楊亞鋒，閆佳偉，王紅瑞，周利超，楊榮雪

（1.北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院，北京 100875；2.華北理工大學(xué)理學(xué)院，河北 唐山 063210；3.臨沂市自然資源和規(guī)劃局，山東 臨沂 276001）

水環(huán)境承載力分析是研究水環(huán)境問(wèn)題及其應(yīng)對(duì)策略的重要途徑之一［1-5］。目前學(xué)者們對(duì)水環(huán)境承載力概念的理解基本一致，即考慮與水資源、水環(huán)境相適配的人口和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)模，從而推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與調(diào)整，促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。在以往的水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)研究中，通常將水環(huán)境承載力劃分為若干等級(jí)，進(jìn)而利用某種方法判定研究對(duì)象所屬的等級(jí)，如BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)［6－7］、云模型［8］、集對(duì)分析［9－10］、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法［11］、物元可拓模型［12］等。門寶輝等［8］基于驅(qū)動(dòng)力-壓力-狀態(tài)-響應(yīng)模型構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，結(jié)合熵權(quán)法和云理論評(píng)價(jià)了北京市水環(huán)境承載力水平。趙傳起等［11］基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和向量模法，從水資源、經(jīng)濟(jì)社會(huì)和水環(huán)境3個(gè)方面對(duì)水環(huán)境承載力變化情況進(jìn)行評(píng)估。王富強(qiáng)等［13］基于廣義水環(huán)境承載力概念，從經(jīng)濟(jì)社會(huì)、水資源、水環(huán)境和水生態(tài)4個(gè)方面構(gòu)建了水環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。以上研究成果從不同角度開(kāi)展水環(huán)境承載力指標(biāo)體系構(gòu)建及評(píng)價(jià)策略研究，豐富了水環(huán)境承載力理論體系和評(píng)價(jià)分析框架。然而，水環(huán)境承載力相鄰等級(jí)之間的模糊對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系仍未得到充分考慮。事實(shí)上，水環(huán)境承載力是一個(gè)模糊概念，2個(gè)相鄰等級(jí)之間界限并不明確。陳守煜［14］提出的可變集方法為該類問(wèn)題提供了一種有效的解決途徑，目前已在水資源領(lǐng)域得到成功的應(yīng)用［15-18］。對(duì)于水環(huán)境承載力問(wèn)題，特定指標(biāo)下評(píng)價(jià)對(duì)象只與其中兩個(gè)相鄰等級(jí)存在模糊隸屬關(guān)系，且滿足歸一性。利用可變集方法計(jì)算相對(duì)隸屬度，進(jìn)而通過(guò)級(jí)別特征值表征水環(huán)境承載力狀態(tài)，既可對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象劃分梯隊(duì)，亦可根據(jù)序關(guān)系研究其時(shí)空變化特征。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶創(chuàng)造了超過(guò)全國(guó)2／5的國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值，同時(shí)也面臨著發(fā)展方式粗放、主要污染物排放強(qiáng)度大、水資源利用效率偏低等問(wèn)題，使得經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水環(huán)境保護(hù)之間存在著沖突，水環(huán)境狀況不容樂(lè)觀。伴隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展和城市化進(jìn)程加快，人類活動(dòng)對(duì)水環(huán)境的影響越來(lái)越大，因此有必要綜合考慮人類活動(dòng)和自然本底的雙重影響，探索構(gòu)建水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)體系，分析水環(huán)境承載力發(fā)展態(tài)勢(shì)，進(jìn)而為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶可持續(xù)發(fā)展提供支撐。鑒于此，選取長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶11個(gè)?。ㄖ陛犑校檠芯繀^(qū)域，結(jié)合前人研究基礎(chǔ)，選取水資源、生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)等方面的15個(gè)指標(biāo)構(gòu)建水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)體系，基于可變集方法研究2009—2018年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水環(huán)境承載力及其各個(gè)子系統(tǒng)的時(shí)空變化特征，進(jìn)而探討存在的問(wèn)題及其主要制約因素，結(jié)果可為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的綠色可持續(xù)發(fā)展和高質(zhì)量發(fā)展的政策制定提供支持。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)來(lái)源

