0 引 言
水环境承载力可分为狭义和广义的水环境承载力。狭义的水环境承载力指在一定的水域，其水环境能够被持续利用的条件下，通过自身调节净化并仍能够保持设定水质目标条件下所能容纳污水及污染物的最大量。广义的水环境承载能力是指在一定的社会、经济与技术条件下，某一区域(流域)水系统功能的正常发挥和保持良好的状态时，所支撑的社会经济发展和人民生活[1-4]。综上，水环境承载力是指在一定的水文条件和水质目标约束下，区域水体可支撑一定结构、布局和技术水平下的社会经济发展规模。水环境承载力研究目前主要集中在评价方法、评价指标体系的建立以及评价模型等[5-9]，主要方法有指标体系综合评价法、系统动力学法以及层次分析法。层次分析法存在指标单一问题，而系统动力学法较为复杂，可操作性不强。对比各方法的优缺点，指标体系综合评价法可操作性强且简单易行[10-11]。
造成水环境问题的根本原因是有限的水环境承载了过量的生产、生活等人类活动，即社会经济发展超出水环境承载力。为掌握信阳市水污染负荷现状及水环境承载力，以有限的水环境承载力实现社会经济协调可持续发展的目标，对信阳市水环境承载力进行了评价，并对高效提升信阳市水环境承载力提出了针对性的优化对策建议。
1 研究区概况及评价模型
1.1 研究区域概况
信阳市地处河南省最南部、淮河上游，东连安徽、南接湖北，总面积1.89万km2。信阳地势南高北低，是岗川相间、形态多样的阶梯地貌。根据信阳市2018年统计年鉴，2017年末总人口为880.53万人，其中常住人口645.36万人(城镇人口297.19万人，乡村人口348.17万人)，城镇化率46.05%。随着信阳市社会经济发展、人口数量增加、城镇化率的提高等多方面因素影响，信阳市的废水及污染物排放量随之增加，废水排放量由2011年的1.40亿t增长到2017年的1.59亿t，大量废水及污染物的排放给水环境带来了更多压力，导致水环境质量状况逐渐变差。
1.2 水环境承载力综合评价体系
1.2.1 评价指标
根据对水环境承载力影响因素进行分析，从系统论的角度出发，构建基于社会经济、水资源、水环境与水生态复合系统的水环境承载力综合评价体系。基于指标选取原则，通过频度统计与理论分析相结合如方法选取指标，共构建18项指标，见图1。
图1 信阳市水环境承载力综合评价指标体系
Fig.1 Comprehensive evaluation index system of water environmental carrying capacity in Xinyang
1.2.2 综合评价指标权重及标准值
本评价通过对信阳市水环境承载力各评价指标进行计算，得出各指标权重值；综合评价指标标准值参考国内生态城市、可持续发展城市、生态文明城市未来某个时期的规划目标值、期望值或理想值，或采用某一典型城市或理想城市的数值作为指标理想值[12-15]，见表1。
1.2.3 水环境承载力评价模型
本评价采用模糊综合评价法对信阳市水环境承载力进行计算。若以Sij表示变量层各变量对水环境承载力影响强度的相对指数，则有：
(1)
式中：Sik为第i个指标在第k年对区域水环境承载力的影响；Xjk为第j个指标在第k年的归一化标准值；wij为第i个指标在第j个变量的权重；n为第i个指标包含的变量数。
在上述指标层因子评价结果基础上，采用加权求和方法得到表征区域水环境承载力相对大小的综合指数评价模型SWECC：
(2)
式中：SWECC为水环境承载力综合评价指数，SWECC数值越大，表示水环境承载力越大；wi为指标层中第i个因子的权重；m为因子的个数。
水环境承载力SWECC取值范围介于0～1，反映区域水环境承载力的不同等级。值越大说明该区域水环境承载力越好；值越小说明该区域水环境承载力越差，不能够承受较大的压力，水环境很脆弱，甚至处于崩溃的边缘。为定性评价水环境承载力，将水环境承载力的取值划分为不同等级，以此评价水环境承载力的好坏程度。划分等级结果如表2所示。
表1 水环境承载力评价指标、标准值及权重
Table 1 The comprehensive evaluation indexes,standard values and weights for water environmental carrying capacity
