京津冀地区人均水资源量仅为239 m³, 是全国平均水平的1/9, 加上高耗水行业占比大, 高耗水粮食作物广泛种植, 水资源短缺成为制约水生态环境保护和高质量协同发展的关键瓶颈^[1].经过多年治理, 京津冀地区水环境质量显著改善, 但依然是全国水资源最短缺^[2]、水污染最严重^{[3, 4]}、水生态问题最突出^[5]和资源环境与发展矛盾最为尖锐^[6]的地区.水环境质量方面, 2019年一些水体如洨河、滏阳河、北排河、沧浪渠、大清河和独流减河等部分断面水质仍然为劣V类^[7].在水污染^[8]和水资源的复合压力下, 水生态严重受损, 白洋淀和七里海等湿地萎缩^[9], 水生生物资源急剧衰退.党的“十九大”报告^[10]提出, 到2035年“生态环境根本好转, 美丽中国目标基本实现”的奋斗目标.因此明确京津冀地区水生态环境保护方向与策略, 对于实现京津冀水生态环境保护和高质量协同发展, 以及2035年美丽中国建设目标具有重大意义.

水生态环境保护是一项系统工程, 与水资源、水环境和水生态(“三水”)联系紧密.统筹考虑“三水”成为京津冀地区未来水生态环境保护的现实选择和必要途径.目前国内水环境保护研究大多集中于单个河流^{[11, 12]}或湖泊^[13]的水生态环境保护对策, 少有研究在区域尺度提出宏观的水环境保护建议^[14].在针对京津冀区域进行的水生态环境保护策略研究中, 大多仅着眼于单一的水资源指标^[15]或水资源和水环境^[16]双指标, 缺乏对“三水”统筹考虑.同时, 京津冀地区重点城市的社会经济发展水平、污染物排放量和环境治理力度差异明显^[17~20], 现有研究未能从区域尺度, 深入研究各城市水生态环境现状、问题和保护策略.

为了简化复杂的水生态环境问题, 深入了解京津冀各城市水环境状况, 本文基于京津冀各城市的社会经济发展水平、污染物排放量、“三水”和环境治理力度这6个维度, 构建水生态环境保护策略指标体系, 以2019年作为现状年, 收集统计数据, 采用PROMETHEE-GAIA多目标决策分析方法对水生态环境保护水平进行测度排序和优劣势分析, 进一步评价京津冀地区城市尺度具体的水生态环境指标, 从而因地制宜地制定水生态环境保护策略, 助力京津冀地区的水生态环境保护.

京津冀地区位于华北平原, 燕山以南, 太行山以东, 渤海以西.区域总面积为21.8万km², 约占全国总面积的2.3%.京津冀地区属于温带大陆性季风气候, 四季分明, 年平均气温在4~13℃之间, 各地的气温年较差、日较差都较大, 全年无霜期110~220 d, 年日照时数2 400~3 100 h.区域年平均降水量为530 mm, 由于地形复杂, 加上中高纬大气环流系统和海洋气团的共同影响, 局地气候变化复杂, 降水时空分布不均, 一般的年平均降水量在300~800 mm之间.

京津冀地区是中国的“首都经济圈”, 包括北京市、天津市和河北省, 其中河北省有石家庄市、唐山市、廊坊市、保定市、秦皇岛市、张家口市、衡水市、承德市、沧州市、邢台市和邯郸市共11个重点地级市. 2019年, 区域人口11 307.4万人, 占全国比重8.1%, 城镇化率为66.7%.地区生产总值(GDP)为84 580.1亿元, 占全国GDP的8.5%.

多目标决策分析方法是帮助决策者制定决策的一种科学分析方法, 旨在提高决策的科学性^[21], 包括VIKOR、ANP、MULTIMOORA、TOPSIS、ELECTRE和PROMETHEE等决策方法^{[22, 23]}.与其他多目标决策方法相比, PROMETHEE-GAIA方法能够准确有效地识别各指标对象的优势和劣势指标, 并且具有可视化软件支持^[24], 被广泛应用于生态^{[25, 26]}、农业^[23]、经济^[27]、教育^[28]和计算机科学^[29]等领域.在水管理领域中, 该方法已用于城市水质重金属含量分析^{[30, 31]}、城市供水方案选择^[32]和城市雨水污染影响因素排序^[33]等.因此, 本研究选择PROMETHEE-GAIA方法作为京津冀城市水生态环境保护策略分析的主要方法.

