寧夏寧夏銀杏水資源利用與生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)

銀銀位于銀川平原的底部。是典型的北方干旱之一。銀川市作為銀川平原人類活動(dòng)最為集中,人地關(guān)系最為復(fù)雜和敏感的區(qū)域,其生態(tài)系統(tǒng)健康直接關(guān)系到當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定。改革開放以來,銀川市經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)了較快的增長勢頭,伴隨經(jīng)濟(jì)增長而出現(xiàn)的各種環(huán)境問題以及潛在的環(huán)境威脅也不容忽視。城市化對(duì)威脅未來生存的全球環(huán)境變化有著重要影響,干旱區(qū)城市所顯現(xiàn)出的矛盾就表現(xiàn)得更加突出,水資源對(duì)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境有很大脅迫力。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的提高,各行業(yè)對(duì)水資源的需求必將增大,如何在協(xié)調(diào)各產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)水資源需求的同時(shí),保證干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展是當(dāng)前面臨的首要問題。上世紀(jì)90年代,干旱區(qū)水資源對(duì)城市發(fā)展約束的相關(guān)研究已經(jīng)顯現(xiàn),主要從城市水資源利用問題展開。2000后,城市發(fā)展與水資源相關(guān)研究逐漸增多,主要集中在水資源對(duì)干旱區(qū)城市空間景觀格局的影響、水資源與生態(tài)經(jīng)濟(jì)的耦合發(fā)展、干旱區(qū)水資源利用對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的影響及效應(yīng)分析,水資源約束下的干旱區(qū)城鎮(zhèn)發(fā)展模式等。銀川平原三面環(huán)沙,被騰格里沙漠、烏蘭布和沙漠以及毛烏素沙地所包圍,沙漠總面積近10×104km2,水資源成為當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)建設(shè)的主要“瓶頸”。銀川平原是西北荒漠化地區(qū)與中部地區(qū)防風(fēng)固沙的天然屏障,其生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣直接影響到西北地區(qū)的生態(tài)穩(wěn)定,甚至波及華北地區(qū)。因此,研究銀川市生態(tài)系統(tǒng)健康事關(guān)西北地區(qū)甚至全國的生態(tài)穩(wěn)定。1降水量、水質(zhì)現(xiàn)狀銀川市位于黃河上游,東以黃河和明長城為界,與石嘴山市和內(nèi)蒙古鄂托克前旗毗鄰;西依賀蘭山,與內(nèi)蒙古阿拉善盟為鄰,南接吳忠市,北連平羅縣。地域范圍在北緯37°29′~38°53′,東經(jīng)105°49′~106°53′。地形分為山地和平原兩大部分,略呈西南——東北方向傾斜,平均海拔在1010m~1150m之間。年均降水量為197mm,年陸地蒸發(fā)量為178mm,蒸發(fā)量與降水量幾乎持平,且降水年際分配不均,1960年~2004年銀川市平均降雨量為197mm,其中1973年達(dá)到了最大值(321mm),1980年落入了最小值為101mm,變率為3.18,年內(nèi)降水主要集中在6月~9月份。城市發(fā)展對(duì)黃河水依賴較大,用量占總用水量的81.74%,但黃河水隨氣候變化水量變率大,存在安全隱患。近年出現(xiàn)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生態(tài)用水激烈競爭的局面,農(nóng)業(yè)灌溉既是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的保證,又是銀川平原地下水補(bǔ)給的主要來源,農(nóng)業(yè)用水壓縮過大勢必造成地下水位下降,進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致生態(tài)退化。