江苏沿江城市泰州市水环境安全研究

2019-10-25

水资源开发与管理 2019年10期

(1.江苏省水文水资源勘测局泰州分局，江苏泰州 225300； 2.江苏省泰州引江河管理处，江苏泰州 225321)

近年来，江苏省沿江地区在长三角区域一体化和长江经济带战略实施的背景下经济高速发展，但随之也带来了河道阻断、水系不连通、湖荡水面被侵占、水土流失、水体黑臭化、城市水生态保护与修复滞后等水环境问题，制约着沿江区域经济可持续发展，因此，对江苏沿江城市水环境安全的研究具有重要意义。

1 研究区域概况

泰州为江苏沿江八市之一，地处长江三角洲北翼，是江苏长江经济带的重要组成部分，以老通扬运河为界，分属里下河腹部区和通南沿江区(扬)，境内水网稠密，湖荡相连，有大小河道16000多条，湖荡40余个，建有各类通江涵闸277座。泰州市下辖海陵区、高港区、姜堰区、兴化市、靖江市和泰兴市，总面积5787.26km2，其中河网水面积1180.81km2，长江岸线96.3km。近年来，泰州市逐步融入长三角，努力建设成为 “承南启北、襟东带西、跨江融合”的节点城市，经济运行良好，2017年实现地区生产总值4744.53亿元，增长8.2%。

2 指标体系的建立和评估方法

2.1 PSR模型指标体系的构建

采用“压力-状态-响应”(Pressure-State-Reponse，PSR)模型[1-2]进行泰州市水环境安全评价，根据泰州市社会经济、自然资源、生态环境以及政策手段等实际情况，结合相关选取原则，共选取了21项评价指标，包括压力层指标6项，状态层8项，响应层7项，对水环境压力-状态-响应之间的相互作用进行定量分析和因果关系分析。根据相关统计年鉴、水资源公报、环境状况公报等资料，泰州市水环境安全评价PSR模型2010—2017年评价指标相关数据见表1。

表1 泰州市水环境安全PSR模型指标体系及年份值

2.2 基于AHP的指标权重确定

采用层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)计算泰州市PSR模型各评价指标的权重，对准则层的3个要素、相应准则层对应的指标层的各个要素分别进行两两比较，构造判断矩阵，要求其随机一致性比例CR<0.1[3]，计算得到的特征向量即为权重，见表2。

2.3 指标数据的标准化

为便于计算分析，对不同量纲的各评价指标数据进行标准化，极值法、线性插值法、标准化方法、数学模型法、隶属度方法等[4-6]均为常用的方法，其中线性插值法数据标准化公式如下[7]：

(1)

(2)

式中：x′为标准化值；x为原始值；xmax为指标时间序列的最大值；xmin为指标时间序列的最小值。

2010—2017年泰州市PSR模型21项评价指标标准化的年份值见表3。

表2 PSR模型中各指标的权重系数

表3 泰州市水环境安全PSR模型指标标准化的年份值

续表

2.4 综合评价指数的确定

采用各个因子指标加权求和计算水环境安全评价的综合指数[8]，公式如下：

(3)

式中：Ei为水环境安全综合评价综合指数；eij为评价指标数据标准化后的数值；wj为指标权重；n为准则层数；j为相应准则层内评价因子数。

水环境安全综合指数根据综合指数分级方法共划分为5个等级[9]，见表4。

表4 水环境安全状态分级标准

3 计算结果与分析

3.1 指标权重分析

根据指标权重分析结果，准则层中压力、状态、响应三者权重的比为0.2194∶0.3741∶0.4065，PSR模型中的响应层对水环境安全的作用与影响最为明显，其次为状态，最后为压力。

在压力层中，权重系数最大的依次为：人均GDP(0.0676)、人口(0.0448)、工业废水排放量(0.0378)，说明影响泰州市水环境安全压力层的主要因素是人口和经济的增长、工业企业废水的排放，反映了沿江经济带经济增长对水环境所造成的巨大压力。

在状态层中，权重系数最大的依次为：万元GDP用水量(0.0828)、劣于Ⅲ类河段比例(0.0690)、万元工业增加值用水量(0.0518)，可以看出，在当前泰州市经济发展及城市化发展中，用水量的变化对水环境状态具有重要的影响，如何开展企业节水技术研究、降低工业用水消耗、推广节水型社会可作为水环境安全适应策略中调整产业发展的着眼点。

在响应层中，权重系数最大的依次为：环境污染治理投入占GDP比重(0.1035)、地表水功能区水质达标率(0.0796)、污水集中处理率(0.0647)，其中环境污染治理投入占GDP比重指标也是所有PSR模型指标中权重系数最大的，由此可见，在水环境安全中，在环保、水利、市政等领域加大环保资金投入是政府职能部门水环境保护的重要举措。

