水環境承載能力是在人類對可持續發展和水環境相互關係有了較深刻認識的基礎上提出的。按照《關於加快推進生態文明建設的意見》、《生態文明體制改革總體方案》、《水汙染防治行動計劃》的有關要求和國家發展改革委關於建立資源環境承載能力監測預警機制工作的總體安排,水利部組織開展全國水資源承載能力監測預警機制建設工作。為了統一全國、流域和省區的技術口徑、技術方法、技術要求,指導流域和省區開展技術工作,特制定《建立全國水資源承載能力監測預警機制技術大綱》,重點界定水資源承載能力與承載負荷的核算方法、承載狀況的評價方法及相關技術要求。
一、什麼是水環境承載能力?
水環境承載能力的概念分為兩類:狹義的水環境承載能力和廣義的水環境承載能力。狹義的水環境承載能力等同於「水環境容量」以及「水環境允許汙染負荷量」的概念,僅考慮水體的納汙能力。廣義的水環境承載能力是在發揮水體納汙能力的基礎上,側重於水環境和人類經濟、社會活動的相互關係。水環境承載能力的概念還是以廣義的定義為主,常見的提法有以下幾種:
①在一定的水域,其水體能夠被繼續使用並仍保持良好生態系統時,所能夠容納汙水及汙染物的最大能力和水資源承載能力是一個問題的兩個方面。
②水環境系統功能可持續正常發揮的前提下接納汙染物的能力(即納汙能力)和承受對其基本要素改變的能力(即系統調節能力)。
③某一地區、某一時間、某種狀態下水環境(資源)對經濟發展和生活需求的支持能力的闡值。
④流域水環境系統結構特徵與功能不發生質的變化的前提下,流域水環境系統所能承受的最大外部作用。
⑤在某一時期、某一環境質量要求某種狀態或條件下,某流域(區域)水環境在自我維持自我調節的能力和水環境功能可持續正常發揮的前提下,所支撐的人口、經濟及社會可持續發展的最大規模。
二、水資源承載能力評價報告常見方法有哪些?
目前,水資源環境現狀承載能力評價報告常見方法是指標體系評價法採用統計方法或其他數學方法,選擇單項和多項指標,反映地區水環境承載力現狀和闡值。它具有直觀、簡便、綜合的特點,但是提出問題的精度和深度不夠具體和細緻。常見的主要有向量模法匯、模糊綜合評價法和主成分分析法等。
1、向量模法
向量模法對本溪市的水環境承載能力進行了計算,郭懷成等在研究山東省臨淄等市不同條件下的水環境承載力過程中,利用向量模法對水環境承載力進行了量化。但該方法由於忽視了水環境承載力概念的模糊性和向量所具有的方向性而且一般採用均權數法確定指標權重,忽略了指標相對大小對承載力的貢獻進而影響了評價結果的可靠性。
2、模糊綜合評價法
模糊綜合評價法的基礎上,建立了一種適用於指標信息不確定的區域水環境承載力評價模糊隨機優選模型。該方法準確性較好,可操作性較強,但信息利用率較低,受人為主觀因素影響較大。
3、主成分分析法
主成分分析法,應用平壩區的水資源統計資料進行實例研究,並與模糊綜合評判法的結果進行對比分析,進一步證實主成分分析法的科學性,從而為區域水資源合理利用提供決策依據。該方法的優點在於客觀性強,易於分析,簡化了評價過程,但在評價參數分級標準的制定和對主成分、控制點的選取方面存在一定的困難。
三、如何提高水環境承載能力評價報告編制水平?
水環境承載能力評價方法關係到區域人口、經濟發展規模、環境、生態和代際持續發展的前景,涉及面廣、內容複雜,目前國內外尚無統一和成熟的方法。
水環境承載能力本質上體現了人類活動所應遵循的客觀存在的自然規律,同時也反映了隨經濟社會發展人類水環境資源觀和價值觀的變化。因此,水環境承載能力具有客觀固有性、動態調整性、時空差異性、學科交叉性。為了提高水環境承載能力評價報告的深度,可以在報告中採用以下評價方法,實現全局最優。
(一)多目標模型最優化方法
多目標模型最優化方法是一種常用的量化方法,它採用分解一協調的系統分析思路,將特定地區的水資源、人類社會經濟系統劃分成若干個子系統,並採用數學模型對其進行刻畫,各子系統模型之間通過多目標核心模型的協調關聯變量相連接。建立多目標大系統分解協調模型研究陝西關中地區的水環境承載力,模型選取國內生產總值、人口、糧食產量、汙染負荷量等幾個目標來反映水環境的納汙量及對經濟、社會等的承載能力,追求整體的最優。該方法具有對承載對象詳細界定、定量表徵承載力約束條件、可確定實現可承載所需的條件和時間的優點,但其在優化目標選定、模型求解和社會經濟內涵聯繫的刻畫上存在一定難度。
(二)系統動力學方法
系統動力學方法是一種定性與定量相結合的方法,從系統的內部要素和結構分析入手,通過一階微分方程組來反映系統各個模塊的變量之間的因果反饋關係,進而建立系統動力學模型。崔鳳軍採用系統動力學研究方法,選擇了8個變量指標,對城市水環境承載力的概念、實質、功能及定量表達方法進行了分析,構建了水環境承載能力,利用系統動力學模擬手段進行了實證研究。系統動力學方法具有分析速度快、模型構造簡單、可以使用非線性方程等優點,能處理高階次、非線性、多重反饋、複雜多變的系統問題,可操作性強。但用該方法對長期發展情況進行模擬時,由於參變量不好掌握,易導致不合理的結論,因而大多應用於中短期發展情況模擬。