间相应的预测值v, …,v。

由于马尔科夫链具有遍历性,p△t符合查普曼-柯尔莫哥洛夫方程, 即pΔt随着的增大逐渐趋近于恒定值。因此,t+Δ时刻的水环境生态安全水平联系度预测值经过多个周期的状态转移之后将最终达到稳态[21]。再者, 联系度具有归一性, 则水环境生态安全水平评价稳态值可由以下方程组求出:

其中,为单位矩阵,为平均状态转移矩阵。解上述方程组得到水环境生态安全水平评价稳态值为:

3 结果与分析

3.1 陕西省水环境生态安全水平评价

利用陕西省2000—2017各项指标基础数据, 根据式(2-5)结合已求各项指标权重值采用集对分析法分别计算出各年度的多元联系度, 并根据置信准则(6)判断各年度水环境生态安全水平评价等级(见表3)。由表3可以看出陕西2000—2017年水环境生态安全水平除了2001、2002年为较不安全水平以外, 其余年份均为临界安全或较安全水平, 整体上呈临界安全水平。查询相关资料可知2001、2002年陕西省水环境污染情况较为严重, 六大江河水体污染加剧导致水环境安全状况与经济发展极不协调, 因此处于较不安全水平, 经过各级政府的层层治理, 水环境生态安全状况得以逐渐改善[22]。

图1为联系度累积求和变化趋势图, 观察联系度累计求和曲线的变化趋势得到安全水平变化趋势。由此可以得出陕西省2000—2017水环境生态安全水平年际变化方面整体上呈现先升高后降低的趋势, 其中2001—2012年联系度累计求和值1,1+2与置信度0.6的距离逐渐缩小, 这说明此时间段内陕西省水环境生态安全水平呈现明显升高趋势, 这主要得益于经济的快速发展引起水资源配置水平的提高以及水环境承载力的提升[23]; 2012—2017年联系度累计求和值1,12与置信度0.6的距离逐渐增大, 安全水平呈降低趋势, 究其原因, 一是2012年以来水环境污染问题日趋严重, Ⅰ类河长占比由2012年的6%下降至2017年的1%; 二是水土保持形势不容乐观, 2012—2017年间水土保持面积由9512.3 千公顷下降至7820.06 千公顷, 下降率达17.79%。

表3 陕西省2000—2017年水环境生态安全水平评价结果

图1 联系度累计求和变化趋势图

Figure 1 Trend chart of cumulative sum and change of connection degree

3.2 层级生态安全水平评价

采用集对分析法分别对生态动力()、生态压力()、生态状态()、生态基础()以及生态响应()五个层级进行生态安全水平评价, 进而得到水环境生态安全水平动态变化的主要机理。各层级评价结果如表4, 并根据各层级联系度累计求和变化趋势图(图2)进行逐一分析。

表4 层级生态安全水平等级评价结果

3.2.1 生态动力()

生态动力层所含指标对水环境生态安全水平起提升作用, 是水环境持续健康发展的主要驱动力。通过主客观结合赋权法求出此层级在评价体系中所占权重大小为0.1656, 四项指标中Ⅰ类河长占比(3)所占权重最大, 为0.0493。结合表3和图2可以看出, 生态动力层生态安全水平整体上呈现先升高后下降的趋势, 同陕西省整体水环境安全水平变化趋势较为一致, 其具体表现为首先由2000—2005年的不安全上升至2006—2008的较不安全, 进而上升至2009、2010的临界安全, 然后下降至近年来的较不安全水平, 因此总体上呈较不安全水平。导致该水平的主要原因是陕西省水环境污染情况严重, Ⅰ类河长占比较小, 2017年其大小仅为1%, 远低于全国平均水平。为此陕西省应加大河流水体污染治理力度, 优化水资源配置, 提升水资源生态驱动水平, 使水环境成为生态安全的强大驱动力。

图2 评价准则联系度累计求和变化趋势图

Figure 2 Trend chart of cumulative summation and change of evaluation criteria

3.2.2 生态压力()

