基于水環(huán)境承載能力與壓力的產(chǎn)業(yè)布局引導研究

童坤 孫偉 王小軍

摘要：

城市發(fā)展過程中，水環(huán)境承載壓力必須耦合承載能力分析才能進一步量化未來產(chǎn)業(yè)的可發(fā)展空間。在梳理水資源承載力有關研究進展的基礎上，綜合考慮水環(huán)境承載能力及水環(huán)境承載壓力協(xié)同機制，借助于水環(huán)境承載能力和水環(huán)境承載壓力的二維象限解析，將長江干流39個城市劃分為高能力高壓力區(qū)、高能力低壓力區(qū)、低能力高壓力區(qū)和低能力低壓力區(qū)等4種類型區(qū)，并據(jù)此提出了未來地區(qū)產(chǎn)業(yè)的調(diào)整方向。研究成果可為協(xié)調(diào)區(qū)域產(chǎn)業(yè)布局與水環(huán)境之間的關系、制定差別化產(chǎn)業(yè)準入政策提供參考。

關 鍵 詞：

水環(huán)境承載壓力; 水環(huán)境承載能力; 能力與壓力比對分區(qū); 適應性產(chǎn)業(yè)布局; 區(qū)域規(guī)劃; 長江干流

中圖法分類號： TV213

文獻標志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.07.009

0 引 言

2016年，習近平總書記提出要“共抓大保護、不搞大開發(fā)”，走綠色發(fā)展之路。在流域環(huán)境污染嚴重、生態(tài)系統(tǒng)退化的嚴峻形勢下，準確掌握長江干流沿線各城市水環(huán)境承載能力、承載壓力，進而制定與水環(huán)境相適應的產(chǎn)業(yè)調(diào)整策略，是長江流域高質(zhì)量發(fā)展的基礎支撐[1]。

承載力在水資源管理、生態(tài)規(guī)劃與管理等多個領域得到了應用[2-4]，但目前研究的“承載力”多數(shù)還是對于現(xiàn)狀承載壓力的評估，對承載能力的研究較少。承載能力最初被描述為一個習慣/行為可以在一個區(qū)域內(nèi)支持的最大個體[5]。Hadwen和Palmer（1922）、Holling（1973）對生態(tài)承載能力進行了研究，他們認為承載能力是在不破壞生態(tài)環(huán)境的前提下可以維持的生命數(shù)量，進而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的使命[6-7]。但是中國目前對于區(qū)域承載能力的研究多數(shù)仍聚焦于單一因素容量的計算，比如水環(huán)境容量、大氣環(huán)境容量[8]。通常，掌握綜合承載能力以及承載壓力是摸清資源環(huán)境狀況并進行規(guī)劃管理的重要前提，對地方政府協(xié)調(diào)區(qū)域產(chǎn)業(yè)布局與水環(huán)境關系具有指導意義[9]。因此，在綜合梳理國內(nèi)外水環(huán)境承載力的基礎上，本文擬從承載能力與承載壓力2個方面來綜合評估長江干流39個城市水環(huán)境承載狀況，根據(jù)評估結果，提出產(chǎn)業(yè)調(diào)整方向。評價結果可以為產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整與流域水資源管理保護提供參考。

1 研究思路與方法

水環(huán)境承載能力是水環(huán)境對區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展的最大支撐能力。本文采用2006年陳雯等提出的重要生態(tài)空間開發(fā)適宜性評價方法，而水環(huán)境承載能力由區(qū)域資源供給條件、生態(tài)服務功能以及生態(tài)脆弱性等指標綜合體現(xiàn)[10-11]。對于承載能力來說，其數(shù)值可能在某一時期內(nèi)都不會變化。在承載壓力方面，本文認為它是區(qū)域在某個時間段、某種狀態(tài)下的人類活動給水環(huán)境帶來的壓力，由單位面積化學需氧量排放量、廢水排放量及農(nóng)用化肥施用量等指標綜合體現(xiàn)，采用基于熵權的層次分析法進行評價。由于其數(shù)值受多方面因素影響而會經(jīng)常發(fā)生變化，因此對承載能力與壓力兩者之間的差異變化開展研究，可為區(qū)域后續(xù)產(chǎn)業(yè)布局提供支撐。

