游客旅游活动对广安市响水滩水库水质影响的时间序列分析

余 波，钟雪雯，赵红梅

(绵阳师范学院资源环境工程学院，四川绵阳 621006)

0 引言

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，旅游业逐渐呈现旺盛增长的趋势，各地旅游业也在不断的开发.旅游活动的过度开展也带来了很多的环境问题，使之超过了景区环境负荷量，对景区自然生态环境造成了极大的负面影响[1].因而，如何促进旅游开发活动与生态环境之间和谐持续健康的发展，缓解二者之间的矛盾，已经成为国内外众多学者和相关人士的研究热点.在20世纪60年代，国外学者已经就关于旅游业的发展对水体的影响进行了研究，大众旅游导致了水污染[2].也有学者提出旅游对海滨地区的污染更为突出[3-4].Almeida等[5]选取9个指标进行分析，认为旅游活动对水质产生了一定程度上的负面影响.同时，国外学者日益关注对诸如游泳和划船等水上活动引起水体的浊度增加的研究[6].还有旅游对地下水的影响也引起重视[7].王群等从研究方法与研究区域、旅游与水质、水量相互影响等方面对国外旅游对水环境影响研究进行了综述[8].与国外相比，中国对旅游水环境的关注和研究起步较晚[9]，落后国外近半个多世纪[10].我国学者在旅游活动对水质影响的研究区域涉及风景区、湿地公园、乡村生态旅游区与滨河流域[11-16]，也有对旅游活动对岩溶地下水的影响分析的研究[17-18]，还包含旅游活动对水库、湖泊水质的干扰度研究[19-21].对水环境的评价方法主要有模糊综合评价法、单因素污染指数法和水污染综合评价法[8].时间序列分析方法也有用于水质评价的研究，有学者运用基于灰色关联系数矩阵的TOPSIS法评价入出库水质[22].也有采用时间序列预测方法预测渭河天水段水域各断面的水质的[23].

总体而言，国外针对旅游活动对水质环境的影响的相关研究，主要关注水质、水生生物与旅游管理等，主要采用定性和定量相结合，定量研究为主[7].国内学者主要关注旅游区的水质评价，而很少分析旅游活动对水环境的影响因素[24].更少有学者采用时间序列分析方法对水质指标的监测数据和游客人数进行分析旅游活动对水质的影响.

响水滩水库，又名翠湖风景区，作为广安市一级饮用水源保护区，为广安市岳池县县城及周边乡镇近200万居民提供饮用水水源.但近年来，随着人民生活水平的提高和经济的快速发展，水产养殖业、餐饮业、服务娱乐业也得到了充分的发展，响水滩水库旅游业的发展造成了库区严重的水污染，居民生活主要的饮用水水源受到严重的威胁[24].本文通过在响水滩水库选取3个不同功能区5种水体环境质量监测数据——水温(℃)、pH值、电导率(EC)、溶解氧(DO)、浑浊度(TUR)评价与分析，以及从时间序列上对水库水质旅游活动的强度进行对比分析，去揭示水质的变化与库区旅游开发活动的关联性.通过对2001年到2012年的游客数量与水质综合污染指数的比较，去发现旅游人数的增加对水质的影响.

1 材料与方法

1.1 数据来源

本文数据来源为两部分：(1)《岳池环境质量报告书》2011 年和 2012 年对响水滩水库进行的环境监测数据；(2)2001年至2012年《广安年鉴》上的响水滩水库年旅游人数.岳池县环境监测站收集到的2011年和2012年的响水滩水库环境监测数据见表1.