PROMETHEE(preference ranking organization method enrichment evaluation)是比利时Brans教授1984提出的一种基于方案的两两比较的多属性决策分析方法, 其核心在于级别不低于关系的决策思想^{[34, 35]}.该方法利用决策者给出的偏好函数、准则值和准则权重, 以优序关系确定方案的分类, 同时探索指标和方案之间的关系.其计算步骤如下.

(1) 对于每一个具体指标需要确定偏好优序的标准(最大为优表示为流入/最小为优表示为流出), 根据两两比较确定偏差.

(1)

式中, d_k(a_i, a_j)表示a_i和a_j在指标k上的差异, f_k表示指标k对应的准则.

(2) 确定偏好函数, 通过偏好函数可以将评估值之间的差异转化为0~1之间的偏好程度; PROMETHEE法提供6种偏好函数：常用准则、拟准则、线性优先关系准则、分级准则、具有无差异区间的线性有限关系准则和高斯准则^[35].线性优先关系准则和具有无差异区间的线性有限关系准则被认为最为适合于定量数据.两种线性准则的区别在于前者缺乏无差异阈值.而常用准则和分级准则更适合于定性指标.拟准则是分级准则的特殊情况, 比较少用到.高斯准则由于参数较难估计, 同样较少应用.本研究采用无差异区间的线性优先关系准则作为偏好函数, 其定义公式为：

(2)

式中, P_k(a_i, a_j)为a_i和a_j两两比较的偏好函数; d为不同方案相同参数属性的优劣程度, q和p 是相应的无差异和偏好阈值.

(3) 结合权重, 计算偏好优序指数

(3)

式中, w_k为指标的权重, 在本文中, 所有评价指标的权重用熵值法^[36]确定.

(4) 计算每个城市在确定指标下的“正流值(Phi⁺)”、“负流值(Phi^-)”和“净流值(Phi)”以此得到方案间的排名; 其中, Phi⁺和Phi^-的取值范围为0~1, Phi的取值范围为-1~1.

(4)

式中, Φ⁺(a_i) 为方案a_i优于其他方案的程度; Φ^-(a_i) 为方案a_i劣于其他方案的程度.而Phi为综合优序级别值, 决定方案间的优序关系, 根据式(4)可以得到方案集的完全排序.

交互辅助几何分析法(geometrical analysis for interactive assistance, GAIA), 是PROMETHEE方法的一种可视化表达.在GAIA平面中, 坐标轴代表判断准则, 待选的方案是坐标点, 指标之间的矛盾与一致性的关系非常直观. 两个指标在方向上一致, 说明这两个指标具有一致性的关系或者具有正向相关性, 否则就代表这两个指标是矛盾的.GAIA平面中的Ⅱ线代表决策轴, 它是各个评价准则矢量总体的结果, 与其方向一致的方案相对较优, 反之则相对比较差.通过改变评价准则的权重, 可以使Ⅱ轴的方向改变, 从而方案的优劣顺序也会随之发生相应的变动.

以京津冀重点城市作为分析单元, 综合考虑社会经济发展水平、污染物排放量、“三水”和环境治理力度这6个维度, 研究构建京津冀水生态环境保护测度指标体系, 包括21项二级指标^{[17, 37~42]}, 见表 1.面向中长期水生态环境保护需求, 本研究针对每个具体指标设定了理想值, 用以分析现状和目标的差距.所有指标均为城市尺度.水环境数据来源于国家国控断面监测数据, 水生态数据来源于各地市河湖水生态健康评价结果, 其余数据主要来源于各地市统计年鉴.

