江蘇沿江城市泰州市水環境安全研究

(1.江蘇省水文水資源勘測局泰州分局，江蘇 泰州 225300； 2.江蘇省泰州引江河管理處，江蘇 泰州 225321)

近年來，江蘇省沿江地區在長三角區域一體化和長江經濟帶戰略實施的背景下經濟高速發展，但隨之也帶來了河道阻斷、水系不連通、湖蕩水面被侵占、水土流失、水體黑臭化、城市水生態保護與修復滯后等水環境問題，制約著沿江區域經濟可持續發展，因此，對江蘇沿江城市水環境安全的研究具有重要意義。

1 研究區域概況

泰州為江蘇沿江八市之一，地處長江三角洲北翼，是江蘇長江經濟帶的重要組成部分，以老通揚運河為界，分屬里下河腹部區和通南沿江區(揚)，境內水網稠密，湖蕩相連，有大小河道16000多條，湖蕩40余個，建有各類通江涵閘277座。泰州市下轄海陵區、高港區、姜堰區、興化市、靖江市和泰興市，總面積5787.26km2，其中河網水面積1180.81km2，長江岸線96.3km。近年來，泰州市逐步融入長三角，努力建設成為 “承南啟北、襟東帶西、跨江融合”的節點城市，經濟運行良好，2017年實現地區生產總值4744.53億元，增長8.2%。

2 指標體系的建立和評估方法

2.1 PSR模型指標體系的構建

采用“壓力-狀態-響應”(Pressure-State-Reponse，PSR)模型[1-2]進行泰州市水環境安全評價，根據泰州市社會經濟、自然資源、生態環境以及政策手段等實際情況，結合相關選取原則，共選取了21項評價指標，包括壓力層指標6項，狀態層8項，響應層7項，對水環境壓力-狀態-響應之間的相互作用進行定量分析和因果關系分析。根據相關統計年鑒、水資源公報、環境狀況公報等資料，泰州市水環境安全評價PSR模型2010—2017年評價指標相關數據見表1。

表1 泰州市水環境安全PSR模型指標體系及年份值

2.2 基于AHP的指標權重確定

采用層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)計算泰州市PSR模型各評價指標的權重，對準則層的3個要素、相應準則層對應的指標層的各個要素分別進行兩兩比較，構造判斷矩陣，要求其隨機一致性比例CR<0.1[3]，計算得到的特征向量即為權重，見表2。

2.3 指標數據的標準化

為便于計算分析，對不同量綱的各評價指標數據進行標準化，極值法、線性插值法、標準化方法、數學模型法、隸屬度方法等[4-6]均為常用的方法，其中線性插值法數據標準化公式如下[7]：

(1)

(2)

式中：x′為標準化值；x為原始值；xmax為指標時間序列的最大值；xmin為指標時間序列的最小值。

2010—2017年泰州市PSR模型21項評價指標標準化的年份值見表3。

表2 PSR模型中各指標的權重系數

表3 泰州市水環境安全PSR模型指標標準化的年份值

續表

2.4 綜合評價指數的確定

采用各個因子指標加權求和計算水環境安全評價的綜合指數[8]，公式如下：

(3)

式中：Ei為水環境安全綜合評價綜合指數；eij為評價指標數據標準化后的數值；wj為指標權重；n為準則層數；j為相應準則層內評價因子數。

水環境安全綜合指數根據綜合指數分級方法共劃分為5個等級[9]，見表4。

表4 水環境安全狀態分級標準

3 計算結果與分析

3.1 指標權重分析

根據指標權重分析結果，準則層中壓力、狀態、響應三者權重的比為0.2194∶0.3741∶0.4065，PSR模型中的響應層對水環境安全的作用與影響最為明顯，其次為狀態，最后為壓力。

在壓力層中，權重系數最大的依次為：人均GDP(0.0676)、人口(0.0448)、工業廢水排放量(0.0378)，說明影響泰州市水環境安全壓力層的主要因素是人口和經濟的增長、工業企業廢水的排放，反映了沿江經濟帶經濟增長對水環境所造成的巨大壓力。

在狀態層中，權重系數最大的依次為：萬元GDP用水量(0.0828)、劣于Ⅲ類河段比例(0.0690)、萬元工業增加值用水量(0.0518)，可以看出，在當前泰州市經濟發展及城市化發展中，用水量的變化對水環境狀態具有重要的影響，如何開展企業節水技術研究、降低工業用水消耗、推廣節水型社會可作為水環境安全適應策略中調整產業發展的著眼點。

在響應層中，權重系數最大的依次為：環境污染治理投入占GDP比重(0.1035)、地表水功能區水質達標率(0.0796)、污水集中處理率(0.0647)，其中環境污染治理投入占GDP比重指標也是所有PSR模型指標中權重系數最大的，由此可見，在水環境安全中，在環保、水利、市政等領域加大環保資金投入是政府職能部門水環境保護的重要舉措。

3.2 壓力、狀態、響應指數分析

根據表1的標準化數值與表2的權重值，2010—2017年泰州市水環境安全PSR模型中準則層壓力、狀態和響應指數年際變化見圖1。

圖1 壓力-狀態-響應指數變化情況

由圖1可以看出，壓力指數波動較小，2010—2016年有微弱的升高趨勢，2017年漲幅最大且達到最高值。壓力指數的變化主要來自于人口、GDP以及工業廢水排放量等相關指標的變化，泰州市近年來人口略有增加，人均GDP顯著上升，這意味著社會創造的財富越大，對水環境的壓力與需求也就越大，合理的水環境整治措施使得工業廢水排放量下降明顯，因此泰州市水環境壓力指數呈升高趨勢。