生态压力层指对水环境生态安全水平产生负面影响的因子或因素组成的集合, 在评价体系中起着重大作用, 所占权重为0.2324, 在五个层级中权重最大, 其所含六个指标中生活污水中的COD量(7)所占权重最大, 人口密度(5)所占权重最小。生态压力安全水平除2000—2001出现严重下降之外, 其余年份年际变化不显著, 整体态势较平稳, 呈升高趋势, 近几年呈较安全水平。自2000年以来, 陕西省生活、工业污水治理水平显著提升, 劣Ⅴ类河长占比自2000年的22.6%下降至2017年的10.3%, 较好缓解了水环境的生态压力。但是, 随着经济社会的迅速发展, 城镇化水平的显著提高, 城市人口大量提升, 水资源污染与浪费加重, 水环境生态压力将会大幅增大, 全省水环境整体安全水平不容乐观, 需制定出相关抗压预防政策。

3.2.3 生态状态()

生态状态层主要涉及水环境客观自然状况或整体用水耗水状况, 例如地表水资源量(12)、总供水量(13), 其主要特征是客观性、自然性。陕西省水环境生态状态整体上呈先升高后降低的趋势, 总体上呈临界安全水平, 但自2015年以来下降趋势明显, 且全省总供水量自2000年以来增大了18.22%, 形式依然严峻，所以应端正对待水生态环境的态度, 持续加大生态保护力度, 维持并争取进一步优化水环境生态安全水平。

3.2.4 生态基础()

生态基础层包括绿地覆盖率(16)、总输沙量(17)、水土保持面积(18)三个指标, 总权重达到了0.2186, 是提升水环境安全水平的重中之重。由图2可以看出, 生态基础层安全水平年际变化明显, 是五个层级中最不稳定的一个, 这也体现了生态基础的脆弱性。从指标角度来看, 自2000年以来, 陕西省通过大面积植树造林, 绿地覆盖率提升了15.78%; 水体总输沙量年际变化幅度较大, 不易控制; 水土保持面积大幅度减小, 水土保持工作形势依然严峻。

3.2.5 生态响应()

生态响应指人类针对水环境所采取的改变其初始状态的相关措施或行为。污水处理率(19)、水资源开发利用率(21)可以较好反映响应程度的大小。生态响应层安全水平整体上呈递增的趋势, 从最初的较不安全升高至近年来的较安全水平。加大水利设施投资力度, 加强水利工程建设, 优化水环境配置是陕西省提升水环境生态安全水平的主要途径。自2000年以来, 陕西省政府在制订并落实相关水资源相关政策的基础上, 积极开展重大水源工程建设, 如黑河水利枢纽建设工程、引汉济渭工程等; 开展河流综合整治工作, 积极推行河长制初见成效; 重视水环境污染治理工作, 污水处理率提升了76.64%; 深化水资源管理改革, 落实水资源消耗总量和强度“双控”管理等, 这些都是提升水环境安全水平的积极响应。

3.3 陕西省水环境生态安全水平动态预测

3.3.1 模型验证

以2000—2012年各项指标数据为基础, 采用马尔科夫预测模型验证2013—2017年水环境生态安全水平, 验证结果如表5。由验证结果可知, 陕西省2013—2017年水环境生态安全水平等级预测结果与实际评价等级一致, 最大平均相对误差仅为0.0710, 整体平均相对误差在合理范围内, 证明预测结果达到陕西省未来水环境安全水平预测精度要求。

3.3.2 水生态安全水平预测

在验证马尔科夫预测模型精度合理性的条件下, 以2000—2017年各年度数据为基础数据, 根据式(7)分别计算出2000—2001、2001—2002、…、2016—2017等各时段的状态转移矩阵, 并求取平均状态转移矩阵如下[24]:

表5 陕西省2013—2017年水环境生态安全水平预测精度验证

带入式(10)求得陕西省水环境生态安全水平评价稳态值为:

陕西省水环境生态安全水平稳态值处于临界安全水平, 这与陕西省历年水环境生态整体安全水平一致, 从而间接证明了此模型的可行性。首先取2000—2017年各年度联系度v的平均值作为初始时刻t的联系度, 以此预测2018年度的联系度, 然后取2001—2018年各年度联系度v的平均值作为初始时刻t+Δt的联系度预测2019年度的联系度, 依次类推得到2018—2025年度的预测值与评价结果如表6:

从表6可以看出, 陕西省2018—2025年水环境生态安全水平将长期处于临界安全状态, 联系度12持续增大, 尤其是2由2018年的0.2892增大至2025年的0.3147, 增加了8.8%,v下降了近15.1%, 置信度向0.5以上靠近, 这说明水环境生态安全水平未来将呈现临界安全向较安全过渡的状态, 水环境整体优化趋势明显。

4 讨论

从评价结果来看, 2000—2017年间陕西省水环境整体安全水平波动幅度不大, 整体上呈“临界安全”水平。自2000年以来呈现先明显升高后降低的变化趋势, 这与前人研究结果一致[23,25], 与实际相符。陕西省水环境安全水平常年处于“临界安全”水平的原因有以下几点: 一是人口密度大且节水意识较差, 2000—2017年全省人口密度常年维持在180人·km-2左右, 近几年呈现增长趋势; 二是水资源总体匮乏且时空分布不均, 陕西省地处西北地区, 人均水资源拥有量仅为全国平均水平的一半, 产水模数为全国水平的70%; 三是生态环境状况整体上不容乐观, 水土流失严重, 水污染情况严峻, 2017年全省劣Ⅴ水河长占比仍在10%以上[23]。

表6 陕西省2018—2025年水环境生态安全水平等级预测结果

从指标层面来看, 水资源开发利用率(21)以及水土保持面积(18)所占权重最大, 分别为0.0966和00958, 这说明水资源的开发利用程度以及水土保持状况对陕西省水生态安全有着重大影响。2000—2017年陕西省水资源开发利用率以及水土保持面积变化幅度较大, 水资源开发利用程度增大, 水土保持状况恶化均是水生态产生风险的重要原因。层级方面, “生态压力层”和“生态基础层”中指标所占权重较大, 分别为0.2324和0.2186。由此可见, 陕西省社会经济系统不稳定性和水环境生态基础本底脆弱性是水生态安全风险的主要控制因素[26]。对比陕西省水环境整体与各层级安全水平年际变化趋势发现, “生态动力”与“生态响应”两个层级与整体安全水平变化趋势拟合程度较好, 年际变化趋势大致一致, 且在2010年安全水平均呈现出峰值, 这说明两层级各指标之间相关程度较高, 对整体水环境的影响程度也较高。由此可见, 持续推动生态驱动力建设, 及时对出现的水环境生态问题做出积极响应不失为一种良久之策。

根据评价结果, 陕西省继续提升水环境生态安全水平必须从以下几个方面做起。首先, 要坚持并继续大力开展大型水源工程建设。近20年来, 陕西省水资源时空分布不均以及结构性缺水问题由于各大水源工程项目的开展得到明显改善。但是随着经济社会的快速发展, 城市用水量将大大增加, 供水压力将持续增大, 陕西省水资源分布将继续呈现南多北少的规模, 所以应继续兴建跨区域调水工程, 加大储水设施建设力度, 集中解决水资源时空分布不均问题。其次, 应继续重视水污染治理工作。要增加水污染处理设施投入, 重点开展河流水污染防治工作, 加大监管力度, 进一步巩固“河长制”所取得的成果。最后要继续重视水土保持工作, 加大水土保持林种植力度, 扩大水土保持面积, 持续改善陕西省水环境生态安全状况。

水生态安全评价研究的重难点之一在于如何构建评价指标体系和分级标准。本次评价指标选取方法创新性地使用了“DPSBR”概念模型, 利用5个层级21个指标对水环境生态安全水平的影响因素进行了全面的涵盖, 但考虑到数据获取的难易程度, 仍有指标如生态需水量、农田灌溉设施满足率、城市地表水水质状况等数据不齐全, 未能用于相关评价工作, 故以后需加强相关数据的监控, 及时收集整理此类数据。在主客观结合赋权中, 由前人研究可知线性加权系数θ取值范围一般在0.4—0.6[19,27]。分别取端点值0.4、0.6进行主客观权重的线性加权, 采取数学方法分别与=0.5下的赋权结果进行显著性差异分析。当分别取0.4和0.6时, 赋权结果差异不大。=0.4和=0.5、=0.6和=0.5两组F检验结果显示: 在=0.01和=0.05的水平下两组结果差异均不显著。本文认为主观意愿与客观规律同等重要, 故取0.5。