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶橫跨我國(guó)東中西部，覆蓋11個(gè)?。ㄖ陛犑校?，西起四川省甘孜州，東至浙江省舟山市，最南端位于云南省西雙版納彝族自治州，最北端位于江蘇省徐州市，總面積約為全國(guó)國(guó)土面積的1／5。上游區(qū)域包括重慶、四川、貴州、云南；中游區(qū)域包括江西、湖北、湖南；下游區(qū)域包括上海、江蘇、浙江、安徽。下游面積約為中游面積的2.01倍，約為上游面積的3.24倍。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水資源量相對(duì)較為豐富，但存在的問(wèn)題有：人均水資源量仍然相對(duì)較少，且存在用水效率偏低、水資源浪費(fèi)嚴(yán)重的現(xiàn)象；重點(diǎn)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化、河湖連通性減弱等仍然存在；各省人口老齡化發(fā)展趨勢(shì)明顯，云貴等地第三產(chǎn)業(yè)超速發(fā)展引發(fā)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化程度低；等等。因此，針對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶開(kāi)展水環(huán)境承載力時(shí)空變化特征研究，意義突出。

所使用的數(shù)據(jù)均來(lái)源于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶11個(gè)?。ㄖ陛犑校┑牡胤浇y(tǒng)計(jì)年鑒（2010—2019）、水資源公報(bào)（2009—2018）以及中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒（2010—2019）。

1.2 指標(biāo)體系

區(qū)域水環(huán)境承載力的影響因素較多，相關(guān)學(xué)者［4］普遍認(rèn)為水環(huán)境承載力內(nèi)部各子系統(tǒng)之間呈現(xiàn)出相互疊加、相互影響的作用。水資源是水環(huán)境承載力的直接影響因素，是一定區(qū)域內(nèi)水環(huán)境“量”上的直接體現(xiàn)。當(dāng)水資源需求增加時(shí)，對(duì)區(qū)域水環(huán)境“量”要求增加，即所面臨的承載壓力加大。水資源的供需、開(kāi)發(fā)和利用，污染物的富集和排放等直接影響區(qū)域水量和水質(zhì)的改變，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的惡化，進(jìn)而促使經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)逆向反饋，采取一定的處理與調(diào)控措施來(lái)改善水環(huán)境狀態(tài)［5］。

基于以上分析，從自然本底和人類活動(dòng)雙重影響的視角出發(fā)，以水資源子系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)子系統(tǒng)作為準(zhǔn)則層，構(gòu)建水環(huán)境承載力的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，見(jiàn)表1。

表1 水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab.1 Evaluation index system of water environment carrying capacity（WECC）

水資源子系統(tǒng)與水資源量和水資源利用狀況密切相關(guān)，包括人均水資源量和庫(kù)容量、生活用水占比、生態(tài)用水占比和農(nóng)業(yè)灌溉畝均用水量［12］。生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)是水環(huán)境污染狀況的直接體現(xiàn)，水環(huán)境污染越嚴(yán)重，水環(huán)境承載能力越弱。因此，水環(huán)境子系統(tǒng)的選取應(yīng)與污染狀況密切相關(guān)，包括城市污水處理率、萬(wàn)元GDP化學(xué)需氧量排放量和氨氮排放量、森林覆蓋率和濕地總面積占國(guó)土面積比重［8］。經(jīng)濟(jì)社會(huì)子系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和宏觀調(diào)控政策等密切相關(guān)。當(dāng)經(jīng)濟(jì)呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)時(shí)，環(huán)境壓力先增加后減??；在水環(huán)境不變的基礎(chǔ)上，人均GDP的提高也會(huì)導(dǎo)致單位水環(huán)境承載活動(dòng)的增多。因此，經(jīng)濟(jì)社會(huì)指標(biāo)包括建成區(qū)綠化覆蓋率、人均GDP、第三產(chǎn)業(yè)占GDP比重、萬(wàn)元GDP用水量和節(jié)水灌溉面積占有效灌溉面積比例。