表 1 (Table 1)

表 1 京津冀重点城市水生态环境保护测度指标体系 Table 1 Measurement index system of water ecological environment protection in key cities of the Beijing-Tianjin-Hebei Region 状态层 一级指标 二级指标 缩写 流入(-)/流出(+) 理想值 单位 理想值确定依据 外部因素 社会经济发展水平 人均GDP S1 + 164 242 元·a-1 京津冀各城市人均GDP的最大值 第三产业占比 S2 + 83.5 % 京津冀各城市第三产业占比的最大值 城镇化率 S3 - 90% % 发达国家城镇化水平 污染物排放量 工业源COD P1 - 0.095 7 万t·a-1 京津冀各城市污染物排放量的最小值 工业源氨氮 P2 - 0.004 6 万t·a-1 城镇源COD P3 - 0.39 万t·a-1 城镇源氨氮 P4 - 0.08 万t·a-1 农业源COD P5 - 0.01 万t·a-1 农业源氨氮 P6 - 12.73 万t·a-1 环保治理力度 环保投入占GDP比例 G1 + 3.50 % 文献[43]提出，到2020年，我国环保投资占GDP的比例不低于3.5% 城市污水处理率 G2 + 100 % 污水全处理最佳状态 城市再生水利用率 G3 + 35 % 国家发改委表明，到2025年，京津冀地区生水利用率达到35%以上 内部因素 水资源 人均水资源量 R1 + 3 000 m3 国际公认标准，人均水资源低于3 000 m3为轻度缺水 生态环境用水比例 R2 + 41.70 % 文献[44]表明京津冀生态环境需水量处于114~121亿m3之间，占据京津冀地区水资源总量的41.7%~44.3% 水环境质量 高锰酸盐指数 E1 - 6 mg·L-1 Ⅲ类水水质标准 氨氮浓度 E2 - 1 mg·L-1 总氮浓度 E3 - 1 mg·L-1 总磷浓度 E4 - 0.2 mg·L-1 水生态 鱼类Shannon多样性指数 C1 + 2.18 文献[45]表明，鱼类Shannon多样性指数≥2.18时鱼类种群稳定 底栖动物BMWP指数 C2 + >81 BMWP指数>81时表明生物评价指标处于极好的健康状态[46]

表 1 京津冀重点城市水生态环境保护测度指标体系 Table 1 Measurement index system of water ecological environment protection in key cities of the Beijing-Tianjin-Hebei Region

图 1为PROMETHEEⅠ部分排名的网络图, PROMETHEE I部分排名可以获得既包括Phi⁺又包括Phi^-的详细信息, 还可以根据其在网络图中的位置接近程度判断各市水生态环境水平的差异.Phi⁺为水生态环境的优势因素得分, Phi^-为水生态环境的劣势因素得分, Phi⁺值越高、Phi^-值越低的城市水生态环境表现越好.Phi⁺基本相同的城市有北京市、天津市和秦皇岛市(0.33); 张家口市和廊坊市(0.21); 邯郸市和唐山市(0.17和0.18); 承德市、保定市和石家庄市(0.16、0.16和0.17), 表明这些城市在水生态环境保护方面优势因素处于相同或相似的水平.Phi^-基本相同的城市有廊坊市和邯郸市(0.24); 石家庄市和邢台市(0.38和0.37), 表明这些城市在水生态环境保护方面劣势因素处于相同或相似的水平.

图 1

Fig. 1

图 1 水生态环境保护PROMETHEEⅠ部分排名 Fig. 1 Part of PROMETHEE Ⅰ ranking of water ecological environment protection

图 2是水生态环境保护水平的PROMETHEEⅡ完全排名, 是根据各地区水生态环境保护水平的净流值(Phi)来排名, 其排名具有唯一确定性.分为上下两段, 上段用绿色表示向好趋势, Phi越大表示水生态环境保护水平越高.下端用红色表示向劣趋势, Phi越小代表水生态环境保护水平越低.与PROMETHEEⅠ相比较, 完全排名和部分排名结果统一且相互印证. 13个城市的水生态环境保护水平从高到低排序依次为：北京市＞天津市>秦皇岛市＞衡水市＞张家口市＞廊坊市＞Phi均值＞邯郸市＞承德市＞沧州市＞保定市＞唐山市＞石家庄市＞邢台市.各城市的Phi在-0.270~0.273之间, 与理想值的差距在0.178~0.804之间.与理想值相比, 京津冀的水生态环境优势并不明显, 且劣势较为突出, 距理想值水平还有较大的进步空间.另外, Phi的极差为0.543, 表明各地区的水生态环境保护水平差异较大, 区域发展不均衡的情况较为严重.

