2010—2020年福州市水资源承载力变化及障碍因子诊断.pdf
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1、 年第 期水利规划与设计水文水资源:/年福州市水资源承载力变化及障碍因子诊断张涵俐 崔雯雯 王 越 谢祥财(福建农林大学园林学院 福建 福州 国家水利风景区研究中心 福建 福州)摘要:为进一步加强生态环境建设力度 推动我国水资源发展 文章在 模型的基础上 运用综合赋权法 模型对 年福州市水资源承载力进行定量评价与障碍度分析 结果表明:年福州市水资源承载力总体水平介于短缺 合理之间 从障碍度模型来看 主要障碍因子由森林覆盖率与供水能力替换为年降水量与人均水资源量 从分级指标来看 除状态子系统承载力有降低外 其他子系统整体有一定程度的提升 未来应在现有水资源量和降水量的基础上维持对水资源的利用率关
2、键词:水资源承载力 模型 障碍度模型 福州市中图分类号:文献标识码:文章编号:()收稿日期:基金项目:福建省水利厅项目“乡村水环境与生态景观规划设计模式及评价指标研究”()福建省水利科技项目“福建村镇宜居水环境构建研究”()作者简介:张涵俐(年)女 硕士研究生:通讯作者:谢祥财(年)男 副教授:在快速城市化背景下 水资源的供需量与城市社会经济发展之间存在着紧密复杂的协同博弈关系 随着人类活动的需求逐步扩大 城市出现水源短缺、河湖联通阻塞等一系列水网空间退化的现象 严重制约其可持续发展 当前 水资源的需求量在不断增加 水环境容量与水生态空间的约束日益凸显 水资源安全保障的主要矛盾逐渐从供给不足向
3、过度承载转变 根据联合国在 年巴西利亚第八届世界水论坛上发布的报告指出 由于人口增长、经济发展 全球对水资源的需求每年增加 且这一速度将会在未来大大加快 在国内 据 年环境状况报告显示 在 个城市的地下水监测点中 仅有 的水质良好 而 被认为是差或更差 如何应对城市社会与水资源负载能力之间的矛盾 是水环境现阶段可持续发展亟待解决的问题城市水资源承载力是指地区在一定的社会发展水平下 水资源所能支持的最大工业量、人口数和城市规模度 其反映了水资源的利用程度 近年来 随着水资源问题的恶化 探究水资源与社会经济发展、生态环境保护间协调与利用程度的水资源承载力研究成为热点 学者们选取多个子系统来统筹分析
4、水资源承载力 对其进行不同维度的综合分析 如 等发现郑州市水资源的驱动力子系统和压力子系统的水资源承载力呈现波动性变化何伟等在子系统评价的基础上 发现区域水资源承载力总体呈波浪式上升趋势 其中生态子系统和社会经济子系统的贡献力度最大 杨海燕等发现烟台市水资源承载力受社会、水环境及其他子系统的影响 在不同阶段存在不同程度的波动 除上述学者外 就研究方法来看 目前有关水资源承载力评价的方法包括生态足迹法、系统动力学等 然而 传统的指标模型并不能很好地综合考虑水生态系统与多重因子间的关系 且在权重确定方面 多运用主观的指标分析法来确定 以此构建的判断矩阵一致性强 但在量化过程中容易受单一因子的臆断影
5、响 算法与样本的数量并无较强联系 且能充分表达数据的原有含义 同时 模型能有效反映水资源承载力与各子系统之间的关联度 因此二者结合能作为水资源承载力量化的有效工具 本研究基于 模型框架下运用组合赋权 法确定评估指标的加权因水文水资源水利规划与设计 年第 期子 避免出现单个评价样本等主观因素的影响 使研究结果更具可靠性与科学性福建东濒大海 近北回归线 全省水资源总量优于全国平均 但省内水资源分布不协调 尤其是东部沿海经济发达地区水资源贫乏 研究发现晋江流域、木兰流域开发利用率已经接近国际公认水资源开发警戒线 水资源严重短缺 目前各学者对于长江水资源环境的研究较为丰富但是对福建省的相关研究较少 特
6、别是针对水资源承载力及其制约因素的研究 为此 为支持东南沿海城市水资源的空间均衡与可持续发展 本研究基于福州市水环境现状来构建评价体系 并运用综合赋权法建立基于 体系的福州市水资源承载力综合评价模型 以研究 年间水资源承载力状况及其制约因素 数据来源与研究方法 研究区概况福建省的省会福州市 位于我国东部沿海地区 地处闽江中下游 客水资源丰富 为全省的政治、经济中心 福州市地域总面积 属典型的亚热带季风气候 气温适宜 年均降水量为 年均气温为 年相对湿度约 月为台风高发期 近年来 福州境内的人均水资源占有量仅达(不包括客水补给)低于全省人均水资源量的 在供水方面 福州市域河流流量小、流速快 致使
7、蓄水工程的调节能力相对较差 这种水资源与经济发展水平的不匹配 导致出现区域不透水面积迅速扩张、河网萎缩等现象 使得福州市水环境问题日益突出 因此 科学研究水资源承载力 把握水资源现存问题是该区域亟待解决的问题 数据来源福州市 年水资源承载力评价指标原始数据值来源于福州市水资源公报福州市国民经济和社会发展统计公报 福州市统计年鉴福建省统计年鉴和福建省科学技术厅等 水资源承载力评价体系构建综合考虑福州市当地水资源及社会经济现状本研究采用有关环境诊断的“压力 状态 响应”()模 型 来 构 建 水 资 源 承 载 力 评 价 指 标体系在借 鉴 相 关 水 资 源 承 载 指 标 分 级 研 究 成