結(jié)合長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶平均水平及研究實(shí)際，參考相關(guān)研究成果［4，7-8，11-12］，將評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為5個(gè)等級(jí)，其中：1級(jí)代表承載能力很強(qiáng)，有巨大的可供開(kāi)發(fā)和利用的潛力；2級(jí)代表承載能力較強(qiáng)，有較大的可供開(kāi)發(fā)和利用的潛力；3級(jí)代表承載能力與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展相匹配；4級(jí)代表承載能力較弱，有輕微的超載現(xiàn)象；5級(jí)代表承載能力弱，超載現(xiàn)象嚴(yán)重。

1.3 可變集方法

將長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶11個(gè)省（直轄市）各年度的水環(huán)境承載力記為對(duì)象集U＝｛uj｝（j＝1，2，3，…，n），將評(píng)價(jià)指標(biāo)體系記為指標(biāo)集V＝｛v j｝（i＝1，2，3，…，m），則水環(huán)境承載力問(wèn)題轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)決策與評(píng)價(jià)問(wèn)題。X＝｛xij｝，其中xij為對(duì)象uj的指標(biāo)v i的取值。指標(biāo)v i分為c個(gè)等級(jí)，其中，1級(jí)最優(yōu)，c級(jí)最差，對(duì)應(yīng)的指標(biāo)值區(qū)間分別記為I＝［aih，bih］（h＝1，2，…，c）。其中aih、bih為指標(biāo)v i在h級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)值區(qū)間的上下限。

根據(jù)可變集對(duì)立統(tǒng)一定理，在級(jí)別h值區(qū)間中必定存在指標(biāo)v i的級(jí)別h與級(jí)別h＋1的漸變式質(zhì)變點(diǎn)k ih表達(dá)式為

由式（1）與矩陣I得K＝［k ih，bih］，若xij在相鄰兩級(jí)h與h＋1區(qū)間，則xij對(duì)h級(jí)的相對(duì)隸屬度為

對(duì)于小于h級(jí)、大于h＋1級(jí)的指標(biāo)的相對(duì)隸屬度均為0，即：μi（＜h）（uj）＝0，μi（＞h＋1（uj）＝0。計(jì)算uj對(duì)于級(jí)別h的綜合相對(duì)隸屬度為

式中：w i為指標(biāo)v i的權(quán)重，且。采用CRITIC（criteria importance though intercrieria correlation）方法獲取指標(biāo)權(quán)重。CRITIC方法是一種常用的賦權(quán)法，具體步驟參見(jiàn)文獻(xiàn)［19］和［20］，不再贅述。

對(duì)象uj的級(jí)別特征值為

1.4 水環(huán)境承載力指數(shù)

為直觀表示水環(huán)境承載力水平，構(gòu)建對(duì)象uj的水環(huán)境承載力指數(shù)IWECC為

IWECC在區(qū)間［0，10］上取值，其值越大，表示水環(huán)境承載力越高。為便于作圖對(duì)比，綜合考慮表1中15項(xiàng)指標(biāo)的等級(jí)劃分情況，按取值比例對(duì)級(jí)別特征值進(jìn)行離散化處理，劃分為5個(gè)等級(jí)，其中，1級(jí)代表承載力很強(qiáng)，5級(jí)代表承載力很弱。水環(huán)境承載力指數(shù)與等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表2。

表2 水環(huán)境承載力指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Classification standard of IWECC（water environment carrying capacity index，WECCI）

2 結(jié)果與討論

2.1 總體時(shí)空變化特征

利用CRITIC方法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重，見(jiàn)表1?；谑剑?）～（5）計(jì)算長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶11個(gè)?。ㄖ陛犑校?009—2018年的水環(huán)境承載力指數(shù)，見(jiàn)圖1。