1.1 承載能力評價

對于承載能力的評價，主要是參照現(xiàn)行的主體功能區(qū)評價指標體系，以及空間開發(fā)適宜性評價法（見表1）。評價指標體系中，生態(tài)環(huán)境重要性、生態(tài)環(huán)境脆弱性、災害風險性等指標作為約束性指標，反映區(qū)域內(nèi)部生態(tài)環(huán)境保護價值以及生態(tài)環(huán)境修復難度，其數(shù)值越高，說明區(qū)域內(nèi)越不適宜進行開發(fā)。資源豐度反映地區(qū)的資源條件對空間開發(fā)及水環(huán)境的保障程度，資源條件越好，越適宜進行區(qū)域開發(fā)。

權重反映出每個指標對評價目標的影響程度，其值也體現(xiàn)了不同評價區(qū)域的空間分異特點和差異性。由于承載能力的數(shù)值在短期內(nèi)變化不大，因此本文采用陳雯教授等于2015年度對長江經(jīng)濟帶資源環(huán)境承載力所計算的權重[12]。

1.2 承載壓力評價

水環(huán)境承載壓力表征為經(jīng)濟社會活動對水環(huán)境的脅迫作用，表現(xiàn)在工業(yè)廢水排放點源污染、農(nóng)業(yè)面源污染等方面，水環(huán)境壓力越大，污染產(chǎn)業(yè)布局越要調(diào)整。本次研究采用層次分析法進行評價。選用表征區(qū)域經(jīng)濟社會的發(fā)展以及污染物排放的效率指標等開展評價，包括人均地區(qū)生產(chǎn)總值、單位產(chǎn)值COD排放量、農(nóng)業(yè)化肥施用量等。

此外，本次采用熵值法對指標的權重進行計算（見表2）。熵值法根據(jù)各項指標的變異程度來確定指標權重，是一種客觀賦權法[13]。

2 水環(huán)境承載能力與產(chǎn)業(yè)布局引導

本文選取長江干流39個沿岸城市開展水環(huán)境承載能力及壓力評估，結果如下。

2.1 水環(huán)境承載能力評價

（1） 生態(tài)環(huán)境重要性（見圖1（a））。長江上游沿岸部分山地山勢高峻、植被覆蓋程度較高，水源涵養(yǎng)及水土保持等生態(tài)服務功能顯著，重要性高。長江中下游地區(qū)的洞庭湖、鄱陽湖、太湖等大型淡水湖泊周邊區(qū)域地勢低洼、濕地較多、動植物資源豐富，生態(tài)環(huán)境保護重要性較高。此外，東部沿海地區(qū)的灘涂濕地分布較廣、沿海防護林帶連綿，生態(tài)環(huán)境重要性也較高。滇中-南、洞庭湖平原、鄱陽湖平原、太湖平原、沿江及淮北平原的大部分地區(qū)生態(tài)環(huán)境重要性稍弱。

（2） 生態(tài)環(huán)境脆弱性（見圖1（b））。長江上游地區(qū)山地海拔較高，地形崎嶇，降水豐富，且暴雨等短時集中降水較多，土壤侵蝕的脆弱性較高。滇東南地區(qū)地處云貴高原，喀斯特地貌區(qū)域分布較廣，抗蝕能力較弱，生態(tài)環(huán)境脆弱性也較強。滇北、洞庭湖、鄱陽湖平原和長江下游平原地區(qū)生態(tài)環(huán)境的脆弱性一般。

（3） 災害風險性（見圖1（c））。川西高原東部地處青藏高原隆起的東南邊緣地帶，綜合災害風險最高。長江中游的洞庭湖-鄱陽湖周邊區(qū)域地勢低洼，汛期面臨一定的洪澇災害威脅。其他地區(qū)風險較低。

（4） 可利用土地資源豐度（見圖1（d））。主要評估適宜開發(fā)建設的土地面積和集中程度，面積越大、集中度越高，則能夠進行空間開發(fā)的土地資源保障越好。洞庭湖平原、鄱陽湖平原、太湖平原、長江下游沿江平原以及淮北平原等地，地勢平坦、重要生態(tài)保護區(qū)域分布較少、自然災害影響較弱，可利用土地資源豐富。滇東北地區(qū)雖然海拔較高，但地形較為平緩，適宜開發(fā)建設的土地資源較多，開發(fā)建設的土地保障也較好。相反，山地地區(qū)地形起伏較大，生態(tài)、災害影響較大，適宜開發(fā)的土地較少，且分布零散，可利用土地資源較為缺乏。