图 2

Fig. 2

图 2 水生态环境保护PROMETHEEⅡ完全排名 Fig. 2 Complete ranking of PROMETHEE Ⅱ in water ecological environment protection

从社会经济发展水平、污染物排放量、“三水”和环境治理力度这6个维度分析城市单维度表现, 结果如表 2所示.在社会经济发展水平维度, 北京市的表现最好, 其Phi值为0.135, 其次是天津市, 为0.092, 较落后的是承德市和邢台市, 承德市的社会经济发展水平最低.在污染物排放量维度, 北京市、衡水市和秦皇岛市排放量处于相对较低水平, 污染物排放量较大的是唐山市、石家庄市和保定市.水资源状况最好的是秦皇岛市, 最差的是邯郸市.水环境质量和污染物排放水平在各市的表现具有一定的协同性, 表现为污染物排放量大的城市水环境质量都不太好.水环境质量总体最好的城市是承德市, 最差为邢台市.在水生态维度, 秦皇岛市水生态健康情况相对最好, 邢台市最差, 其他各地市相差不大.而在环境治理力度方面, 天津市环境治理力度最大, 承德市和唐山市等地市需加大环境治理力度.

表 2 (Table 2)

表 2 水生态环境保护的单维度Phi值 Table 2 Phi of water ecological environment protection 城市 社会经济发展水平 污染物排放量 水资源 水环境质量 水生态 环境治理力度 北京市 0.135 0.102 0.026 0.038 0.011 -0.003 天津市 0.092 0.089 -0.009 0.046 0.003 0.015 保定市 -0.048 -0.173 -0.023 0.049 0.016 -0.008 沧州市 -0.091 -0.089 -0.032 -0.021 0.000 0.001 承德市 -0.123 0.008 -0.004 0.060 -0.001 -0.020 邯郸市 -0.048 0.019 -0.061 0.039 -0.023 0.010 衡水市 -0.077 0.108 -0.019 0.033 -0.038 0.008 廊坊市 0.056 0.028 -0.008 -0.090 -0.031 -0.007 秦皇岛市 0.031 0.128 0.058 0.004 0.026 -0.009 石家庄市 0.039 -0.204 0.006 -0.010 -0.008 0.001 唐山市 0.007 -0.137 0.036 -0.027 0.015 -0.016 邢台市 -0.102 -0.014 -0.061 -0.141 -0.023 0.007 张家口市 -0.014 0.069 -0.010 -0.031 -0.012 -0.003 理想值 0.142 0.148 0.100 0.022 0.065 0.021

表 2 水生态环境保护的单维度Phi值 Table 2 Phi of water ecological environment protection

从城市尺度来看, 位于第一的北京市在社会经济发展水平和“三水”方面占据优势地位, 但环境治理力度不足.天津市和秦皇岛市水生态环境保护水平总体位于第二和第三, 但两城市在各个方面的表现都较普通, 缺乏突出优势.张家口市、廊坊市和邯郸市三市既有突出的优势, 又包含明显的劣势, 总体来看水生态环境保护水平并不高.承德市、沧州市、保定市和唐山市的水生态环境保护水平在各方面的表现较为落后：承德市在水环境质量方面表现出较明显优势, 其他5个方面均优势不明显或较为落后; 沧州市在6个方向均表现为优势不明显或较为落后; 保定市在水环境质量和水生态方面表现出相对优势, 唐山市在水资源和水生态方面表现出相对优势, 其他4个方面都较为落后.石家庄市和邢台市的总体水生态环境状况相对其他11个城市的水平来说最低, 水环境提升进程也非常缓慢, 两市在水生态环境保护的道路上还有很长的路要走.

进一步分析城市在单个指标层次的表现, 结果如图 3所示.可直观分辨各城市水生态环境保护的各市按PROMETHEEⅡ完全排名从左到右依次排列; Phi值0以上的指标为优势指标, 0以下的指标为劣势指标, 色块越大表示影响越大; 图例具体含义见表 1优劣势指标, 有助于判别各城市的水生态环境保护水平是否处于均衡发展的状态.从具体指标来看, 各城市的优势和劣势都具有当地水生态环境保护的特点.如水生态环境保护水平最高的北京市在环保投入占GDP比例(G1)、城市污水处理率(G2)还有待提高, 且仍存在部分亟待解决的水环境问题如总氮(E3)浓度过高, 其他方面都优于其他地区.秦皇岛市、衡水市、石家庄市、张家口市和邯郸市各方面优劣势的发展相对均衡.而天津市在水资源状况整体劣势影响明显.沧州市和邢台市的水资源状况和社会经济发展水平两方面的劣势影响较严重.承德市和保定市的水资源状况、污染物排放情况均处于劣势.唐山市和石家庄市的污染物排放情况以及水环境质量的劣势属性也尤为突出.从具体指标来看, 京津冀各城市的水生态环境指标与理想值仍有较大差距.

