海河流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)論文范文
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1材料與方法(MaterialsandMethods)
1.1數(shù)據(jù)類型和來源社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（廢污水排放量）來自海河流域涉及的張家口、廊坊、保定等25個(gè)地級(jí)市以及北京、天津兩個(gè)直轄市1985-2009年統(tǒng)計(jì)年鑒，其中人口數(shù)據(jù)包括總?cè)丝凇⒎寝r(nóng)業(yè)人口，宏觀經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)包括GDP、三次產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值，廢污水排放量包括生活污水、工業(yè)廢水排放量。土地利用類型數(shù)據(jù)由海河流域1985年、2005年遙感影像解譯獲得，土地利用分類參照《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T21010-2007），并根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行必要調(diào)整，將流域土地類型劃分為林地、草地、農(nóng)田等11類。水文、水質(zhì)數(shù)據(jù)由海河水利委員會(huì)提供，包含88個(gè)站點(diǎn)2005年逐月監(jiān)測的CODMn、NH3-N、TN、TP、Pb、Hg等水質(zhì)指標(biāo)。監(jiān)測站點(diǎn)分布于海河流九大水系，覆蓋了海河流域主要河流，具體位置見圖1。
1.2數(shù)據(jù)處理方法
1.2.1經(jīng)濟(jì)和人口變化表征將流域范圍內(nèi)所有縣級(jí)行政單位統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)加和得到流域人口和經(jīng)濟(jì)，分析人口及經(jīng)濟(jì)變化趨勢。將各區(qū)縣工業(yè)產(chǎn)值及城市用地比例導(dǎo)入ARCGIS9.3，結(jié)合區(qū)縣面積，計(jì)算工業(yè)產(chǎn)值密度和城市用地密度，分析流域范圍工業(yè)生產(chǎn)強(qiáng)度及城市用地空間分布特征和演變過程。
1.2.2土地利用動(dòng)態(tài)度計(jì)算在ARCGIS9.3支持下，對(duì)流域土地利用矢量文件進(jìn)行分析。通過土地類型所占比例確定流域土地類型結(jié)構(gòu)，采用單一土地利用類型動(dòng)態(tài)度模型（王秀蘭等，1999）分析1980年至2005年土地類型數(shù)量變化。模型計(jì)算如式。式中，K為研究時(shí)段內(nèi)某一土地利用類型動(dòng)態(tài)度；Ua、Ub研究初期和研究末期某一種土地利用類型的數(shù)量。
1.2.3水資源利用強(qiáng)度計(jì)算水資源利用強(qiáng)度表征土地類型變化對(duì)流域水環(huán)境影響。水資源利用強(qiáng)度計(jì)算如式。式中，P為某一土地利用類型水資源利用強(qiáng)度，∑Qi為該土地類型所有水資源利用量之和，S為土地類型面積。
1.2.4統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)流域主要城市廢污水排放量變化和經(jīng)濟(jì)人口增長進(jìn)行相關(guān)分析，明確經(jīng)濟(jì)和人口增長流域水環(huán)境影響；基于主成分及多元回歸統(tǒng)計(jì)方法，綜合分析經(jīng)濟(jì)社會(huì)指標(biāo)對(duì)河流水體污染物影響程度。由于河流監(jiān)測斷面水質(zhì)狀況是上游范圍內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)累計(jì)作用結(jié)果（Shoemaker，1994），水質(zhì)數(shù)據(jù)需要同累計(jì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)應(yīng)。同時(shí)，上游不同區(qū)域?qū)ΡO(jiān)測斷面影響因監(jiān)測點(diǎn)距離擴(kuò)大而減弱，采用（Kingetal.，2005）距離權(quán)重求和方法計(jì)算監(jiān)測斷面對(duì)應(yīng)的累計(jì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
2結(jié)果與討論(ResultsandDiscussion)