數(shù)據(jù)來源:人口規(guī)模、工業(yè)生產(chǎn)總值、農(nóng)業(yè)種植面積以及綠地和湖泊面積來源于《寧夏統(tǒng)計(jì)年鑒》(2005)和《銀川市統(tǒng)計(jì)年鑒》(2005)、《銀川市城市總體規(guī)劃(2005~2020)》,水資源數(shù)據(jù)來源于《寧夏水利發(fā)展“十一五”規(guī)劃》(2006)、《寧夏水資源綜合規(guī)劃》(2006)和《銀川市節(jié)水型社會(huì)建設(shè)規(guī)劃》(2006)。2水資源環(huán)境脅迫水資源脅迫度指區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)受當(dāng)?shù)厮芄┙o水資源總量(包括流域調(diào)水)的限制程度。在干旱、半干旱地區(qū)主要表現(xiàn)為水量型脅迫,即水資源總量的不足,而濕潤地區(qū)表現(xiàn)為水質(zhì)型脅迫,即由于水資源的污染而無法滿足生產(chǎn)生活的需要,從而出現(xiàn)生產(chǎn)、生活受水資源的脅迫現(xiàn)象。這里主要通過水資源壓力指數(shù)、水資源供需平衡分析銀川市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)建設(shè)的水資源脅迫度。銀川市地處干旱沙漠邊緣,生態(tài)建設(shè)需水量大,加之近年社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對(duì)水資源需求快速增長,水資源成為當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)建設(shè)的主要“瓶頸”,造成工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)建設(shè)爭搶水源的現(xiàn)象。2.1水資源短缺評(píng)價(jià)指標(biāo)水資源壓力指數(shù)是對(duì)一個(gè)國家或地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中的水承載力進(jìn)行分析。根據(jù)1993年國際人口行動(dòng)提出的“持續(xù)水-人口和可更新水的供給前景”報(bào)告所確定的水資源緊缺評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)(表2)。干旱區(qū)既是生態(tài)脆弱區(qū),又是水資源短缺區(qū),而生態(tài)系統(tǒng)對(duì)維持社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)健康發(fā)展,發(fā)揮生態(tài)服務(wù)功能都有舉足輕重的作用,因此在水資源壓力指數(shù)計(jì)算中,首先應(yīng)充分考慮干旱區(qū)生態(tài)用水,故水資源壓力指數(shù)將生態(tài)用水量扣除后進(jìn)行評(píng)價(jià)。2.1.1生態(tài)需水量分析這里只計(jì)算湖泊水道等各類水體的生態(tài)需水和土壤生態(tài)需水,未涉及其它生態(tài)系統(tǒng)的需水量。因此,評(píng)價(jià)的結(jié)果只是生態(tài)系統(tǒng)的基本生態(tài)需水量。2004年,銀川市擁有湖泊濕地面積約3.2×104hm2,天然無灌溉林地面積3.53×104hm2,灌溉林地面積1.26×104hm2。由表1計(jì)算得出,城市基本生態(tài)需水量為1.19×108m3/年。2.1.2生態(tài)用水與水資源水資源壓力指數(shù)是在扣除基本生態(tài)用水后,求得人均擁有水資源量,分析其所處的壓力區(qū)間。銀川市生態(tài)建設(shè)用水約1.19×108m3/年,這并沒有考慮各類生態(tài)系統(tǒng)之間物質(zhì)、能量的流動(dòng)與交換所需水量,因此僅僅是維持生態(tài)平衡和生物多樣性等最小生態(tài)用水量。銀川市供水總量35.99×108m3/年,扣除基本生態(tài)用水得到銀川市人均水資源壓力指數(shù)為2526m3/年,高于全國人均水資源占有量2170m3/年,屬輕度缺水狀態(tài)(表2)。從水資源利用壓力指數(shù)分析,2004年,銀川市利用地下水量1.91×108m3,地下水資源利用率為32.2%,處于中高水資源利用壓力狀態(tài)(表3)。由于農(nóng)業(yè)使用黃河水,城市生產(chǎn)生活幾乎全部使用地下水的“二元”用水格局造就了銀川市在水資源壓力指數(shù)與水資源利用壓力指數(shù)不統(tǒng)一的局面。