目标指标指标标准值权重社会经济人口密度/(人·km-2)≤10000.0455城镇化率/%≥700.0540人均GDP/元≥1000000.0805第三产业比重/%≥500.0641水资源人均水资源量/m3≥10000.0583水资源开发利用率/%≤400.0503人均用水量/m3≤1500.0583万元生产总值用水量/m3≤150.0666万元工业增加值用水量/m3≤100.0651水环境COD环境承载率<0.80.0511氨氮环境承载率<0.80.0511总磷环境承载率<0.80.0511万元生产总值COD排放量/kg<0.50.0307万元生产总值氨氮排放量/kg≤0.10.0307万元生产总值总磷排放量/kg≤0.010.0307城镇生活污水处理率/%1000.0470水生态生态基流保障率/%≥300.0824河流连通性1000.0824
表2 水环境承载力评价等级划分
Table 2 Classification of water environmental carrying capacity by comprehensive assessment value
序号综合评价值承载等级Ⅰ0～0.30严重超载Ⅱ0.30～0.60轻度超载Ⅲ0.60～0.80濒临超载Ⅳ0.80～0.90承载适宜Ⅴ0.90～1.00承载盈余
2 水环境承载力综合评价结果分析
2.1 水环境承载力综合评价结果
2.1.1 全市水环境承载力综合评价结果
根据水环境承载力综合评价模型计算可知(图2)：2013—2017年，信阳市水环境承载力复合系统综合评价值总体是递增的，全市水环境承载力等级由轻度超载改善为濒临超载。从综合评价值来看，社会经济、水环境、水生态等子系统的综合评价值都呈现出增加的趋势，仅水资源子系统的综合评价值呈现波动。因此，“十三五”时期，随着信阳市社会经济发展，水污染防治措施的加强，水生态环境将有一定程度的改善，同时水资源利用效率的提高，未来将直接造成复合系统水环境承载力综合评价值的提高。
—社会经济； 
—水资源； 
—水环境； 
—水生态； 
—复合系统。
图2 2013—2017年信阳市水环境承载力评价趋势变化
Fig.2 The trend of comprehensive evaluation of water environment carrying capacity in Xinyang
2.1.2 各县(区)水环境承载力综合评价结果
图3为2017年信阳市各县(区)水环境承载力综合得分。从各县(区)水环境承载力评价等级分析，2017年浉河区、潢川县、息县、光山县、新县、商城县和固始县7个区域水环境承载综合评价等级为轻度超载；平桥区、罗山县、淮滨县3个区域水环境承载力综合评价等级为濒临超载。总体来看，全市各县(区)水环境承载力现状均不容乐观，在保持社会经济稳速增长的同时，应通过改善流域水环境质量，合理开发利用水资源，加强水生态保护力度等措施，使水环境承载力能得以提升。
综合评价值； 
…严重超载与轻度超载临界值； 
…轻度超载与濒临超载临界值； 
…濒临超载与承载适宜临界值。
图3 2017年信阳市各县(区)水环境承载力综合得分
Fig.3 Comprehensive score of water environmental bearing capacity of all counties (districts) in Xinyang
2.2 水环境承载力预测分析
根据水环境容量变化，分析信阳市水环境承载力变化情况。同时需要考虑以下因素：1)根据社会经济相关发展规划，2020年、2030年社会经济指标按照相关规划保持持续稳定发展；2)社会经济发展带来的废水及污染物排放量增加；3)在此期间，水环境承载力提升工程建设所带来的水环境容量的扩容、污染物排放量的削减；4)采用开源节流、提高水资源利用效率等水资源节约利用措施的综合实施及效果；5)采取水生态修复综合措施。
根据水环境承载力预测因素，预测2020年、2030年信阳市各县(区)水环境承载力。2020年，全市各县(区)水环境承载力均为濒临超载状态，与2017年相比，浉河区、潢川县、息县、光山县、新县、商城县、固始县7个区域水环境承载综合评价等级由轻度超载改善为濒临超载；平桥区、罗山县和淮滨县3个区域水环境承载力综合评价等级未改善，但与2017年相比，水环境承载力综合评价值均有提高；2030年，全市各县(区)水环境承载力也均为濒临超载状态，但水环境综合评价值有较大幅度提高，增长幅度为11%～16%，说明治污、开源、节流等综合措施的实施，有利于水环境承载力向可承载方向改善，促进信阳市社会经济、资源与环境协调发展。