由圖1可知，2009—2018年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水環(huán)境承載力整體上呈現(xiàn)逐年提升的發(fā)展態(tài)勢(shì)，水環(huán)境承載力平均指數(shù)由4.20提升至6.08，增幅高達(dá)44.76%，但仍存在較大差距。總體來(lái)看，2009—2018年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的水環(huán)境承載力狀況可分為3個(gè)階段：臨界超載期（2009—2012年）；蓄力沉淀期（2013—2015年）；穩(wěn)步提升期（2016—2018年）。具體來(lái)看，2009—2012年，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水環(huán)境承載力處在3級(jí)水平，但部分?。ㄖ陛犑校┫鄬?duì)落后，處在4級(jí)，如湖北和安徽等，其4年平均水環(huán)境承載力指數(shù)分別為3.54和3.78。2012年11月，“美麗中國(guó)”概念的提出在全國(guó)掀起了一場(chǎng)生態(tài)文明建設(shè)的熱潮。作為全國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的先行示范帶，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶各?。ㄖ陛犑校┬盍η靶?，水環(huán)境承載力從2013年開(kāi)始出現(xiàn)較為明顯的變化，全部進(jìn)入3級(jí)及以上水平。至2015年，各?。ㄖ陛犑校┑乃h(huán)境承載力均得到一定的提升，但除浙江省更進(jìn)一步而邁入1級(jí)水平之外，其余?。ㄖ陛犑校┪茨芡黄?級(jí)范圍。進(jìn)入2016年，四川和重慶進(jìn)入2級(jí)水平，開(kāi)啟了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水環(huán)境綠色發(fā)展的強(qiáng)勁潮流。上游的云南和貴州、中游的湖北隨后分別在2016和2017年進(jìn)入2級(jí)，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的水生態(tài)環(huán)境顯現(xiàn)出盎然之勢(shì)。截至2018年，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶上游4個(gè)?。ㄖ陛犑校┤窟M(jìn)入較強(qiáng)的承載水平，而中下游地區(qū)，除浙江和湖北外，大部分區(qū)域仍處于3級(jí)一般臨界水平。需要指出的是，浙江始終保持著較高的承載水平，成為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水環(huán)境承載力提升和綠色發(fā)展的排頭兵。隨著當(dāng)前長(zhǎng)江大保護(hù)戰(zhàn)略的進(jìn)一步實(shí)施，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的水生態(tài)環(huán)境狀態(tài)正在迎接著下一個(gè)關(guān)鍵提升期。

圖1 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶11?。ㄖ陛犑校?009—2018年的水環(huán)境承載力指數(shù)Fig.1 WECCI of 11 provinces（cities）in Yangtze River Economic Belt from 2009 to 2018

從空間維度來(lái)看，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水環(huán)境承載力水平日趨均衡，見(jiàn)圖2。上中下游水環(huán)境承載力指數(shù)的方差經(jīng)2011至2015年一段高峰期后顯著下降［圖2（a）］，從2015年的0.19降至2017年的0.06，降幅高達(dá)68.42%，但在2018年出現(xiàn)了小幅增加，主要擾動(dòng)因子是水資源子系統(tǒng)的方差由2017年的0.91增加至2018年的0.99。2018年中下游水資源子系統(tǒng)承載力指數(shù)較2017年分別下降了0.65%和1.48%，而上游則提升了0.36%，表明中下游水資源子系統(tǒng)的滯后現(xiàn)象進(jìn)一步加劇。11個(gè)?。ㄖ陛犑校┑乃h(huán)境承載力指數(shù)的方差呈現(xiàn)略有波動(dòng)、總體遞減的基本態(tài)勢(shì)［圖2（b）］，由2009年的0.78降至2018年的0.58，降幅為25.64%。其中，經(jīng)濟(jì)社會(huì)子系統(tǒng)的?。ㄖ陛犑校╅g差異一直較大，而生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)則較為均衡，且逐年變優(yōu)，反映了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶各?。ㄖ陛犑校﹨⒉畈积R的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平和日益凸顯的長(zhǎng)江流域協(xié)同治理的生態(tài)環(huán)境效益。水資源子系統(tǒng)承載力的?。ㄖ陛犑校╅g差異同樣較大，尤其是2014年之后，沒(méi)有出現(xiàn)明顯的好轉(zhuǎn)跡象。不難發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是區(qū)域尺度還是省（直轄市）尺度，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水環(huán)境承載力的空間差異均在逐步縮小，但在3個(gè)子系統(tǒng)上存在顯著差異，因此有必要從子系統(tǒng)的角度對(duì)上中下游的水環(huán)境承載力情況進(jìn)行剖析。