2.1人口和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值與廢污水排放規(guī)模海河流域經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值和人口數(shù)量都有明顯增長，二、三產(chǎn)業(yè)增長速度明顯高于第一產(chǎn)業(yè)，非農(nóng)業(yè)人口增長明顯快于農(nóng)業(yè)人口增長（圖2）。1985～2007年，第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值由204億元增長到2565億元，第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值由478億元增長到1.55萬億元，第三產(chǎn)產(chǎn)值由246億元增長到1.51萬億元。流域三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)顯著變化，二、三產(chǎn)業(yè)年均增長率明顯高于第一產(chǎn)業(yè)，第一產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中比例逐漸縮小。1994年到2007年，第一產(chǎn)業(yè)所占比例由21%下降到9%，第二產(chǎn)業(yè)維持在46%左右，第三產(chǎn)業(yè)由32%增長到45%。流域非農(nóng)業(yè)人口由1985年的1890萬增長到2007年的4620萬，非農(nóng)業(yè)人口由1985年的6270萬增長到2007年的8400萬。從變化趨勢上看，農(nóng)業(yè)人口在20世紀(jì)80年代末出現(xiàn)大規(guī)模增長，但90年代中期農(nóng)業(yè)人口進(jìn)入平臺(tái)期；非農(nóng)業(yè)人口一直呈現(xiàn)增長趨勢，增長速度明顯高于農(nóng)業(yè)人口。流域工業(yè)產(chǎn)值密度發(fā)生了很大變化，近二十年來工業(yè)生產(chǎn)強(qiáng)度大幅提高，工業(yè)生產(chǎn)聚集區(qū)明顯增加（圖3）。1988年流域工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)主要集中在京津地區(qū)，其中北京工業(yè)產(chǎn)值密度最高，最高6萬元km-2左右，其它地區(qū)處于相對(duì)較低水平。2005年流域主要工業(yè)區(qū)域已經(jīng)由京津地區(qū)擴(kuò)大到京津唐地區(qū)，該區(qū)域工業(yè)產(chǎn)值最高達(dá)到14萬元km-2，且北京、天津及唐山形成大規(guī)模工業(yè)聚集區(qū)。另外，河北石家莊和山東聊城-德州區(qū)域出現(xiàn)小規(guī)模工業(yè)聚集區(qū)，其中石家莊地區(qū)工業(yè)產(chǎn)值密度最高超過10萬元km-2，聊城-德州最高達(dá)到7萬元km-2。總體上，流域工業(yè)生產(chǎn)強(qiáng)度呈現(xiàn)出明顯增強(qiáng)趨勢。水排放量由1985年的3.3億t增加到2007年的23.9億t，城市生活污水排放量由1985年的8.3億t增加到2007年的25.9億t。流域工業(yè)產(chǎn)值及人口數(shù)量與廢污水排放規(guī)模具有明顯關(guān)聯(lián)性（圖4C，D）。北京、天津、石家莊和唐山工業(yè)產(chǎn)值較高，其工業(yè)廢水排放量也顯著高于其它城市，工業(yè)廢水排放量與工業(yè)產(chǎn)值之間相關(guān)性顯著（p<0.01），復(fù)相關(guān)系數(shù)超過50%（R2=0.51）。生活污水排放量與非農(nóng)業(yè)人口數(shù)量之間相關(guān)性更加顯著（p<0.001），復(fù)相關(guān)系數(shù)高達(dá)97%。流域工業(yè)發(fā)展和人口擴(kuò)張?jiān)斐蓮U污水排放量增加，已經(jīng)成為河流水質(zhì)惡化的直接驅(qū)動(dòng)力。
2.2土地利用變化與河流水資源利用隨著人口快速擴(kuò)張和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，流域城市用地明顯擴(kuò)張。流域土地利用動(dòng)態(tài)度（表1）顯示，1980年至2005年，林地、草地和農(nóng)田變化不大，荒漠面積有一定比例減少；城市用地和農(nóng)村聚落分別增長85%和19%；濕地面積變化不大，但不同類型濕地變化明顯，其中沼澤和河湖灘地減少12%，近海濕地和內(nèi)陸水體分別增加121%和12%。主要水系土地利用變化程度存在較大差異，城市用地在北三河水系增長比例最高，其次為永定河水系及大清河水系；農(nóng)村聚落增長主要分布在子牙河和黑龍港運(yùn)東水系，增長比例超過30%；近海濕地大清河水系增長7倍，黑龍港運(yùn)東水系增長79%，而灤河及徒駭馬頰河水系均呈現(xiàn)出減少態(tài)勢；黑龍港運(yùn)東、海河干流及大清河水系河湖灘地較大比例減少，其它水系變化幅度不大；鹽田在大清河水系增加10倍以上，而其它水系變化相對(duì)較小。城市擴(kuò)張是流域土地利用變化最顯著特征，近幾十年來流域城市用地規(guī)模擴(kuò)大，城市群數(shù)量顯著增加（圖5）。1980年，城市用地主要集中在北京、天津和唐山地區(qū)，且城市核心相對(duì)孤立，其它地區(qū)城市用地僅零星分布，不成規(guī)模。2005年城市用地面積比例明顯提高，以北京、天津和唐山為核心的城市群逐步形成，其中北京主城區(qū)城市用地比例50%以上，天津和唐山主城區(qū)城市用地比例在20%～50%；保定-石家莊、邯鄲-安陽-焦作以及聊城-德州等地區(qū)都形成了小規(guī)模城市聚集區(qū)，城市用地?cái)U(kuò)張趨勢明顯。土地利用變化改變水資源利用方式，尤其是城市用地?cái)U(kuò)張?jiān)斐闪饔蛩Y源開發(fā)利強(qiáng)度加劇。2005年流域農(nóng)村聚落總面積1.3萬km2，用水量24.6億m3，農(nóng)田面積16萬km2，城市用地面積7687km2。