基于PSR-SD模型的郑州市水环境承载力评价及模拟预测
郑州市作为国家中心城市，在参与全球经济竞争和带动中原城市群发展中发挥了重要的战略作用。近年来，随着城市规模的不断扩大和人口的快速增长，水资源短缺和水环境问题日益突出，已成为制约郑州市经济社会高质量发展的重要瓶颈。科学评价水环境承载能力，模拟预测水环境承载力变化趋势，可为郑州市产业结构调整、水资源利用和水环境保护提供科技支撑。本文在综述国内外水环境承载力研究现状的基础上，基于压力-状态-响应（PSR）模型和主成分分析法，构建了一套涵盖16项指标的城市水环境承载力综合评价指标体系；采用TOPSIS法计算了郑州市水环境承载力综合指数，分析了郑州市水环境承载力空间差异性和时序特征，探明了郑州市水环境承载力主要障碍因子；采用系统动力学（SystemDynamics，SD）模型构建了郑州市水环境承载力系统流图，结合PSR模型和郑州市经济社会发展规划，设定了5种情景方案，模拟预测了不同方案下郑州市水环境承载力变化趋势，并提出了水环境承载力提升的对策与建议。 论文的主要研究成果如下： （1）基于PSR模型和主成分分析法，构建了涵盖生活排污指数、工业排污指数、万元GDPCOD排放量、万元GDP氨氮排放量、非常规水源供水占比等16项指标的城市水环境承载力综合评价指标体系。本文构建的综合评价指标体系综合考虑了废污水和污染物排放对水环境影响，增加了水域面积占比、河网密度等能够体现区域水环境功能的指标，指标体系能够比较客观地评价区域水环境承载力时空变化和分布特征。 （2）采用层次分析法和CRITIC法组合赋权确定了评价指标的综合权重，利用TOPSIS模型系统分析了郑州市水环境承载力时空演变特征，诊断明确了影响水环境承载力的主要障碍因子。研究结果显示，2009～2018年郑州市水环境承载力呈现先波动后增长并逐步趋于稳定的趋势，水环境承载力综合水平从2009年的轻度超载状态提升至2018年基本可载状态。空间尺度上，各县市区水环境承载力综合指数差别较大，中牟县水环境承载力综合指数最高（0.599），中心城区水环境承载力综合指数最低（0.211）。根据障碍因子诊断结果，郑州市水环境承载力主要障碍因子为人均水资源量和生活排污指数。 （3）根据区域水资源与水环境禀赋条件和郑州市经济社会发展趋势，设定了现状趋势型、降低压力型、提升状态型、加强响应型、综合调控型5种情景方案，采用系统动力学模型模拟预测了2019～2025年郑州市水环境承载力变化趋势。研究结果显示：维持现状条件下，未来郑州市水环境承载力综合指数将有所提升，至2025年承载力水平可达到基本可载状态；降低压力型、提升状态型、加强响应型、综合调控型4种方案下，郑州市水环境承载力水平均可提升至承载适宜状态，其中综合调控型方案提升效果最佳；结合水环境承载力模拟预测结果，提出了提升郑州市水环境承载力的建议和措施。
水环境承载力;PSR模型;TOPSIS模型;障碍度模型;SD模型
华北水利水电大学
硕士
水利工程
王富强
2020
中文
X824
2021-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）