狀態指數有所起伏，呈上升趨勢，2010—2014年增幅較大，隨后增幅減緩。狀態指數的變化主要取決于萬元GDP用水量、劣于Ⅲ類河段比例、萬元工業增加值用水量等指標。得益于泰州市最嚴格水資源管理制度的全面開展，泰州市劣于Ⅲ類河道比例從2012年的68.8%下降至2017年的35.0%，萬元GDP用水量、萬元工業增加值用水量等指標均逐年下降，這些指標的減少體現了泰州市相關政府職能部門對水資源環境整治與調控策略的顯著效果，并由此提升了水環境質量，減少了水資源消耗，提高了水環境的安全指數。同時，泰州市人均水資源量較低，需建立節水長效投入機制，加強節水宣傳，深入推進節水型社會建設。

響應指數有所波動，總體呈顯著的升高趨勢，近8年來，最高為2017年，最低為2012年。其中環境污染治理投入占GDP比重的權重最大，這反映了政府近年來注重并加強環保資金投入，尤其是近兩年來泰州市在實施最嚴格水資源管理制度、創建節水型社會、建設水生態文明城市的基礎上繼續投入大量資金用于水功能區達標整治工作，“263”專項環境整治，推行河長制等，其直接反映是，泰州市工業廢水排放量、人均公共綠地面積、劣于Ⅲ類河段比例等指標得到持續的改善，提高了泰州市水環境安全指數。此外，人均公共綠地面積與生態環境用水的穩步增加，加強了區域涵養水源和防止水土流失的能力，為促進水資源可持續利用提供了重要保證。

3.3 水環境安全綜合評價指數分析

2010—2017年間泰州市PSR模型的水環境安全綜合評價指數變化見圖2，相應的安全等級見表5。

圖2 泰州市水環境安全綜合評價指數變化情況

表5 泰州市水環境安全等級變化情況

由圖2可以看出，泰州市近幾年水環境安全指數2010年最低，為0.2449，隨后逐步上升，至2017年，水環境安全指數為0.8437，水環境質量總體呈持續改善勢頭，反映了泰州市在近幾年來加強水環境整治的成效，這與2012年政府實行最嚴格水資源管理制度、加大力度進行水環境整治密不可分。從表5可以看出，近8年，泰州市水環境安全2010—2012年為中警狀態，2013—2014年為預警狀態，這亦與泰州市創建節水型社會的舉措密不可分，2015—2016年在水生態文明城市創建的背景下，水環境安全等級為較安全狀態，2017年在最嚴格水資源管理制度的繼續深化、節水型社會建設新載體的積極推進、水生態文明城市創建的全面完成、水功能區達標整治、“263”行動計劃及全面推行河長制取得初步成效的背景下泰州市水環境安全首次呈現了安全狀態。

綜合泰州市水環境壓力、狀態、響應指數以及安全指數可以看出，泰州市工業的發展使得水環境有較大幅度的波動，工業發展是造成水環境壓力的主要因素，已受到政府職能部門的重視與調控，體現在對工業技術的改造、工業用水的監督管理、環保投資力度加大等方面，工業廢水排放量大幅度減少，萬元工業增加值用水量下降明顯，這些積極應對措施有效降低了水資源消耗，并對水環境改善起到了調節作用。同時，泰州市人民生活和農業活動對水環境產生的壓力有了較大的改觀，表現在人均用水量、農田灌溉畝均用水量均有不同程度的減少，萬元GDP用水量持續下降，單位耕地面積化肥施用負荷呈平緩趨勢。近年來，隨著最嚴格水資源管理制度的實行、節水型社會的創建、水生態文明城市的建設、河長制的全面推行、“263”行動全面鋪開，在全社會共同加強水資源保護這一背景下，環保意識增強、經濟發展方式調整、地表水水質改善、城鎮綠地覆蓋率增加，使得泰州市水環境安全指數呈現較大的上升趨勢，驗證了水環境整治取得的積極成效。

為提高泰州市水環境安全指數，降低水環境風險，水環境風險控制可著眼于以下方面：首先，增加科技研發及環保投入，積極推動水污染治理技術的發展，開展企業、生活和農業等節水技術研究，進一步減少水資源消耗，改善水環境；其次，應立足于現有水資源與水環境條件，實施開源節流措施，嚴格控制超越水資源和水環境承載能力的高耗水、高污染產業，嚴格控制污染排放，減少GDP增長所帶來的水資源需求壓力和水環境污染；最后，應進一步保證居民生活用水和水功能區水環境質量，加快產業結構調整與升級，優化水資源配額制，并持續增加城市綠地覆蓋率，保證水資源環境生態系統的良性發展。

4 結 論

本文采用PSR模型和AHP分析方法，對江蘇沿江城市泰州市2010—2017年間的水環境安全進行了研究，主要結論與建議如下：

a.泰州市水環境安全的PSR評價指標體系準則層中，響應層權重最大，人均GDP、萬元GDP用水量和環境污染治理投入占GDP比重分別在三個準則層中占有最大權重，反映了人類社會經濟活動對水環境安全影響較大。

b.泰州市水環境質量總體呈持續改善勢頭，PSR模型中壓力、狀態、響應指數總體均呈升高趨勢，以響應層最為明顯，反映了近年來政府相關職能部門注重并加強環保資金投入對于水環境安全有著積極的作用，取得了良好的效果。

c.為提高水環境安全指數，泰州市應立足現有水資源與水環境條件，通過增加科技研發及環保投入，開展節水技術研究，加快產業結構調整升級，嚴格控制污染排放，優化水資源配制，增加城市綠地覆蓋率，促進水生態系統的良性循環發展。

d.本次對指標體系的研究未能涵蓋全部影響指標，例如主要污染物排放量、水系連通率、污水處理廠再生水利用等。如何根據實踐的變化對評估指標體系進一步補充和完善，將是今后需要進一步研究的工作。