晉西北水生態承載力評價范文

本站小編為你精心準備了晉西北水生態承載力評價參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

隨著社會經濟的快速發展，水資源的開發利用及污染程度隨之增加，導致淡水資源的供應急劇減少，產生了嚴重的生態環境問題。水資源的供需矛盾致使社會經濟用水大量擠占生態用水，土地沙化趨勢不斷蔓延，尤其是在晉西北干旱地區，水資源成為社會經濟發展的主要限制因素之一。水資源供給與社會經濟發展間日益激化的矛盾，對區域經濟的增長和社會穩定產生了嚴重的影響，依靠科技創新，大幅度提高水資源對社會經濟發展的保障能力已刻不容緩。近年來，水資源以及生態環境問題愈發受到社會的重視，許多學者對資源與環境承載力的概念進行擴展和完善后，提出了水生態承載力的概念，使承載力的研究更加注重生態系統的穩定性、完整性以及協調性，也更加符合生態環境可持續發展原則。水生態承載力的分析和評價研究是晉西北缺水地區實施資源與生態環境可持續發展的重要依據，其相關研究涉及到了水資源、生態環境和社會經濟系統等各個方面，已經逐漸成為了現階段研究的重點與熱點問題。主成分分析法可以在數據信息損失最小的情況下，對多指標因子進行合理的簡化，采用具有代表性的主成分進行評價研究，可以在很大程度上避免主觀隨意性。基于構建的評價指標體系，運用主成分分析法對右玉縣的水生態承載力進行綜合評價，得出水生態承載力的影響因子和變化趨勢，旨在為提高晉西北水生態承載力，實現區域生態效益、經濟效益和社會效益最大化提供理論依據和數據支撐。

1水生態承載力研究概述

20世紀70年代末，人口、經濟、水資源與生態環境問題不斷加劇，水環境承載力、水資源承載力、水生態承載力的研究應運而生。國外大都將水生態承載力的研究與可持續發展理論相結合，很少對其進行單獨研究，通常將水生態承載力用作衡量可持續發展的標準。我國對水生態承載力的相關研究于20世紀80年代末由新疆水資源軟科學課題研究組率先開展。2004年，高吉喜在《可持續發展理論探索———生態承載力理論、方法與應用》一書中詳細敘述了生態承載力與可持續發展之間的相互關系；2009年，李靖等將系統動力學模型與隸屬度相結合，綜合運用構建的水生態承載力系統動力學仿真模型，分析模擬了葉爾羌河流域不同方案下的水生態承載力；2011年，李新等建立了洱海流域水環境承載力多目標優化模型，并運用層次分析法確定不同指標對研究區水環境承載力的權重。由于研究角度和方法的差異性，導致國內外對水生態承載力的研究至今仍未形成一個較為科學、系統的理論體系。隨著相關研究的不斷拓展和深入，水生態承載力涉及到了很多領域，其研究方法也在不斷完善和創新。但迄今為止，能夠綜合描述水生態承載力復雜性和動態性的模型還比較缺乏，也沒有專門研究水生態承載力的方法和模型。由于水生態承載力與水資源承載力、水環境承載力、生態承載力間聯系緊密，因此，可以借鑒其方法和模型對水生態承載力進行評價研究。目前，水生態承載力常用的研究方法主要有主成分分析法、多目標優化模型法、系統動力學法、常規趨勢法等。

主成分分析法是將多個復雜的相關變量轉化為少數具有代表性的主成分的統計方法，可以在數據信息最大保留的情況下，將多個指標科學合理地轉化為少數幾個綜合指標，并客觀地給出各指標的權重，極大程度地避免了人的主觀隨意性，較為符合水生態承載力的評價原則；多目標優化法不追求單個目標的最優化，而追求水資源、社會經濟、生態環境整體最優，通過模型確定區域水資源的承載能力。在處理社會經濟系統一類的復雜的多目標群決策問題上比較適用，但是該模型方法在求解技術、規劃目標的選取上還存在一定的難度；系統動力學法是一種計算機實驗仿真法，可以對水生態承載力進行定性與定量有機結合的分析，適合對系統的結構及其動態行為進行分析，但在模擬長期發展狀況時的參變量難以掌握，容易產生不合理的結論，因而，其多用于模擬事件的中短期發展；常規趨勢法計算簡單且直觀，可以估算某些承載力因子潛力的大小，但是其不能夠很好地考慮到各承載因子之間的相互關系，只能從供水量和需水量方面對供需平衡作簡單的分析，不能很好地反映水生態承載力。由于水資源、生態環境與社會經濟間關系復雜，且影響因子較多，因此，水生態承載力的各種方法均存在不足之處，還需對其進行進一步的分析研究。本文在權衡各個研究方法后，選取主成分分析法對晉西北水生態承載力進行研究。