圖2 2009—2018年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水環(huán)境承載力的方差演變Fig.2 Variance evolution of WECC grade from 2009 to 2018 in Yangtze River Economic Belt

2.2 上中下游及子系統(tǒng)分析

2009—2018年，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的水環(huán)境承載力經(jīng)過(guò)臨界超載、蓄力沉淀和穩(wěn)步提升3個(gè)階段，得到一定的提升，向更好的方向發(fā)展，但也應(yīng)注意到，這種好轉(zhuǎn)并不顯著，仍存在著較大的提升空間。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶橫跨我國(guó)西中東部，自然稟賦和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的省際差異顯著，而水資源、生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)3個(gè)子系統(tǒng)相互制約、相互促進(jìn)，以一種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)關(guān)系影響著水環(huán)境承載力。因此，探討上中下游的水環(huán)境承載力狀況，從子系統(tǒng)的角度分析各區(qū)域的優(yōu)勢(shì)與短板，有助于精準(zhǔn)施策，促進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展。

由圖3可知，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水環(huán)境承載力整體上逐年變優(yōu)，呈現(xiàn)下游優(yōu)于上游、上游優(yōu)于中游的分布特征。云南、貴州、四川和重慶的人均水資源量在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶乃至全國(guó)都處于一個(gè)相對(duì)領(lǐng)先的水平，因此上游區(qū)域始終占據(jù)一定的優(yōu)勢(shì)，2014年以后更為明顯；相反，中下游的水資源子系統(tǒng)則較為滯后，且二者的相對(duì)劣勢(shì)交替出現(xiàn)。上海和江蘇水資源子系統(tǒng)一直處于較差的狀態(tài)，這與其人均水資源量較少有著密切的聯(lián)系。上海人口一直處于高度密集狀態(tài)，江蘇水資源總量常年偏少，在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶各?。ㄖ陛犑校┲惺冀K處于相對(duì)落后的位置。需要指出的是，浙江人均水資源量相對(duì)較高，以2018年為例，分別是江蘇和上海的3.23倍和9.51倍，水資源系統(tǒng)常年保持在較高的水平。沿海江浙滬地區(qū)的水資源失衡問(wèn)題亟待緩解。湖南、湖北、江西和安徽等地水資源系統(tǒng)中規(guī)中矩，且年際變化較小。

圖3 2009—2018年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水環(huán)境承載力的上中下游區(qū)域?qū)Ρ菷ig.3 Comparison between upper，middle and lower reaches of WECC of Yangtze River Economic Belt from 2009 to 2018

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)十年來(lái)保持著穩(wěn)定的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，上中下游的承載水平依次遞增。下游地區(qū)等級(jí)相對(duì)較高，這些地區(qū)在長(zhǎng)江流域甚至全國(guó)水資源管理方面都處于領(lǐng)先地位，具體表現(xiàn)為污水處理率高、萬(wàn)元GDP化學(xué)需氧量排放量和萬(wàn)元GDP氨氮排放量低?！?017年全國(guó)非常規(guī)水資源利用分析報(bào)告》顯示，江蘇的中水回用率處于全國(guó)領(lǐng)先水平。上海的濕地面積占陸域面積高達(dá)一半以上，明顯提升了生態(tài)環(huán)境承載能力；江浙滬地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平處于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶，乃至全國(guó)的領(lǐng)先地位，城市系統(tǒng)功能相對(duì)完善，主要污染物排放比例較低，且污水處理率較高，充分體現(xiàn)了人類活動(dòng)對(duì)水環(huán)境的重要影響。因此，發(fā)揮人類的主觀應(yīng)對(duì)和調(diào)控能力，積極提升城市系統(tǒng)和水資源系統(tǒng)的韌性，對(duì)于提升水環(huán)境承載力具有決定性的作用。中游區(qū)域在2015年以前與長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶平均水平高度一致，2016年以后逐漸向下游區(qū)域靠攏。上游區(qū)域的生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)等級(jí)相對(duì)較低，這主要?dú)w因于其濕地面積占國(guó)土面積比重過(guò)低。濕地作為生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，對(duì)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。