（5） 可利用水資源豐度（見圖1（e））。荊州以下的長江沿岸地區(qū)和洞庭湖、鄱陽湖、太湖及周邊地區(qū)水資源供給的保障條件最好;荊州以上干流沿岸地區(qū)的水資源也較為豐富。此外，滇東南地區(qū)地處橫斷山脈諸河下游，諸河徑流較為豐富，水資源供給保障較好。川西高原地區(qū)、湘南-贛南地區(qū)水資源利用條件較差，可利用水資源相對缺乏。

（6） 通過開展指標綜合評價，確定干流沿岸各城市的水環(huán)境承載能力，如圖1（f）所示。

① 滬-蘇地區(qū)、馬鞍山-蕪湖-銅陵地區(qū)、武漢-鄂州地區(qū)、黃石-岳陽等區(qū)域資源生態(tài)環(huán)境本底好，水環(huán)境承載能力高;

② 重慶-宜昌、池州-安慶以及昆明等地區(qū)資源條件相對較好，承載能力較高;

③ 咸寧市、瀘州市、攀枝花市、昭通市、麗江市、迪慶藏族自治州等地資源環(huán)境條件略差，承載能力較低;

④ 恩施土家族苗族自治州、涼山彝族自治州、甘孜藏族自治州、昌都地區(qū)、玉樹藏族自治州、海西蒙古族藏族自治州地區(qū)資源條件較差，自然災害風險較大，水環(huán)境承載能力低。

2.2 水環(huán)境承載壓力評價

（1） 人均地區(qū)生產(chǎn)總值（見圖2（a））。區(qū)域人均地區(qū)生產(chǎn)總值越高，說明該地區(qū)的經(jīng)濟越發(fā)達，水環(huán)境壓力可能會越大。長江干流各市的人均地區(qū)生產(chǎn)總值從上游往下游基本呈遞增的趨勢。2015年，人均地區(qū)生產(chǎn)總值最高的蘇州市超過13.0萬元，而最低的昭通市還不到1.5萬元。

（2） 建設用地比例（見圖2（b））。建設用地擴張，區(qū)域不透水層面積增加，原有的水系格局受到破壞，水體環(huán)境容量則會降低，因此，建設用地的占比越高，水環(huán)境壓力越大[14]?？傮w上，中下游地市的建設用地比例較高，武漢市建設用地比例達到57%;而西部地區(qū)建設用地比例較低，昌都市建設用地比例約為6%。

（3） 人口密度（見圖2（c））。人口密度越大，污水排放也越集中，水環(huán)境壓力也越大?？傮w上，人口密度最高的上海，2015年每平方公里國土面積上承載的人口約為3 800人，大約是重慶市人口的10倍、昌都市人口的600倍。

（4） 單位面積工業(yè)廢水量、化學需氧量排放量（見圖2（d）和（e））。長江干流單位面積工業(yè)廢水量、化學需氧量排放量基本上呈現(xiàn)出下游>中游>上游的情況，其中上海市單位面積工業(yè)廢水排放量為73 963 t/km2，化學需氧量排放量為31.00萬t;而中游的武漢市單位面積工業(yè)廢水排放量為18 032 t/km2，化學需氧量排放量為15.52萬t;上游的昆明市單位面積工業(yè)廢水排放量為1 864 t/km2，化學需氧量排放量為1.78萬t。

（5） 單位灌溉面積農(nóng)用化肥施用量（見圖2（f））。農(nóng)業(yè)化肥使用過程中，約有55%～75%的氮和75%～90%的磷不能被作物吸收，其大概率會進入水體而造成污染。西南地區(qū)，尤其是云南省的單位灌溉面積農(nóng)業(yè)化肥施用量要明顯高于中下游地區(qū)的單位灌溉面積的農(nóng)業(yè)化肥施用量。

（6） 單位工業(yè)產(chǎn)值工業(yè)廢水排放量（見圖2（g））。上游西南地區(qū)單位產(chǎn)值工業(yè)廢水排放量最高，沿長江流動呈下降的趨勢。其中，昌都市單位產(chǎn)值工業(yè)廢水排放量高達40.000 t/萬元，上海市和重慶市為4.000 t/萬元左右，最低的楚雄州約為0.002 t/萬元。

（7） 單位GDP化學需氧量（COD）排放量（見圖2（h））。從整個長江沿線來看，江蘇省、上海市的單位GDP化學需氧量（COD）的排放量較低;2015年，南京市的單位GDP的化學需氧量排放量最低，為2 t/萬元，單位GDP化學需氧量排放量最高的黃岡市為60 t/萬元。