2.2水資源平衡的重要性水資源供需平衡是通過對(duì)當(dāng)?shù)厮Y源現(xiàn)有量的分析,結(jié)合人口、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)建設(shè)等發(fā)展概況,預(yù)測未來城市用水量,進(jìn)而預(yù)測出未來城市水資源供需平衡狀況。近年來,有關(guān)水資源平衡的問題從不同的角度進(jìn)行了探討,主要側(cè)重于水資源平衡對(duì)保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求,沒有將生態(tài)環(huán)境需水納入水資源供需平衡中,水資源是干旱區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)的雙重保障。因此,這里將生態(tài)用水納入用水總量,采用多目標(biāo)回歸分析,預(yù)測出未來城市水資源供需平衡。2.2.1水資源生產(chǎn)能力分析銀川市可供水資源如表4所示。(1)m3/年銀川市當(dāng)?shù)氐乇硭骄捎昧繛?.15×108m3/年。黃河流經(jīng)銀川市80km,平水年引水量為29.42×108m3,耗水量約為13.20×108m3。(2)地下水補(bǔ)徑排滲銀川平原是西北地區(qū)地下水資源相對(duì)豐富的地區(qū)之一。地下水主要補(bǔ)給源為渠系和田間灌溉滲漏,降水入滲及賀蘭山山前側(cè)向補(bǔ)給。銀川市市域可開采資源量為5.93×108m3/年。(3)污水處理廠設(shè)計(jì)能力總復(fù)合化銀川市已投入運(yùn)行的兩個(gè)污水處理廠污水處理能力為15×104m3/d,生產(chǎn)中水7.50×104m3/d,根據(jù)三、四、五污水處理廠的設(shè)計(jì)能力總計(jì)為12×104m3/d,預(yù)計(jì)可生產(chǎn)中水6×104m3/d。2.2.2水資源需求分析(1)生態(tài)用水及其種植面積農(nóng)業(yè)需水主要是農(nóng)田灌溉需水和林牧漁業(yè)需水,而湖泊濕地補(bǔ)水也有相當(dāng)一部分取自于林牧漁、農(nóng)業(yè)灌溉,因此,銀川市農(nóng)業(yè)用水中有一部分為生態(tài)用水。2004年銀川市農(nóng)田實(shí)際灌溉面積為15×104hm2,灌水總量29.19×108m3。近年來銀川市大力推廣節(jié)水灌溉技術(shù),農(nóng)業(yè)用水呈現(xiàn)下降趨勢,但農(nóng)業(yè)用水是銀川平原地下水的主要補(bǔ)給源,過分壓縮可能導(dǎo)致地下水位下降進(jìn)而影響到當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)安全。(2)人民生活需要水增加2004年底,銀川市總?cè)丝跒?37.79×104人,其中市區(qū)人口75.82×104人,非農(nóng)業(yè)人口84.06×104人,生活用水0.72×108m3,隨著人們生活水平提高和城市化水平提升,生活需水也將快速增加(表5)。(3)老工業(yè)水資源量模型2004年,銀川市工業(yè)產(chǎn)值138.7×108元,用水量0.92×108m3,萬元工業(yè)產(chǎn)值取水量為66m3。據(jù)《寧夏水資源供求形勢及合理利用研究》表明,隨著老工業(yè)的改造,工業(yè)技術(shù)含量提高,銀川市工業(yè)用水萬元產(chǎn)值取水量將逐漸下降,但銀川市正處于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展加速期,工業(yè)數(shù)量不斷增多,規(guī)模逐漸擴(kuò)大,工業(yè)用水總量呈現(xiàn)上升趨勢。目前在建的寧東重化工基地,預(yù)計(jì)2010年用水量為1.70×108m3,相當(dāng)于目前銀川市工業(yè)用水量的2倍,二期工程建成后,需水量將達(dá)到3.70×108m3/年。(4)農(nóng)業(yè)需水情況結(jié)合前述分析,目前銀川市生態(tài)用水為1.19×108m3/年。但隨著寧東重化工基地和銀川“塞上湖城”的建設(shè)以及賀蘭山東麓銀西防護(hù)林工程實(shí)施,將促使銀川生態(tài)建設(shè)用水急劇擴(kuò)張。2004年銀川市總需水量32.02×108m3,其中農(nóng)業(yè)需水29.19×108m3,占91.16%。由于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的原因,這里的農(nóng)業(yè)用水包括部分林地灌溉需水,因此計(jì)算的農(nóng)業(yè)需水偏多,生態(tài)需水偏少。