安全, 其极差标准化处理采用式(1):

经计算整理, 得到邢台市水环境生态安全系统比较矩阵A-B, B1-C, B2-C和 B3-C, 如表2~5所示, 计算步骤见文献[21,28–30]。水环境生态安全评价体系各指标的层次单排序及层次总排序见表6, 各指标的权

重为Wi。

赋权结果表明: 在 24 个指标中, 污水处理率权重为 0.1101, 年降水量权重为 0.0779, 废水排放总量权重为 0.0765, 工业废水排放量权重为 0.0765,城镇居民生活污水排放量权重为0.0582, 分列前5位; 人均GDP、总人口数和人均粮食产量等3项的权重较小。对水环境生态安全进行量化时, 可将权重较小的三要素删减, 使评价运算过程得以简化。3.3 水环境生态安全值的计算邢台市水环境生态单项指标安全值计算模型为Si=pij×wi , (3)式中, Si为水环境生态安全值, Pij 为第j年第i个指标标准化后的值。虽然单项指标安全值可以从不同的侧面反映邢台市水环境生态安全的状况, 但要全面地反映水环境生态安全现状, 还需对指标进行综合计算。水环境生态安全综合值的计算公式为m

式中, Tj为第 j 年水环境生态安全综合值, i 为指标, j 为年份。3.4 水环境生态安全评价标准和等级借鉴国家、行业和地方规定的标准与相关研究成果 [14,17,19–20,31–33], 参考研究区各指标的本底值,通过专家咨询、公众参与等方法, 根据计算得到的安全综合值, 结合邢台市的实际情况, 设置邢台市水环境生态安全综合评判标准。表7中将安全综合值取值范围(0~1)采用非等间距法分为5个等级, 并依次对5个等级的系统特征进行描述。安全综合值越大, 水环境生态安全状况越好, 反之则越差。

4 水环境生态安全评价结果分析

计算得到邢台市 2006—2015年水环境生态安全评价指数(表8), 综合评价指数在 0.36~0.63 之间变化, 前 5年波动较大, 后 5年较平稳且有逐渐改善的趋势, 但总体形势严峻, 安全状况不容乐观。其中, 2011 年安全综合值最小(0.36), 2009年最大(0.63)。参照水环境生态安全评价标准和等级(表7),

2011和 2012年的水环境生态安全评价指数在[0.20, 0.40)区间, 水环境生态安全等级属于Ⅳ级, 为较差状态(较不安全), 其特征为水生态系统服务功能严重退化。水生态环境受到较大破坏, 生态系统结构破坏较大, 功能退化且不全, 受外界干扰后恢复困难, 生态问题较大, 生态灾害较多。其他年份的水环境生态安全综合评价指数在0.43~0.63 之间, 处于[0.40, 0.70)区间, 水环境生态安全等级属于Ⅲ级,为一般状态(临界), 其特征为水生态系统服务功能已退化。水生态环境受到一定破坏, 生态系统结构有变化, 但尚可维持基本功能, 受干扰后易恶化,生态问题显现, 生态灾害时有发生。

从邢台市整体水环境生态安全与3个亚系统的关系来看, 其与社会经济系统、生态环境系统和水环境系统间的相关系数分别为0.31, 0.60 和 0.88。显然, 水环境系统与邢台市整体水环境生态安全关系密切, 走势也相似。

从邢台市整体水环境生态安全与24个评价指标的关系看, 2011年正向指标中的环境污染治理投资和草地面积最小, 分别为9.97亿元和117.06千公顷。2011年负向指标中的工业废水排放量、COD排放量和工业源COD排放量为最多年份, 分别为 14897.17 万吨、11.54 万吨和 2.96 万吨; 2009 年正向指标中的草地面积和人均水资源量都为10年间最大, 分别为186千公顷和208.9 m3/人。2009年负向指标中的有效灌溉面积比重、工业废水排放量和工业源 COD 排放量都为 10 年间最小, 分别为74.68%, 8678.11万吨和1.25万吨。从以上分析可以看出, 影响邢台市水环境生态安全水平的主要原因

是人均水资源量、草地面积、环境污染治理投资、工业废水排放量、COD排放量和工业源COD排放量等因素。采取加大调水力度、增大环境污染治理投资、退耕还林还草、调整产业结构以及减少工业废水排放等措施, 可以有效地提高邢台市水环境生态安全水平。

5 结论与建议

基于 IAHP方法, 对邢台市水环境生态安全评价体系中各指标赋权的结果表明, 在 24个指标中,权重最大的5个指标分别为污水处理率、年降水量、废水排放总量、工业废水排放量和城镇居民生活污水排放量, 这些是影响水质和水量的关键因素;而人均GDP、总人口数和人均粮食产量的权重较小, 在运用该评价体系时, 可删减这3个要素, 简化运算过程。

评价结果表明, 邢台市2006—2015年水环境生态安全综合评价指数的变化范围在0.36~0.63 之间,水环境生态安全等级处于Ⅲ~Ⅳ之间, 即水环境生态安全处于一般状态和较差状态, 前5年波动较大,后5年较平稳。从影响邢台市整体水环境生态安全的3个亚系统来看, 水环境系统与邢台市整体水环境生态安全的关系最密切。从影响邢台市水环境生态安全的24个指标来看, 人均水资源量、草地面积、工业废水排放量和环境污染治理投资等因素决定邢台市水环境生态安全水平。结合邢台市水环境生态安全存在的问题以及主要影响因素, 我们对邢台市水环境生态安全保障提出如下对策。1) 节流与开源并举。推广节水灌溉技术, 倡导居民使用节水型卫生洁具[17], 实行“阶梯式”水价政策, 提高居民节水用水意识[30]。加大调水力度, 南水北调中线工程加压通水和从黄河引

[34]水, 是解决邢台市资源性缺水的重要途径 。2)调整产业结构, 加大减排力度。淘汰水污染严重企业, 对不能稳定达标或排放量大的工业企业实行限期治理, 削减污染物总量。3) 加大环境污染治理投资力度, 增加水利投资比重。加大污水处理厂建设力度, 提高污水处理厂的运行质量, 提高污、废水

[35–36]处理率和处理水平 。加大金融行业对水利建设的支持, 积极修建塘坝和水库, 以保证邢台市水

[37]环境生态安全 。4) 退耕还林还草。提高森林覆盖率和草地面积可以有效地提高邢台市水环境生态安全水平。