非点源特征区水环境承载力预警与调控研究——以承德市为例

水环境承载力预警是当前水环境管理的重要内容，现有水环境承载力预警大多停留在评价层面，预警技术方法体系尚处于探索阶段.以水环境承载状态指数为预警指标，以经济社会发展、水污染治理、水资源利用等14个指标作为调控指标，建立基于系统动力学（SD）的水环境承载力预警调控模型，并以非点源为主要污染源的承德市为例开展实证研究.结果表明：按照现状趋势发展，承德市未来水环境承载状态指数将呈现不断上升趋势，并于2023年开始超载.3种调控方案的结果显示，污染治理调控方案不能满足水环境系统支持承载力的要求，推荐经济社会发展调控与污染治理调控双约束方案，该方案下，2035年水环境承载状态指数为0.65，可承载的GDP为3866亿元，人口数量为368万人，需通过提高灌溉水有效利用系数、再生水回用率、污水处理率、以及调整种植结构和畜禽养殖规模等实现.本文为以非点源污染为特征地区的水环境承载力预警与调控研究提供思路与方法，并为承德市水环境与经济社会协调发展提供定量化方案.     

基于产业结构的区域水环境承载力优化方法与例证

以人口数量和地区生产总值最大化为优化目标,以水资源可利用量、水环境容量和经济社会发展为约束,构建了包括产业结构、种植业结构和养殖业结构等要素的区域水环境承载力优化模型,为以种植业与养殖业为主要污染源地区的水环境承载力调控提供方法,丰富水环境承载力调控的方法体系.以承德市为例进行实证研究,结果表明,(1)在经济发展调控与污染控制不同情景方案下,研究区可承载的人口与产业规模可分别提升2.6%～29.5%和18.5%～31.8%,表明产业优化和污染控制水平对区域水环境承载力具有重要影响,研究区尚有人口和经济增长空间;(2)控制经济社会发展速度,特别是优化农业种植结构、减少畜禽养殖规模是提高研究区水环境承载力的关键,农业种植结构和养殖结构是区域水环境承载力的敏感指标;(3)在水环境承载力约束下,污染控制指标如城镇生活污水处理率等存在下限阈值,表明研究区污染控制水平对水环境承载力具有短板效应.     

有机污染场地地下水风险评价指标体系构建的探讨

污染场地中的有机污染物严重威胁着地下水环境。本文针对化工企业排放的废水、废渣对地下水环境的影响,在地下水环境承载力影响因素、污染场地污染物渗入影响因素识别的基础上,依据指标选取的科学性、针对性、可操作性原则,构建了风险评价指标体系,给出了各指标的选取原则和赋值方法,并应用于典型有机污染场地进行地下水风险评价指标体系的检验。结果表明,在地下水天然防污能力低、污染场地潜在风险高的区域,地下水处于高风险区,而地下水天然防污能力高、污染场地潜在风险低的区域,地下水风险等级低,评价结果可靠。该指标体系的构建、指标的选取原则和赋值方法是合理的,具有实际运用价值。     

深圳水环境容量及其承载力评价

选取水资源、水环境和社会经济三大系统的19个指标,构建了区域水环境承载力评价指标体系,采用河道一维模型和多极关联评价模型分别对深圳水环境容量及其承载力进行评价. 结果表明:深圳水环境容量COD_Cr为195 405.3 t/a,NH₃-N为6 570.4 t/a;2008年NH₃-N排放量超过环境容量的57.2%. 尽管COD_Cr排放量低于环境容量上限水平,但由于近岸海域水环境容量大,而实际入河排放量远超河流水环境容量,河流污染较为严重,水环境问题突出. 2008年深圳水环境可持续承载度为0.4,水环境承载力处于预警状态,接近危机状态,总体上处于不可持续发展的轨迹上. 结合深圳水环境承载力实际提出的三大对策建议为调整产业结构、加大污染治理力度以及从境外引水.      