5 结论

陕西省2000—2017年水环境生态安全水平整体上呈现先升高后降低的趋势，2001—2010年明显升高，2011—2017年降低, 其中2010—2012年安全水平最高, 为“较安全”水平，2001、2002年最低, 为“不安全”水平, 其余年份均为“临界安全”水平。层级水平上, “生态压力”和“生态基础”两个层级对陕西省水环境生态安全水平的影响最大; 指标水平上, “水资源开发利用率”与“水土保持面积”的影响最大。2017年“生态压力”与“生态响应”两层级为“较安全”水平, “生态动力”与“生态状态”为“较不安全”水平, “生态基础”的安全水平最差, 为“较不安全”水平, 且其具有明显的脆弱性, 年际变化最大。基于马尔科夫预测模型, 陕西省2018—2025年水环境生态安全水平将长期处于“临界安全”状态, 有明显的向“较安全”水平转变的趋势。

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Dynamic assessment of water environment ecological security level in Shaanxi province based on SPA-MC model

YANG Faxuan1,2,XU Panpan1,2, QIAN Hui1,2,*, REN Wenhao1,2, SHI Ziwei1,2

1. School of Water and Environment, Chang'an University, Xi'an 710054, China 2. Key Laboratory of Subsurface hydrology and Ecology Effects in arid areas, Ministry of Education, Xi'an 710054, China

The ecological safety of water environment is closely related to the virtuous cycle of a region's ecosystem. In order to make a reasonable assessment of the ecological safety level of water environment in Shaanxi Province, combined with the current situation of water ecology in Shaanxi Province, a water ecological safety level evaluation system was constructed based on the DPSBR model. And the SPA-MC (Set Pair Analysis-Markov Chain) coupling model was used to dynamically evaluate the water environment safety situation in Shaanxi Province from 2000 to 2017, and adaptive suggestions are put forward. The results show that the ecological safety level of water environment in Shaanxi Province from 2000 to 2017 showed an overall trend of increasing first and then decreasing. It increased significantly from 2001 to 2010 and decreased from 2011 to 2017; the highest level of security was from 2010 to 2012, which was "safety" level, the lowest level of safety in 2001 and 2002, which is the "less safe" level. At the hierarchical level, "ecological pressure" and "ecological foundation" had the greatest impact on the level of ecological safety of the water environment in ShaanxiProvince. Among all the indicators, "the utilization ratio of water resources" and "soil and water conservation area" had the greatest impact on the water ecological security level of Shaanxi Province. It is predicted that the water environment ecological security level of Shaanxi Province from 2018 to 2025 will remain in a state of "critical safety" for a long time from 2018 to 2025, and will gradually change to "safer" state. Attaching importance to soil and water conservation and water pollution prevention is an important measure to continuously improve the ecological security of the water environment in Shaanxi Province. This study has guiding significance for the effective protection of water environment and the formulation of ecological construction policy in Shaanxi Province.

water environment; ecological security; SPA-MC; dynamic evaluation; Shaanxi province

10.14108/j.cnki.1008-8873.2022.01.005

杨法暄, 徐盼盼, 钱会, 等. 基于SPA-MC耦合模型的陕西省水环境生态安全水平动态评价[J]. 生态科学, 2022, 41(1): 39–49.

YANG Faxuan,XU Panpan, QIAN Hui, et al. Dynamic assessment of water environment ecological security level in Shaanxi province based on SPA-MC model[J]. Ecological Science, 2022, 41(1): 39–49.

X826

A

1008-8873(2022)01-039-11

2020-05-26;

2020-06-09

国家自然科学基金(41931285, 41790441); 中央高校基本科研业务费专项资金(300102292901); 国家111引智计划项目(B08039)

杨法暄(1996—), 男, 山东菏泽人, 硕士, 工程师, 主要从事水文与水资源方面研究, E-mail: yfx6755@163.com

钱会(1963—), 男, 博士, 教授, 博导, 主要从事水文地质方面研究, E-mail: qianhui@chd.edu.cn