表1 响水滩水库不同功能区环境监测数据Tab.1 Environmental Monitoring Data of Different Functional Areas of Xiangshuitan Reservoir

1.2 方法与模型

1.2.1 加权综合模型评价法[25]加权综合模型评价法即运用多个指标对多个参评的因子进行评价，再乘以权重的方法.见公式(1)：

(1)

上式中，Q是水质加权综合指数，Ci是第i种评价因子的测量值；C0i是第i种评价因子的评价标准值，环境水质标准值来源于GB3838—2002，Wi是权重系数[25].主要过程分三步：(1)将各评价指标做标准化处理；(2)根据各属性的特性构造动态加权函数；(3)构建综合评价模型，并作出评价.权重系数是根据专家经验法进行确定，征求了同行业十几名专家的重要性评价意见，再计算各评价因子的平均数，得到其相对重要性指数，再进行归一化处理，最后得出评价因子的权重系数.

1.2.2 时间序列法 本文选取2011年10月到2012年11月的一年时间《岳池环境质量报告书》中对响水滩水库水质监测数据，根据时间序列分析方法分析一周周中与周末的三个功能区的水质变化趋势.并选取2001年至2012年的游客数量时间序列，分析水质变化趋势与旅游人数变化的关联性，充分说明旅游业的开展对水库水质变化有较大的影响.

2 评价因子与时间序列分析

2.1 确定评价因子

首先将响水滩水库分为3个不同功能区，分别为休闲区、游泳区、养殖区.在响水滩水库水体环境监测过程中，考虑所选取评价因子的主要原理有：(1)连续性；(2)综合性；(3)增量性.根据《地表水和污水监测技术规范》(HJ/T91-2002)和现场调查的库区水质污染情况，评价因子拟选取水温、pH值、电导率(EC)、溶解氧(DO)以及浑浊度(TUR)等5项水质指标.水温作为水体中多种化学物质含量的重要影响因素，直接影响水体自净能力及水中细菌的生长繁殖.pH、DO及EC均是反映水体质量的总体状况的指标.TUR是一个反映游船、皮划艇等水上旅游项目对水质影响的重要的水体物理指标[7].

2.2 旅游活动对水质的影响的时间序列分析

在时间分布上，旅游活动对水质的影响是不同的.比如说淡季的旅游人数减少，对水质的影响程度就小于旺季，周末旅游人数的增加就会增强旅游活动的强度，从而导致比平时对水质的影响更大[7].因此，本文选取周末和周中两个时间段的水质监测数据对比分析反映旅游活动对水质的影响.

根据《岳池环境质量报告书》中对响水滩水库水质监测数据，由于数据缺失等客观条件的限制，文中选取2011年10月到2012年10月的一年时间，每月取一周中间的一天和周末的一天(通常是每月的第二个周三以及第三个周日).

3 结果与讨论

3.1 各监测点水质评价及分析

上文提到，本文采取加权综合模型来对响水滩水库水体进行质量评价，各评价因子对水质的影响重要程度进行权重的确定，水温作为水体中多种化学物质含量的重要影响因素，直接影响水体自净能力.pH和EC是反映水体质量的总体状况的指标.因此，水温、pH和EC对水质影响重要程度较高.DO虽然也是水体自净能力的一个指标，但它的含量与空气中氧的分压、水的温度密切相关，因此重要程度明显低于水温.TUR作为水体重要的物理指标，需要人力搅动才能增大，因此也就相对来说影响程度没那么明显.根据以上表1的数据，通过加权综合模型评价公式(1)计算出各功能区中水温、pH、EC、DO、TUR评价因子的权系数分别为：0.25，0.2，0.23，0.12，0.13.

由表2可知，休闲功能区和游泳功能区水质综合污染指数普遍高于养殖区，从2011年和2012年平均功能区综合污染指数看，休闲功能区和游泳功能区与养殖区的差距就更显著，这充分说明库区旅游活动对水质变化有很大影响.

3.2 水质监测结果与时间序列对比分析

3.2.1 周中与周末水质监测数据的对比分析 通过周末和周中两个时间段的水质监测数据对比分析，来反映旅游人数的增加或旅游强度的加大对水质的影响.