基于DCSM模型的成都市河流水环境承载力综合评价

根据水污染流动"源头-转化-汇入"过程,综合衡量工业、农业、生活源污染排放对成都市主要河流的环境影响,提出"驱动力D （人口、社会经济发展）-承载源C （工业、农业、生活源污染排放）-承载状态S （污染程度）-管理M （治理污染投资）"4个子系统的DCSM模型,构建包含3层结构26个指标的成都市河流水环境承载力综合评价指标体系.采用投影寻踪模型得到各指标的影响程度,进一步建立区域水环境承载力各评价指标权重,根据最佳投影方向确定成都市主要河流2014—2018年的水环境承载力综合评价特征值,并得到相应评价等级.研究结果表明：影响程度最大的3项指标依次为：工业源COD排放强度、国考断面地表水TP平均浓度、环保投资占GDP的比重;通过对各个指标的权重分析,表明承载状态子系统和承载源子系统对综合评价结果所起作用最为显著,其次是管理子系统,驱动力子系统作用最小;通过评价等级分析,结果表明：2014—2018年成都市河流水环境承载力综合评价指数逐渐增加,评价等级从Ⅲ级（一般,2014—2016年）转变为Ⅱ级（较强,2017—2018年）,说明5年来成都市河流水环境承载力逐步增加.研究表明了基于DCSM模型的成都市河流水环境承载力综合评价结果具有实用性和可行性,可以为城市河流水环境承载力综合评价提供新的研究思路,为水环境规划与管理的科学决策提供依据.     

基于时差相关分析和模糊神经网络的白洋淀流域水环境承载力评价预警

为实现水环境承载力评价和预警,运用耦合DPSR模型和时差分析方法构建了白洋淀流域水环境承载力监测预警指标体系,并结合神经网络与模糊数学构建了T-S模糊神经网络模型,根据控制图法确定了监测预警指标阈值,解决了水环境系统的随机性和模糊性问题,最终实现了白洋淀流域水环境承载力的有效评价和预警。结果表明:1)白洋淀流域水环境承载力在2012-2015年处于较弱承载状态,在2016,2017年处于中等承载状态,现状评价等级由Ⅳ级(橙色警灯)转变为Ⅲ级(黄色警灯);2)在现状发展趋势下,2018-2035年白洋淀流域水环境承载力整体呈先上升后下降趋势,自2026年以后流域水环境整体呈恶化状态,水环境承载力逐渐从中等承载(黄色警灯)向较弱承载(橙色警灯)和弱承载状态(红色警灯)转变;3)未来区域人口的增长和雄安新区的快速发展会给白洋淀流域水环境带来巨大压力,因此可加大区域水环境保护力度,实施基于空间单元的精细化环境管控方案,推动区域经济绿色转型,促进区域水环境质量全面改善和良性发展,以提高区域可持续发展水平。     

基于结构方程的流域水环境承载力评价——以湟水流域小峡桥断面上游为例

针对流域水环境承载力评价中指标体系构建及权重确定缺乏客观依据的问题,以湟水流域小峡桥断面上游为例,通过兼顾压力与水环境承载力的控制断面水质影响路径分析,建立了面向水环境承载力评价的结构方程模型(Structural Equation Modeling, SEM);在此基础上,构建了湟水流域的水环境承载力综合评价体系,并获得各指标权重,进而利用向量模法对流域水环境承载状态进行了综合评价.结果表明:SEM模型能够定量反映土地利用/景观格局及污染物排放因素与水环境承载状态的相关关系;SEM模型的路径分析可为水环境承载力综合评价指标体系的建立提供科学依据;由SEM模型得到的路径影响相关系数,可为权重的确定提供新的科学方法;研究区16个控制子单元呈上、中、下游水环境承载状态逐渐变差的梯度特征;最后,针对湟水流域不同区域的社会、经济、环境和资源差异,从流域水环境承载力双向调控的角度,提出改善水环境承载状态的相关建议,进而为流域水系统持续协调发展提供精细化管理支撑.     

本溪市水环境承载力及指标体系

水环境承载力是近年提出的一个新概念，它是用以定量描述水资源和水污染及其有关参数的一个综合指标，其含义为：在一定的自然环境条件和特定的社会经济发展模式下，区域水环境（包括水资源和水污染）对其社会经济发展的支撑能力．水环境承载力是由水环境系统结构决定的，它体现了水环境与人类社会经济活动之间的联系．对一个城市而言，不同的社会经济发展速度规模及不同的水环境治理对策，其水环境承载力各不相同，水环境承载力是区域自然条件、区域经济发展模式（发展的方向和发展的速度）及相应的水资源与水污染防治对策的函数．水环境承载力具有客观性、变动性和可控性三个基本特点，利用水环境承载力可以评判城市水环境对其社会经济发展承载大小．为区域社会经济与水环境协调发展提供决策依据．     

信阳市水环境承载力评价及优化对策建议

选取社会经济、水资源、水环境、水生态4个子系统的18个指标,构建了信阳市水环境承载力评价指标体系。通过确定指标的标准值及权重,采用模糊综合评价法,建立了信阳市水环境承载力综合评价体系,并对信阳市水环境承载力进行了评价。结果表明:2017年信阳市水环境承载力处于轻度与濒临超载临界状态,接近危机状态,但总体上呈现上升趋势;根据水环境承载力预测因素,基于综合评价指标,预测2020年信阳市各县(区)水环境承载力处于濒临超载状态,至2030年仍处于濒临超载状态,但水环境综合评价值有较大幅度提高;结合水环境承载力评价结果,针对性地提出了信阳市水环境承载力优化对策和建议。     

