遼寧省水生態文明評價

于 玥

(遼寧省丹東水文局，遼寧 丹東 118000)

生態安全評價方法與框架為學者們研究水生態文明的主要依據，其目的是研判和識別在各類風險下的水環境生態健康的可持續能力及系統的完整性，從而對水系統環境的優劣狀態進行測評，達到防控不安全因素和洞察水生態安全格局的目標，可為維護區域水系統安全以及河流監管制度的建立提供重要參考。國內外學者深入探討了水生態指標體系、評價方法、計算模型和評價理論等知識群組。在評價理論上集中在預測與預警水生態、水生態承載力與水環境生態功能分析、生態健康與水生態風險評估等內容，構建的經典評價模型有景觀生態法、SDI模型、DPSEEA模型、AHP方法、DPSIR模型以及PSR框架模型等，采取了多種方法相耦合和單一評價等方法，而構建的指標體系因可行性、評價測度及模型體系的不同存在較大的差異。目前，各種理論方法在水生態文明評價中應用研究較為混亂，而其概念框架和可行性方法日趨成熟[1- 8]。

本文以遼寧省水生態文明為研究對象，從經濟社會、水環境、人口規模和土地利用等方面選擇評價指標，然后采用經典的壓力-狀態-響應PSR模型建立評價體系，對區域水生態文明狀態利用TOPSIS方法進行科學評價，以期為遼寧省水環境管理、水生態規劃以及水生態文明演變趨勢的預測提供參考依據[9- 13]。

1 區域概況

遼寧省占地面積14.8萬km2，共下轄撫順、鐵嶺、鞍山、沈陽等14個地級市和綏中縣、昌圖縣2個省管縣。境內為大陸性季風氣候，年降水量400～1100mm，其中70%以上降水集中在汛期的6～9月，并且以暴雨和強降雨為主。水資源補給以降水入滲和地表徑流為主，主要支流有渾河、大遼河、太子河、遼河等，其中遼河流域面積6.92萬km2，全長480km屬于遼寧省第一大河流，地形地貌有“六山一水三分田”之稱，地勢大致為自東西兩側向中部、自北向南傾斜的特征。區域內徑流量大、水系發達、水資源豐富，由于復雜的地形地貌和獨特的氣候條件限制其可開發利用量較少，存在邊際效益低、開采成本高、難度大等特點，另外區域間水環境、水資源與社會經濟存在較大差異。近年來，隨著遼寧省經濟社會、工業化及城鎮化的迅速發展，加之局部地區水資源開發過度及水環境保護意識薄弱，使得境內水生態安全和水系統服務功能持續下降[14- 17]。

2 研究方法

2.1 數據來源

本文以統計資料作為數據提取的主要來源，采用2006—2017年遼寧省水資源公報、統計年鑒及中國統計年鑒獲取各指標數據，研究期設定為2002—2017年。采用Excel軟件進行指標權重的計算、歸一化處理、數據預處理和TOPSIS方法合成運算等。

2.2 水生態文明評價體系

構建系統、全面的指標體系為評價區域水生態文明的關鍵環節。考慮到水生態文明具有的復雜性、結構性及多維性等特征，所建立的指標體系不僅要反映區域水生態狀況和水資源稟賦條件，而且還要體現水環境和人類活動間的關系。對水環境與人之間的影響關系利用PSR模型進行分析，從壓力、狀態、響應3個子系統將水生態文明指標進行劃分并確立相應的指標，從而更加全面的了解水生態環境受人類活動的驅動影響，對各生態因子間的反饋機制及作用關系從不同的角度進行理解，能夠深入的揭示水環境與經濟社會、自然生態間的影響機制。通過詳細分析遼寧省水生態壓力、水環境質量、水資源、人口規模及經濟發展等狀況，在遵循可行性、實用性、完整性與科學性原則的基礎上，依據PSR概念框架選擇生態安全評價指標，進而建立相應的評價體系見表1。

2.3 TOPSIS評價方法

TOPSIS評價法是一種通過檢測最劣解、最優解與待評價對象之間距離的多目標決策分析法，可單調排序目標變量的整體狀況。選擇2002—2016年為研究時域，參與評價的指標見表1，因此目標變量數n、評價因子數m分別為15、24，建立評價矩陣D=[xij]nxm，即：

(1)

