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南昌市水环境安全评价

文档作者：傅春占少贵章无恨文档来源： 1．南昌大学中国中部经济社会发展研究中心 2．南昌大学经济与管理学院		点击数：	更新时间： 2021年05月23日
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第13卷第3期
2015年6月
南水北调与水利科技
South-to—North Water Transfers and Water Science＆ Technology
Vo1．13 No．3
Jun．2015
DOI：10．13476／i．cnki．nsbdqk．2015．03．0O8
南昌市水环境安全评价
傅春 ，占少贵 ，章无恨
(1．南昌大学中国中部经济社会发展研究中心，南昌330047；2．南昌大学经济与管理学院，南昌330031)
摘要：水环境安全不仅是生态环境问题，也是社会、经济和政治问题，直接关系到国家安全和社会稳定。基于“驱动
力一压力一状态一响应”(DPSR)模型，建立南昌市水环境安全评价指标体系，并利用层次分析法、熵值法计算各指
标的权重，利用模糊综合评价法等对南昌市水环境安全进行综合评价。结果表明，2012年南昌市水环境状况处于
不安全状态。针对评价过程反映的问题，为了提高水环境安全状态，南昌市需要在环保投入、污染排放控制、新水源
开发，以及推进节水措施、健全水环境管理制度等方面持续努力。
关键词：城市化；水环境安全；模糊综合评价；南昌市
中图分类号：X820．4 文献标志码：A 文章编号：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
水环境安全是指在一定历史阶段及社会条件下，水系统
中拥有足够的水量和安全的水质，且水体能满足其内部及周
围环境所构成的生态系统正常持续地运转，并能保证人类社
会可持续发展。国内外学者多从水质【u 、水量 ]以及水资源
安全口 等方面探讨水环境安全问题。如Ahmadi等[ ]就将水
环境安全认为是水质安全。随着经济的发展，城市化水平不
断提高，城市化进程对人类生存及发展必不可少的水资源和
水环境的影响越来越明显。因此，国内外学者纷纷开始探讨
城市化与水环境之间的各种胁迫关系。如Larry[ 认为制约
南非博兹瓦纳地区社会经济发展的最重要因素是快速城市
化所带来的水资源短缺及生态环境恶化。Narain，等人l6J基
于南亚四城市，分析了城市化与水安全之间的关系。冯兰刚
等L7j研究分析了河北省快速城市化对水资源的胁迫作用，认
为务必将生态建设作为“可持续发展”的重点，其中水生态建
没至关重要。柏樱岚等 通过计算生态占水量、分析占水驱
动因素以及占水一水生态因子关联分析研究北京市的生态占
水情况，并分析北京市在城市化进程中水生态安全情况。李
华等ls 以西安市为例，建立城市化与城市用水量、用水效益、
人均用水水平之间的回归模型，并确定了它们之间的定量关
系。近年来我国针对水环境安全的研究虽然较多，但对城市
水环境安全的评估仍未形成系统的指标体系。
南昌作为江西省的省会，对江西乃至中部地区的发展具
收稿日期：2014-07 20 修回日期：2015-04—23 网络出版时间：2015—05—13
网络出版地址：http：／／www．cnki．net／kcms／detail／13．1334．TV．20150513．1516．007．html
基金项目：教育部人文社科重点基地研究项目(11JJD79oo14)；江西省高校人文社科研究重大课题攻关项目“江西融入‘美丽中国’建设发
展战略研究”(ZIX；G201303)
作者简介：傅春(1966一)，女，江西南昌人，教授，博士生导师，主要从事资源与环境管理研究。E—mail：764001582@qq．coro．
通讯作者：占少贵(1989一)，男，江西九江人，主要从事城市区域与可持续发展研究。E-mail：zhanshaogui@qq．corn
． 434． 。董 恕与 环 硗
傅春等·南昌市水环境安全评价
有重大的战略意义。目前，学者对南昌市水环境安全的研究
较少。因此，对南昌市水环境安全进行客观真实的评估，对
于南昌市水资源合理开发利用和保护具有重要意义，为江西
省乃至中部其他地区的水环境安全评估提供参考和借鉴。
l 指标体系的建立和评估方法
1．1 指标体系的构建
“驱动力一压力一状态一响应力”(DPSR)模型广泛应用
于对环境系统的评价，以该模型建立的指标体系能衡量环境
及其可持续发展状况。它涵盖了经济、社会、环境以及政策
四大要素，从系统分析的角度阐述人和环境系统的相互关系
等。由于驱动力和压力都是指对环境产生影响的作用因子，
在实际的评估中，本文将驱动力指标(D)一并归入压力指标
(P)内，将所选发展指标分为压力、状态、响应三个层次，分别
从社会经济安全、水质、水量、水灾害四个方面对这三个层次
进行指标构建。经相关分析和主成分分析，对初建指标体系
进行筛选，最终得到南昌市水环境安全评价指标体系，共30
个指标(表1)。
表1 南昌市水环境安全评价指标体系
Tab．1 Evaluation index system of water environment security in Nanchang
1．2 指标权重的确定方法
各指标权重的确定是综合评价的核心问题。指标权重
的确定方法一般分为客观赋权法和主观赋权法，客观赋权法
包括熵权法、主成分分析法、灰色决策法等等；主观赋权法包
括层次分析法、专家打分法等等。本文利用层次分析法确定
