規劃環評中水資源環境承載力的研究與實證

賈江雁

（上海莘然環境管理有限公司，上海市 閔行 200240）

1 研究工業區概況

上海市某工業區位于上海市閔行區西北，是上海市貫徹落實“兩規合一”政策后出現104個產業區塊的一個地區。規劃面積為759公頃。工業區成立之初，以機械設備制造、汽車配件、電子、服裝加工等為主導產業。隨著工業區產業升級轉換，現已調整為以技術服務業、機電制造業、現代物流業為主導產業，力爭營造一個生態型綠色環保的產業園，并形成一個跨國公司的投資中心、研發中心集聚的智力型工業區。工業區現今面臨的主要環境問題有水環境污染、空氣污染以及土壤污染等。為實現該地區工業經濟的長久穩定增長，需要對其環境承載力進行研究，以期為該地區未來發展提供優化路徑，實現人與自然和綠色工業的全面建設。

2 研究方法

2.1 指標體系構建

在上述研究工業區中水環境污染問題、土壤污染問題以及地下水污染問題的污染根源在于工業廢水排放。為此，本文將以水資源環境承載力作為主方向，構建以規劃環評為基礎的承載力綜合評價指標體系。在該領域的研究中，國內外學者對其指標劃分為自然供給、社會影響以及污染承受能力等三大模塊[1]。后有學者構建出以社會經濟、生態和社會資源等為評價核心的3個評價指標體系，支撐對環境承載力的理論研究[2]。由此可看出影響水資源環境承載力的因素具有多樣性特點，涵蓋自然、社會和物質本身的凈化能力[1]。以上海市某工業區實際情況可知，該地區以新興工業產業為主，在空間范圍內該地區不涉及《上海市主體功能區規劃》禁止開發區域。為此，研究將以《上海市生態環境保護“十四五”規劃》、《上海市水污染防治行動計劃實施方案》和《上海市水環境功能區劃（2011年修訂版）》等政策為基礎，結合上海市某工業區所在區域現今發展現狀與未來發展規劃構建水資源評價指標體系[2]，爭取在2030年底實現本地用水質量的全面提升，進而實現當地生態系統各項功能的全面提升[3]。

2.2 指標權重確定

為使構建的指標權重更具科學性，本文將采取主客觀結合的方式，并利用AHP法和熵權法得出指標權重，然后運用乘法集成法獲得組合權重，以此方式得到最終的指標權重[4-5]。

2.2.1 AHP法

依據AHP法的相關基本原理構建用于指標準則層的判斷矩陣，即影響研究工業區水資源承載力的社會經濟、水資源以及水生態環境判斷矩陣，對所有參檢數據進行一致性檢驗，以此明確各準則層的評價權重。同時需要針對每層指標構建判斷矩陣，同樣對其進行一次一致性檢驗，明確各指標在每層中的權重；最后得到矩陣中每一層每一項評價指標的權重。

2.2.2 熵權法

熵權法是一種利用指標變異程度來獲得權重的一種賦權方法。熵權法在本研究中的主要計算步驟為：第一，對指標進行標準化，因矩陣中各指標量綱與不同數量級之間相差較大，所有需要對其進行一次標準化處理，正負指標標準化為：

第二，計算得出指標的熵，即：

第三，計算得出指標的熵權值，即：

上式中：uij表示第i項指標下第j年指標的實際值（i=1，2，…，m，j=1，2，…，n）；uij′表示第i項指標下第j年指標的標準值；fij=uij′/Σni=1uij′表示第i項指標下第j年的水資源承載力的特征比重；Hi表示第i項指標的熵；γi表示第i項指標熵權由乘法集成法得出的指標組合權重“Wi”，Wi的計算式為：

