基于水生態環境壓力指數及城市化與水生態壓力耦合分析

韓 冰

(法庫縣農業技術推廣與行政執法中心，遼寧 法庫 110400)

0 引 言

鐵嶺市位于遼河流域，屬于工業化城市，近些年來，隨著鐵嶺市城市快速發展，流域水生態環境產生不同程度的影響[1]。有研究成果表明[2]，鐵嶺市從2000年開始，水質總體呈現下降變化趨勢，但從2010年開始，由于鐵嶺市加大水環境治理的力度，水質總體呈現改善的變化趨勢。近些年來，許多學者通過水生態環境壓力指數的研究，分析城市水生態環境壓力指數的變化，為區域水生態環境保護規劃提供重要的價值[3-4]。這些研究成果均表明通過構建水生態環境指標體系，分析水生態環境壓力指數和城市化發展水平之間的定量關系可有效實現區域水生態環境壓力指數的變化特征分析，結合水生態環境壓力指數的變化分析結果，科學有效制定區域的水生態環境保護規劃。為此文章通過構建水生態環境壓力指標體系，對鐵嶺市水生態環境壓力指數進行分析，從而為鐵嶺市水生態文明建設和保護規劃提供重要的支撐依據。

1 水生態環境壓力指數計算方法

城市化分為2個部分：①第1部分為人口的集中城市化；②第2部分是農村向城市化逐步轉變的過程。其包括2個層面的含義：①第1個層面為人口流動、產業以及社會結構的變遷；②第2部分是景觀的變化，主要為土地利用規模和方式的變化。水生態環境主要是水生態環境相關要素，主要為水生態環境、水生態壓力以及水生態環境保護3個層面。在對城市化與水生態環境進行概念界定后，依照相關研究[5]，對城市化與水生態環境協調發展的綜合評估指標體系進行構建。水生態環境壓力指數評估指標體系，見表1。由于不同評估指標量綱、正負影響、量級存在差異，采用極差方法對各指標進行標準化處理：

正向指標：

x,ij=(xmaxj-xij)/(xmaxj-xminj)

(1)

負向指標：

x,ij=(xij-xminj)/(xmaxj-xminj)

(2)

式中：xij表示為第i年的第j個指標數據；xminj和xmaxj分別表示為第j個指標最小值和最大值；xij'表示為第i年的第j個指標的標準化處理值，該值越大表示正向影響度也高。 在表1中，處理水生態環境壓力指標為負向影響，其他指標均為正向影響指標。采用多級熵權處理方法對各指標進行權重計算：

(3)

其中：xi‘表示為第i年綜合指標；n表示為分析總年份。在權重計算基礎上，對城市化與水生態環境耦合協同演變綜合指數進行計算：

(4)

式中：Vi為綜合指數。在綜合指數分析基礎上，建立城市化與水生態環境耦合協調發展測度模型：

(5)

T=αf(x)+βf(y)

(6)

(7)

式中：C為耦合指數；f(x)和f(y)分表為城市化與水生態環境綜合指數；k為協調發展指數；T為協調發展綜合指數；α和β為協調系數，文章取值分別為0.5、0.6；D為協調發展度。結合相關研究[15]，對評估等級進行劃分，當D[0,0.3]為協調性較差；當D[0.3,0.6]為基本不協調；當D[0.6,0.8]為基本協調；當D[0.8,1.0]為協調較好。

表1 水生態環境壓力指數評估指標體系

2 鐵嶺市水生態環境壓力指數分析

2.1 數據來源

考慮城市化發展與水生態環境數據的統計口徑一致性和可得性，選取鐵嶺市2000-2017年的相關數據進行分析，數據主要來源于錦州市統計年鑒和水資源公報中的數據。從錦州市城市化發展水平可看出，從2000年開始鐵嶺進入城市高速發展時期，因此選擇的樣本數據可體現城市化發展與水生態環境耦合協調發展的交互過程。

2.2 各系統綜合指數分析結果

結合表1中城市化和水生態環境發展的各個指標，統計分析了鐵嶺市2005-2018年城市水生態壓力指數。鐵嶺市水壓力指數分析結果，見表2。

表2 鐵嶺市水壓力指數分析結果

續表2 鐵嶺市水壓力指數分析結果

從鐵嶺市城市化水平指標體系的綜合評估值可知，鐵嶺市城市化發展水平呈現逐步遞增的變化趨勢，城市化水平年遞增率可到2.5%，尤其是進入2015年以后，鐵嶺市的城市發展水平遞增率可達到5%以上。而隨著城市化水平的提高，鐵嶺市水生態壓力指數也呈現遞增變化，從水生態壓力指數的分析結果可看出，鐵嶺地區水生態壓力指數總體在0.10-0.33之間，總體呈現遞增變化，水生態環境壓力指數年遞增率在2%以內，但從2010年開始，鐵嶺市水生態環境壓力指數總體呈現一定程度的遞減變化，這主要是因為2010年以后，鐵嶺市加大了水生態環境的治理措施，提高了水生態環境保護，使得水生態壓力指數呈現一定程度的遞減變化。

2.4 城市化與水生態壓力耦合分析

在城市化與水生態環境綜合指數分析的基礎上，同建立耦合協調發展測度模型對鐵嶺市2005-2019年的水生態環境壓力指數進行計算。鐵嶺市2005-2019年城市化與水生態環境耦合協調度分析結果，見表3。

表3 鐵嶺市2005-2019年城市化與水生態環境耦合協調度分析結果

從鐵嶺市城市化與水生態壓力耦合分析結果可看出，城市化與水生態壓力耦合度較高，城市發展與水生態環境壓力耦合度在0.1742-0.2943之間，且耦合度呈現逐步遞增的變化，表明城市化對水生態環境壓力影響較為明顯，從建立的指標體系可看出，人口城市和經濟城市化是鐵嶺市城市化發展的主要2個因子，因此其對鐵嶺市水生態環境壓力的影響程度較高，此外從鐵嶺市2005年-2019年水生態壓力指數的分析結果可看出，隨著城市化發展耦合度的提高，水生態環境壓力指數呈現遞增變化，且受到人口和經濟城市化的影響也約為明顯，因此考慮到水生態環境壓力指數的影響，在加大區域水生態環境治理的同時，調整城市人口和經濟化結構，優化城市人口比例，調整城市經濟發展結構，可以有效降低鐵嶺市水生態壓力指數的變化。

3 結 語

1)鐵嶺地區水生態壓力指數總體在0.10-0.33之間，總體呈現遞增變化，水生態環境壓力指數年遞增率在2%以內，但從2010年開始，鐵嶺市水生態環境壓力指數總體呈現一定程度的遞減變化。

2)城市發展與水生態環境壓力耦合度在0.1742-0.2943之間，且耦合度呈現逐步遞增的變化，表明城市化對水生態環境壓力影響較為明顯，從建立的指標體系可看出，人口城市和經濟城市化是鐵嶺市城市化發展的主要2個因子。

3)加大區域水生態環境治理的同時，調整城市人口和經濟化結構，優化城市人口比例，調整城市經濟發展結構，可一定程度上降低鐵嶺市水生態壓力指數的變化。