图 3

Fig. 3

图 3 PROMETHEE彩虹图 Fig. 3 PROMETHEE rainbow

GAIA分析是对PROMETHEE法的补充, GAIA分析的质量由δ参数判断, 根据经验, δ值大于60%认为GAIA分析的信息几乎没有丢失, 分析结果可靠, 本文δ值为65.8%. 13个重点城市在GAIA中相互距离越近表示具有越相似的水生态环境保护特征[图 4(a)], 由中心向四周发出的各个轴为指标轴[图 4(b)], 指标轴的长短表示在计算Phi值中的判别程度, 指标轴越长判别程度越高, 在京津冀水生态环境保护中重要性越高, 其中较粗的红轴为决策轴, 决策轴越长表示GAIA分析越可靠.城镇COD(P3)、城镇源氨氮(P4)、农业源COD(P5)、农业源氨氮(P6)、第三产业占比(S2)、城镇化率(S3)、人均GDP(S1)和生态环境用水比例(R2)这8个指标轴在GAIA中长度较为突出, 表明这8个指标在京津冀地区水生态环境保护中具有重要地位, 而由于城镇化率(S3)、生态环境用水比例(R2)和人均GDP(S1)位置相近, 表明这3个指标在各个地区之间具有非常强的相似性, 可辨别性较弱.GAIA还能通过距离和方向来判断各城市之间的相似性和互补性, 如秦皇岛市和天津市位置接近, 表明这两个市的水生态环境保护策略在指标上都具有相似性, 水环境状况的基础条件基本相同, 两地在进行水生态环境保护过程中可以协同前进.而北京和沧州几乎位于相反的方向, 表明两地水生态环境保护指标具有互补性, 可以在水生态环境保护过程中相互帮扶, 互补发展.

图 4

Fig. 4

图 4 GAIA平面 Fig. 4 GAIA plan

对各地具体指标进行详细地分析, 提出各城市水生态环境保护的策略选择, 见图 5和表 3.现阶段, 北京市、天津市和秦皇岛市这3个城市的水生态环境保护处于优势地位; 衡水市和张家口市水生态环境保护中优势和劣势处于相互制衡状态; 河北省其他8个重点城市的水生态环境保护处于劣势地位.针对具体问题, 分别提出相应的水生态环境保护策略, 如持续推进京津冀都市圈协同发展、稳步推进社会经济高速发展、加大环保投入、完善污水管网布置等, 持续助力京津冀地区水生态环境保护.

图 5

Fig. 5

图 5 京津冀重点城市水生态环境保护策略指标条形 Fig. 5 Bar chart of water ecological environment protection strategy

表 3 (Table 3)