由表3可知，对响水滩水库三个不同功能区所抽取的水质监测数据来看，周末的水质数据明显高于周中，二者的差异明显.通过三个功能区两组数据对比来看，前两个指标水温与pH值周末和周中的数据差异较小，而EC、DO和TUR的数值对比差异较大.在这5个指标之中，EC、DO和TUR等理化指标更能反映出旅游活动所引起的水质变化.所以，有必要着重分析这三类指标在在不同的功能区中周中与周末的对比情况.

表3 各功能区水质指标均值及范围Tab.3 Mean value and range of water quality indexes in each functional area

图1 各功能区周中及周末组DO平均值Fig.1 Average DO value of midweek and weekend in each functional area图2 各功能区周中及周末组EC平均值Fig.2 Average EC value of midweek and weekend in each functional area

图1中不同时间下各功能区的DO值相比，三个功能区的溶解氧DO周中均高于周末.分析可得，库区旅游业的发展，导致大量餐饮废水及游客、工作人员产生的生活污水大量排放，大量有机物存在于湖水中，在微生物的新陈代谢作用下进行降解.再者，在废水的排放过程中大量含氮、磷等营养物质的输入会引起水体富营养化，促使水中藻类和其他浮游植物进行大量繁殖，水体中溶解氧量急剧下降，水质遭到严重污染.

根据表3和图2，可以得出：①各功能区的周中的平均水温高于周末组；②周末组的EC值高于周中组；③水温的变化趋势和EC值不一致.但EC值的变化可以解释为来自周围的娱乐设施的影响，特别是酒店和餐馆排放的洗涤水，在周末期间也更频繁地使用.随着周末游客的增多，污水排放量比一周内要多.可以看到，旅游人数越多，旅游活动强度增加，EC值升高.因此，短期时间内旅游活动会对水质产生影响.

根据图3中浑浊度TUR的变化看出，不同功能区周末的浑浊度值均高于周中.由此可以看出水中悬浮物的增加会对水质变化产生显著影响.悬浮物的存在会使水变得更浑浊，从而降低水体透明度，阳光穿透能力减弱，水中绿色植物的光合作用就会受到抑制.休闲功能区水体浊度与游轮等水面活动密切相关，游轮运行频率非常高，从翠鸟邮轮公司获悉，在高峰期每天有超过10 000游客乘游船玩耍.虽然周中的船流量相对较小，但由于湖水的深度较浅，船的螺旋桨会被湖底淤泥搅动，这也会导致湖底的浊度增加.在短期内游轮等水上活动与浊度呈正相关.

图3 各功能区周中及周末组TUR平均值Fig.3 Average TUR value of midweek and weekend in each functional area

3.2.2 长期内游客量与水质变化的耦合性分析 响水滩水库景区游客量的波动情况见图4.2011年12月至2012年5月份，响水滩水库的旅游人数呈现递增趋势.而在2月份因春节长假，使得游客人数达到峰值40万人.从6月份开始进入一年中的淡季，七八月份游客的增长或因岳池县附近的人们去避暑和旅游，有小幅度的升高，为39.8万人.所测各不同功能区中旅游活动最为集中，受到影响最为严重的是休闲区(既有游船，又有餐饮服务类).所以决定选取一年时间中休闲功能区的水质数据再将其与游客量进行比较，便可反映旅游活动强度与响水滩水库水质变化的关联性.

图4 响水滩水库景区各月接待游客人数变化图(单位：万人)Fig.4 The change trend of the number of tourists of Xiangshuitan Reservoir in each month

从图5、图6、图7可以看出，溶解氧DO、电导率EC和浑浊度TUR与游客数量没有明显关联.由于7、8月份天气炎热，游客数量较少，响水滩水库处于旅游淡季时，浑浊度TUR的值最高，达到一年中的峰值，而溶解氧DO含量最低，表明这一时间段库区水质最差.因此，从长期来看，旅游活动和水质的溶解氧DO、电导率EC和浑浊度TUR等指标的影响相关性并不显著，长期的水质变化还是与水温、pH值等物理指标的影响相关度高些.

