基于水生态环境压力指数及城市化与水生态压力耦合分析

韩 冰

(法库县农业技术推广与行政执法中心，辽宁 法库 110400)

0 引 言

铁岭市位于辽河流域，属于工业化城市，近些年来，随着铁岭市城市快速发展，流域水生态环境产生不同程度的影响[1]。有研究成果表明[2]，铁岭市从2000年开始，水质总体呈现下降变化趋势，但从2010年开始，由于铁岭市加大水环境治理的力度，水质总体呈现改善的变化趋势。近些年来，许多学者通过水生态环境压力指数的研究，分析城市水生态环境压力指数的变化，为区域水生态环境保护规划提供重要的价值[3-4]。这些研究成果均表明通过构建水生态环境指标体系，分析水生态环境压力指数和城市化发展水平之间的定量关系可有效实现区域水生态环境压力指数的变化特征分析，结合水生态环境压力指数的变化分析结果，科学有效制定区域的水生态环境保护规划。为此文章通过构建水生态环境压力指标体系，对铁岭市水生态环境压力指数进行分析，从而为铁岭市水生态文明建设和保护规划提供重要的支撑依据。

1 水生态环境压力指数计算方法

城市化分为2个部分：①第1部分为人口的集中城市化；②第2部分是农村向城市化逐步转变的过程。其包括2个层面的含义：①第1个层面为人口流动、产业以及社会结构的变迁；②第2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3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[5]，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。水生态环境压力指数评估指标体系，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：

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

(1)

负向指标：

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

(2)

式中：xij表示为第i年的第j个指标数据；xminj和xmaxj分别表示为第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：

(3)

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]为协调性较差；当D[0.3,0.6]为基本不协调；当D[0.6,0.8]为基本协调；当D[0.8,1.0]为协调较好。

表1 水生态环境压力指数评估指标体系

2 铁岭市水生态环境压力指数分析

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，选取铁岭市2000-2017年的相关数据进行分析，数据主要来源于锦州市统计年鉴和水资源公报中的数据。从锦州市城市化发展水平可看出，从2000年开始铁岭进入城市高速发展时期，因此选择的样本数据可体现城市化发展与水生态环境耦合协调发展的交互过程。

2.2 各系统综合指数分析结果

结合表1中城市化和水生态环境发展的各个指标，统计分析了铁岭市2005-2018年城市水生态压力指数。铁岭市水压力指数分析结果，见表2。

表2 铁岭市水压力指数分析结果

续表2 铁岭市水压力指数分析结果

从铁岭市城市化水平指标体系的综合评估值可知，铁岭市城市化发展水平呈现逐步递增的变化趋势，城市化水平年递增率可到2.5%，尤其是进入2015年以后，铁岭市的城市发展水平递增率可达到5%以上。而随着城市化水平的提高，铁岭市水生态压力指数也呈现递增变化，从水生态压力指数的分析结果可看出，铁岭地区水生态压力指数总体在0.10-0.33之间，总体呈现递增变化，水生态环境压力指数年递增率在2%以内，但从2010年开始，铁岭市水生态环境压力指数总体呈现一定程度的递减变化，这主要是因为2010年以后，铁岭市加大了水生态环境的治理措施，提高了水生态环境保护，使得水生态压力指数呈现一定程度的递减变化。

2.4 城市化与水生态压力耦合分析

在城市化与水生态环境综合指数分析的基础上，同建立耦合协调发展测度模型对铁岭市2005-2019年的水生态环境压力指数进行计算。铁岭市2005-2019年城市化与水生态环境耦合协调度分析结果，见表3。

表3 铁岭市2005-2019年城市化与水生态环境耦合协调度分析结果

从铁岭市城市化与水生态压力耦合分析结果可看出，城市化与水生态压力耦合度较高，城市发展与水生态环境压力耦合度在0.1742-0.2943之间，且耦合度呈现逐步递增的变化，表明城市化对水生态环境压力影响较为明显，从建立的指标体系可看出，人口城市和经济城市化是铁岭市城市化发展的主要2个因子，因此其对铁岭市水生态环境压力的影响程度较高，此外从铁岭市2005年-2019年水生态压力指数的分析结果可看出，随着城市化发展耦合度的提高，水生态环境压力指数呈现递增变化，且受到人口和经济城市化的影响也约为明显，因此考虑到水生态环境压力指数的影响，在加大区域水生态环境治理的同时，调整城市人口和经济化结构，优化城市人口比例，调整城市经济发展结构，可以有效降低铁岭市水生态压力指数的变化。

3 结 语

1)铁岭地区水生态压力指数总体在0.10-0.33之间，总体呈现递增变化，水生态环境压力指数年递增率在2%以内，但从2010年开始，铁岭市水生态环境压力指数总体呈现一定程度的递减变化。

2)城市发展与水生态环境压力耦合度在0.1742-0.2943之间，且耦合度呈现逐步递增的变化，表明城市化对水生态环境压力影响较为明显，从建立的指标体系可看出，人口城市和经济城市化是铁岭市城市化发展的主要2个因子。

3)加大区域水生态环境治理的同时，调整城市人口和经济化结构，优化城市人口比例，调整城市经济发展结构，可一定程度上降低铁岭市水生态压力指数的变化。