2研究區概況

右玉縣位于山西省西北端，隸屬于山西省朔州市，境內四周環山，南高北低，主要有蒼頭河、源子河兩大河流。蒼頭河屬于黃河水系，是右玉境內最大的一條河流，主流全長95.5km，流域面積2103km2，多年平均徑流量為9.23×107m3，清水流量0.3m3/s；源子河屬海河水系，是位于右玉縣南部的一條季節性河流，河長110km，流域面積為2083km2，多年平均徑流量為1.756×107m3，清水流量為0.2m3/s。右玉縣具有半干旱氣候特征，屬于典型的大陸性季風氣候，全縣多年（1957—2010年）平均降水量420.15mm，降水多集中在7，8，9月，由于研究區降水集中且強度相對較大，而且徑流快，導致區域水土流失嚴重，該縣降水量不僅在空間上分布不均勻，在豐、平、枯水年也有較大差異，一年內差異懸殊。右玉縣農業發展較快，屬于全國的小雜糧基地縣之一，2011年，全縣人口總數達到了112782人，其中，農村人口大約為62281人，大約占總人口的1/2以上。右玉縣具有“國家水土保持生態文明縣”的稱號，多年來，全縣大力開展退耕還林還草，不僅促進了林草業發展，而且在很大程度上改善了當地的生態環境。

3研究方法

水生態承載力評價指標體系的建立為了更加深入地研究和應用水生態承載力理論，必須對其開展量化研究。總結前人的研究成果，得出應該建立科學的評價指標體系，運用數學理論和方法找出影響水生態承載力的各個因素間的關系，以便對特定時間的水生態承載力進行定量分析。水生態承載力的研究涉及到資源、環境、社會經濟等各個方面，因此，其影響因素也是多種多樣的，包括水資源的儲量、質量及開發利用的水平；科技發展水平；生產力及消費水平；人口和勞動力水平；政策、法律法規和其他資源的開發利用潛力等方面。水生態承載力的評價指標體系是一個相當龐大的體系，它不僅是評價水生態承載力大小的依據，同時也是水生態承載力的決策工具[25]。所以，建立水生態承載力評價指標體系應遵循以下原則：（1）水生態評價指標體系應該既能夠很好地反映水生態承載力的理論內涵，又能夠度量水生態承載力的大小；（2）水生態承載力的指標體系應該在避免指標之間重疊的基礎上，對系統的總體特征有一個全面的概括；（3）水生態承載力指標體系須易于操作，體系中的評價指標應該盡可能地簡化，并且數據容易獲得，對于準確數據較難獲得的，可以用能夠間接反映其特性的綜合指標來代替；（4）構建的評價指標體系應盡可能地合理、清晰。