图5 休闲区溶解氧与游客量的相关关系变化图Fig.5 Relationship between Dissolved Oxygen and Tourist Volume in Leisure Area图6 休闲区电导率与游客量相关关系变化图Fig.6 The correlation between electrical conductivity and tourist volume in leisure area

3.3 水质变化趋势与旅游人数变化分析

根据响水滩水库2001年至2012年十年的旅游人数与计算后所得的综合污染指数的对比分析(见图8)，可以看出，水质综合污染指数的变化区间为0.66～1.25，2004年以前范围0.66～0.83，幅度不大[14].随后的几年，先出现一个小波峰，随后又急剧上升.并且，旅游人数和综合污染指数的波动变化大致相同，由此可以说明，响水滩水库在进行旅游开发以来水质的综合污染指数逐渐增加，水质状况逐渐下降.

图7 休闲区浑浊度与游客量相关关系变化图Fig.7 The correlation between turbidity and tourist volume in leisure area图8 响水滩水库水质变化趋势与旅游人数变化Fig.8 The change Trend of Water Quality and Tourist volume in Xiangshuitan Reservoir

3.3.1 旅游开发活动较其他产业对水质影响明显 在用加权综合模型对响水滩水库水体质量进行综合评价中可以看出，休闲功能区和游泳功能区水质综合污染指数普遍高于养殖区，从2011年和2012年平均功能区综合污染指数看，休闲和游泳功能区与养殖区的差距就更显著.加上实地调查，响水滩水库是以发展旅游活动的休闲区为主，夏季时游泳区开放，这两个功能区产生的污染是响水滩水库水环境功能下降的主要原因.再者，在靠近水库的当地居民以养殖水产为主要生活来源，养殖废水等也造成了一定的污染.

3.3.2 短期时间内旅游活动会对水质产生影响 在根据岳池县环境监测站提供的2011年10月至2012年10月一年时间内对响水滩水库三个不同功能区水质的测定，其中选取的为DO、EC、TUR等综合性水质指标.通过周中与周末的数据来看，周末的水质数据明显高于周中，二者的差异明显.通过三个功能区两组数据对比来看，前两个指标水温与pH值周末和周中的数值差异较小，而EC、DO和TUR的数值对比差异较大.随着周末游客的增多，污水排放量比一周内还多，EC值、TUR平均值升高，各功能区周中水质要好于周末.由于受到旅游活动的影响，周末的餐饮住宿排放的污水增多，游船等水上娱乐活动明显增多.所以短期内旅游活动对响水滩水库水质好坏有明显影响，二者呈正相关关系.

3.3.3 长期时间内旅游活动对响水滩水库水质的影响并不显著 从长期水质数据与游客量比较来看，溶解氧DO、电导率EC和浑浊度TUR与游客数量没有明显关联.响水滩水库处于旅游淡季时，游客数量较少，浑浊度TUR的值最高，达到一年中的峰值，而溶解氧DO含量最低，表明这一时间段库区水质最差.因此，从长期来看，旅游活动和水质的溶解氧DO、电导率EC和浑浊度TUR等指标的影响相关性并不显著，长期的水质变化可能主要还是受水温等自然条件的影响.

3.3.4 水质综合污染指数与旅游活动的强度呈现相同波动变化 通过对2001年到2012年的游客数量与水质综合污染指数的比较，可以发现两者都呈现出了相似的变化趋势.水质综合污染指数随着全年游客数量增加而增加.2001年到2004年，游客数量为50～100万人之间，水质综合污染指数为0.66至0.86；2004年到2007年的三年时间，人数增加到165万，水质污染指数也增加1.17.但是，由于2008年地震的影响，旅游人数急剧下降，综合污染指数也随之降低；此后，随着人们越来越重视生活质量，旅游人数急剧增加，而水质综合污染指数也几乎呈现相同波动变化.这种变化趋势的一致性充分说明了旅游活动对响水滩水库水体质量变化存在着较为明显的影响.