通過對(duì)各行業(yè)現(xiàn)狀用水進(jìn)行分析,運(yùn)用多目標(biāo)回歸法預(yù)測未來各年份農(nóng)業(yè)、生活、農(nóng)業(yè)、生態(tài)用水(表5)。農(nóng)業(yè)需水呈現(xiàn)緩慢下降的態(tài)勢,而生活需水量、工業(yè)需水量、生態(tài)需水量都呈現(xiàn)上升的勢頭。工業(yè)用水的漲幅最大,主要?dú)w因于工業(yè)數(shù)量增多、規(guī)模增大。生態(tài)用水增多主要因?yàn)殂y川市實(shí)施的塞上湖城、景觀水道、森林公園等一系列改善城市生態(tài)環(huán)境的需水增加。生活需水增加源于人口增加和人們生活水平的提高。2.2.3供應(yīng)分析和安全分析(1)“二元”用水結(jié)構(gòu)對(duì)銀杏工業(yè)用水需求的影響根據(jù)銀川市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢,結(jié)合當(dāng)?shù)厮Y源現(xiàn)狀,得出銀川市水資源供需平衡狀況(圖1)。從圖中可以看出,工業(yè)用水增長很快,如果延續(xù)城市“二元”用水結(jié)構(gòu),銀川市在2010年城市生活、工業(yè)用水就不能得到滿足。雖然農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力很大,但銀川平原的地下水94.1%來自于渠系和田間灌溉滲透補(bǔ)給,考慮到農(nóng)業(yè)用水的生態(tài)作用,農(nóng)業(yè)節(jié)水也應(yīng)該在一定的限度內(nèi)。(2)區(qū)域生態(tài)安全危害巨對(duì)于當(dāng)?shù)厮Y源較為有限,依靠過境水作為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要來源的地區(qū)水安全顯得至關(guān)重要。從圖2可以看出,銀川市用水的81.74%來自于黃河水,這對(duì)銀川市和黃河流域都構(gòu)成了安全隱患。按國際標(biāo)準(zhǔn)河川徑流量可供開發(fā)的限度不能超過來水量的40%,而黃河流域就寧夏一省的引黃量已達(dá)35.7%,接近了流域水資源利用預(yù)警線,說明黃河流域?qū)幭亩文酥寥饔虻纳鷳B(tài)安全已經(jīng)存在嚴(yán)重隱患。根據(jù)王乃昂等人相關(guān)研究分析,河西走廊地區(qū)沙漠化的原因之一就是地表水利用率超過了河流徑流量的40%。對(duì)于城市來講,水資源利用占總水量的40%時(shí),較為安全,我們命名為“安全線”,同理將水資源利用率為60%、80%的界限分別稱之為“警戒線”、“維持線”。發(fā)現(xiàn)銀川市現(xiàn)狀年和未來城市用水量都超越了水資源的安全線,而且均靠近甚至超過了警戒線,特別是2004年銀川市用水量幾乎達(dá)到了城市水資源的維持線。城市供用水在這樣的環(huán)境下運(yùn)行,對(duì)城市的生態(tài)安全構(gòu)成了極大的威脅。另外,黃河水量受氣候變化影響大,這對(duì)銀川市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展供水穩(wěn)定性提出了挑戰(zhàn)。2003年由于受干旱化氣候的影響,黃河水量銳減,銀川市的引水量也比平水年少1/3。3城市生態(tài)系統(tǒng)健康的內(nèi)涵生態(tài)系統(tǒng)健康學(xué)是20世紀(jì)80年代末在可持續(xù)發(fā)展思想的推動(dòng)下發(fā)展起來的一門新學(xué)科。它為生態(tài)系統(tǒng)的利用、保護(hù)與管理提供了新的理論與方法。Rapport等認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)健康應(yīng)該包含兩方面內(nèi)涵:滿足人類社會(huì)合理要求的能力和生態(tài)系統(tǒng)本身自我維持與更新的能力。城市生態(tài)系統(tǒng)健康的最大特點(diǎn)是,它不僅強(qiáng)調(diào)從生態(tài)學(xué)角度出發(fā)的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、功能高效與完整,而且更加強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)能維持對(duì)人類的服務(wù)功能,以及人類自身健康及社會(huì)經(jīng)濟(jì)健康不受損害。