—2020年； —2030年； —2017年。
图4 信阳市各县(区)水环境承载力综合评价值
Fig.4 Comprehensive evaluation values of water environmental carrying capacity of all counties (districts) in Xinyang
3 优化对策与建议
3.1 推进产业结构调整，稳步发展
着力解决农副食品加工和食品发酵(浉河区、平桥区、新县、潢川县、固始县和息县)、纺织印染(潢川县、淮滨县和息县)、有色金属冶炼(平桥区、商城县)、原料医药制造(浉河区、平桥区、息县和新县)等高耗水/高污染物浓度行业的污染问题，引导信阳市各县区工业产业结构调整。
3.2 加大非常规水源开发，增加水资源利用量
加大非常规水源开发，提高信阳市水资源利用量，减少地下水和地表水开发利用量。建议加大信阳市中水回用量，主要是对大力推进信阳市第一污水处理厂、平桥区明港镇污水处理厂、固始县城南至县污水处理厂回用污水管道建设，提高再生水利用比例，将再生水“集中利用为主、分散利用为辅”，注重实效、就近利用。
3.3 改善水环境质量，减缓水环境压力
1)推进点源精准化减排，实现全过程控制。针对负荷率低的光山县、罗山县、商城县、淮滨县、新县应通过完善配套污水管网，提高污水管网覆盖率和污水收集率。加快信阳市第一污水处理厂三期工程、信阳市第二污水处理厂、信阳市第三污水处理厂、信阳市明港镇污水处理厂扩建、息县第二污水处理厂扩建工程等8座污水处理厂建设，新增污水处理能力36万t/d。
2)加强农村环境综合整治，减缓水环境压力。继续巩固禁养区内畜禽养殖场整治成果，防止反弹，禁止在禁养区内新建一切养殖设施。建议对非禁养区内治理后仍不达标的养殖场户予以关闭搬迁。采用农牧结合饲养技术，配套粪污储存、输送设施设备，促进畜禽粪便污水等废弃物就地就近利用，实现粪污资源化利用。开展化肥使用量零增长行动，推进有机肥的使用；开展农药使用量零增长行动，指导、鼓励农民使用生物农药或高效、低毒、低残留农药。针对竹竿河、寨河、闾河、白露河等河流流域，实施入河排污口整治和建设农村生活污水治理，因地制宜采用生化处理+湿地、微动力处理等生态化污水净化技术。
3)建立监测预警管控机制，防范环境风险。认真贯彻落实《信阳市流域水污染防治联防联控制度》，建立上下游水污染防治联动协作机制和水污染事件应急处置联动机制，积极防范水环境污染风险。位于省、市界的固始县、淮滨县等2个县要同下游城市加强跨界水污染联防联控工作，切实防范水污染事件发生。
3.4 加快生态水系建设，强化流域水生态治理/修复
加快生态水系建设，保障现有污染物入河量大、水环境承载力超载的浉河、潢河、明河、清水河、小潢河、史河、灌河等主要污染河流环境流量。强化城区河道生态治理力度，对信阳市中心城区新申河、五里沟、青龙河、黑泥沟、棉麻沟等18条黑臭河流进行综合整治，消除中心城区黑臭水体，并实施信阳市浉河三期水环境综合治理工程和两河口湿地公园综合开发，改善中心城区水系生态环境。推动竹竿河、小潢河、潢河、白露河、寨河、史河、灌河、清水河、明河、闾河及其支流生态修复。
4 结 论
1)本文建立了信阳市水环境承载力综合评价体系，从“社会经济-水环境-水资源-水生态”复合系统角度建立评价指标体系，并确定指标的标准值及权重，采用模糊综合评价法，建立了信阳市水环境承载力综合评价体系。
2)根据水环境承载力预测因素，预测至2020年，全市各县(区)水环境承载力均为濒临超载状态；至2030年，全市各县(区)水环境承载力仍为濒临超载状态，但水环境综合评价值有较大幅度提高，增长幅度为11%～16%；
3)本评价根据水环境承载力评价结果，对不同流域单元以及对应行政区域进行类型划分，根据“点—线—面—管”综合治理模式，强化“一河一策”治理措施，统筹社会经济发展、水资源开发利用的关系，提出水环境承载力优化对策和建议。
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