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南昌市水環(huán)境安全評價(jià)

文檔作者：傅春占少貴章無恨文檔來源： 1．南昌大學(xué)中國中部經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展研究中心 2．南昌大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月23日
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第13卷第3期
2015年6月
南水北調(diào)與水利科技
South-to—North Water Transfers and Water Science＆ Technology
Vo1．13 No．3
Jun．2015
DOI：10．13476／i．cnki．nsbdqk．2015．03．0O8
南昌市水環(huán)境安全評價(jià)
傅春 ，占少貴 ，章無恨
(1．南昌大學(xué)中國中部經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展研究中心，南昌330047；2．南昌大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，南昌330031)
摘要：水環(huán)境安全不僅是生態(tài)環(huán)境問題，也是社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和政治問題，直接關(guān)系到國家安全和社會(huì)穩(wěn)定?；凇膀?qū)動(dòng)
力一壓力一狀態(tài)一響應(yīng)”(DPSR)模型，建立南昌市水環(huán)境安全評價(jià)指標(biāo)體系，并利用層次分析法、熵值法計(jì)算各指
標(biāo)的權(quán)重，利用模糊綜合評價(jià)法等對南昌市水環(huán)境安全進(jìn)行綜合評價(jià)。結(jié)果表明，2012年南昌市水環(huán)境狀況處于
不安全狀態(tài)。針對評價(jià)過程反映的問題，為了提高水環(huán)境安全狀態(tài)，南昌市需要在環(huán)保投入、污染排放控制、新水源
開發(fā)，以及推進(jìn)節(jié)水措施、健全水環(huán)境管理制度等方面持續(xù)努力。
關(guān)鍵詞：城市化；水環(huán)境安全；模糊綜合評價(jià)；南昌市
中圖分類號：X820．4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1672—1683(2015)03—0434—05
Assessment of water environment security in Nanchang
FU Chun 一。ZHAN Shamgui 一，ZHANG W u-hen ，
(1．Research Center Jbr Central China Economic and Social Development of Nanchang University，
Nanchang 330047，China；2．Economicsand Management School of Nanchang University，Nanchang 330031，China )
Abstract：W ater environment security problems are not only the ecological and environmental problems，but also the social，eco—
nomic，and political issues，which are directly related tO the national security and social stability．In this paper，the evaluation in—
dex system of water environment security in Nanchang was developed using the”Driving force—Pressure—State—Response”
(DPSR)mode1．The weight of each index was calculated using AHP and entropy method，and a comprehensive evaluation of wa—
ter environment security in Nanchang was conducted using the fuzzy comprehensive evaluation method．The results showed that
the water envi ronment of Nanchang iS unsafe in 2012．Therefore，more efforts are needed tO improve the water environment se—
curity，including the environmental investment，pollution emission control，new water source exploration，water-saving meas—
