阜新市水生態環境壓力指數構建與評估分析

那海珍

(大連云康科技有限公司，遼寧 大連 116000)

0 引 言

當前，隨著城市水生態文明建設不斷發展，城市的水生態問題逐步成為社會公眾關注的熱點問題[1]。如何在當前水生態環境變化下保障水生態環境的良性可持續發展是許多研究學者關注的重點領域[2]。當前許多學者通過分析水生態壓力來評估區域水生態環境狀況[3-6]，這些研究成果表明這種方式的水生態評估結果可充分考慮城市水生態環境影響的綜合影響，評估結果更為合理和可靠。但是如何構建一種可定量分析區域水生態環境壓力指數評估指標體系才能更符合區域水生態環境變化狀況一直是個難題。近些年來，一種水生態壓力綜合指標體系逐步被提出，并在許多區域中得到應用[7-8]，但通過這些城市應用效果評估，不同城市水生態環境影響因素有所差異，需要結合區域城市水生態變化特點，去構建水生態壓力評估指標體系，才能更為準確的反映區域的水生態環境狀況。為此以阜新市為具體實例，結合區域水生態環境統計數據，對其水生態壓力指數進行評估，研究成果對于阜新地區水生態保護具有重要參考價值。

1 生態壓力指數構建方法

城市化分為兩個部分，第一部分為人口的集中城市化，第二部分是農村向城市化逐步轉變的過程，其包括兩個層面的含義，第一個層面為人口流動、產業以及社會結構的變遷，第二部分是景觀的變化，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三個層面。在對城市化與水生態環境進行概念界定后，依照相關研究[8]-[15]，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，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：

(1)

負向指標：

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

(2)

式中：xij為第i年的第j個指標數據；xminj和xmaxj分別為第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：

表1 阜新市生態壓力評估指標體系

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]表示為高壓狀態；當D[0.3,0.6]表示為中壓狀態；當D[0.6,0.8]表示為低壓狀態；當D[0.8,1.0]表示為無壓狀態。

2 阜新市水生壓力指數評估

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，選取阜新市2000-2017年的相關數據進行分析，數據主要來源于阜新統計年鑒和水資源公報中的數據。從阜新城市化發展水平可看出，從2000年開始阜新進入城市高速發展時期，因此選擇的樣本數據可體現阜新市水生態環境耦合協調發展的交互過程。

2.2 指標影響度計算結果

結合阜新市水生態壓力構建的一級和二級評估指標，基于阜新市水生態統計數據，對阜新市水生態環境影響的一級和二級影響度進行評估，評估結果如表2所示。

表2 阜新市水生態環境影響評估度

從不同年份阜新市水生態環境影響評估度可看出，隨著年份的遞增，阜新市一級和二級指標水生態環境影響均呈現明顯的遞增變化，尤其是在近5年，其增幅明顯有所提升。在阜新市水生態環境影響的一級指標中，人口城市化和水生態環境狀態的影響度最高，而空間城市化和水生態環境保護的影響度相對較低，而在其二級指標中，產業比重、生活污水排放量以及工業廢水排放量的影響度較大，尤其是生活和工業廢水排放量是阜新市水生態環境二級指標影響度最高的兩個因素。從2011年以后，阜新市人口和經濟城市化的快速發展，加速了區域城市生活和工業廢水的排放，此外受農業產值的增加，農業面源污染也對阜新市水生態環境產生不同程度的影響。

2.3 阜新市水生態壓力評估

結合阜新市2000年-2017年的各項水生態環境指標的統計值，基于前面所述的水生態壓力指數評估方法對阜新市的水生態壓力指數進行評估，評估結果如表3所示。

表3 阜新市水生態壓力指數評估結果

從阜新市2000年-2017年水壓力指數評估結果可看出，阜新市總體呈現低壓狀態，部分年份呈現高壓狀態，水生態高壓狀態主要集中在2000-2005年，這一時期由于阜新市人口、經濟城市化的快速發展，尤其是這一時期水質控制指標相對較低，使得進入城市水域河道的生活、工業以及農業污染排放增多，因此這一時期阜新市水生態環境總體處于高壓狀態，通過對阜新市主要水質監測斷面2000年-2005年的水質數據進行分析，這一時期阜新市水質總體較差，和計算結果吻合度較高。從2005年開始阜新市加大對生活以及城市污染排放率，并加大污水處理的力度，使得其水生態壓力指數得到有效控制，水生態環境壓力指數從2006年開始逐步轉變到中壓力狀態、2010年屬于阜新市水生態環境的高壓狀態，主要是因為2010年屬于阜新市極度枯水年份，河道水量較少，使得河道內的水生態環境狀況很難得到有效保障，因此該年份處于水生態環境的高壓年份，通過對該年份的水環境數據進行調查分析，該年份各水質監測點水環境狀況較差，這也進一步驗證了方法的合理性。從2015年開始，阜新市進行了嚴格的水資源雙控管理制度，在控制水量指標的同時，對其水質指標也進行嚴格控制，在雙控措施下阜新市的水生態環境具有較為明顯的好轉，使得從2015年連續三年其水生態環境壓力指數高于0.7，屬于低壓狀態，通過對2015年阜新市水質數據看出，2015年開始阜新市的水質基本可達到較好地狀況。

3 結 論

1)在阜新市水生態環境影響的一級指標中，人口城市化和水生態環境狀態的影響度最高，而空間城市化和水生態環境保護的影響度相對較低，而在其二級指標中，產業比重、生活污水排放量以及工業廢水排放量的影響度較大，尤其是生活和工業廢水排放量是阜新市水生態環境二級指標影響度最高的兩個因素。

2)阜新市水生態壓力總體呈現中壓狀態，部分年份呈現高壓狀態，水生態高壓狀態主要集中在2000-2005年，這一時期由于阜新市人口、經濟城市化的快速發展，尤其是這一時期水質控制指標相對較低，使得進入城市水域河道的生活、工業以及農業污染排放增多，因此這一時期阜新市水生態環境總體處于高壓狀態。