太湖流域水环境承载力评价研究

构建"驱动力D(人口、社会经济发展)-压力P(水资源问题与污染排放)-状态S(水质变化)-影响I(自然生态、水土资源)-响应R(污水处理、用水普及)-管理M(绿化、投资)"(DPSIRM)评价模型,并从社会经济、水资源、水质状态、投资管理等方面选取指标,建立具有3层结构的评价指标体系.引入变异系数法进行各指标权重赋值,计算太湖流域2005~2014年的水环境承载力评价指数,获得相应评价等级.结果表明:太湖流域水环境承载力有明显好转,评价等级从2005年的Ⅲ级转变为2014年的Ⅱ级.压力指标所起作用最为显著,状态指标紧随其后,其次是驱动力指标、影响指标和响应指标,管理指标作用相对较小.10年间,驱动力子系统指数明显呈上升趋势,影响和管理子系统的指数出现波动,压力、状态和响应子系统的指数均随年份增长而呈上升趋势,压力子系统指数上升幅度最大,表明2005~2014年太湖流域水环境对工农经济发展的承载能力在增强.对水环境承载力影响程度最大的指标中,万元GDP水耗和单位工业产值废水排放量都属于压力子系统指标,表明压力子系统指标所起作用最为显著.研究表明,构建的太湖流域水环境承载力评价的DPSIRM模型具有实用性和可行性,可以为区域水环境规划与综合管理的科学决策提供依据.     

松花江(黑龙江省段)流域水环境承载力指标体系构建研究

针对流域水环境承载力指标体系亟待解决的问题,介绍了流域水环境承载力指标体系构建进展与存在的问题,提出了流域水环境承载力指标体系构建的改进措施,对松花江流域水环境承载力指标体系构建,提出了改进指标体系的构建原则、构建程序,分析影响因素,提出流域水环境承载力内涵,从水资源量、水资源消耗量、水资源质量影响三方面出发选取了指标,构建了松花江流域水环境承载力的三层递阶层次结构的指标体系,为评价与预测该流域水环境承载力奠定理论基础。     

云南省水环境承载力动态变化研究

基于水环境承载力的概念与内涵,以云南省为研究对象,从水资源量、水环境容量及社会经济发展状况等角度,建立云南省水环境承载力评价指标体系。应用指标体系评价模型分析了2006-2014年云南省水环境承载力的变化趋势。结果表明,2006-2014年云南省水环境承载力评价值变化范围为0.23~0.46,其中2013年为最小值,为0.23;2010年为最大值,达0.46,2006-2014年水环境承载力均低于0.5,水环境承载力总体处于脆弱状态。     

流域水环境承载力聚类分区方法研究——以湟水流域小峡桥断面上游为例

流域内社会经济发展水平与水资源环境条件存在空间差异,导致水环境承载力具有空间差异特征.因此,有必要在流域水环境承载力分区基础上,实施差异化监管.以湟水河流域小峡桥监测断面上游为例,基于国家控制单元划分16个子单元,从水环境承载力大小、水环境承载状态、水系统脆弱程度及水环境承载力开发利用潜力4个角度,构建水环境承载力聚类分区指标体系,并对其进行量化.在此基础上,利用k-均值聚类法对控制子单元进行合并分区.通过轮廓系数验证,将研究区划分为4类最合理,即重点保护水环境敏感区、限制开发水资源约束区、控制开发水环境超载区和优化开发高开发潜力区.针对不同分区特点,提出具有针对性的水环境承载力双向调控措施,为流域水系统精细化管理及可持续发展提供科学依据.     

台州市流域水环境承载力研究

采用指标体系评价法研究台州市椒江水系和金清河网水环境承载力,选取了水资源开发利用水平、经济社会发展水平、环境纳污水平、环境保护与治理水平四大类17个评价指标,通过层次分析法对椒江水系、金清河网两大流域水环境承载力现状进行评价,研究结果表明两大流域现状水环境承载力综合指数分别为0.7644和0.5808,属于山溪型流域的椒江水系水环境承载力能力远大于平原河网型的金清河网.并进一步设置了四种中远期情景方案,预测不同发展模式下水环境承载力变化情况,结果表明四种方案对提高流域水环境承载力贡献大小关系为:方案2>方案3>方案4>方案1,提高环保投入、加强环境治理水平的方案对流域水环境承载力提升最有利.     

