煙臺(tái)市河流水環(huán)境質(zhì)量變化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系研究.pdf

1、本文以煙臺(tái)市5條主要河流(大沽夾河、五龍河、黃水河、界河和辛安河)為研究對(duì)象，通過資料收集、整理和分析，從水質(zhì)影響因子、河流水質(zhì)評(píng)價(jià)與變化、污染源分析等角度入手，綜合運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(FPNN)、地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)、對(duì)煙臺(tái)市自20世紀(jì)80年代中期以來的主要河流水環(huán)境質(zhì)量變化進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)與分析，得出水環(huán)境質(zhì)量變化的時(shí)空變化規(guī)律，揭示在發(fā)展過程中河流水環(huán)境存在的問題；基于先進(jìn)的VAR計(jì)量技術(shù)及相關(guān)分析和回歸分析等傳統(tǒng)數(shù)學(xué)方

2、法，分別從水質(zhì)與產(chǎn)業(yè)密度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的關(guān)系進(jìn)行分析，深入探討了煙臺(tái)市經(jīng)濟(jì)-水環(huán)境系統(tǒng)的相互關(guān)系及其內(nèi)在協(xié)調(diào)機(jī)制。在理論上嘗試以地理學(xué)、環(huán)境科學(xué)、區(qū)域經(jīng)濟(jì)學(xué)等多學(xué)科相結(jié)合，研究河流水環(huán)境變化的規(guī)律及其與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系；在實(shí)踐上旨在拓展傳統(tǒng)的水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，為煙臺(tái)市水環(huán)境保護(hù)、管理提供科學(xué)依據(jù)和現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。主要研究結(jié)成果如下： (1)提出將模糊數(shù)學(xué)中的相對(duì)隸屬度理論和概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，構(gòu)建了模糊概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)水質(zhì)

3、評(píng)價(jià)模型(FPNN)。闡明了該模型的構(gòu)建方法，提出了基于指標(biāo)相對(duì)隸屬度矩陣插值構(gòu)建學(xué)習(xí)樣本的方法；經(jīng)實(shí)例應(yīng)用，通過與綜合評(píng)判法、屬性識(shí)別法和BP網(wǎng)絡(luò)法的比較，驗(yàn)證了該模型操作簡(jiǎn)便，評(píng)價(jià)結(jié)果客觀可靠。 (2)對(duì)選擇的河流水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的1986-2003年的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行FPNN單項(xiàng)指標(biāo)和綜合指標(biāo)水質(zhì)評(píng)價(jià)，并利用GIS技術(shù)進(jìn)行空間插值和疊置分析，結(jié)果表明：①COD和BOD是煙臺(tái)市河流的主要污染物，其中COD，BOD污染的空間分布基

4、本格局是東部?jī)?yōu)于西部，北部?jī)?yōu)于南部。橋頭、東徐格莊和韓格莊為南部地區(qū)比較大的COD污染中心，而付家橋和界河橋大多保持在V類以上，是西北地區(qū)的主要污染中心；BOD指標(biāo)變化明顯的分為1986-1996年的漸趨惡化和2000-2003年的逐年好轉(zhuǎn)兩個(gè)階段。福山水閘、東徐格莊、韓格莊、橋頭和高架橋一直是BOD污染中心。②其次是NH3-N，福山水閘斷面始終是煙臺(tái)市北部地區(qū)最大的NH3-N污染中心，另外，東徐格莊和界河的付家橋及界河橋段面也不容忽視

5、。③石油類指標(biāo)除1986年和1990年部分?jǐn)嗝娉瑯?biāo)外，其余年份全部合格。④DO指標(biāo)評(píng)價(jià)表明，五龍河的東徐格莊及韓格莊段斷面在1986-1990年間的水質(zhì)較差，而進(jìn)入90年代后已得到逐步改善；福山水閘因靠近總排污口，DO污染一直較嚴(yán)重?？臻g分布格局基本上都是東部?jī)?yōu)于西部，南部?jī)?yōu)于北部；⑤從綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)與變化結(jié)果看：研究期間，Ⅰ級(jí)水質(zhì)在2001年所占的比例最大，其次為2003年和2001年。在1986-1996年間，Ⅰ級(jí)水質(zhì)較少，Ⅱ級(jí)水質(zhì)呈