（8） 萬元GDP用水量、萬元工業(yè)增加值用水量（見圖2（i）～（j））。萬元GDP用水量最小的無錫市為31 m3，最大的昌都市達301 m3，整體為長江中下游節(jié)水效率大于長江上游的節(jié)水效率。萬元工業(yè)增加值用水量最小的泰州市和揚州市約為10 m3，最高的涼山州則達到348 m3。這從側面也體現(xiàn)出了長江三角洲地區(qū)工業(yè)產(chǎn)業(yè)改革的成效。

（9） 通過對上述指標的綜合評價，可以確定2015年長江沿江各城市的水環(huán)境承載壓力，如圖2（k）所示?？傮w上：

① 長江中下游的水環(huán)境承載壓力較高，這類地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展快，對水環(huán)境的壓迫作用明顯;

② 上游地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展相對落后，對水環(huán)境的壓迫作用稍弱;

③ 農(nóng)業(yè)單位灌溉面積化肥使用量較高，水環(huán)境壓力也應引起重視。此外，上游用水效率及其工業(yè)綠色生產(chǎn)效率水平也較低。

2.3 分區(qū)產(chǎn)業(yè)布局引導

通過開展水環(huán)境承載能力、壓力的綜合分析，可以判別長江沿江各城市水環(huán)境對產(chǎn)業(yè)布局的影響程度，從而可以為差別化的產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策的制定提供科學依據(jù)。以區(qū)域水環(huán)境承載能力為X坐標、水環(huán)境壓力為Y坐標繪制二維象限，4個象限分別代表低能力高壓力區(qū)、低能力低壓力區(qū)、高能力高壓力區(qū)以及高能力低壓力區(qū)4種分區(qū)類型（見圖3）。

高能力高壓力區(qū)，指水環(huán)境承載能力與壓力均較高的區(qū)域。主要是第一象限內(nèi)的上海市、南京市、無錫市、常州市、蘇州市、揚州市、鎮(zhèn)江市、泰州市、馬鞍山市、銅陵市、武漢市、岳陽市、黃石市、昆明市等14個城市，區(qū)域總面積約10.1萬km2。未來需要規(guī)劃控制制造業(yè)發(fā)展速度與規(guī)模，加快對化工、印染等污染行業(yè)的升級改造，通過抬高環(huán)境準入門檻、實施區(qū)域限批、提高污染物排放標準、加強環(huán)保執(zhí)法檢查等措施，對污染物排放實行源頭控制。

高能力低壓力區(qū)，指承載能力較高而壓力較低的區(qū)域，主要是第二象限內(nèi)的南通市、蕪湖市、池州市、安慶市、九江市、鄂州市、荊州市、宜昌市、重慶市9個城市，區(qū)域總面積約18.0萬km2。區(qū)域內(nèi)環(huán)境容量潛力大，經(jīng)濟社會發(fā)展水平仍有一定發(fā)展空間，未來可規(guī)劃承接與發(fā)展化工、紡織、造紙、冶金、電力等長江下游地區(qū)轉移產(chǎn)業(yè)，但與此同時應加強準入限制。

低能力低壓力區(qū)，指承載能力和壓力均較低的區(qū)域，主要是第三象限內(nèi)的黃岡市、咸寧市、恩施土家族苗族自治州、瀘州市、攀枝花市、甘孜藏族自治州、迪慶藏族自治州、昌都市8個城市，區(qū)域總面積約36.0萬km2。盡管目前區(qū)域內(nèi)資源環(huán)境承載壓力不高，但區(qū)內(nèi)水環(huán)境承載能力也較低，因此，未來應著重防治農(nóng)業(yè)面源污染，同時適度發(fā)展新能源、商貿(mào)物流等低污染、低能耗制造業(yè)，重點發(fā)展新材料、新能源、新醫(yī)藥、環(huán)保等新興產(chǎn)業(yè)。

低能力高壓力區(qū)，指承載能力較低、水環(huán)境壓力較高的區(qū)域，主要是第四象限內(nèi)的涼山彝族自治州、宜賓市、昭通市、麗江市、楚雄彝族自治州、大理白族自治州、玉樹藏族自治州、海西蒙古族藏族自治州等城市，區(qū)域總面積約74.0萬km2。該區(qū)域水環(huán)境承載能力較低，但水資源環(huán)境壓力已經(jīng)很高。未來需要實施更為嚴格的環(huán)境準入條件和污染排放標準以及規(guī)劃防治農(nóng)業(yè)面源污染，限制對水環(huán)境影響大的污染產(chǎn)業(yè)發(fā)展，著力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)。

