阿克苏水环境承载力变化分析

王立峰

（阿克苏水文勘测局,新疆 阿克苏 843000）

0 引言

水环境承载力是承载力理念与水环境概念相结合的研究[1]从微观上来看，水环境承载力是指在一定的水域中自然和社会结合的条件下，水资源可以连续被使用，其能容纳的最大污染物和污水能够通过自我调节和净化，而不影响特定的水质目标。宏观上来看，水环境承载力是指在一定的社会、经济和技术条件下，一定区域（流域）的水系统功能所支撑的社会经济发展和人民生活[2]。制定科学有效的对策，改善阿克苏地区水环境质量已成为阿克苏地区整体发展的关键问题。通过对阿克苏地区水环境承载力的研究，可以客观准确地计算水环境承载力的价值。本文通过对承载力值变化的分析，找出阿克苏地区水环境存在的问题，并针对具体问题提出切实可行的解决方案，以期提高区域水环境承载力[3]；保障阿克苏地区水环境承载力、水环境安全和经济社会可持续发展，对经济发展和环境保护具有重要意义，对走环境保护与发展并重的道路具有重要的科学价值和现实意义。

1 研究区概况

阿克苏市位于新疆维吾尔自治区西部，市境总面积18369.9 km2。属暖温带干旱气候地区，降雨量稀少，蒸发量大，气候干燥。市境内有阿克苏新大河、老大河及长年不冻的多浪河流过，年径流量114 亿m3，还有储量5 亿m3的地下水。市境内的天然河、湖与人工引、排渠系、水库等组成密布的水网，滋养着广阔无垠、郁郁葱葱的肥美农田和绿洲。市境地势平坦，土层深厚，水源充足。

2 数据来源及研究方法

2.1 数据来源

该文各项评价指标原始数据提取自《新疆统计年鉴》（2012-2018年）、《阿克苏市统计年鉴》（2012-2018年）、《阿克苏市环境状况公报》（2012-2018年）。

2.2 选取评价指标

在分析水环境承载力影响因素的基础上，从系统论的角度，构建基于社会经济、水资源、水环境和水生态复合系统的水环境承载力综合评价体系[6]。根据指标选取原则，通过频度统计和理论分析相结合等方法选取指标，共构建了9个指标，见图1。

图1 水环境承载力体系构件图

2.3 权重确定

水环境承载力指标体系的指标受人口、社会、经济、产业结构、工业生产体系、技术水平、生态环境等因素的影响，其生活条件和变化特征对水环境的同步性有不同的影响。在评价区域水环境承载力时，需要考虑这些差异，根据指标的影响程度，确定评价过程中的独立作用。在水环境承载力评价的全过程中，对同一层次指标的重要程度进行了量化分布，并在总体评价中对各项指标进行评价，区分对价格的影响，客观反映实际情况，合理评价。

通过对阿克苏地区水环境承载力评价指标的计算，得到各指标的权重值[7]，见表1。

表1 指标选择及其权重结果

2.4 水环境承载力的评价

（1）均方差决策法

平均方差决策方法反映了系统指标对同一方案属性值的方差程度[8]。首先，每个评价指标设置为一个随机变量，三组Gj（J=1,2，…N），Bi（I=1,2，…N），di（i=1,2，…N）Gj是一个指数变量集，Bi是一个集合（本文中是一年），di是Gj的上集，Gj下Bi的无量纲属性值是随机变量的值，这些值对这些随机变量进行分布，将这些平均方差归一化，并对各评价指标进行加权。

具体计算过程是先将原始指标标准化，记录为矩阵Y=（Yij）m×n，n=0.01Bi，m=Gj，然后计算随机变量的平均值。

最后，将各标准层的标准值组合成一个新的矩阵，通过反复使用上述公式，得到目标层的标准值，即水环境综合承载力评价值。

（2）数据标准化

距离变换法能很好地处理上述数据；距离变换法是统计数学中的一种方法[9]。标准化后的新数据，每个指标值的最大值为1，最小值为0，其余值在0和1之间，从而简化了计算的数据量。

区间变换法对应的效益指标计算公式如下：

其中，x为指标数据初始值，y为指标标准化后的值。

3 结果分析

结合表1 准则层因素集Z的权重结果，再次应用以上公式，得到均方差决策法计算的阿克苏地区区水环境承载力评价值。

图2 阿克苏地区水环境承载力变化趋势图

图2 显示了用均方差法计算阿克苏地区水环境承载力的水平趋势。由图2 可知，阿克苏地区2012年～2017年间的水环境承载力在0.2～0.5之间，2018 的水环境承载力大于0.5。线性回归趋势线斜率大于0，表明承载力总体呈上升趋势。阿克苏地区水环境承载力总体上呈平稳上升趋势，最大波动幅度在2013 年～2015 之间。2013 年经济承载力下降，2013 年～2014 年变化相对稳定，但仍在稳步上升。

图3 分承载力变化图

由图3 可以看出，2012 年～2018 年经济分承载力呈增长趋势，增长率为184%。增幅最大的是2017 年～2018 年，主要是国家定向扶贫工作的实施，使农民人均收入有所增加。2012 年～2017 年，人口分承载力逐年提高，增长165.5%。从2017 年～2018 年，这一数字有所下降。除2016 年～2017 年略有下降外，其他年份生态分承载力也相应提高，主要受城市污水处理效率提高和水资源供需平衡的影响。

基于所有指标的范围限制和评价方法本身的计算特性，计算最大数据范围内的评价范围。水环境负荷介于0 和1 之间[10]。当所有指标达到最佳标准时，最大值接近1。否则，最小值为0。在对国家环境保护标准评价指标中的指标数据进行分类的基础上，收集了阿克苏地区长期建设规划数据，收集了社会运行相关数据的评价数据和指标本身的评价范围，并参考其他文献，得出了适合阿克苏地区水环境负荷的分级标准，见表2。

表2 承载力与可承载类型对照

根据表中的分类标准，阿克苏地区水环境承载力总体评价为差、极差，反映了阿克苏地区经济、社会和生态发展仍有许多方面有待加强。从实际水环境的特点来看，易受外部不利因素的影响，外部环境反馈明显[11]。

4 结论

在分析阿克苏地区水资源现状和水环境现状的基础上，利用水环境承载力模型，构建由九个指标构成的水环境承载力评价体系，采用均方差决策法计算水环境承载力。

（1）阿克苏地区水环境承载力标准值在0.2 ～0.5 之间，从2012 年～2017 之间，2018的值大于0.5。整个研究期间水环境承载力逐年提高。

（2）根据承载力评价类型，阿克苏地区市2012 年～2017 年间水环境承载力评价类型为差，水环境状态脆弱，2018年评价一般，水环境状态一般。

（3）对分承载力的计算中表明，由于经济的持续增长和人均水资源利用率的提高，经济子承载力增长184%，社会承载力增长165.5%，除2016 年～2017 年外，其他年份生态子承载力均增长。

由于缺乏数据和指标体系中指标的数量和功能有限，需要加强阿克苏地区水环境特征和现状的反映。建议进一步完善阿克苏地区水环境承载力指标体系，丰富指标的内涵和范围，使水环境承载力研究更加全面、客观。