北票市水生态承载力状况评价

根据压力-状态-响应(PSR)模型框架构建水生态承载力评价体系,利用熵权法和变差系数法进行权重赋值,并使用逼近理想解排序法(TOPSIS)和障碍因子诊断法对北票市2015—2021年水生态承载力及其主要障碍因子进行评价分析。结果表明,2015—2021年北票市水生态承载力呈现先下降后上升的变化趋势,以2018年承载力最低,第二产业占比、氨氮排放量、城镇化率、年末总人口、第三产业占比和废水治理设施处理能力属于主要障碍因子;为了实现北票市的可持续发展和水生态承载力的进一步提升,今后仍需加强水土流失治理、配备先进污水处理设施以及调整经济中不利于水环境保护的产业机构等。

水生态承载力研究方法及评价指标权重计算分析

水生态承载力是近些年来出现的一种新概念,开展水生态承载力评估有助于治理水环境污染及修复水生态系统。明确了水生态承载力理论的概念、意义,总结分析了当前国内外应用较为广泛的几种研究方法的优缺点,并对水生态承载力评价指标权重计算进行了分析。通过将熵权法与层次分析法相结合来计算水生态承载力指标权重的大小,既能反映研究者对指标重要程度的判断,也能客观反映数据的变动差异,使结果更加具有科学性和准确性,可为水生态承载力的方法研究和指标权重计算提供理论支撑。

基于WBM评价模型的水生态承载力评价

为丰富水生态承载力研究方法,将加权Bonferroni算子(weighted Bonferroni mean,WBM)应用于水生态承载力评价研究,构建相应的WBM评价模型。通过建立水生态承载力评价指标体系,运用层次分析法和改进熵权法确定指标权重,再利用WBM评价模型进行承载力评价,并将其与广泛应用的TOPSIS模型评价结果进行对比,以太原市为例对方法的可靠性进行验证,进一步采用障碍度模型识别影响水生态承载力的关键障碍因素。结果表明:太原市2009—2020年水生态承载力状态于临界承载上下波动,整体变化趋势不显著,近年来呈良好态势发展;水资源、水生态子系统承载状态波动较大;通过与TOPSIS模型对比,该评价模型评价结果较为一致,表明WBM模型适用于水生态承载力综合评价;制约该地区的障碍因素主要集中在水资源子系统。

山西省7条河的流域水生态承载力评估

为科学研判山西省7条河的流域水生态承载现状和存在问题,有效提升河流水生态承载力,构建7条河的流域水生态承载力评估指标体系,应用模糊综合评价法定级评估7条河的流域水生态承载力,使用差分自回归移动平均(autoregressive integrated moving average,ARIMA)模型和长短期记忆(long short-term memory,LSTM)模型对比预测水生态承载力变化趋势。结果表明,2011—2021年,7条河的流域水生态承载力总体为一般超载等级。其中,汾河流域水生态承载力呈基本承载,其他流域为一般超载,水环境指数和水资源指数对7条河的流域水生态承载力影响较大。ARIMA-LSTM模型预测表明:2022—2031年汾河水生态承载力变化呈上升趋势,涑水河、沁(丹)河流域水生态承载力未来趋势存在较大不确定性,其他流域水生态承载力呈不同幅度波动趋势;2031年左右,各流域水生态承载力将得到提升。建议通过提升流域水资源利用率以及加强7条河的流域绿色生态走廊建设来推进流域水生态保护工作。

沁蟒河流域(河南段)水生态承载力评价

为有效保护沁蟒河流域水生态环境,确定其水生态承载力迫在眉睫。采用驱动力-压力-抵抗力-状态-响应(driving-force pressure resistance state response, DPRSR)模型对2008—2018年间沁蟒河流域(河南段)水生态承载力进行了分析评价;之后采用Vensim软件构建与系统动力学模型相融合的水生态承载力系统动力学(system dynamics, SD)模型对沁蟒河流域(河南段)未来不同发展模式下(常规发展模式、综合发展模式、生态优先发展模拟)的水生态承载力进行了预测分析。分析结果表明:2008—2018年沁蟒河流域(河南段)水生态承载力处于临界偏好状态;综合发展模式下的水生态承载力分值处于临界可承载范围内,可兼顾流域生态保护和社会经济发展,推荐综合发展模式作为沁蟒河流域(河南段)水生态与经济社会可持续健康发展的最优方案。研究成果对区域水生态环境保护和社会发展战略制定具有一定的参考价值。

