流域水环境承载力优化调控对策研究

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为揭示桑干河流域的水环境承载力动态变化规律及承载潜力,据此给出流域水环境承载力优化调控对策,从经济社会、水资源、水环境三方面选取指标建立桑干河流域水环境承载力评价指标体系,采用改进后的全排列多边形图示指标法进行2011~2018年的流域水环境承载力评价并与模糊综合评价法的评价结果进行对比;利用障碍度模型对影响流域水环境承载力的障碍因子进行诊断;通过分析流域水环境承载力极限的影响因素,给出了流域水环境的极限情形,结合单目标规划法建立了流域水环境承载力状态量化模型,计算2011~2018年发展情景下的水环境承载力极限;预测了流域规划年的发展状况,在此基础上设置流域发展情景方案,建立单目标区间规划模型对流域2025年和2030年的水环境承载力进行了预测;综合水环境承载力评价结果、障碍度诊断结果、水环境承载力极限量化及预测结果,分析桑干河流域水环境承载力制约因素,探寻流域水环境承载力提升方案。具体结论如下:(1)在2011~2018年间,桑干河流域水环境承载力水平较低,各年承载力综合指数均不超过0.3,但整体呈上升趋势,由2011年的0.182提升至2018年的0.237;水资源子系统的承载能力低于水环境和社会经济子系统,且波动较大;障碍度诊断结果显示,影响该地区水环境承载力的障碍因子主要集中于水资源方面。(2)在2011~2017年间,桑干河流域水环境均处于超载状态,氨氮水环境容量是主要制约因素。在承载力极限的动态变化方面,2011~2018年流域水环境的承载能力在增强,最大可承载经济规模由298.1909亿元增加到904.7642亿元,最大可承载人口由113.8132万人增长到502.4648万人。通过对模型参数随时间的变化状况进行分析,推出政策调控和技术革新可能是短期内提高流域水环境承载力极限的两种有效措施。(3)流域在两个规划年均存在超载风险。2025年,第二产业增加值与城镇人口数将达到最大可承载区间,分别超出承载区间下限5.7%、4.5%,超载风险总体可控;2030年,第一产业增加值、第二产业增加值和农村人口分别超出承载区间下限8.3%、4.6%和19.1%,农村人口数量超载风险最大,需要加快城市化步伐。用水占比以第一产业为主,第二产业次之;排污结构分析结果表明,面源污染是流域主要的污染形式,污染源主要来自于农村居民生活和第一产业。(4)根据水环境承载力评价结果、障碍度诊断结果、水环境承载力极限量化及预测结果,诊断桑干河流域水环境承载力的制约瓶颈主要为水资源短缺和面源污染问题,并据此提出了水环境承载力优化调控措施,包括跨流域调水、非常规水利用、农业面源污染控制及增加城镇化水平等。
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