利用DPSIR模型构建曹妃甸生态城可持续水管理系统

摘要

曹妃甸生态城位于中国唐山市，已发展成为大型工业城市，城市内有溯河、青龙河两大支流。人口增长、气候变化及快速发展对河流水体造成了大范围的污染，导致缺少淡水资源满足日益增长的需求。因此加强城市水资源管理以保证供水和水资源的可持续性以及降低对淡水资源的影响非常有必要。研究表明，中国水资源短缺及恶化主要是因为工业废水和生活废水的大面积排放、固体废弃物处置不当以及大量使用肥料、农药和大规模畜牧饲养造成等农业领域造成的径流污染。
　　 本研究突显了在环境污染控制方面的法律法规及政策工具。其中包括总水污染物排放控制政策(TWPDAC)、流域综合管理政策(IRBM)、排污收费政策(PDC)、环境信息披露政策(EID)。
　　 本研究以溯河和青龙河的地表水作为实例，利用DPSIR模型分析曹妃甸生态城的环境问题。虽然溯河和青龙河是小河流，却是该地区污染最为严重的区域。由于发展迅速、人口密度高，而且水资源利用的耗损率很高，导致环境受到了严重的污染。本研究综合分析了DPSIR概念框架的应用及其在水管理和水污染控制的稳定性等技术方面的研究，从以下两个方面进行讨论：(1)城市水管理可能性；(2)水管理和水污染控制的可持续指导方针及(或)策略。
　　 本研究是在驱动力-压力-状况-影响-回应(DPSIR)框架条件下进行。此框架能将以前研究的各种数据收集起来并产生潜在的关联。现阶段研究的目的是开发一种位于曹妃甸生态城开发带的溯河和青龙河沿岸的可持续水环境管理策略。DPSIR方法可以鉴定曹妃甸生态城的驱动力、压力、状况、影响、回应及环境指示。针对曹妃甸生态城淡水资源缺乏问题，本方法旨在分析可能需要管理的范围。虽然有必要对一个项目的整个过程进行综合分析，但本研究仅评估建设阶段对支持服务的影响。驱动力-压力-状况-影响-回应(DPSIR)方法将人口增长和气候变化作为主要部分，并在某个框架中引入自然科学进行适应性管理。现阶段研究的目的是通过DPSIR寻求溯河和青龙河淡水资源短缺及水污染的管理方法。利用DPSIR方法对溯河和青龙河进行驱动力、压力、状况、影响、回应及环境指示等方面的鉴定。人口增长和气候变化是主要的驱动力。压力是供水及日益增长的水需求。两条河流的状态显示水质和生态完整性均遭到了严重的破坏。生态学影响对死亡率高度相关，淡水资源的缺乏会对人体健康造成社会经济学的伤害。回应包括建设性的管理方针。建议采用最终输出程序包是弥散型的格式。因此，根据资源进行必要的模拟，DPSIR能用作淡水资源的管理，并提出合理的策略及(或)指导方针。
　　 DPSIR方法显示，主要的导致压力的驱动力是汇水面积内大量的点源污染源。溯河和青龙河中营养物浓度很高。溯河和青龙河下游NH3-N(0.5～1mg/L)，TN(2.5～4.5 mg/L)and TP(0.05～1mg/L)的浓度均较高。两条河流的上游虽然由淡水组成，但仍有较高的营养物浓度(NH3-N：1.5～5 mg/L：TP：0.12～0.24 mg/L)，更加突显了河流中营养物浓度高。回应行为包括消除污染物的扩散及可持续管理淡水资源。
　　 环境监测是城市水环境综合管理项目的一个重要方面。为了制定有效的监控程序，必须通过DPSIR概念模型修正监控所需的关键指标，并覆盖当地人口增长、气候变化等有关的主要问题。
　　 评估的成果与环境和社会相契合。曹妃甸生态城淡水资源缺乏的驱动力是气候变化和人口增长导致供水压力计淡水资源系统的供水需求增长。压力导致状态改变，淡水资源、生态完整性等都有改变，并产生富营养化。产生的影响主要表现在使用效力及生态完整性方面。利用环境质量指标，如溯河和青龙河营养物浓度，能对状态的改变进行量化。一旦因果关系的链式反应达到影响阶段，下一步将要遵循可持续淡水资源管理的原则，采取政策及(或)策略、指导方阵。因此通过DPSIR模型能提出多种针对曹妃甸生态城淡水资源可持续管理的政策回应。
　　 DPSIR分析突显了在曹妃甸生态城所面临的复杂的水环境管理问题，特别是溯河和青龙河淡水资源问题，同时也凸显了不同的驱动力和压力对个人和环境所产生负面影响的方式。对污染进行收费被认为是管理中的最好选择，其次是废水管理系统。有趣的是，这些管理都能解决水质量问题，量化水的使用，并强调水资源问题。可供选择的项目的可持续性分析表明它们都对环境标准影响最强烈。然而，值得注意的是，结果在很大程度上依赖于价值的指标如何在不同管理动作下做出改变的主观评估。尽管如此，DPSIR过程证明在允许一系列因素及其相互关系被认为是水管理问题中很有帮助。因此，这个项目在理解复杂的社会和环境因素促成可持续水资源管理面临的挑战中是重要的一步，特别是对于今天在两河水体内的生态污染水平。希望与为曹妃甸生态城的未来水资源和质量管理提供建议一样，这一结果将有助于引导在其他沿海地带的综合水资源管理水资源。
　　 本研究得出的结论是：DPSIR的方法为决策者提供了一个有用的概念框架，这些框架可以用来提供有价值的知识。然而，对于DPSIR范围框架的一个成功应用，科学家和实践者不仅需要足够的分析工具也需要一个将他们的研究整合交叉科学的为研究团队。有限的淡水资源的概念可以告知所面对的决策，在当前项目评估的实践中没有得到评估的不确定性，该评估仅包括评估生态系统的变化。在此背景下，权衡的定义(例如对作为一个整体的社会可接受的风险水平)，呼吁基于广泛的参与的“好”的治理。在本研究中提出的生态风险的概念第一次试图解决一个复杂的问题。未来的研究应着眼于将一整套比较宽广的生态系统完整性指标组合成生态风险评价指标。除此之外，用该完整性指标来测试非线性方法生态风险操作也是有价值的。