ures，and improvement on water environment management system．
Key words：urbanization；water environment security；fuzzy comprehensive evaluation；Nanchang
水環(huán)境安全是指在一定歷史階段及社會(huì)條件下，水系統(tǒng)
中擁有足夠的水量和安全的水質(zhì)，且水體能滿足其內(nèi)部及周
圍環(huán)境所構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)正常持續(xù)地運(yùn)轉(zhuǎn)，并能保證人類社
會(huì)可持續(xù)發(fā)展。國內(nèi)外學(xué)者多從水質(zhì)【u 、水量 ]以及水資源
安全口 等方面探討水環(huán)境安全問題。如Ahmadi等[ ]就將水
環(huán)境安全認(rèn)為是水質(zhì)安全。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化水平不
斷提高，城市化進(jìn)程對人類生存及發(fā)展必不可少的水資源和
水環(huán)境的影響越來越明顯。因此，國內(nèi)外學(xué)者紛紛開始探討
城市化與水環(huán)境之間的各種脅迫關(guān)系。如Larry[ 認(rèn)為制約
南非博茲瓦納地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最重要因素是快速城市
化所帶來的水資源短缺及生態(tài)環(huán)境惡化。Narain，等人l6J基
于南亞四城市，分析了城市化與水安全之間的關(guān)系。馮蘭剛
等L7j研究分析了河北省快速城市化對水資源的脅迫作用，認(rèn)
為務(wù)必將生態(tài)建設(shè)作為“可持續(xù)發(fā)展”的重點(diǎn)，其中水生態(tài)建
沒至關(guān)重要。柏櫻嵐等 通過計(jì)算生態(tài)占水量、分析占水驅(qū)
動(dòng)因素以及占水一水生態(tài)因子關(guān)聯(lián)分析研究北京市的生態(tài)占
水情況，并分析北京市在城市化進(jìn)程中水生態(tài)安全情況。李
華等ls 以西安市為例，建立城市化與城市用水量、用水效益、
人均用水水平之間的回歸模型，并確定了它們之間的定量關(guān)
系。近年來我國針對水環(huán)境安全的研究雖然較多，但對城市
水環(huán)境安全的評估仍未形成系統(tǒng)的指標(biāo)體系。
南昌作為江西省的省會(huì)，對江西乃至中部地區(qū)的發(fā)展具
收稿日期：2014-07 20 修回日期：2015-04—23 網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2015—05—13
網(wǎng)絡(luò)出版地址：http：／／www．cnki．net／kcms／detail／13．1334．TV．20150513．1516．007．html
基金項(xiàng)目：教育部人文社科重點(diǎn)基地研究項(xiàng)目(11JJD79oo14)；江西省高校人文社科研究重大課題攻關(guān)項(xiàng)目“江西融入‘美麗中國’建設(shè)發(fā)
展戰(zhàn)略研究”(ZIX；G201303)
作者簡介：傅春(1966一)，女，江西南昌人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事資源與環(huán)境管理研究。E—mail：764001582@qq．coro．
通訊作者：占少貴(1989一)，男，江西九江人，主要從事城市區(qū)域與可持續(xù)發(fā)展研究。E-mail：zhanshaogui@qq．corn
． 434． 。董 恕與 環(huán) 磽
傅春等·南昌市水環(huán)境安全評價(jià)
有重大的戰(zhàn)略意義。目前，學(xué)者對南昌市水環(huán)境安全的研究
較少。因此，對南昌市水環(huán)境安全進(jìn)行客觀真實(shí)的評估，對
于南昌市水資源合理開發(fā)利用和保護(hù)具有重要意義，為江西
省乃至中部其他地區(qū)的水環(huán)境安全評估提供參考和借鑒。
l 指標(biāo)體系的建立和評估方法
1．1 指標(biāo)體系的構(gòu)建
“驅(qū)動(dòng)力一壓力一狀態(tài)一響應(yīng)力”(DPSR)模型廣泛應(yīng)用
于對環(huán)境系統(tǒng)的評價(jià)，以該模型建立的指標(biāo)體系能衡量環(huán)境
及其可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。它涵蓋了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境以及政策
四大要素，從系統(tǒng)分析的角度闡述人和環(huán)境系統(tǒng)的相互關(guān)系
等。由于驅(qū)動(dòng)力和壓力都是指對環(huán)境產(chǎn)生影響的作用因子，
在實(shí)際的評估中，本文將驅(qū)動(dòng)力指標(biāo)(D)一并歸入壓力指標(biāo)
(P)內(nèi)，將所選發(fā)展指標(biāo)分為壓力、狀態(tài)、響應(yīng)三個(gè)層次，分別