經(jīng)濟(jì)社會(huì)子系統(tǒng)方面：下游區(qū)域顯著占優(yōu)，這與江浙滬地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局密不可分，可見(jiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展可為提升水環(huán)境承載能力提供重要的基礎(chǔ)支撐，但同時(shí)要關(guān)注經(jīng)濟(jì)社會(huì)高速發(fā)展可能帶來(lái)的水環(huán)境惡化風(fēng)險(xiǎn)；中游區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)子系統(tǒng)承載能力相對(duì)較低，分析其主要制約因素可以發(fā)現(xiàn)：江西用水效率較低，2009—2018年的萬(wàn)元GDP用水量均超過(guò)100 m3，平均值為184.35 m3／萬(wàn)元，湖北和湖南節(jié)水灌溉面積占有效灌溉面積比例較低，十年平均分別為15.16%和11.71%；上游區(qū)域中，重慶和四川處于較高級(jí)別，而云南和貴州則相對(duì)落后，這主要?dú)w因于云貴地區(qū)相對(duì)較低的人均GDP和相對(duì)較高的萬(wàn)元GDP用水量，上游區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和用水效率的不均衡是當(dāng)前需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題之一。

綜上，2009—2018年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水環(huán)境承載力呈現(xiàn)良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，為該區(qū)域的高質(zhì)量發(fā)展提供了必要的保障，但上中下游各子系統(tǒng)之間存在顯著差異，見(jiàn)圖4。

圖4 2009—2018年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶上中下游區(qū)域的水環(huán)境承載力子系統(tǒng)對(duì)比Fig.4 Comparison of WECC subsystems in the upper，middle and lower reaches of Yangtze River Economic Belt from 2009 to 2018

圖4顯示，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶整體的經(jīng)濟(jì)社會(huì)子系統(tǒng)發(fā)展水平較高，生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)逐年變優(yōu)，尤其是2015年以來(lái)發(fā)展迅猛，而水資源子系統(tǒng)則存在嚴(yán)重的滯后現(xiàn)象，2016年以來(lái)出現(xiàn)明顯下滑。上游區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)子系統(tǒng)遠(yuǎn)優(yōu)于生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)，但近年來(lái)二者的協(xié)調(diào)和均衡程度越來(lái)越高。中游區(qū)域近年來(lái)生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)具有明顯優(yōu)勢(shì)，而相反水資源子系統(tǒng)則嚴(yán)重滯后，且有進(jìn)一步惡化的趨勢(shì)。下游區(qū)域的經(jīng)濟(jì)社會(huì)子系統(tǒng)常年保持絕對(duì)領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)，而水資源子系統(tǒng)則一直面臨著巨大的壓力和負(fù)載，供需矛盾突出。

2.3 調(diào)控方向挖掘

根據(jù)以上分析發(fā)現(xiàn)，2009—2018年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶上中下游區(qū)域的水環(huán)境承載力均有一定的提升，但具有明顯的區(qū)域分異特征，且部分省區(qū)存在子系統(tǒng)發(fā)展的不均衡問(wèn)題。為發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀問(wèn)題，進(jìn)而挖掘各省市水環(huán)境承載力的調(diào)控方向，以2018年為基礎(chǔ)年進(jìn)行短板分析，見(jiàn)圖5。

圖5 2018年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶11個(gè)省（直轄市）的WECC子系統(tǒng)分析Fig.5 WECC subsystem analysis of 11 provincial administrative regions of Yangtze River Economic Belt in 2018