辽宁省水生态承载力评价

以驱动力(D)-压力(P)-状态(S)-影响(I)-响应(R)模型为依托,选择24项代表性指标构建评价体系,将熵值法与TOPSIS模型相结合计算评价辽宁省及其各分区2010—2021年水生态承载力,并测算分析其关键影响因子。结果显示:(1)2010—2021年全省水生态承载力呈逐年增强趋势,从空间上各个分区具有明显差异,水生态承载力整体表现出东高西低的特征;(2)研究时段内全省水生态承载力主导因子经历了人口压力、环境污染、经济增速、社会发展的变化过程;(3)辽宁省水生态系统依然面临着严峻的形势,为实现可持续高质量发展,应加快各项生态保护政策的落实和经济发展速度,进一步提升全省水生态承载力。

抚顺市水生态承载力评价

为揭示抚顺市水生态系统在城市建设发展过程中的变化特征,从水资源、水生态、水环境和水安全的角度选择24项典型指标构建评价体系,运用PCA主成分分析法评价2012-2020年抚顺市水生态承载力变化趋势,并结合水生态文明城市建设试点相关数据评价各区(县)水生态承载力。结果表明:2012-2020年抚顺市水生态承载力表现出明显上升趋势,从2012年的超载逐渐转变成2020年的良好状态;各区(县)2018年较2015年水生态承载力显著增强,清原县、新宾县从原来的Ⅳ级超载转变成Ⅱ级良好和Ⅲ级临界状态,顺城区从原来的Ⅲ级临界转变成Ⅱ级良好状态,其它区(县)水生态环境有所改善但承载力等级无变化。通过综合分析抚顺市水生态承载力变化特征,可为科学治理、保护和管理抚顺市水生态环境提供一定支持。

本溪市水生态承载力探讨

本次研究以模糊综合评判法为主,物元分析法为辅对本溪市水生态承载力进行了全面评价。研究结果表明,2010—2018年本溪市水生态承载力等级呈现出由“一般可承载”向“较强承载”转化的弱增强趋势。其中,水体BOD等6个指标对本溪市水生态承载力等级的保持具有重要贡献。工业氨氮年排量、水资源开发利用率、藻类细胞密度等9个指标成为制约本溪市水生态承载力等级提升的因素。

基于格网GIS的流域水生态承载力评价研究——以高淳西部圩区为例

文章运用综合指标评价法,以南京高淳西部圩区为例,基于格网GIS为评价单元,从水生态敏感性、胁迫性两方面各选取了3个指标对高淳西部圩区进行水生态承载力现状评价,并用k-均值聚类分析进行分类。结果表明:区域水生态敏感性“高”“较高”“中等”“较低”和“低”5个等级分别占研究区总面积的7.47%,10.43%,34.05%,42.90%和4.85%,区域水生态压力“高”“较高”“中等”“较低”和“低”5个等级分别占研究区总面积的6.08%,2.81%,0.41%,69.44%和21.26%,并制定了差别化的空间管控措施。本研究主要贡献了一套易于在小尺度视角下对格网单元进行生态承载力现状分析的方法,同时为其他区域水生态承载力研究提供案例。

多元驱动下水生态承载力评价方法与应用——以京津冀地区为例

水生态承载力通常是指在维持水生态系统自身及其支持系统健康的前提下,基于一定的生态保护和承载目标,自然水生态系统所能支撑的人类活动的阈值。从水生态承载力的概念出发,基于水资源、水环境和社会经济等要素,筛选出水资源利用率、污水处理率、万元GDP用水量等16个指标对水生态承载力评价的多元耦合作用进行分析,量化驱动因子与水生态承载力之间的关联度,建立了具有多元驱动功能的粒子群引力搜索算法-投影追踪(PSOGSA-PP)水生态承载力评价模型。并以京津冀地区为例,解析了区域水资源和水环境的生态效益,以及经济社会效益最大化的内在驱动,评价了水生态承载力并阐明其影响因素。进一步设定不同时间段的水生态承载力情景方案,通过具有较高寻优精度和较好算法执行能力的粒子群引力搜索算法,利用最佳投影方向a→分别计算分级标准阈值的投影值z'(i)和评价实例的投影值z″(i),基于投影值z'(i)构造水生态承载力评价等级,实现了水生态承载力的分级评价,结果表明,在多元因子共同驱动下,2008年—2030年京津冀所属13个地区的水生态承载力在波动中呈好转趋势,逐步由Ⅳ级(超载)、Ⅴ级(严重超载)向趋于Ⅱ级(比较理想)状态的演变,张家口市始终保持着Ⅱ级水平,并在2030年达到Ⅰ级(理想)的临界值。研究成果将为京津冀一体化的水资源开发利用与水源生态涵养提供重要的决策支持。

