海河流域社會經濟論文范文

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1材料與方法(MaterialsandMethods)

1.1數據類型和來源社會經濟統計數據（廢污水排放量）來自海河流域涉及的張家口、廊坊、保定等25個地級市以及北京、天津兩個直轄市1985-2009年統計年鑒，其中人口數據包括總人口、非農業人口，宏觀經濟數據包括GDP、三次產業產值，廢污水排放量包括生活污水、工業廢水排放量。土地利用類型數據由海河流域1985年、2005年遙感影像解譯獲得，土地利用分類參照《土地利用現狀分類》（GB/T21010-2007），并根據實際需要進行必要調整，將流域土地類型劃分為林地、草地、農田等11類。水文、水質數據由海河水利委員會提供，包含88個站點2005年逐月監測的CODMn、NH3-N、TN、TP、Pb、Hg等水質指標。監測站點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數據處理方法

1.2.1經濟和人口變化表征將流域范圍內所有縣級行政單位統計數據加和得到流域人口和經濟，分析人口及經濟變化趨勢。將各區縣工業產值及城市用地比例導入ARCGIS9.3，結合區縣面積，計算工業產值密度和城市用地密度，分析流域范圍工業生產強度及城市用地空間分布特征和演變過程。

1.2.2土地利用動態度計算在ARCGIS9.3支持下，對流域土地利用矢量文件進行分析。通過土地類型所占比例確定流域土地類型結構，采用單一土地利用類型動態度模型（王秀蘭等，1999）分析1980年至2005年土地類型數量變化。模型計算如式。式中，K為研究時段內某一土地利用類型動態度；Ua、Ub研究初期和研究末期某一種土地利用類型的數量。

1.2.3水資源利用強度計算水資源利用強度表征土地類型變化對流域水環境影響。水資源利用強度計算如式。式中，P為某一土地利用類型水資源利用強度，∑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統計分析方法對流域主要城市廢污水排放量變化和經濟人口增長進行相關分析，明確經濟和人口增長流域水環境影響；基于主成分及多元回歸統計方法，綜合分析經濟社會指標對河流水體污染物影響程度。由于河流監測斷面水質狀況是上游范圍內社會經濟活動累計作用結果（Shoemaker，1994），水質數據需要同累計社會經濟指標對應。同時，上游不同區域對監測斷面影響因監測點距離擴大而減弱，采用（Kingetal.，2005）距離權重求和方法計算監測斷面對應的累計社會經濟指標。

2結果與討論(ResultsandDiscussion)

2.1人口和經濟產值與廢污水排放規模海河流域經濟產值和人口數量都有明顯增長，二、三產業增長速度明顯高于第一產業，非農業人口增長明顯快于農業人口增長（圖2）。1985～2007年，第一產業產值由204億元增長到2565億元，第二產業產值由478億元增長到1.55萬億元，第三產產值由246億元增長到1.51萬億元。流域三次產業結構顯著變化，二、三產業年均增長率明顯高于第一產業，第一產業在國民經濟中比例逐漸縮小。1994年到2007年，第一產業所占比例由21%下降到9%，第二產業維持在46%左右，第三產業由32%增長到45%。流域非農業人口由1985年的1890萬增長到2007年的4620萬，非農業人口由1985年的6270萬增長到2007年的8400萬。從變化趨勢上看，農業人口在20世紀80年代末出現大規模增長，但90年代中期農業人口進入平臺期；非農業人口一直呈現增長趨勢，增長速度明顯高于農業人口。流域工業產值密度發生了很大變化，近二十年來工業生產強度大幅提高，工業生產聚集區明顯增加（圖3）。1988年流域工業生產活動主要集中在京津地區，其中北京工業產值密度最高，最高6萬元km-2左右，其它地區處于相對較低水平。2005年流域主要工業區域已經由京津地區擴大到京津唐地區，該區域工業產值最高達到14萬元km-2，且北京、天津及唐山形成大規模工業聚集區。另外，河北石家莊和山東聊城-德州區域出現小規模工業聚集區，其中石家莊地區工業產值密度最高超過10萬元km-2，聊城-德州最高達到7萬元km-2。總體上，流域工業生產強度呈現出明顯增強趨勢。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。流域工業產值及人口數量與廢污水排放規模具有明顯關聯性（圖4C，D）。北京、天津、石家莊和唐山工業產值較高，其工業廢水排放量也顯著高于其它城市，工業廢水排放量與工業產值之間相關性顯著（p<0.01），復相關系數超過50%（R2=0.51）。生活污水排放量與非農業人口數量之間相關性更加顯著（p<0.001），復相關系數高達97%。流域工業發展和人口擴張造成廢污水排放量增加，已經成為河流水質惡化的直接驅動力。

