本溪市水资源承载力评价研究

宋明远

(辽宁省阜新水文局,辽宁 阜新 123000)

0 引 言

近年来,本溪市人口数呈下降趋势,劳动力随之降低,从而制约该市经济发展,另外,该市外流人口呈递增趋势。人口的流动及增长也影响着水资源承载力。故选取人均GDP值、工业万元GDP用水量、农业灌溉用水定额、人口自然增长率作为社会经济状况评价的指标[1]。本溪市位于辽宁东部山区,森林覆盖程度影响着水资源承载力,故选取森林覆盖率作为一个评价指标。

从本溪市水质点源污染方面分析,本溪市浑江流域和太子河流域老官砬子以上区域的地表水水质较好,基本上达到Ⅱ类标准。而老官砬子以下,由于大峪沟、溪湖沟、千金沟、本钢建材厂、福金沟、郑家河沟等排污口的污水汇入,太子河水质恶化至劣Ⅴ类。细河流域下马塘以上,由于没有大量的排污,水质较好达到Ⅱ类标准;下马塘以下,由于南芬区大量生活污水和各厂矿的污水排放,细河流经北台厂区后水质急剧下降为劣Ⅴ类,最终汇入太子河。

从本溪水质面源污染方面分析,根据2018年数据,全市污废水排放总量为9495万t,主要污染物中,工业化学需氧量产生量4.21万t,去除率98.41%;工业氨氮产生量0.39万t,去除率94.11%。水体中的主要超标污染物是氨氮及高锰酸盐指数。其中氨氮污染物的来源主要是农业化肥的使用。农村生活污水基本上不经过处理直接排放,城市生活污水基本能通过污水处理厂的处理,再排放至水体中,但由于污水处理厂的处理能力有限,处理的不及时不彻底同样会对水体产生污染[2-4]。

1 评价指标

选取万元单位GDP废水排放量、城镇污水处理率以及单位农田面积氮磷肥施用量作为生态环境状况的评价指标。评价指标体系详见表1,各指标数据见表2。

表1 水资源承载力评价指标体系

表2 水资源承载力评价指标数据表

2 模型建立

2.1 评价指标等级划分

为了更好地反映各等级水资源承载能力情况,根据各指标数据的变化情况结合部分文献划分方法,现分别对每个因素划分为5个等级,以便于定量且直观的反映各等级因素对承载力的影响程度。评价指标等级划分见表3。

表3 评价指标类型及等级划分表

2.2 指标权重的计算

根据模糊层次分析法结合部分文献取值方法进行主观判断建立准则层及相应指标层的模糊一致判断矩阵[5]。

计算得岀各指标的主观权重见表4。对于指标层客观权重,根据熵权法步骤处理得到指标层标准化矩阵,然后根据式(6-8)、(6-9)、(6-10),计算各指标客观权重及综合权重。对于准则层客观权重,先利用指标层各指标客观权重乘以其指标实际值构成准则层判断矩阵,再利用熵权法得到准则层标准化矩阵,计算得到准则层客观权重及综合权重。最后,将准则层综合权重乘以指标层综合权重得到指标层各评价指标对于目标层的最终权重值W=(ω1,ω2,…ω13),详见表4。

表4 评价指标权重值

3 结果及分析

3.1 模糊综合评判评价结果

将2010—2018年各个指标的具体数值按照指标极性和大小分类,得到相应隶属度矩阵,再将表4中最终权重与隶属度矩阵对应相乘得到模糊综合评价矩阵,最后进行量化得到最终评价结果,见表5。

表5 本溪市水资源承载力综合评价结果

从表5可以看出,2010—2018年中,大部分年份的评价结果都是Ⅲ级,2016年和2018年承载结果较好,评价结果为Ⅱ级。整体看来,本溪市各年的水资源承载力比较稳定,且稳定在Ⅲ级一般可承载水平。但综合评价值有增加的趋势,最后三年中有两年已经达到了Ⅱ级的水平[6-8]。

从模糊综合评判评价 结果来看,本溪市水资源承载力整体稳定在III级,但有不断改善提高的趋势。

4.2 物元分析评价结果

将待评物元中的数据输入物元模型,计算2010年各评价指标关于各评价等级的关联度,结果见表6。各年份的各评价指标关于各评价等级的综合关联度见表7,各年份水资源承载力对各评价等级的综合关联度见表8。

表6 2010年水资源承载力评价指标对各评价等级的关联度

表7 各年份水资源承载力评价指标对应各评价等级

表8 各年份水资源承载力对各评价等级的综合关联度

根据表7提供的单个指标与等级关联度信息,人均虚拟水量、水资源利用效率、人口自然增长率、人均GDP、森林覆盖率、城镇污水处理率、水资源匮乏指数、单位农田面积氮肥施用量以及生态环境用水占比9个指标在2010—2018年出现不同等级的上升趋势或者保持着较高等级,说明这些指标对研究区水资源承载力等级的保持具有重要的贡献。农田灌溉用水定额、万元GDP耗水量、第二产业万元GDP用水量、水资源开发利用率、单位GDP废水排放量等4个指标在这9年间出现不同等级的下降趋势或者保持着较低等级,成为制约本溪市水资源承载力等级提升的因素[9-10]。综合分析,提高万元GDP用水量,减少污染物排放量是目前提高水资源承载力最快速和最有效的手段。

从表8可以看出,2010—2018年中,所有年份的评价结果都可以认定为Ⅲ级。其中2012和2015年的评价结果在-1-0之间且与之相邻的Ⅱ级承载力数值更大,说明这几年的水资源承载力可基本认定为Ⅲ级并具备向Ⅱ级转化的趋势,其他年份的评价结果均>0,可见近几年的水资源承载力整体较为稳定。

4 结 语

2010—2018年本溪市水资源承载力等级处于一般可承载水平并呈现比较稳定的趋势。各评价指标中城镇污水处理率等9个指标对本溪市水资源承载力等级的保持具有重要的贡献。而第二产业万元GDP用水量等四个指标是制约本溪市水资源承载力等级提升的重要因素。经过分析可以看出,人均GDP和万元GDP废水排放总量两项数值的波动是造成这四个指标等级下降或始终较低的主要原因。因此未来应该对这两项数据给予足够重视,进而达到提升水资源承载力的目的。

本溪市水资源承载力并未达到最优的强承载水平,存在很大的提升空间。因此对于水资源承载力等级的保持具有重要贡献的指标应继续保持,对于制约本溪市水资源承载力等级提升的指标应采取相应措施,提高用水效率,减少污染物排放、促进经济发展是提高水资源承载力最直接也最有效的措施。