式中，i=1，2，…，n；j=1，2，…，m。由于各參評指標的量綱存在差異無法直接用于計算，為提高數據的平滑度必須對各維因子值進行歸一化處理。本文采用極差法進行處理，其表達式為：

表1 水生態文明評價指標體系

(2)

式中，xminj、xmaxj—分別為矩陣各維的最小值、最大值。

通過歸一化處理可將初始矩陣轉化為標準矩陣y=[yij]nxm，在該矩陣中可確定各評價因子的最小值yminj與最大值ymaxj，在TOPSIS評價法中分別為各維最差與最優解。由此則根據如下公式計算確定遼寧省水生態文明指數I，即：

(3)

(4)

式中，w—水生態文明評價各因子權重，具體的計算流程參考文獻，權重計算結果見表1。

為更加客觀、形象的反映區域水生態文明狀況，按照等分原理將其劃分為Ⅰ～Ⅴ級5個標準，相應的評語依次為不和諧、較不和諧、基本和諧、較和諧與和諧5個等級，所對應的取值依次為0～0.2、0.2～0.4、0.4～0.6、0.6～0.8、0.8～1.0。

3 結果分析

3.1 水生態文明壓力

對遼寧省2002—2016年水生態文明各項指數依據文中所述方法進行計算，然后按照等級劃分標準確定相應的評價結果見表2。基于PSR概念框架建立的評價體系中壓力系統為負向指標，即水系統承受的壓力隨壓力指數的增大而減少，其和諧程度越高。根據表2可知，遼寧省水生態文明壓力系統在2002—2016年整體呈逐漸下降的變化特征，由2002年的0.8265逐漸減小至2016年的0.2745，所對應的評價等級由Ⅳ級逐漸下降至Ⅲ級。進一步分析其原因為此期間遼寧省城市擴展、工業化與城鎮化發展擠占了很多水域面積，同時生活與工農業用水量急劇增大，從而增大了系統壓力。

3.2 水生態文明狀態

遼寧省水環境質量狀況可通過水系統狀態指數值反映，經計算遼寧省2002—2016年的森林覆蓋率呈增大趨勢，從而增大了區域水源涵養能力，而區域污徑比、水土流失面積以及水土協調度等負向因素呈惡化趨勢，且水資源量呈不斷降低的特征；年際降水量、自然災害面積比等參數存在較大的波動。綜合而言，遼寧省水生態文明狀態在研究期間總體呈階段性減小趨勢，即2002—2009年由0.9068逐漸減少至0.7133，隨后逐漸降低至2016年的0.3057，相應的評價等級由Ⅴ級下降至Ⅲ級。

表2 遼寧省2002—2016年水生態文明評價結果

3.3 水生態文明響應

遼寧省水環境問題逐漸引起人們的重視，相關部門逐步加大了對水環境的治理程度。根據表2可以看出，在2002—2016年期間該區域的水生態文明響應指數呈波動性增大趨勢，由2002年的0.3648增大至2016年的0.7216，相應的評價等級由之前的Ⅱ級增大至Ⅳ級。

3.4 水生態文明綜合分析

綜合考慮水生態響應、狀態與壓力等因素影響，該區域綜合評價指數呈有序變化的特征。2002年綜合指數最大為0.7035，處于較和諧狀態，雖然該指數值在2009年有所下降，但仍整體處于較和諧水平，可見遼寧省水生態文明在該階段處于較好狀態。在一系列其他因素的綜合影響下，該區域綜合指數于2010年下降至0.6以下，并且在2010—2016年一直處于基本和諧狀態。整體來看，遼寧省水生態文明在2002—2016年的人水關系仍然不容樂觀，需要加強對水環境的治理，進一步提升水系統與人類活動的可持續發展能力。

4 結論

對2002—2016年遼寧省水生態文明狀態采用TOPSIS方法和PSR概念框架進行動態評價，從而揭示了其演變特征為：水生態文明綜合指數由較和諧水平逐漸下降至基本和諧狀態，依然面臨著較大的壓力，評價結果能夠客觀、全面的反映區域水資源實際狀況。進一步分析子系統變化特征發現，該區域水生態環境除響應子系統外其他各方面均下降趨勢，水系統環境破壞嚴重且水生態壓力沉重，這對于指導水生態建設規劃和水環境治理具有重要的現實意義，未來應注重水環境維護、水生態涵養與經濟社會的協調發展。