3 結 論

本文從長江干流經(jīng)濟社會發(fā)展與水環(huán)境現(xiàn)狀出發(fā)，分析沿江各城市水環(huán)境承載能力與壓力狀況，并據(jù)此提出產(chǎn)業(yè)調(diào)整建議，形成如下結論。

（1） 選取生態(tài)環(huán)境重要性、生態(tài)環(huán)境脆弱性、災害風險性、土地資源豐度、水資源豐度等構建區(qū)域水環(huán)境承載能力指標體系，長江沿江的39個城市中，上海市、南京市、無錫市、常州市、蘇州市、揚州市、南通市、鎮(zhèn)江市、泰州市、蕪湖市、馬鞍山市、銅陵市、鄂州市、武漢市、岳陽市、黃石市等市的承載能力較高。

（2） 2015年，對長江沿江各城市的水資源承載壓力開展了橫向評價，評價結果表明，上海市、蘇州市、馬鞍山市、銅陵市、武漢市等區(qū)域水環(huán)境承載壓力較大。其中，云南省沿江城市由于農(nóng)業(yè)化肥的使用量大而造成了水環(huán)境壓力較大。

（3） 繪制了水環(huán)境承載能力與壓力的二維象限分布圖，將沿江39個城市劃分為低能力高壓力區(qū)、低能力低壓力區(qū)、高能力高壓力區(qū)、高能力低壓力區(qū)等4種類型區(qū)，并且提出未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的調(diào)控方向。長江下游地區(qū)水環(huán)境能力較強，理論上較為適合布局基礎產(chǎn)業(yè)，但是目前的水環(huán)境承載壓力也大，迫切需要限制污染產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及騰籠換鳥、轉型升級。中游地區(qū)部分省市水環(huán)境壓力稍有緩解，結合其承載能力，在承接轉移產(chǎn)業(yè)的同時，必須嚴格環(huán)境準入，對農(nóng)業(yè)面源污染、工業(yè)生產(chǎn)工藝、污水處理技術、排污標準提出高要求，保護地區(qū)水生態(tài)環(huán)境。上游地區(qū)需結合其承載能力，嚴格防止農(nóng)業(yè)面源污染、控制高污染企業(yè)建設，以保護生態(tài)環(huán)境為主。

（4） 從區(qū)域水環(huán)境承載能力和壓力2個方面探討研究了水環(huán)境對產(chǎn)業(yè)布局的影響，評價結果對于協(xié)調(diào)區(qū)域產(chǎn)業(yè)布局與水資源開發(fā)具有一定的參考價值。但是，由于區(qū)域相關污染產(chǎn)業(yè)資料、水環(huán)境監(jiān)測的缺位，尚未能夠對沿江39個城市的產(chǎn)業(yè)布局提出更詳盡、清晰的指導建議，將來可進一步完善指標體系，并進行長系列計算，從歷史演變規(guī)律等多方面入手，為區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展提供支撐。

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（編輯：趙秋云）

引用本文：

童坤，孫偉，王小軍.

基于水環(huán)境承載能力與壓力的產(chǎn)業(yè)布局引導研究：以長江干流39個城市為例

[J].人民長江，2021，52（7）：54-59.

Research on guidance of industrial layout based on water environment carrying capacity and

pressure：case of 39 cities on mainstream of Changjiang River

TONG Kun1，2，SUN Wei2，WANG Xiaojun3，4

（1.School of Public Administration，Zhuhai College of Science and Technology，Zhuhai 519041，China;

2.Nanjing Institute of Geography & Limnology，Chinese Academy of Sciences，Nanjing 210008，China; 3.State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering，Nanjing Hydraulic Research Institute，Nanjing 210029，China; 4.Research Center of Climate Change，Ministry of Water Resources，Nanjing 210029，China）

Abstract：

In the process of urban development，the carrying pressure of water environment must be coupled with the bearing capacity analysis to further quantify the development space of future industry.Based on reviewing research progress of the water environment carrying capacity，this paper comprehensively considers the synergistic mechanism of carrying capacity and pressure of water environment.Then we divides 39 cities along the Changjiang River for four zones by two-dimensional quadrant analysis，such as high-capacity high-pressure zone，high-capacity low-pressure zone，low-capacity high-pressure zone and low-capacity low-pressure zone，and proposes an industrial layout adjustment plan accordingly.The research results can provide a reference for coordinating the relationship between regional industrial layout and water environment to formulate differentiated industrial access policies.

Key words：

water environment carrying pressure;water environment carrying capacity;capacity and pressure comparison zoning;adaptive industrial layout;regional planning;mainstream of the Changjiang River