表 3 京津冀重点城市水生态环境保护策略选择 Table 3 Selection of water ecological environment protection strategies for key cities in Beijing-Tianjin-Hebei region 城市 主导 优劣势分析 策略 北京市 优势 优势：社会经济发展水平(S1~S3)和污染物排放量指标(P1~P6)具有显著优势, 其中城镇化率高(S3)有利于污水集中处理排放, 市内的重污染企业持续稳步调整, 鱼类Shannon多样性指数(C1)、总磷浓度(E4)和氨氮(E2)浓度占据相对优势地位, 城市再生水利用率(G3)和高锰酸盐指数(E1)优势并不明显, 有进一步提升的空间 劣势：人均水资源量(R1)不足, 底栖动物BMWP指数(C2)、环保投入占GDP比例(G1)和城市污水处理率(G2)仍处于劣势 未来需要加大环保投入, 进一步完善污水管网布置, 提高水资源利用率, 保障南水北调中线工程调水, 持续关注水生态恢复问题 天津市 优势：社会经济发展水平(S1~S3)和污染物排放量指标(P1~P6)优势突出, 水环境质量除高锰酸钾指数(E1)总体较好, 城市再生水利用率(G3)、鱼类Shannon多样性指数(C1)和生态环境用水比例(R2)处于相对优势 劣势：人均水资源量占有率(R1)、城市污水处理率(G2)、底栖动物BMWP指数(C2)较低 未来需要持续推进京津冀都市圈协同发展, 继续提升污水处理率, 提高水资源保障, 持续关注水生态恢复问题 秦皇岛 优势：社会经济发展水平(S1~S3)和污染物排放量指标(P1~P6)、水资源状态(R1~R2)表现较好, 水环境质量除氨氮含量(E1, E3~E4)总体较好, 城市再生水利用率(G3)、鱼类Shannon多样性指数(C1)处于相对优势 劣势：氨氮含量(E2)超标, 底栖动物BMWP指数(C2)较低、环保治理力度不足(G1~G3) 未来需重点加大环保投入, 完善污水管网布置, 提高再生水利用率, 持续关注河流氨氮污染问题 衡水市 优劣制衡 优势：污染物排放量指标除工业源氨氮(P1, P3~P6)、水环境质量(E1~E4)总体较好, 水资源状态(R1~R2)表现较好, 环保治理力度(G1~G3)趋于优势但并不明显, 有继续提升的空间 劣势：社会经济发展水平(S1~S3)较差, 水资源(R1~R2)、水生态状况(C1~C2)不容乐观 未来需稳步推进社会经济中高速发展, 完善污水管网布置, 提高再生水利用率, 提高水资源利用率; 严格限制工业污染排放 张家口市 优势：污染物排放量指标除城镇源氨氮(P1~P2, P4~P6)总体较好, 第三产业占比(S2)、人均水资源量(R1)、高锰酸钾指数(E1)、环保投入占GDP比例(G1)趋于优势但并不明显, 有继续提升的空间 劣势：水环境质量除高锰酸钾指数外(E2~E4)总体较差, 人均GDP(S1)、城镇化率(S3)、生态环境用水比例(R2)和城市再生水利用率(G3)处于较低水平, 水生态状况(C1~C2)不容乐观 未来需稳步推进社会经济中高速发展, 完善污水管网布置, 提高再生水利用率, 提高水资源利用率, 严格限制工业污染排放 廊坊市 劣势 优势：社会经济发展水平(S1~S3)较高, 污染物总体排放量(P1~P6)总体趋于优势, 生态环境用水比例(R2)和城市污水处理率(G2)趋于优势但并不明显, 有继续提升的空间 劣势：廊坊市面临着鱼类和底栖动物多样性弱等水生态问题(C1~C2), 水环境(E1~E4)状况不容乐观, 城市再生水利用率(G3)也亟待加强 未来需提高环保治理力度, 提升生态环境用水比例和城市再生水利用率, 保障底栖动物和鱼类的生存环境 邯郸市 优势：工业源污染物排放量(P1~P2)、城镇源COD排放量(P3)、城市再生水利用率(G3)和水环境质量(E1~E4)趋于优势但整体并不明显, 有继续提升的空间 劣势分析：社会经济发展水平(S1~S3)、农业源污染物排放量(P5~P6)、水生态状况处于劣势 未来需稳步推进社会经济中高速发展, 完善污水管网布置, 提高再生水利用率, 提高水资源利用率, 严格控制工业排污 承德市 优势：水环境质量除总氮浓度(E1~E2, E4)和人均水资源量(R1)整体表现较好, 工业源、城镇源污染物排放量(P1~P4)、鱼类Shannon多样性指数(C1)和环保投入占GDP比例(G1)趋于优势但整体并不明显, 