由于銀川市地處干旱區(qū),水資源對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生較大脅迫,故這里將水資源作為一個(gè)重要的因素來評(píng)價(jià)。3.1城市生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系結(jié)合干旱區(qū)城市的具體情況及生態(tài)系統(tǒng)健康要求,建立了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系?？紤]到干旱區(qū)城市發(fā)展受到水資源的脅迫,故將相關(guān)水資源的衡量指標(biāo)納入城市生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)體系。城市生態(tài)健康評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為病態(tài)、不健康、亞健康、較健康、很健康5級(jí)(表6)。3.2生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)采用模糊數(shù)學(xué)方法建立城市生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)模型。權(quán)重采用專家打分和AHP相結(jié)合的方法,運(yùn)用墑進(jìn)行修正,參照國內(nèi)外生態(tài)城市健康程度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),賦予各指標(biāo)層相應(yīng)的權(quán)重。通過查閱銀川市統(tǒng)計(jì)年鑒(2005年)、寧夏環(huán)境統(tǒng)計(jì)公報(bào)(2004年)及相關(guān)資料,建立模糊矩陣,得出銀川市城市生態(tài)健康隸屬矩陣為:Ryc=???????????0.4000.3080.0000.1450.3510.3680.3030.5780.2490.2390.3210.1720.0000.0450.2290.0560.0000.0400.1470.049???????????Ryc={0.4000.3510.2490.0000.0000.3080.3680.2390.0450.0400.0000.3030.3210.2290.1470.1450.5780.1720.0560.049}將一級(jí)指標(biāo)權(quán)重W=(0.220.180.260.34)代入,得銀川市生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)結(jié)果:H2004=(0.1930.4180.2400.0870.062)Η2004=(0.1930.4180.2400.0870.062)按照最大隸屬度原則,銀川市2004年城市生態(tài)系統(tǒng)健康值為0.418,屬于不健康狀態(tài),病態(tài)和不健康級(jí)別的隸屬度之和高達(dá)0.611,原因是城市發(fā)展過程中的資源損耗和能耗過大,歸因于銀川市處于加速發(fā)展階段,對(duì)資源的依賴程度相對(duì)較高所致,特別是能耗效率達(dá)到1.000,呈嚴(yán)重病態(tài)狀況。由于資源損耗和能耗與城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展極不協(xié)調(diào),因此,發(fā)展能力(D)隸屬于病態(tài),值為0.400。組織力(O)隸屬度為0.368,呈不健康狀態(tài),這與銀川市科研教育投資力度不夠、第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展還未完善等因素有關(guān)。還原能力(R)隸屬度為0.321,是4個(gè)評(píng)價(jià)因子中唯一一個(gè)表現(xiàn)出健康的因子,說明隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和人們對(duì)環(huán)境意識(shí)增強(qiáng),當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境狀況有所改善,自2002年起,銀川市連續(xù)投資建設(shè)污水處理廠5座,目前已投入使用3座,預(yù)計(jì)2008年,5座全部投入使用。城市生活質(zhì)量(L)隸屬度為0.578,表現(xiàn)為不健康狀態(tài),說明銀川市整個(gè)城市居民生活條件還與國內(nèi)其它城市的居民生存條件存在著一定的差距?？傊?銀