区域水生态承载力多目标优化方法与例证

水生态承载力是指维系水生态系统健康状态下的人类活动阈值,揭示的是某一区域人类活动与水生态系统之间的耦合规律,可为水生态环境保护与经济社会的协调发展提供依据.基于水生态承载力的概念,构建了区域水生态承载力指标体系,建立了区域水生态承载力多目标优化模型,采用模糊方法进行求解,并采用遗传投影寻踪方法对方案进行优选.以浙江省湖州市为例进行实证分析,以污染物环境容量利用率作为情景方案设定的依据,分别设定了双指标(CODCr、NH3-N)、三指标(CODCr、NH3-N、TN)、四指标(CODCr、NH3-N、TN、TP)3种控制方案.结果表明,3种控制方案的优化结果均具有一定的可行性和合理性,并推荐四指标控制方案为优选方案.四指标控制方案优化结果表明:2020年状态指标水环境容量利用率、生态用水比例分别为99.3%、59.1%;调控指标GDP增长速度、人口增长速度、城镇化率分别控制在7.4%、0.5%、70.3%以下,污水治理资金占GDP的比例为0.9%,第三产业比例为52.1%,化肥施用强度为251.0 kg/hm2;在此基础上,湖州市2020年可承载目标人口总量为350.0×104人,GDP为2 965.4×108元.

基于复合生态系统原理的流域水生态承载力内涵解析

水生态承载力作为一个新的概念,其概念和内涵目前仍处于争论和探索之中。在回顾水生态承载力内涵已有研究的基础上,首先阐明具有"量、质、序"递进关系的水生态系统健康特征及其综合表征因子,然后基于复合生态系统原理,构建由水生态、经济和社会子系统共同构成、相互作用的流域复合水生态系统模型。在此基础上,以流域水生态系统的健康为目标,基于复合水生态系统模型,提出水生态承载力概念,并解析其内涵。流域水生态承载力具有极限性、可调性、动态性、相对稳定性、模糊性和不确定性等多种特征,在人类自身发展和主观调控的共同作用下呈现出沿"S"型不断增大的演化轨迹。通过提高经济效率和优化社会配置来降低经济社会压力,或者通过扩充可用水资源和水环境容量来提高支撑能力,可以使水生态承载力得以提升。

基于水生态分区的太子河流域水生态承载力研究

为实现太子河流域水生态系统的分区保护,采用系统动力学方法,建立了基于水生态分区的水生态承载力模型,模拟了太子河流域水生态系统的动态变化。结果表明:太子河流域各水生态分区的水生态承载力各不相同。通过对8种情景下水生态承载力的比较分析,认为集产业结构调整、适度经济发展速度、节水及控污于一体的综合方案使各分区水生态承载力的提高效果最为显著。针对各分区面临的不同承载压力,提出相适应的水生态承载力改善措施,为流域水生态系统的可持续发展提供科学依据。

区域水生态承载力评价指标体系研究

在已有相关研究的指标体系和国家颁布的相关指标体系基础上,提出了区域水生态承载力评价指标体系的构建依据、构建原则、分类框架、指标选取方法和标准确定方法。根据水生态承载力的概念和内涵,以压力-状态-响应(PSR)为指标体系分类框架,采用频数统计法和理论分析法相结合的方法,将已有研究中常用的、与水生态承载力密切相关的指标筛选出来,构建了区域水生态承载力指标体系,包括58个指标,其中核心指标19个,备选指标39个。在此基础上,参考国家颁布的相关标准,选取适当的核心指标对渭河陕西段水生态承载力进行评价,并进一步计算压力指数、状态指数、响应指数和承载指数,结果显示渭河陕西段水环境系统压力较大,状态最差,响应程度较高,水环境严重超载。