3.2 压力、状态、响应指数分析

根据表1的标准化数值与表2的权重值，2010—2017年泰州市水环境安全PSR模型中准则层压力、状态和响应指数年际变化见图1。

图1 压力-状态-响应指数变化情况

由图1可以看出，压力指数波动较小，2010—2016年有微弱的升高趋势，2017年涨幅最大且达到最高值。压力指数的变化主要来自于人口、GDP以及工业废水排放量等相关指标的变化，泰州市近年来人口略有增加，人均GDP显著上升，这意味着社会创造的财富越大，对水环境的压力与需求也就越大，合理的水环境整治措施使得工业废水排放量下降明显，因此泰州市水环境压力指数呈升高趋势。

状态指数有所起伏，呈上升趋势，2010—2014年增幅较大，随后增幅减缓。状态指数的变化主要取决于万元GDP用水量、劣于Ⅲ类河段比例、万元工业增加值用水量等指标。得益于泰州市最严格水资源管理制度的全面开展，泰州市劣于Ⅲ类河道比例从2012年的68.8%下降至2017年的35.0%，万元GDP用水量、万元工业增加值用水量等指标均逐年下降，这些指标的减少体现了泰州市相关政府职能部门对水资源环境整治与调控策略的显著效果，并由此提升了水环境质量，减少了水资源消耗，提高了水环境的安全指数。同时，泰州市人均水资源量较低，需建立节水长效投入机制，加强节水宣传，深入推进节水型社会建设。

响应指数有所波动，总体呈显著的升高趋势，近8年来，最高为2017年，最低为2012年。其中环境污染治理投入占GDP比重的权重最大，这反映了政府近年来注重并加强环保资金投入，尤其是近两年来泰州市在实施最严格水资源管理制度、创建节水型社会、建设水生态文明城市的基础上继续投入大量资金用于水功能区达标整治工作，“263”专项环境整治，推行河长制等，其直接反映是，泰州市工业废水排放量、人均公共绿地面积、劣于Ⅲ类河段比例等指标得到持续的改善，提高了泰州市水环境安全指数。此外，人均公共绿地面积与生态环境用水的稳步增加，加强了区域涵养水源和防止水土流失的能力，为促进水资源可持续利用提供了重要保证。

3.3 水环境安全综合评价指数分析

2010—2017年间泰州市PSR模型的水环境安全综合评价指数变化见图2，相应的安全等级见表5。

图2 泰州市水环境安全综合评价指数变化情况

表5 泰州市水环境安全等级变化情况

由图2可以看出，泰州市近几年水环境安全指数2010年最低，为0.2449，随后逐步上升，至2017年，水环境安全指数为0.8437，水环境质量总体呈持续改善势头，反映了泰州市在近几年来加强水环境整治的成效，这与2012年政府实行最严格水资源管理制度、加大力度进行水环境整治密不可分。从表5可以看出，近8年，泰州市水环境安全2010—2012年为中警状态，2013—2014年为预警状态，这亦与泰州市创建节水型社会的举措密不可分，2015—2016年在水生态文明城市创建的背景下，水环境安全等级为较安全状态，2017年在最严格水资源管理制度的继续深化、节水型社会建设新载体的积极推进、水生态文明城市创建的全面完成、水功能区达标整治、“263”行动计划及全面推行河长制取得初步成效的背景下泰州市水环境安全首次呈现了安全状态。

综合泰州市水环境压力、状态、响应指数以及安全指数可以看出，泰州市工业的发展使得水环境有较大幅度的波动，工业发展是造成水环境压力的主要因素，已受到政府职能部门的重视与调控，体现在对工业技术的改造、工业用水的监督管理、环保投资力度加大等方面，工业废水排放量大幅度减少，万元工业增加值用水量下降明显，这些积极应对措施有效降低了水资源消耗，并对水环境改善起到了调节作用。同时，泰州市人民生活和农业活动对水环境产生的压力有了较大的改观，表现在人均用水量、农田灌溉亩均用水量均有不同程度的减少，万元GDP用水量持续下降，单位耕地面积化肥施用负荷呈平缓趋势。近年来，随着最严格水资源管理制度的实行、节水型社会的创建、水生态文明城市的建设、河长制的全面推行、“263”行动全面铺开，在全社会共同加强水资源保护这一背景下，环保意识增强、经济发展方式调整、地表水水质改善、城镇绿地覆盖率增加，使得泰州市水环境安全指数呈现较大的上升趋势，验证了水环境整治取得的积极成效。

为提高泰州市水环境安全指数，降低水环境风险，水环境风险控制可着眼于以下方面：首先，增加科技研发及环保投入，积极推动水污染治理技术的发展，开展企业、生活和农业等节水技术研究，进一步减少水资源消耗，改善水环境；其次，应立足于现有水资源与水环境条件，实施开源节流措施，严格控制超越水资源和水环境承载能力的高耗水、高污染产业，严格控制污染排放，减少GDP增长所带来的水资源需求压力和水环境污染；最后，应进一步保证居民生活用水和水功能区水环境质量，加快产业结构调整与升级，优化水资源配额制，并持续增加城市绿地覆盖率，保证水资源环境生态系统的良性发展。