赤峰市水环境承载力综合评价

查木哈，翟继武，陈蕾蕾

（1.赤峰学院，内蒙古 赤峰 024000；2.内蒙古自治区环境监测总站赤峰分站，内蒙古 赤峰 024000）

随着水资源稀缺和水体污染情况不断加剧，水环境可持续开发利用已成为现今研究的主要焦点。水环境承载力指在一定时期内，区域水环境系统在满足水质目标要求、保持可持续的自净能力和维持水生态健康的条件下，对区域人口、经济和社会活动的支持能力[1-3]。水环境承载力已成为评价水环境与区域人口、社会经济协调发展的关键因子[4-6]。判定水环境承载状态，为制定合理利用水资源和水环境保护管理政策提供科学依据，具有重要的现实意义[7-10]。赤峰市水资源分布不均已成为影响赤峰市社会经济可持续发展的制约因素之一，因此对水环境承载力的影响因素进行评价和分析至关重要。本文根据“驱动力-压力-状态-管理”（DPSM）模型，结合赤峰市实际情况，建立了赤峰市水环境承载力评价指标体系，评价2010-2019年赤峰市水环境承载力状况，分析赤峰市水环境承载力主要影响因子，为赤峰市建立水环境承载力监测预警长效机制提供依据。

1 材料与方法

1.1 构建赤峰市水环境承载力综合评价指标体系

1.1.1 DPSM模型框架

DPSM（Driving-Pressure-State-Manage）模型框架由驱动力（D）、压力（P）、状态（S）、管理（M）4个模块组成。人口、社会及经济的发展对水环境的自净能力和维持水生态健康影响持续发展，反之水生态健康限制社会经济的持续发展。因此，做出准确的管理模式解决驱动力D与压力P带来的影响，改善自然条件和水资源的质量的状态，将人口、社会及、经济发展对水生态健康构成的压力降到最低，形成可持续发展的良性循环。

1.1.2 赤峰市水环境承载力综合评价指标体系

通过构建赤峰市水环境承载力综合评价指标体系，判定赤峰市水环境承载状态。将人口-社会-经济指标纳入水环境承载力评价指标体系，并运用驱动力、压力、状态和管理4个子系统分别评价对赤峰水环境承载力的影响状况。根据赤峰市人口-社会-经济指标，选取19个评价指标建立赤峰市水环境承载力综合评价指标体系，见表1。

表1 赤峰市水环境承载力综合评价指标体系

1.2 研究方法

赤峰市水环境承载力采用主成分分析方法进行评价，以主成分贡献率为权重作为评价2010-2019年水资源承载力的标准，计算其每年度的综合得分，判定水环境承载状态。本文运用SPSS24.0统计软件进行主成分分析。

各子系统（D-P-S-M）的水环境承载力评价值的大小用归一化后的向量模表示，公式如下：

采用spearman秩相关系数评价赤峰市水环境承载力动态的趋势。数据来源于《赤峰市统计年鉴》《内蒙古统计年鉴》《中国环境统计年鉴》《赤峰市环境状况公报》《内蒙古自治区水环境公报》等。

2 结果与分析

2.1 水环境承载力评价

首先排除量纲的影响，对赤峰市水环境承载力综合评价指标值进行标准化，标准化结果见表2。

表2 2010-2019年赤峰市水环境承载力评价标准化

主成分分析中水环境承载力评价指标的相关系数矩阵见表3、表4，水环境承载力综合评价指标之间存在相关性，满足了主成分分析的前提条件。主成分的特征值及贡献率见表5，前4个主成分的累积贡献率为86.812%，符合大于85%的要求，选取前4个主成分进一步分析。

表3 相关系数矩阵（1）

表4 相关系数矩阵（2）

表5 主成分的特征值和贡献率

前4个主成分在各变量上的载荷见表6，第一主成分与森林覆盖率、城镇化率、农田灌溉用水量、人均耕地面积及城建区绿化率具有较强的相关性，包含了D、P、M 3个子系统，表明子系统间存在强相关性，相互影响。第二主成分与单位耕地面积化肥施用量、人口、农田用水量及人均GDP具有较强的相关性，主要代表驱动力（D）和压力（P）。第三主成分与水资源总量和人均水资源量存在较强的相关性。第四主成分与水质和降水量具有较强的相关性。4个主成分高度归纳了各子系统的影响因子，采用4个公共因子评价水环境承载力的变化动态，以最终得分为评判水环境承载力的标准。特征向量矩阵见表7，根据写出的4个主成分的表达式，获取2010-2019年的主成分得分，最终得分结果见表8；以主成分贡献率为权重，获得最终综合得分作为评判水环境承载力的标准。正值表明，该年度水资源承载力处于平均水平以上，负值则表明在平均水环境承载力以下。

表6 因子载荷矩阵

表7 特征向量矩阵

表8 综合得分

2.2 水资源承载力变化趋势

2010-2019年赤峰市水资源承载力变化趋势图如图1所示，2012年、2014年、2015年和2018年期间赤峰市水环境承载力有所上升，2011年、2013年、2017年和2019年期间水环境承载力有所下降。为了进一步评判赤峰市水环境承载力是否呈现显著趋势，以spearman秩相关系数评判水环境承载力变化趋势。Spearman的秩相关系数为γs=0.152 3，N=10时，P=0.05显著水平下临界值为Wp=0.564；γs≤Wp，表明变化趋势没有显著意义，2010-2019年期间赤峰市水环境承载力呈平稳的状态。

2.3 各子系统动态变化

为了进一步了解4个子系统对赤峰市水环境承载力的影响状况，采用向量模法评判各子系统的优劣势，并用雷达图分析4个子系统的动态变化。2010-2019年期间4个子系统变化动态如图2所示，由图2可知，2010-2019年期间压力子系统与状态子系统变化突出，驱动力子系统与管理子系统变化相对较小。2010-2019年期间，压力子系统与状态子系统的变化是影响赤峰市水环境承载力动态的主要的两个子系统。

图2 2010-2019年各子系统变化动态

3 结论

（1）通过建立DPSM模型，构建了赤峰市水环境承载力综合评价指标体系，应用主成分分析法评价2010-2019年期间赤峰市水环境承载力变化，结果表明2010-2019年赤峰市水环境承载力呈稳定或平稳的状态。

（2）各子系统中压力子系统与状态子系统的变化是影响赤峰市水环境承载力动态的主要的两个子系统。

（3）压力系统与状态系统中城市污水排放量及人均耕地面积的增加，水资源总量的变化呈波动型，是影响水环境承载力的主要影响因素。赤峰地区水资源依然缺乏，水资源利用率、污水处理能力有待于进一步提高，以确保赤峰市水环境与社会经济的协调发展。

图12010 -2019年赤峰市水环境承载力变化趋势图