叶尔羌河流域水生态承载力研究

以流域的水生态环境与社会经济协调发展为目标,采用系统动力学和隶属度相结合的方法,建立了流域水生态承载力的系统动力学仿真模型。以新疆叶尔羌河流域为例,设计了9个模拟方案,对其水生态承载力进行了量化分析,确定了叶尔羌河流域的最优发展方案,并提出了提高叶尔羌河流域水生态承载力的具体措施,为流域可持续发展战略的实施提供科学依据。

基于主成分分析的晋西北水生态承载力评价

水生态承载力的研究是解决生态环境与社会经济可持续发展问题的有效手段。为了研究晋西北水生态承载力状况,选取晋西北右玉县17个指标建立评价指标体系,运用主成分分析法确定3个主成分,对右玉县水生态承载力进行评价研究,并计算出2003—2011年水生态承载力的综合得分。结果表明,影响右玉县水生态承载力的因子主要包括人口、社会经济发展状况及水资源的开发利用水平。右玉县2003—2007年水生态承载力存在明显的波动;2008—2011年水生态承载力总体呈现增长态势,虽然人口和经济规模不断扩大,但总用水量相比于前5 a明显减小,说明随着社会经济和科学技术的发展,水资源开发利用率大大增加。

水生态承载力概念与内涵探讨

综合分析了各种承载力的概念,探讨了水生态承载力的3个内涵,即复合承载力、水生态弹性力、以经济规模和人口数量为表征指标。分别提出了广义和狭义的水生态承载力概念。在考虑现实情况以及具体问题的可操作性和应用性,结合狭义水生态承载力概念,给出了现阶段我国水生态承载力的定义。最后进一步分析了水生态承载力的动态性、区域性、可调控性、有限性和模糊性等5个特点。

江西省水生态承载力分析

随着人口增长及经济快速发展,江西省社会、经济、资源与环境之间矛盾日益突出。水生态承载力为一定条件能够承载的陆域生态发展、人口社会规模及经济发展水平的能力,对其研究可协调社会、经济、资源和环境之间的矛盾。基于对水生态承载力理论分析基础上建立江西省水生态承载力指标体系(压力层、支撑力层、弹性力层),结合层次分析法和模糊数学方法对1999～2008共10年江西省水生态承载力进行了分析。分析结果显示承载力10年都在中等水平范围内波动;江西省水生态承载力下降趋势由压力层主导,上升趋势由支撑力主导,波动趋势由弹性力主导。

流域水生态承载力及其概念模型

通过对人类主导下的流域社会-经济-河湖复合生态系统基本特征的理论分析,在对水环境和水资源承载力等概念辨析的基础上,揭示了流域水生态承载力的"分区、分期、分级"属性以及"量、质、序"递进综合约束作用等基本内涵,并提出其广义和狭义的概念。在以二元水循环为驱动的"水资源-水环境-水生态-社会经济"互动机制基础上,建立了流域社会-经济-河湖复合生态系统概念模型和流域水生态承载力分区耦合概念模型,并以"人水和谐"思想为核心提出了水生态承载力承载度的综合评价基本思想,及其"分区、分期、强化耦合"的系统动力学模拟评价模型的实现思想。以太子河流域为例,进行了实例应用。

太子河流域不同生态分区的水生态承载力年内变化研究

为实现太子河流域水生态系统的分区、分期保护,并达到太子河流域的水生态环境与社会经济协调发展的目标,采用系统动力学和隶属度相结合的方法,从分析流域的人口、社会经济、水资源、水环境、水生态系统之间的相互关系入手,考虑到各分区之间的水流、水质交替关系,建立了基于水生态分区的太子河流域水生态承载力大系统动力学仿真模型和量化模型。对其8个水生态分区的水生态承载力指标的年内变化情况进行模拟,并量化各分区12个月的水生态承载力值,最终确定各水生态分区的水生态承载力最小值出现的月份,为更好的实施流域可持续发展战略提供科学依据。