圖5顯示，2018年，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水環(huán)境承載力按?。ㄖ陛犑校┡判蛴筛叩降鸵来螢檎憬?、四川、重慶、云南、貴州、湖南、江西、湖北、江蘇、上海和安徽，除浙江外，表現(xiàn)為上游優(yōu)于中游、中游優(yōu)于下游，具有明顯的空間分異特征。上游的四川、重慶、云南和貴州的3個(gè)子系統(tǒng)發(fā)展較為均衡，基本上處在較強(qiáng)的2級(jí)水平，相對(duì)較弱的是水資源子系統(tǒng)。四川和云南大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)旅游經(jīng)濟(jì)，為水環(huán)境承載力的提升提供了堅(jiān)實(shí)的保障。重慶作為我國(guó)西南地區(qū)唯一的直轄市，受地形地貌的影響，過(guò)境水多但利用量少，生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度相對(duì)較低，這些因素間接限制了重慶市水環(huán)境承載力的提升。中游區(qū)域的生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)較為均衡，略低于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶平均水平，相對(duì)較弱的也是水資源系統(tǒng)。湖北水資源和生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)承載力處于較高的水平，在國(guó)家區(qū)域中心城市的帶動(dòng)下，近年來(lái)縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，且占全省GDP比值越來(lái)越大，推動(dòng)了其水環(huán)境承載力的提升。下游區(qū)域江浙滬地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)子系統(tǒng)占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，而安徽則相對(duì)落后。上海和江蘇的水資源系統(tǒng)極為滯后，是制約水環(huán)境承載力提升的關(guān)鍵因素。安徽省雖地處長(zhǎng)三角地區(qū)，近十年間生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展不協(xié)調(diào)限制了水環(huán)境承載力的提升，3個(gè)子系統(tǒng)的狀態(tài)與中游區(qū)域的情況類似，中規(guī)中矩，優(yōu)勢(shì)不足。需要指出的是，浙江的3個(gè)子系統(tǒng)齊頭并進(jìn)，均處于領(lǐng)先水平，水資源子系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)排名第一，而經(jīng)濟(jì)社會(huì)子系統(tǒng)僅次于上海，排在第二位，使得浙江省打破空間分布規(guī)律，在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水環(huán)境承載力排名中占據(jù)第一。

綜上，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的水環(huán)境承載力雖具有明顯的空間分布規(guī)律，但總體上呈現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)子系統(tǒng)絕對(duì)占優(yōu)、生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)一般、水資源子系統(tǒng)相對(duì)滯后的特征?？梢?jiàn)，無(wú)論從水環(huán)境承載力的自然條件，還是人為調(diào)控來(lái)看，水資源子系統(tǒng)始終是需要重點(diǎn)關(guān)注的主要矛盾點(diǎn)之一，這涉及水資源的集約節(jié)約和安全利用。因此，關(guān)鍵是要做好水資源消耗總量和強(qiáng)度雙控，同時(shí)保障水質(zhì)和用水安全。大力發(fā)展水資源利用與節(jié)水技術(shù)，充分發(fā)揮上游地區(qū)自然資源優(yōu)勢(shì)，提高中下游地區(qū)的用水效率，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，緩解供水用水矛盾是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水環(huán)境承載力進(jìn)一步提升的主要方向與途徑。

3 結(jié) 論

以自然本底和人類活動(dòng)的雙重影響為主要視角，從水資源、生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)子系統(tǒng)3個(gè)方面探索構(gòu)建了一種新的水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，進(jìn)而考慮等級(jí)之間的模糊對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系，基于可變模糊集方法構(gòu)建并計(jì)算了水環(huán)境承載力指數(shù)，開(kāi)展了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶11個(gè)省級(jí)行政區(qū)水環(huán)境承載力的時(shí)空變化特征及其制約因素分析研究，得到的主要結(jié)論有：2009—2018年，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水環(huán)境承載力逐年變好，但仍存在較大的提升空間；分區(qū)域來(lái)看，2009—2017年由強(qiáng)到弱依次為下游、上游和中游；2018年上游略超下游，中游仍居其次；長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶11個(gè)省級(jí)行政區(qū)的水環(huán)境承載力具有明顯的空間分布規(guī)律，2018年除浙江外表現(xiàn)為上游優(yōu)于中游、中游優(yōu)于下游，按?。ㄖ陛犑校┡判蛴蓮?qiáng)到弱依次為浙江、四川、重慶、云南、貴州、湖南、江西、湖北、江蘇、上海和安徽；水資源子系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水環(huán)境承載力提升的制約作用較為顯著。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶在后期研究中將考慮水災(zāi)害指標(biāo)對(duì)水環(huán)境承載力的影響，進(jìn)一步厘清水環(huán)境承載力的內(nèi)涵，對(duì)相關(guān)指標(biāo)及數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充與更新，以得到更加準(zhǔn)確全面的評(píng)價(jià)結(jié)果。