四个评价子集的权重，利用熵值法确定水环境安全评价指标
体系中各指标的权重。
1．3 水环境安全评价方法
本文采用模糊综合评价法进行水环境安全评价。该方
法以模糊数学为基础，应用模糊可变原理定量化一些边界不
易定量的因素，并根据评价指标对被评判事物的隶属等级状
况进行综合评价_l “]，在生态环境质量和环境污染综合评价
等领域被广泛应用。其具体操作步骤如下：
(1)确定评价指标，建立因素集U；
(2)确定各指标含义并分级，建立评价集V；
(3)建立各评价因素的权重集CO；
(4)建立模糊关系矩阵R，即依据评级指标的分级，建立
指标的隶属函数，从而得到各指标的隶属度；
(5)计算模糊综合评价算量B，B= 。R模糊数学运算。
2 南昌市水环境安全评价
2．1 建立因素集U和评价集V
根据南昌市水环境安全评价指标体系将南昌市水环境
安全P分为社会经济安全S 、水质安全 、水量安全S、水
灾害s 这四个评价子集，每个子集由反映水环境安全状况
的系列指标构成，即因素集U。四个评价子集如下。
S1={“l，U2，“3，⋯ ，“9}，其中：“l是人口自然增长率；“2
是人均耕地面积；U。是第三产业占GDP比重；“ 是城市化
率 是城镇居民恩格尔系数；Ue是森林覆盖率；“ 是人均
GDP；勰是高等学校在校学生数 是水利工程投资占GDP
比重。
Sz一{‰ ，U U ⋯ ，‰ }，其中：U 。是单位农田面积化
肥使用量㈨ 是工业废水排放量； 是污径比； 是劣Ⅲ类
河段比例㈨ 是工业固废综合利用率；‰ 是集中式饮用水水
源地水质达标率 e是污水处理率。
53一(“17，UI8，t／19，⋯ ，“24}，其中：“17是工业万元GDP用
水量㈨8是农田亩均灌溉用水量； 是人均日生活用水量；
是人均水资源量； 是水资源利用率；U22是人口密度；
是工业用水重复利用率；U孔是城市自来水普及率。
s4一{Uzs，％ ， ，⋯ ， }，其中： 是旱灾成灾比例；
是水灾成灾比例； 是年暴雨天数； 是年降水量；“2g是
排水管道密度；Us。是旱涝保收面积占耕地面积比重。
参考我国相关标准和要求以及相关文献I1 ，并咨询专
家意见，将所有指标划分为5个等级：非常安全、安全、基本
安全、不安全、极不安全(表2)，即 ={V1，Vz，Va， ，Vs}。
2．2 确定权重集
在权重计算之前，需要对原始数据进行无量纲化处理。
在此，运用极值法对原始数据进行无量纲化处理。对于正向
性指标，即值越大越优的指标，则采用下列公式：
，
一 二 坚! r1、
max．x)一mi ⋯
式中：．72 为无量纲化处理后的各指标值；max~j、minxi分别
为第 项指标的最大值、最小值。
l 董I 焉妹 瘫 ．435．
第13卷总第78期·南水北调与水利科技·2015年6月
注：t表不越大越优型指标，+表 越小越优型指标。
对于负向性指标，即值越小越优的指标，则采用下列公式：
： (2)
m ax2c ——m lilX ~
再根据熵值法，计算出各评价集中各指标的权重，结果
如下：
社会经济安全子集 1一(0．0520，0．2876，0．0938，
0．1266，0．0527，0．1666，0．0671，0．0305，0．1231)
水质安全子集∞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)
水灾害子集㈨一(0．1891，0．2307，0．2509，0．1485，
0．0873。0．0936)
另外，根据层次分析法，求得各子集权重为cU一(0．45，
0．31，0．17，0．07)。
2．3 建立模糊关系矩阵R
矩阵R表示因素集U与评价集 的模糊关系，表示为
R一( ) ，即
． 436- 生态 与环境
R= (3)
式中： 指第i个指标的数值可能被评价为第 类安全等级
的可能性，即因素 对等级 的隶属度。
本文隶属度的计算采用三角形隶属函数(图1)。三角隶
属度函数是最常见、最简单的模糊隶属度函数，能处理表达
模糊信息，在数据资料较少的情况下，仍有很好的适用
性[1 。把每个等级区间的中点作为分界，若指标在区间中
点，则该指标对该等级的隶属度为1；在相邻区间的中点时，
则对该等级的隶属度为0。模糊量A 三角形隶属函数的计
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年南昌市水环境安全评价指标体系中的各项
；
¨ 一；
傅春等·南昌市水环境安全评价
指标数据，计算出各指标的隶属度见表3。
．一J t xi41
图1 三角隶属函数分布
Fig．1 Triangular membership function distribution
表3 南昌市水环境安全评价各指标的隶属度
Tab．3 Membership of each evaluation index of
water environment security in Nanchang
2．4 水环境安全综合评价
由各指标权重集w 和单因素评价矩阵R，依据模糊矩
阵运算规则B=W。Rl】 ，对2012年南昌市水环境评价体系
中的准则层进行模糊综合评价。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]
在此基础上，根据四个子集各自所占的权重，便可对南
昌市水环境安全状况做出总体评价，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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