結(jié)合用水總量，流域農(nóng)村聚落和農(nóng)田水資源利用強(qiáng)度在17萬m3km-2左右，城市用地水資源利用強(qiáng)度為116萬m3km-2，是農(nóng)田和農(nóng)村聚落的6倍以上。農(nóng)業(yè)用水代表第一產(chǎn)業(yè)用水情況，工業(yè)用水和城鎮(zhèn)生活用水分別代表第二和第三產(chǎn)業(yè)用水情況。根據(jù)海河流域三次產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，用水強(qiáng)度大的二、三產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)張，流域水資源開發(fā)利用結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化。尤其在城市用地高度集中的京津地區(qū)，城市用水的集聚效應(yīng)非常顯著。高強(qiáng)度水資源利用一方面造成河流徑流量減少，同時(shí)形成大量廢污水排放，造成河流污徑比過高。流域平原河流平均污徑比由1980年的0.25上升到2007年0.37，北京地區(qū)河流污徑比甚至超過2。流域自然徑流匱乏改變河流水文節(jié)律和水化學(xué)過程，降低河流自凈緩沖能力，對(duì)河流水環(huán)境造成極大沖擊。
2.3經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與河流水質(zhì)統(tǒng)計(jì)關(guān)聯(lián)流域影響河流水質(zhì)因素分解為農(nóng)村、城市和自然三個(gè)方面。表3為社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)因子分析結(jié)果，提取有效因子3個(gè)，原始變量比例合計(jì)81.3%。根據(jù)因子荷載矩陣，因子1載荷主要分布在農(nóng)業(yè)人口、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、化肥施用量、農(nóng)村聚落面積等指標(biāo)，表征農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展；因子變量2載荷組要分布在非農(nóng)業(yè)人口、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、城市用地面積等指標(biāo)上，表征流域城市化發(fā)展過程；因子變量3在林地面積、草地面積、河湖灘地面積等指標(biāo)上載荷系數(shù)較高，表征自然屬性強(qiáng)弱程度。城市化過程和農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)河流水體污染物有顯著影響。以三個(gè)因子變量因子得分（SPSS計(jì)算）作為自變量，水質(zhì)數(shù)據(jù)作為因變量進(jìn)行回歸分析，結(jié)果如表4。復(fù)相關(guān)系數(shù)顯示，水質(zhì)指標(biāo)回歸結(jié)果均在p<0.01水平顯著。從因子變量標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)看，CODMn與因子1顯著正相關(guān)（p<0.01），氨氮、總氮與因子1和因子2均顯著正相關(guān)（氨氮p<0.05，總氮p<0.01），總磷、汞和鉛僅與因子2顯著相關(guān)，鉛顯著水平（p<0.01）高于總磷和汞（p<0.01）。總體而言，因子1和因子2與污染物都存在顯著正相關(guān)關(guān)系，說明流域農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市化過程使得河流水體污染物濃度水平提高，是流域水環(huán)境質(zhì)量惡化的主要驅(qū)動(dòng)因素。
3結(jié)論(Conclusions)
本文基于海河流域人口規(guī)模、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值和土地利用變化過程，從廢污水排放和水資源利用角度分析了其對(duì)水環(huán)境影響過程機(jī)制。結(jié)論如下：1）流域人口規(guī)模大幅增長，工業(yè)生產(chǎn)強(qiáng)度大幅提高，工業(yè)聚集區(qū)由北京-天津地區(qū)擴(kuò)展到北京-天津-唐山、石家莊、聊城-德州等地區(qū)。人口和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值大幅增長直接導(dǎo)致流域工業(yè)廢水和生活污水排放規(guī)模迅速上升，成為河流水質(zhì)惡化直接驅(qū)動(dòng)力。2）城市擴(kuò)張是流域土地利用變化最顯著特征。近30年來城市用地面積增加85%，北京-天津-唐山城市群規(guī)模擴(kuò)大，造成流域水資源開發(fā)利強(qiáng)度加劇，降低河流自凈緩沖能力。3）流域影響河流水質(zhì)因素可以分解為農(nóng)村、城市和自然等方面，多元回歸結(jié)果顯示，城市化過程和農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)流域河流水體污染物濃度水平的影響非常顯著。
作者：王超單保慶秦晶張洪單位：中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境水質(zhì)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
