本溪市水資源承載力評價研究

宋明遠

(遼寧省阜新水文局,遼寧 阜新 123000)

0 引 言

近年來,本溪市人口數呈下降趨勢,勞動力隨之降低,從而制約該市經濟發展,另外,該市外流人口呈遞增趨勢。人口的流動及增長也影響著水資源承載力。故選取人均GDP值、工業萬元GDP用水量、農業灌溉用水定額、人口自然增長率作為社會經濟狀況評價的指標[1]。本溪市位于遼寧東部山區,森林覆蓋程度影響著水資源承載力,故選取森林覆蓋率作為一個評價指標。

從本溪市水質點源污染方面分析,本溪市渾江流域和太子河流域老官砬子以上區域的地表水水質較好,基本上達到Ⅱ類標準。而老官砬子以下,由于大峪溝、溪湖溝、千金溝、本鋼建材廠、福金溝、鄭家河溝等排污口的污水匯入,太子河水質惡化至劣Ⅴ類。細河流域下馬塘以上,由于沒有大量的排污,水質較好達到Ⅱ類標準;下馬塘以下,由于南芬區大量生活污水和各廠礦的污水排放,細河流經北臺廠區后水質急劇下降為劣Ⅴ類,最終匯入太子河。

從本溪水質面源污染方面分析,根據2018年數據,全市污廢水排放總量為9495萬t,主要污染物中,工業化學需氧量產生量4.21萬t,去除率98.41%;工業氨氮產生量0.39萬t,去除率94.11%。水體中的主要超標污染物是氨氮及高錳酸鹽指數。其中氨氮污染物的來源主要是農業化肥的使用。農村生活污水基本上不經過處理直接排放,城市生活污水基本能通過污水處理廠的處理,再排放至水體中,但由于污水處理廠的處理能力有限,處理的不及時不徹底同樣會對水體產生污染[2-4]。

1 評價指標

選取萬元單位GDP廢水排放量、城鎮污水處理率以及單位農田面積氮磷肥施用量作為生態環境狀況的評價指標。評價指標體系詳見表1,各指標數據見表2。

表1 水資源承載力評價指標體系

表2 水資源承載力評價指標數據表

2 模型建立

2.1 評價指標等級劃分

為了更好地反映各等級水資源承載能力情況,根據各指標數據的變化情況結合部分文獻劃分方法,現分別對每個因素劃分為5個等級,以便于定量且直觀的反映各等級因素對承載力的影響程度。評價指標等級劃分見表3。

表3 評價指標類型及等級劃分表

2.2 指標權重的計算

根據模糊層次分析法結合部分文獻取值方法進行主觀判斷建立準則層及相應指標層的模糊一致判斷矩陣[5]。

計算得岀各指標的主觀權重見表4。對于指標層客觀權重,根據熵權法步驟處理得到指標層標準化矩陣,然后根據式(6-8)、(6-9)、(6-10),計算各指標客觀權重及綜合權重。對于準則層客觀權重,先利用指標層各指標客觀權重乘以其指標實際值構成準則層判斷矩陣,再利用熵權法得到準則層標準化矩陣,計算得到準則層客觀權重及綜合權重。最后,將準則層綜合權重乘以指標層綜合權重得到指標層各評價指標對于目標層的最終權重值W=(ω1,ω2,…ω13),詳見表4。

表4 評價指標權重值

3 結果及分析

3.1 模糊綜合評判評價結果

將2010—2018年各個指標的具體數值按照指標極性和大小分類,得到相應隸屬度矩陣,再將表4中最終權重與隸屬度矩陣對應相乘得到模糊綜合評價矩陣,最后進行量化得到最終評價結果,見表5。

表5 本溪市水資源承載力綜合評價結果

從表5可以看出,2010—2018年中,大部分年份的評價結果都是Ⅲ級,2016年和2018年承載結果較好,評價結果為Ⅱ級。整體看來,本溪市各年的水資源承載力比較穩定,且穩定在Ⅲ級一般可承載水平。但綜合評價值有增加的趨勢,最后三年中有兩年已經達到了Ⅱ級的水平[6-8]。

從模糊綜合評判評價 結果來看,本溪市水資源承載力整體穩定在III級,但有不斷改善提高的趨勢。

4.2 物元分析評價結果

將待評物元中的數據輸入物元模型,計算2010年各評價指標關于各評價等級的關聯度,結果見表6。各年份的各評價指標關于各評價等級的綜合關聯度見表7,各年份水資源承載力對各評價等級的綜合關聯度見表8。

表6 2010年水資源承載力評價指標對各評價等級的關聯度

表7 各年份水資源承載力評價指標對應各評價等級

表8 各年份水資源承載力對各評價等級的綜合關聯度

根據表7提供的單個指標與等級關聯度信息,人均虛擬水量、水資源利用效率、人口自然增長率、人均GDP、森林覆蓋率、城鎮污水處理率、水資源匱乏指數、單位農田面積氮肥施用量以及生態環境用水占比9個指標在2010—2018年出現不同等級的上升趨勢或者保持著較高等級,說明這些指標對研究區水資源承載力等級的保持具有重要的貢獻。農田灌溉用水定額、萬元GDP耗水量、第二產業萬元GDP用水量、水資源開發利用率、單位GDP廢水排放量等4個指標在這9年間出現不同等級的下降趨勢或者保持著較低等級,成為制約本溪市水資源承載力等級提升的因素[9-10]。綜合分析,提高萬元GDP用水量,減少污染物排放量是目前提高水資源承載力最快速和最有效的手段。

從表8可以看出,2010—2018年中,所有年份的評價結果都可以認定為Ⅲ級。其中2012和2015年的評價結果在-1-0之間且與之相鄰的Ⅱ級承載力數值更大,說明這幾年的水資源承載力可基本認定為Ⅲ級并具備向Ⅱ級轉化的趨勢,其他年份的評價結果均>0,可見近幾年的水資源承載力整體較為穩定。

4 結 語

2010—2018年本溪市水資源承載力等級處于一般可承載水平并呈現比較穩定的趨勢。各評價指標中城鎮污水處理率等9個指標對本溪市水資源承載力等級的保持具有重要的貢獻。而第二產業萬元GDP用水量等四個指標是制約本溪市水資源承載力等級提升的重要因素。經過分析可以看出,人均GDP和萬元GDP廢水排放總量兩項數值的波動是造成這四個指標等級下降或始終較低的主要原因。因此未來應該對這兩項數據給予足夠重視,進而達到提升水資源承載力的目的。

本溪市水資源承載力并未達到最優的強承載水平,存在很大的提升空間。因此對于水資源承載力等級的保持具有重要貢獻的指標應繼續保持,對于制約本溪市水資源承載力等級提升的指標應采取相應措施,提高用水效率,減少污染物排放、促進經濟發展是提高水資源承載力最直接也最有效的措施。