4結果與分析

4.1水生態承載力的主成分分析在整理了右玉縣水利局提供的數據資料的基礎上，查閱《朔州市水資源公報》、《右玉統計年鑒》得到人口、水資源及社會經濟狀況等相關數據，根據計算和研究需要對其中的部分數據進行相應的處理。選取右玉縣水生態承載力17個指標，其相應數值如表1所示。運用SPSS21.0軟件對右玉縣水生態承載力評價指標進行統計分析，得到驅動因子的相關系數矩陣（表2）、水生態承載力評價指標的主成分的特征值和貢獻率（表3）。從表2可以看出，選取的17個水生態承載力指標間具有一定的相關性，并且許多指標間都具有高度相關，這是進行主成分分析的基本條件，也表明了進行主成分分析非常必要。由表3可知，根據累計貢獻率達到85%的原則，前3個主成分累計貢獻率達88.89%，超過了85%，認為3個主成分可以較好地反映右玉縣水生態承載力變化的驅動因子，基本可以代表全部因子對右玉縣水生態承載力的影響，因此，選擇前3個主成分進行分析。主成分載荷表示主成分與變量之間的相關系數，右玉縣水生態承載力主成分載荷矩陣如表4所示。第一主成分主要與總人口、國內生產總值GDP、工業產值、農業產值、工業用水量、農業用水量、城鎮生活用水量之間具有較強的正相關關系，與地表水資源開發利用率和地表供水量之間具有較強的負相關關系；第1主成分基本包含了人口、社會經濟發展狀況和地表水資源開發利用水平的主要因子；第2主成分主要與地下水供水量和地下水資源開發利用率有較強的正相關，可以認為第2主成分主要代表地下水資源開發利用水平，可見地下水開發利用水平也是影響右玉縣水生態承載力的關鍵因子之一，因此，應提高地下水的開發利用水平；第3主成分主要與工業產值用水量有較大正相關關系，可以代表工業用水效率。3個主成分包含了需水主體、供水和用水等主要指標，能較好地代表晉西北右玉縣的水生態承載力驅動因子。隨著人口和經濟規模的不斷擴大，對水資源的需求量也急劇增加，同時在經濟發展過程中會產生大量污水，對水生態承載力產生了很大的影響。但經濟發展、科技創新的出現使得水資源的開發利用率大大增加，污水處理及回用能力也得到增強，這些發展和進步將會在一定程度上提高研究區的水生態承載力。2003—2011年右玉縣人口呈現出持續穩定增長的狀態，對生活用水的需求量不斷增加，同時人口的增加又加劇了水污染程度，對水生態承載力產生很大的影響。

4.2主成分綜合得分分析根據各主成分貢獻率和主成分得分對2003—2011年的水生態承載力進行了綜合評價，計算可以得出各年水生態承載力綜合得分，變化趨勢如圖1所示。對于水生態承載力的綜合得分而言，其綜合得分值越大，說明水生態承載狀況相對越好，反之承載狀況較差，綜合得分出現波動狀態可以展現水生態承載力的動態變化情況。由圖1可知，2003—2007年水生態承載力存在明顯的波動變化，對表1中右玉縣水資源統計數據加以分析得出，統計年份中2004年總用水量最大，且農村生活用水量明顯高出其他年份2倍左右，而研究區2007年地下水開發利用率和地下水總供水量在所有統計年份中最低，對水生態承載力產生較大的影響，因此，2004，2007年水生態承載力出現明顯的降低；2008—2011年研究區水資源承載力基本呈現逐漸增長的態勢，由數據資料可知，右玉縣的人口和經濟逐年增長，但其總用水量明顯低于前5a，說明隨著科學技術的進步和發展，水資源開發利用率大大增加。

5結論

晉西北右玉縣水生態承載力影響因子眾多，運用主成分分析得出影響右玉縣水生態承載力的三大主成分，其中包括人口數量、社會經濟發展狀況以及水資源開發利用水平等各方面因子，且人口和經濟規模是影響水生態承載力的關鍵因子。三大主成分涵蓋了需水主體、供水和用水等主要指標，能較好地代表右玉縣水生態承載力驅動因子。近年來，隨著科技進步，工農業用水效率有了很大程度的提升，加之節水措施的普及和節水觀念的深入人心，右玉縣水生態承載力總體呈現出增長的態勢，但是隨著人口的增加和社會經濟的不斷發展，工農業用水、生活用水也隨之增加，水資源的供需矛盾將會日益嚴重，因此，應在嚴格控制水污染的同時，不斷提高水資源的開發利用率和節水水平。考慮到右玉縣屬于農業生產強縣，必須將科技創新融入農業生產，大力推廣農業節水技術，最大程度地提高農業生產的用水效率。基于主成分分析法得出的右玉縣水生態承載力狀況，合理優化產業結構，使其逐步向節水型經濟結構轉變。加快建設高效節水技術體系，大力提高污水處理及回用水平；科學合理地確定植被比例、結構、空間配置和分布密度，研發切合實際的最優用水比例和水資源高效利用的喬、灌、草優化配置技術。根據右玉縣水生態承載力狀況，尋求水資源的最優管理模式，為晉西北地區提供充分的技術儲備和示范樣板。

作者：胡晉飛 楊永剛 秦作棟 李晉昌 孟志龍 單位：山西大學黃土高原研究所 中國科學院生態環境研究中心