上式中：θi表示由AHP法獲得的第i項指標權重。

3 評價方法

3.1 模糊綜合評價模型

因研究工業區的未來社會發展屬于可控但不穩定因素，所以在規劃環評視域下該工業區水資源環境承載力需要利用模糊綜合評價法進行模型構建[6]。設該地區水資源承載力評價指標的集合為“U”，U=（u1，u2，…，um），評價等級共分為3級用“V”表示，V=（v1，v2，v3）。其中，v1代表指標狀況為優，有利于該地區實現上述水環境保護的目的；v2代表指標狀況為良，該地區需要對現有產業進行微調以增加地區水資源承載能力；v3代表該地區指標較差，已經威脅到部分地區水環境質量與環境的承載能力需要及時進行整頓。模糊綜合評價模型的計算步驟為：首先需要根據隸屬函數明確指標隸屬度，然后根據隸屬度得到評判矩陣“R”；其次明確評判結果矩陣“Q”；最后獲得研究區水資源承載力綜合評分值“P”。

上式中：rxy表示U對評價等級V的隸屬度；k表示評價等級（k=1，2，3）；W表示權重向量（W=w1，w2，…，wm；bk表示為評價等級V對綜合評判結果Q的隸屬度；α表示量化賦分向量[α=（0.95，0.5，0.05）]

3.2 障礙度模型

為進一步探究指標的影響明確研究工業區水資源承載力與社會發展情況的關系，并了解可以制約水環境承載力的主要阻礙因素，本文在此引入障礙度模型。此模型可以通過因子貢獻率、指標偏離率以及障礙度等因素進行診斷。其中因子貢獻度與指標組合權重相同；指標偏離度“Vi”是第i項影響指標與實際承載力間發展目標的實際差距；阻礙度“pi”表示單項指標對水資源承載力的阻礙度；用“p”表示分類指標對水資源承載力的阻礙度。計算公式為：

4 水環境承載力評價結果討論

4.1 整體評價

依據模糊綜合評價模型對2020～2022年上海市某工業區水環境承載力進行測算。經上述模型測算可知上海市某工業區水環境承載力水平正處于穩步上升趨勢，綜合評分值從2020年的0.3475增至2022年的0.4758，預測年均增長可達到0.06415。從宏觀角度上看，在實現研究區水資源環境承載力不斷上升控制中，該地區的產業增值也在不斷增長。從社會發展角度來看，該地區正逐漸淘汰底端產業為新興產業提供發展空間，例如技術服務業、機電制造業、現代物流業等產業。除此之外，在規劃環評政策的指引下依照《上海市閔行區總體規劃暨土地利用總體規劃（2017-2035 年）》方針，現今研究工業區的第二產業已經壓縮至35.71%，第三產業已經增長至64.29%，在未來工業區還會繼續秉持規劃環評準入要求，實現工業區與周邊地區產業的協調發展。從產業污水處理角度來看，該地區的工業產業網絡已經基本建成污水處理系統，能夠實現工業廢水的集中處理，在很大程度上可以解決該地區工業產業繼續增長所面臨的水資源承載力問題，實現環境承載力的穩步提升。

4.2 子系統評價

從規劃環評視域下水資源承載力的子系統影響指標角度進行分析，進一步對社會經濟發展與地區水資源承載力間的關系進行探究。在2012～2014年間上海市閔行區水資源生態環境子系統的相關評分分值持續上升，到2012年達到峰值，主要影響因素在于2009年全面實行的規劃環評政策影響，后期評分值略為下降的主要原因在于，在各行業競爭市場經濟過程中失去對該政策的落實，且當地政府也屬于對相關政策的調整的與落實。在2016年至2021年間上海市閔行區的社會經濟子系統評分值由0.4576逐漸升至0.7656，整體呈穩步快速上升趨勢，與此同時該地區的經濟實力也在顯著增強，為今后的工業與水環境承載力協同發展奠定基礎。