6、逐漸下降趨勢(shì)，2003年有所反彈；Ⅲ、IV級(jí)水質(zhì)的變化不大；V級(jí)及以上的變動(dòng)較大，數(shù)目最大年份為1996年，其次是1990年，2000年來比90年代有所減少，水質(zhì)向好的方向轉(zhuǎn)化。 (3)煙臺(tái)市河流水環(huán)境污染源的分析結(jié)果表明：污染源主要有工業(yè)廢水、城鎮(zhèn)居民和企事業(yè)單位的生活污水、畜禽養(yǎng)殖廠的廢水和因大量的農(nóng)藥和化肥使用產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)退水。其中工業(yè)廢水和生活廢水是首要的河流水質(zhì)污染源，另因煙臺(tái)市主要是低山丘陵區(qū)，殘留的化肥和農(nóng)藥易通

7、過降雨和地表徑流的沖刷進(jìn)入河流，從而易對(duì)水體造成污染。 (4)煙臺(tái)市不同地區(qū)的河流水質(zhì)與產(chǎn)業(yè)密度的分析結(jié)果顯示：當(dāng)產(chǎn)業(yè)密度G>1939.14萬元/km2時(shí)，水質(zhì)變差速度將大于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度，當(dāng)G≤1939.14萬元/km2時(shí)，水質(zhì)變差速度將小于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度。 (5)根據(jù)煙臺(tái)市主要工業(yè)部門排污和產(chǎn)值數(shù)據(jù)，分別計(jì)算各產(chǎn)業(yè)的污染貢獻(xiàn)率、經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)率和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整系數(shù)，進(jìn)而分析水質(zhì)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)關(guān)系，結(jié)果表明：從產(chǎn)業(yè)調(diào)整系數(shù)可見，需

8、要加強(qiáng)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)有紡織業(yè)、皮革工業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)、機(jī)械制造業(yè)、食品制造業(yè)和電子工業(yè)等7項(xiàng)產(chǎn)業(yè)，需要削弱發(fā)展的產(chǎn)業(yè)是造紙及紙制品業(yè)、化學(xué)工業(yè)、飲料制造業(yè)、冶煉加工業(yè)和礦業(yè)及電鍍業(yè)等5項(xiàng)產(chǎn)業(yè)。 (6)在預(yù)測(cè)煙臺(tái)市不同地區(qū)的水質(zhì)時(shí)，采用產(chǎn)業(yè)密度作預(yù)測(cè)去近似地逼近多因素模擬的預(yù)測(cè)值，建立分析水質(zhì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度關(guān)系數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而分析水質(zhì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度關(guān)系，結(jié)果表明：①到2010年，芝罘區(qū)、福山區(qū)、海陽市、萊陽市、招遠(yuǎn)市等地區(qū)，不管其經(jīng)濟(jì)發(fā)

9、展速度怎樣，區(qū)域水質(zhì)污染將更加嚴(yán)重，其中福山區(qū)將達(dá)中污染水平，而牟平區(qū)、棲霞市的水質(zhì)尚能保持清潔水平。②煙臺(tái)市利于水環(huán)境保護(hù)的適宜經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率為15％-20％(當(dāng)年價(jià)格)或7.5-10％(1980年不變價(jià)格)。 (7)基于VAR計(jì)量技術(shù)對(duì)河流水污染與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系在時(shí)序維度的關(guān)系及其動(dòng)態(tài)性進(jìn)行實(shí)證研究。通過變量的平穩(wěn)性檢驗(yàn)和協(xié)整分析，格蘭杰因果檢驗(yàn)，脈沖響應(yīng)函數(shù)和預(yù)測(cè)方差分解分析，研究結(jié)果顯示：①人均GDP變化是導(dǎo)致污染物排放量變