從社會(huì)經(jīng)濟(jì)安全、水質(zhì)、水量、水災(zāi)害四個(gè)方面對這三個(gè)層次
進(jìn)行指標(biāo)構(gòu)建。經(jīng)相關(guān)分析和主成分分析，對初建指標(biāo)體系
進(jìn)行篩選，最終得到南昌市水環(huán)境安全評價(jià)指標(biāo)體系，共30
個(gè)指標(biāo)(表1)。
表1 南昌市水環(huán)境安全評價(jià)指標(biāo)體系
Tab．1 Evaluation index system of water environment security in Nanchang
1．2 指標(biāo)權(quán)重的確定方法
各指標(biāo)權(quán)重的確定是綜合評價(jià)的核心問題。指標(biāo)權(quán)重
的確定方法一般分為客觀賦權(quán)法和主觀賦權(quán)法，客觀賦權(quán)法
包括熵權(quán)法、主成分分析法、灰色決策法等等；主觀賦權(quán)法包
括層次分析法、專家打分法等等。本文利用層次分析法確定
四個(gè)評價(jià)子集的權(quán)重，利用熵值法確定水環(huán)境安全評價(jià)指標(biāo)
體系中各指標(biāo)的權(quán)重。
1．3 水環(huán)境安全評價(jià)方法
本文采用模糊綜合評價(jià)法進(jìn)行水環(huán)境安全評價(jià)。該方
法以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，應(yīng)用模糊可變原理定量化一些邊界不
易定量的因素，并根據(jù)評價(jià)指標(biāo)對被評判事物的隸屬等級狀
況進(jìn)行綜合評價(jià)_l “]，在生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和環(huán)境污染綜合評價(jià)
等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。其具體操作步驟如下：
(1)確定評價(jià)指標(biāo)，建立因素集U；
(2)確定各指標(biāo)含義并分級，建立評價(jià)集V；
(3)建立各評價(jià)因素的權(quán)重集CO；
(4)建立模糊關(guān)系矩陣R，即依據(jù)評級指標(biāo)的分級，建立
指標(biāo)的隸屬函數(shù)，從而得到各指標(biāo)的隸屬度；
(5)計(jì)算模糊綜合評價(jià)算量B，B= 。R模糊數(shù)學(xué)運(yùn)算。
2 南昌市水環(huán)境安全評價(jià)
2．1 建立因素集U和評價(jià)集V
根據(jù)南昌市水環(huán)境安全評價(jià)指標(biāo)體系將南昌市水環(huán)境
安全P分為社會(huì)經(jīng)濟(jì)安全S 、水質(zhì)安全 、水量安全S、水
災(zāi)害s 這四個(gè)評價(jià)子集，每個(gè)子集由反映水環(huán)境安全狀況
的系列指標(biāo)構(gòu)成，即因素集U。四個(gè)評價(jià)子集如下。
S1={“l(fā)，U2，“3，? ，“9}，其中：“l(fā)是人口自然增長率；“2
是人均耕地面積；U。是第三產(chǎn)業(yè)占GDP比重；“ 是城市化
率 是城鎮(zhèn)居民恩格爾系數(shù)；Ue是森林覆蓋率；“ 是人均
GDP；勰是高等學(xué)校在校學(xué)生數(shù) 是水利工程投資占GDP
比重。
Sz一{‰ ，U U ? ，‰ }，其中：U 。是單位農(nóng)田面積化
肥使用量㈨ 是工業(yè)廢水排放量； 是污徑比； 是劣Ⅲ類
河段比例㈨ 是工業(yè)固廢綜合利用率；‰ 是集中式飲用水水
源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)率 e是污水處理率。
53一(“17，UI8，t／19，? ，“24}，其中：“17是工業(yè)萬元GDP用
水量㈨8是農(nóng)田畝均灌溉用水量； 是人均日生活用水量；
是人均水資源量； 是水資源利用率；U22是人口密度；
是工業(yè)用水重復(fù)利用率；U孔是城市自來水普及率。
s4一{Uzs，％ ， ，? ， }，其中： 是旱災(zāi)成災(zāi)比例；
是水災(zāi)成災(zāi)比例； 是年暴雨天數(shù)； 是年降水量；“2g是
排水管道密度；Us。是旱澇保收面積占耕地面積比重。
參考我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求以及相關(guān)文獻(xiàn)I1 ，并咨詢專
家意見，將所有指標(biāo)劃分為5個(gè)等級：非常安全、安全、基本
安全、不安全、極不安全(表2)，即 ={V1，Vz，Va， ，Vs}。
2．2 確定權(quán)重集
在權(quán)重計(jì)算之前，需要對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理。
在此，運(yùn)用極值法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理。對于正向
性指標(biāo)，即值越大越優(yōu)的指標(biāo)，則采用下列公式：
，
一 二 堅(jiān)! r1、
max．x)一mi ?