2.2土地利用變化與河流水資源利用隨著人口快速擴張和經濟的高速發展，流域城市用地明顯擴張。流域土地利用動態度（表1）顯示，1980年至2005年，林地、草地和農田變化不大，荒漠面積有一定比例減少；城市用地和農村聚落分別增長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；農村聚落增長主要分布在子牙河和黑龍港運東水系，增長比例超過30%；近海濕地大清河水系增長7倍，黑龍港運東水系增長79%，而灤河及徒駭馬頰河水系均呈現出減少態勢；黑龍港運東、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較小。城市擴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模擴大，城市群數量顯著增加（圖5）。1980年，城市用地主要集中在北京、天津和唐山地區，且城市核心相對孤立，其它地區城市用地僅零星分布，不成規模。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，其中北京主城區城市用地比例50%以上，天津和唐山主城區城市用地比例在20%～50%；保定-石家莊、邯鄲-安陽-焦作以及聊城-德州等地區都形成了小規模城市聚集區，城市用地擴張趨勢明顯。土地利用變化改變水資源利用方式，尤其是城市用地擴張造成流域水資源開發利強度加劇。2005年流域農村聚落總面積1.3萬km2，用水量24.6億m3，農田面積16萬km2，城市用地面積7687km2。結合用水總量，流域農村聚落和農田水資源利用強度在17萬m3km-2左右，城市用地水資源利用強度為116萬m3km-2，是農田和農村聚落的6倍以上。農業用水代表第一產業用水情況，工業用水和城鎮生活用水分別代表第二和第三產業用水情況。根據海河流域三次產業發展趨勢，用水強度大的二、三產業規模不斷擴張，流域水資源開發利用結構發生顯著變化。尤其在城市用地高度集中的京津地區，城市用水的集聚效應非常顯著。高強度水資源利用一方面造成河流徑流量減少，同時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律和水化學過程，降低河流自凈緩沖能力，對河流水環境造成極大沖擊。

2.3經濟社會發展與河流水質統計關聯流域影響河流水質因素分解為農村、城市和自然三個方面。表3為社會經濟指標因子分析結果，提取有效因子3個，原始變量比例合計81.3%。根據因子荷載矩陣，因子1載荷主要分布在農業人口、第一產業產值、農業總產值、化肥施用量、農村聚落面積等指標，表征農村社會經濟發展；因子變量2載荷組要分布在非農業人口、第二產業產值、第三產業產值、城市用地面積等指標上，表征流域城市化發展過程；因子變量3在林地面積、草地面積、河湖灘地面積等指標上載荷系數較高，表征自然屬性強弱程度。城市化過程和農村社會經濟發展對河流水體污染物有顯著影響。以三個因子變量因子得分（SPSS計算）作為自變量，水質數據作為因變量進行回歸分析，結果如表4。復相關系數顯示，水質指標回歸結果均在p<0.01水平顯著。從因子變量標準化回歸系數看，CODMn與因子1顯著正相關（p<0.01），氨氮、總氮與因子1和因子2均顯著正相關（氨氮p<0.05，總氮p<0.01），總磷、汞和鉛僅與因子2顯著相關，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關系，說明流域農村社會經濟發展、城市化過程使得河流水體污染物濃度水平提高，是流域水環境質量惡化的主要驅動因素。

3結論(Conclusions)

本文基于海河流域人口規模、經濟產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水環境影響過程機制。結論如下：1）流域人口規模大幅增長，工業生產強度大幅提高，工業聚集區由北京-天津地區擴展到北京-天津-唐山、石家莊、聊城-德州等地區。人口和經濟產值大幅增長直接導致流域工業廢水和生活污水排放規模迅速上升，成為河流水質惡化直接驅動力。2）城市擴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-唐山城市群規模擴大，造成流域水資源開發利強度加劇，降低河流自凈緩沖能力。3）流域影響河流水質因素可以分解為農村、城市和自然等方面，多元回歸結果顯示，城市化過程和農村社會經濟發展對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：中國科學院生態環境研究中心環境水質學國家重點實驗室