阜新市水生态环境压力指数构建与评估分析

那海珍

(大连云康科技有限公司，辽宁 大连 116000)

0 引 言

当前，随着城市水生态文明建设不断发展，城市的水生态问题逐步成为社会公众关注的热点问题[1]。如何在当前水生态环境变化下保障水生态环境的良性可持续发展是许多研究学者关注的重点领域[2]。当前许多学者通过分析水生态压力来评估区域水生态环境状况[3-6]，这些研究成果表明这种方式的水生态评估结果可充分考虑城市水生态环境影响的综合影响，评估结果更为合理和可靠。但是如何构建一种可定量分析区域水生态环境压力指数评估指标体系才能更符合区域水生态环境变化状况一直是个难题。近些年来，一种水生态压力综合指标体系逐步被提出，并在许多区域中得到应用[7-8]，但通过这些城市应用效果评估，不同城市水生态环境影响因素有所差异，需要结合区域城市水生态变化特点，去构建水生态压力评估指标体系，才能更为准确的反映区域的水生态环境状况。为此以阜新市为具体实例，结合区域水生态环境统计数据，对其水生态压力指数进行评估，研究成果对于阜新地区水生态保护具有重要参考价值。

1 生态压力指数构建方法

城市化分为两个部分，第一部分为人口的集中城市化，第二部分是农村向城市化逐步转变的过程，其包括两个层面的含义，第一个层面为人口流动、产业以及社会结构的变迁，第二部分是景观的变化，主要为土地利用规模和方式的变化。水生态环境主要是水生态环境相关要素，主要为水生态环境、水生态压力以及水生态环境保护三个层面。在对城市化与水生态环境进行概念界定后，依照相关研究[8]-[15]，对城市化与水生态环境协调发展的综合评估指标体系进行构建，指标体系见表1。由于不同评估指标量纲、正负影响、量级存在差异，采用极差方法对各指标进行标准化处理：

正向指标：

(1)

负向指标：

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

(2)

式中：xij为第i年的第j个指标数据；xminj和xmaxj分别为第j个指标最小值和最大值；xij'表示为第i年的第j个指标的标准化处理值，该值越大表示正向影响度也高。 在表1中，处理水生态环境压力指标为负向影响，其他指标均为正向影响指标。采用多级熵权处理方法对各指标进行权重计算：

表1 阜新市生态压力评估指标体系

其中：xi‘表示为第i年综合指标；n表示为分析总年份。在权重计算基础上，对城市化与水生态环境耦合协同演变综合指数进行计算：

(4)

式中：Vi为综合指数。在综合指数分析基础上，建立城市化与水生态环境耦合协调发展测度模型：

(5)

T=αf(x)+βf(y)

(6)

(7)

式中：C为耦合指数；f(x)和f(y)分表为城市化与水生态环境综合指数；k为协调发展指数；T为协调发展综合指数；α和β为协调系数，文章取值分别为0.5、0.6；D为协调发展度。结合相关研究[15]，对评估等级进行划分，当D[0,0.3]表示为高压状态；当D[0.3,0.6]表示为中压状态；当D[0.6,0.8]表示为低压状态；当D[0.8,1.0]表示为无压状态。

2 阜新市水生压力指数评估

2.1 数据来源

考虑城市化发展与水生态环境数据的统计口径一致性和可得性，选取阜新市2000-2017年的相关数据进行分析，数据主要来源于阜新统计年鉴和水资源公报中的数据。从阜新城市化发展水平可看出，从2000年开始阜新进入城市高速发展时期，因此选择的样本数据可体现阜新市水生态环境耦合协调发展的交互过程。

2.2 指标影响度计算结果

结合阜新市水生态压力构建的一级和二级评估指标，基于阜新市水生态统计数据，对阜新市水生态环境影响的一级和二级影响度进行评估，评估结果如表2所示。

表2 阜新市水生态环境影响评估度

从不同年份阜新市水生态环境影响评估度可看出，随着年份的递增，阜新市一级和二级指标水生态环境影响均呈现明显的递增变化，尤其是在近5年，其增幅明显有所提升。在阜新市水生态环境影响的一级指标中，人口城市化和水生态环境状态的影响度最高，而空间城市化和水生态环境保护的影响度相对较低，而在其二级指标中，产业比重、生活污水排放量以及工业废水排放量的影响度较大，尤其是生活和工业废水排放量是阜新市水生态环境二级指标影响度最高的两个因素。从2011年以后，阜新市人口和经济城市化的快速发展，加速了区域城市生活和工业废水的排放，此外受农业产值的增加，农业面源污染也对阜新市水生态环境产生不同程度的影响。

2.3 阜新市水生态压力评估

结合阜新市2000年-2017年的各项水生态环境指标的统计值，基于前面所述的水生态压力指数评估方法对阜新市的水生态压力指数进行评估，评估结果如表3所示。

表3 阜新市水生态压力指数评估结果

从阜新市2000年-2017年水压力指数评估结果可看出，阜新市总体呈现低压状态，部分年份呈现高压状态，水生态高压状态主要集中在2000-2005年，这一时期由于阜新市人口、经济城市化的快速发展，尤其是这一时期水质控制指标相对较低，使得进入城市水域河道的生活、工业以及农业污染排放增多，因此这一时期阜新市水生态环境总体处于高压状态，通过对阜新市主要水质监测断面2000年-2005年的水质数据进行分析，这一时期阜新市水质总体较差，和计算结果吻合度较高。从2005年开始阜新市加大对生活以及城市污染排放率，并加大污水处理的力度，使得其水生态压力指数得到有效控制，水生态环境压力指数从2006年开始逐步转变到中压力状态、2010年属于阜新市水生态环境的高压状态，主要是因为2010年属于阜新市极度枯水年份，河道水量较少，使得河道内的水生态环境状况很难得到有效保障，因此该年份处于水生态环境的高压年份，通过对该年份的水环境数据进行调查分析，该年份各水质监测点水环境状况较差，这也进一步验证了方法的合理性。从2015年开始，阜新市进行了严格的水资源双控管理制度，在控制水量指标的同时，对其水质指标也进行严格控制，在双控措施下阜新市的水生态环境具有较为明显的好转，使得从2015年连续三年其水生态环境压力指数高于0.7，属于低压状态，通过对2015年阜新市水质数据看出，2015年开始阜新市的水质基本可达到较好地状况。

3 结 论

1)在阜新市水生态环境影响的一级指标中，人口城市化和水生态环境状态的影响度最高，而空间城市化和水生态环境保护的影响度相对较低，而在其二级指标中，产业比重、生活污水排放量以及工业废水排放量的影响度较大，尤其是生活和工业废水排放量是阜新市水生态环境二级指标影响度最高的两个因素。

2)阜新市水生态压力总体呈现中压状态，部分年份呈现高压状态，水生态高压状态主要集中在2000-2005年，这一时期由于阜新市人口、经济城市化的快速发展，尤其是这一时期水质控制指标相对较低，使得进入城市水域河道的生活、工业以及农业污染排放增多，因此这一时期阜新市水生态环境总体处于高压状态。