式中：．72 為無量綱化處理后的各指標(biāo)值；max~j、minxi分別
為第 項(xiàng)指標(biāo)的最大值、最小值。
l 董I 焉妹 癱 ．435．
第13卷總第78期·南水北調(diào)與水利科技·2015年6月
注：t表不越大越優(yōu)型指標(biāo)，+表 越小越優(yōu)型指標(biāo)。
對于負(fù)向性指標(biāo)，即值越小越優(yōu)的指標(biāo)，則采用下列公式：
： (2)
m ax2c ——m lilX ~
再根據(jù)熵值法，計(jì)算出各評價(jià)集中各指標(biāo)的權(quán)重，結(jié)果
如下：
社會(huì)經(jīng)濟(jì)安全子集 1一(0．0520，0．2876，0．0938，
0．1266，0．0527，0．1666，0．0671，0．0305，0．1231)
水質(zhì)安全子集∞2一(0．2387，0．0706，0．0489，0．0595，
0．3246。0．1257，0．1320)
水量安全子集∞3一(0．0934，0．0993，0．2387，0．1719，
0．1054，0．0713，0．0912。0．1289)
水災(zāi)害子集㈨一(0．1891，0．2307，0．2509，0．1485，
0．0873。0．0936)
另外，根據(jù)層次分析法，求得各子集權(quán)重為cU一(0．45，
0．31，0．17，0．07)。
2．3 建立模糊關(guān)系矩陣R
矩陣R表示因素集U與評價(jià)集 的模糊關(guān)系，表示為
R一( ) ，即
． 436- 生態(tài) 與環(huán)境
R= (3)
式中： 指第i個(gè)指標(biāo)的數(shù)值可能被評價(jià)為第 類安全等級
的可能性，即因素 對等級 的隸屬度。
本文隸屬度的計(jì)算采用三角形隸屬函數(shù)(圖1)。三角隸
屬度函數(shù)是最常見、最簡單的模糊隸屬度函數(shù)，能處理表達(dá)
模糊信息，在數(shù)據(jù)資料較少的情況下，仍有很好的適用
性[1 。把每個(gè)等級區(qū)間的中點(diǎn)作為分界，若指標(biāo)在區(qū)間中
點(diǎn)，則該指標(biāo)對該等級的隸屬度為1；在相鄰區(qū)間的中點(diǎn)時(shí)，
則對該等級的隸屬度為0。模糊量A 三角形隸屬函數(shù)的計(jì)
算公式如下：
r( —zr_1)／(xi-Xi l)，z∈ -Ii一1，z
z)一
( ∈[ 阱 ] (4)
。 1 ( 一1，2，3，? ， )
【0 其他
利用2012年南昌市水環(huán)境安全評價(jià)指標(biāo)體系中的各項(xiàng)
；
¨ 一；
傅春等·南昌市水環(huán)境安全評價(jià)
指標(biāo)數(shù)據(jù)，計(jì)算出各指標(biāo)的隸屬度見表3。
．一J t xi41
圖1 三角隸屬函數(shù)分布
Fig．1 Triangular membership function distribution
表3 南昌市水環(huán)境安全評價(jià)各指標(biāo)的隸屬度
Tab．3 Membership of each evaluation index of
water environment security in Nanchang
2．4 水環(huán)境安全綜合評價(jià)
由各指標(biāo)權(quán)重集w 和單因素評價(jià)矩陣R，依據(jù)模糊矩
陣運(yùn)算規(guī)則B=W。Rl】 ，對2012年南昌市水環(huán)境評價(jià)體系
中的準(zhǔn)則層進(jìn)行模糊綜合評價(jià)。得到：
Bl—E0．167 0．167 0．219 0．379 0．068]
Bz=Eo．g4 0．14 0．08 0．019 0．253
B3=Eo．35 0．25 0．25 0．15 o7
B4=Eo．202 0．202 0．119 0．136 0．341]
在此基礎(chǔ)上，根據(jù)四個(gè)子集各自所占的權(quán)重，便可對南
昌市水環(huán)境安全狀況做出總體評價(jià)，得：
B—Eo．45 0．31 0．17 0．O7]。
r43．167 0．167 0．219 0．379 0．068n
l 0．34 0．14 0．08 0．019 0．25 l
l 0．35 0．25 0．25 0．15 0 l
i 0．202 0．202 0．119 0．136 0．341 I
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