水环境承载力评价技术方法体系建设与实证研究

针对目前我国水环境承载力概念内涵和研究范畴不明确、评价目的模糊与指标体系针对性不强等问题,在界定水环境承载力概念内涵基础上,系统整合现有水环境承载力评价方法,将其归纳为三类:水环境承载力大小评价、承载状态评价与开发利用潜力评价,建立水环境承载力评价方法体系,并以湄洲湾经济开发区、蒙西工业园区和北京市丰台区水环境承载力评价为案例开展实证研究。     

贫营养湖水环境承载力及对策研究--以抚仙湖为例

以云南省九大高原湖泊中贫营养湖典型代表-抚仙湖为例,以广义的水环境承载力理论为指导,基于前人EFDC模型计算的抚仙湖水环境容量,通过构建抚仙湖水环境承载力评价指标体系,采用层次分析法与聚类分析法结合的复合模型进行水环境承载力定量评价,揭示目前抚仙湖水环境承载力状况,通过评价分析识别主要影响因子,提出优化抚仙湖水环境承载力的对策建议。     

贫营养湖水环境承载力及对策研究——以抚仙湖为例

以云南省九大高原湖泊中贫营养湖典型代表—抚仙湖为例,以广义的水环境承载力理论为指导,基于前人EFDC模型计算的抚仙湖水环境容量,通过构建抚仙湖水环境承载力评价指标体系,采用层次分析法与聚类分析法结合的复合模型进行水环境承载力定量评价,揭示目前抚仙湖水环境承载力状况,通过评价分析识别主要影响因子,提出优化抚仙湖水环境承载力的对策建议。     

辽宁省辽河流域水环境承载力的多目标规划研究

为估算辽宁省辽河流域的水环境承载力,建立了水环境承载力多目标规划模型.运用情景分析法,分析了用水结构和排污结构对水环境承载力的影响,探寻了水环境承载力的优化途径,并估算其优化值.结果表明,研究区域水环境承载力各指标存在波动性,整体呈上升趋势,但水环境系统始终处于超载状态.情景分析表明,用水结构约束的增加,会减少水环境系统可承载的粮食产量,但有助于GDP 和人口总量的提高; 排污结构约束的增加则会抑制人口总量和GDP 的增长.通过排污结构和用水结构的优化,水环境承载力各指标均有增加,水环境系统逐渐实现对粮食产量和GDP 的可承载,但对人口总量的承载却始终处于超载状态.     

黄河流域水环境问题研究现状、挑战与展望

黄河流域生态保护和高质量发展是国家重大发展战略,保护黄河是事关中华民族伟大复兴和永续发展的千秋大计.近年来,黄河流域水环境质量明显改善,但有限的水资源和脆弱的生态系统使得黄河流域水环境保护仍面临巨大的挑战.科学诊断黄河流域重大水环境问题是新时期治理黄河的前提和关键.本文围绕黄河流域水环境问题诊断这一主题,聚焦黄河流域断面水质改善的核心需求,首先分析黄河流域水环境现状,发现黄河流域整体水质持续向好,但干支流水质改善不同步,流域主要污染指标时空差异显著,中下游和部分支流污染严重;其次梳理国内外相关研究进展和主要挑战,总结断面水质提升所需的核心理论与技术,如水环境承载力评价、污染排放清单构建与水环境模型模拟等方面的应用与发展趋势,发现黄河流域存在气候变化影响下水沙变化大、现有排放清单分辨率不足、水环境模拟缺乏多尺度污染排放-断面水质响应关系研究等问题,难以支撑未来精细化水环境管理.对黄河流域水环境研究的未来发展进行了展望,建议未来在以下几个方面开展进一步研究,包括气候变化下黄河流域水环境承载力研究、黄河流域高分辨率排放清单构建、多尺度污染排放与断面水质响应关系.     

滇池流域水环境承载力及其动态变化特征研究

为了定量分析人口增长、经济发展、资源短缺和环境污染等因素对流域水环境的综合影响,建立了湖泊水环境承载力多目标优化模型.同时,选取人口、灌溉面积、国民生产总值(GDP)、化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)作为水资源和水质量承载力指标,运用层次分析法(AHP)确定各指标对湖区水环境承载力的权重,并运用指标体系评价法分别计算了2003—2010年滇池流域水环境承载力.结果表明,流域内人口承载度超标,经济承载压力显著增长,富营养化指标——TP、TN呈高负荷波动状态.滇池流域水环境承载力为负承载,水质量承载力影响程度更大.研究结果可为滇池流域的社会经济发展规划、生态环境保护和水资源可持续利用提供科学依据.