4.3 指標評價

利用模糊綜合評價模型得出評價指標的評分值，如圖1所示（2022數值為預測值）。

圖1 上海市某工業區水環境承載力評價指標評分值

以上圖數據對研究工業區水資源環境承載力的社會經濟、水資源和水生態進行分析，探究在規劃環評政策下水資源環境承載力發生變化的主要原因。

4.3.1 社會經濟

由圖1數據可知，當城市化水平（u1）發展到一定程度之后，隨著人均GDP（u2）、第三產業的GDP比例（u3）以及工業產業能耗（u4）的評分值不斷增加，人口密度（u5）的評分值會隨之降低。2012至2022年城市化水平從76.5%升至82.1%；人均GDP從3.87×105元增至12.46×105元；第三產業GDP比例從47.98%升至57.43%；工業能耗降低總比下降52.94%；人口密度達到1 000人km2。受到江蘇、上海市等城市經濟增長的影響，閔行區的經濟實力也在不斷累積壯大，使得自然能源可以得到更加合理的有效地利用，推動社會經濟評分值的持續增長，但隨著人口不斷流入產生的社會經濟與自然不平衡問題仍是影響研究區未來水資源承載力均衡的重要問題。

4.3.2 水資源

由上圖1數據可知，僅單位GDP用水量（u6）以及工業用水的重復利用率（u7）兩項指標在2012年至2022年間呈現良好的發展態勢，其水資源利用率（u8）、人均水資源量（u9）和人均日生活用水量（u10）和每hm2農灌用水量（u11）的評分值均低于0.3100。2012至2022年該地區人均本地水資源量仍不能達到850 m3，低于2021年全國人均淡水的擁有量，其與世界人均淡水占有量差距巨大。同時，當地的人均日生活用水量始終維持在300 L/人的高耗水平區間當中，第一產業每hm2的農灌用水量可達到6 000 m3以上。由此可看出在上海市經濟實力不斷增強的同時，也不可避免地會產生一些難以解決的水資源供需矛盾問題，此現象會對當地的水資源利用與均衡帶來巨大壓力。

4.3.3 水生態環境

由上圖1數據可知，閔行區近年來的污水處理率（u12）、單位GDP的廢水排放量（u13）、單位工業產值生活污水排放量（u14）以及人均公園綠地面積（u15）等指標評分值正不斷升高，但工業用水功能區的水質達標率（u16）評分值卻一直低于0.4100。從產業與水資源關系角度上來看，2012至2021年的污水處理率從83.1%升至95.3%；單位GDP廢水排放量下降60.8%；單位工業產值的生活污水排放量下降89.4%。這在一定程度上得益于政府積極開展水資源承載力與各項污染物專項治理工作，通過消除低產值高排放的企業，降低單位產值下污染物的排放標準。但隨著城市人口的不斷增長與經濟水平的不但提高，研究區的污染排放總量正持續增加，如廢水排放總量（u17）上升約46.2%，而工業固廢的總量（u18）增長約62.5%。

4.4 障礙度評價

以障礙度模型為基礎對研究工業區的工業產業與水資源承載力關系進行分析。影響研究區水環境承載力的主要障礙因素均集中在水資源的各項子系統當中，主要涵蓋水資源的開發利用率與人均水資源量方面。2021年充沛的降水促使該地區水資源開發利用率與人均水資源量的障礙度下降為0，但這不表明水功能區的水質達標率與人口密度之間成正比。綜合2012至2021年的模糊指標判斷障礙度的趨勢，隨著研究區人口密度障礙度的不斷升高，水資源利用率與人均水資源占有量會成為均衡該地區水資源環境承載力的關鍵阻礙因素。為此，需要當地政府積極進行微觀調控，提前做好預防工作。

5 結論

綜上所述，在規劃環評政策的積極影響下，上海市某工業區已經實現水資源環境承載力的正向發展，隨著地區產業的不斷發展，該地區已經做好均衡水資源承載力分配的工作。所研究工業區正積極從工業產業方向、社會經濟、自然承載負荷以及調控政策等角度努力打好未來地區經濟蓬勃發展的基礎。