8、果的基础上 对福州市实际情况进行综合分析 共选取 个指标(见表)经济的发展不可避免地带动人口增长 因此本表 福州市水资源承载力评价指标体系类别指标单位属性指标含义压力类指标 城镇化率 反映城市的发展程度人口密度 人/反映人口压力大小人均 元反映城市宏观经济情况万元 用水量 水资源承载力受到的影响河道外生态环境用水 亿 生态环境对水资源需求工业用水量 亿 工业生产对水资源需求农田灌溉亩均用水量 水资源承载力的影响状态类指标 人均水资源量 人反映人均水资源的占有量年降水量 反映城市的年度降雨情况产水模数 万 反映水资源情况人均供水量 人反映城市供水的普及情况工业废水排放量 万 反映城市废水排污情况
9、响应类指标 经费支出占 比重 反映城市对科研活动的投入度第一产业支出占 比重 反映城市经济结构优化程度城市污水处理率 反映污水对环境的影响供水能力 万 城市有效提供水源能力森林覆盖率 反映城市森林的覆盖面积 年第 期水利规划与设计水文水资源研究采用与水资源相关的人类活动来评价压力 分别为城镇化率、人口密度、人均 以及万元 用水量 同时选取生态环境用水量、工业用水量以及农田灌溉亩均用水量来表征人类社会活动对水资源承载负荷所造成的影响 在选取状态类指标时考虑到水环境当前呈现出的现状水平 包括人均水资源量、产水模数、年降水量以及人均供水量再者考虑到排水情况也能反映水环境状况 故选取废水排放量因子 响
10、应类指标表征人类为推动水资源可持续发展所采取的措施 选取了 经费支出占 比重和第一产业支出占 比重 同时为反映生态资源对福州市水资源承载力的影响 选取城市污水处理率、供水能力以及森林覆盖率 项指标 研究方法 组合赋权法层次分析法等主观赋权法缺乏客观性和稳定性 熵权法等客观赋权法易受样本随机性影响 因此本文采用组合赋权法来确定指标权重 在保留经验打分的同时保证精度 结合 法与熵权法 建立组合权重计算公式:()式中 法计算结果 熵权法计算结果 评价模型()即优劣解距离法 是一种基于评价对象与最优解、最劣解之间相对距离的排序方法 通过不断逼近理想解的方式进行评价()构建矩阵()()确定理想解()()
11、()()()计算指标值与正负理想解之间的距离 与 以及贴近度()式中 历年评价数据与最优方案的贴近程度贴近度 是介于 的数值()排序根据贴近度结果 将水资源承载力水平进行分级 借鉴国内外已有相关研究成果 本研究将水资源承载力水平分为 个等级(见表)障碍度模型障碍度模型是以指标偏离度为基础建立的数学诊断模型 通过探索阻碍事物发展的影响因素来诊断分析各项指标 因此 引入因子贡献度、指标偏离度 以及障碍度 三个变量 其计算公式为:()式中 第 个指标对水资源承载力的障碍度表 水资源承载力分级标准表贴近度范围 )等级评价水资源匮乏水资源短缺水资源合理水资源充足水资源充裕 结果与分析 水资源承载力原始数
12、据及分析根据查阅历年数据得到福州市水资源利用及评价体系数据各指标值(见表)在水资源利用方面 福州市的供水主要以地表水为主 地表供水比例稳定在 以上 在福州城镇化进程中用水结构发生部分变化 工业用水常年稳定在 亿 亿 上下 居民生活用水则稳定在 亿 上下 但在 年工业用水量降至最低值 亿 居民生活用水降至 亿 人均水资源量呈先上升后下降的趋势 于 年达到高峰值 年到达最低值 据表 可知 福州市降水量受气候影响较大在 年间 年径流量属偏枯水年至丰水年不等城镇化率、人均 呈逐年快速增长状态 年人均 是 年的 倍左右 持续领先全国平均 万元 用水量从 年的 下降到 年的 第一产业占 比重、农田灌溉亩均
13、用水量逐年下降 工业用水量趋于平稳 但工业废水排水量逐年上升 随着城镇化进程的加快 城镇污水处理率不断上涨 近十年间存在 以上年份的城市污水处理率高于 水文水资源水利规划与设计 年第 期表 福州水资源承载力各指标值指标 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 经费支出占 比重有少许上升 提高了区域水环境安全指数 与此同时 森林覆盖率呈上升趋势 意味着福州市的绿地水土保持净化能力逐步增强 水资源承载力综合评价分析根据式()得到水资源承载力各指标组合权重(见表)其中 压力类指标所占权重值最高 达 表明城镇化及重工业的新兴发展对水资源承载力有着重要影响 状态类指标所占权重最低 仅为 其内部最高权
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