有继续提升的空间 劣势：社会经济发展水平(S1~S3)处于较明显劣势, 农业源污染物排放量(P5~P6)、生态环境用水比例和城市再生水利用率(G3)处于劣势 未来需稳步推进社会经济中高速发展, 完善污水管网布置, 提高再生水回用率, 提高生态环境用水比例, 保障良好的水生态环境, 严格限制农业污染排放和化肥施用 沧州市 优势：水环境质量指标中仅氨氮浓度(E2)处于优势, 污染物排放量指标中仅工业源COD排放量(P1)处于优势, 水生态状况(C1~C2)和环保治理力度(G1~G3)处于优劣均衡, 有较大的提升空间 劣势：社会经济发展水平(S1~S3)未达到京津冀地区平均水平, 污染物排放量(P1~P6)处于较明显的劣势, 水环境质量(E1~E4)整体较差 未来重点稳步推进社会经济中高速发展, 重点推进高新技术产业发展; 完善污水管网布置, 提高再生水利用率, 提高生态环境用水比例, 提高水资源利用率和水生态环境状况, 严格限制工业、城镇和农业污染排放 保定市 优势：水环境质量指标(E1~E4)整体处于优势, 第三产业占比(S2)和环保投入占GDP比例(G1)处于优势但整体并不明显, 有继续提升的空间 劣势：人均GDP(S1)、城镇化率(S3)和污染物排放量除农业源COD(P1~P4, P6)处于较明显劣势; 水资源(R1~R2)和环保治理力度(G1~G3)都处于劣势 未来需稳步推进社会经济中高速发展, 完善污水管网布置, 提高再生水利用率, 提高水资源利用率, 严格限制工业、城镇和农业污染排放 唐山市 优势：人均GDP(S2)、城镇化率(S3)、城镇源COD排放量(P3)和生态环境用水比例(R2)处于优势, 总磷浓度(E4)和鱼类Shannon多样性指数(C1)趋于优势但整体并不明显, 有继续提升的空间 劣势：第三产业占比(S2)、工业源COD(P1)和农业源COD(P5)处于极端劣势水平, 其他污染物排放量指标(P2, P4, P6)和环保治理力度(G1~G3)整体处于劣势水平, 重污染企业亟待调整, 氨氮(E2)、总氮浓度(E3)和底栖动物BMWP指数(C1)较弱 未来需稳步调整重污染企业, 重点推进高新技术产业发展, 完善污水管网布置, 提高再生水利用率, 提高水资源利用率, 严格限制工业、城镇和农业污染排放 石家庄市 优势：社会经济发展水平(S1~S3)、生态环境用水比例(R2)、高锰酸钾指数(E1)、总磷浓度(E4)和城市再生水利用率(G3)整体向好但并不明显, 有继续提升的空间 劣势：污染物排放量尤其是城镇源和农业源(P2~P5)处于极端劣势, 水生态状况(C1~C2)亟待改善, 环保投入占GDP比例(G1)不高, 水生态环境比较恶劣 未来需继续稳步推进社会经济中高速发展, 完善污水管网布置, 适度提高生态环境用水比例和再生水利用率, 加大环保投入, 保障水生态环境, 严格限制工业、城镇和农业污染排放 邢台市 优势：环保治理力度(G1~G3)趋于优势但极不显著, 有待继续提升环保治理力度, 城镇源氨氮排放量(P4)处于优势 劣势：水环境质量(E1~E4)处于极端劣势, 社会经济发展水平(S1~S3)、水资源(R1~R2)和水生态(C1~C2))状况处于明显劣势, 污染物排放量(P1~P6)处于劣势 未来需稳步推进社会经济中高速发展, 稳步调整重污染企业, 重点推进高新技术产业发展, 加大环境保护治理力度, 强化水生态、水资源和水环境的保护与治理, 完善污水管网布置, 提高污水回用量, 加强再生水利用率, 提高水资源利用率, 严格限制工业、城镇和农业污染排放

表 3 京津冀重点城市水生态环境保护策略选择 Table 3 Selection of water ecological environment protection strategies for key cities in Beijing-Tianjin-Hebei region

(1) 应用PROMETHEE方法分析京津冀13个城市的水生态环境保护水平, 从高到低排序依次为：北京市＞天津市＞秦皇岛市＞衡水市＞张家口市＞廊坊市＞Phi均值＞邯郸市＞承德市＞沧州市＞保定市＞唐山市＞石家庄市＞邢台市, 与理想值相比存在较大差距.

(2) 从单维度分析, 水环境质量和污染物排放水平在各市的表现具有很大的协同性, 与实际情况相印证; 各城市水生态环境保护的优势维度和劣势维度都有所不同, 根据各地的特点提出相应的改进方向; 分析具体优劣势指标, 直观判别各城市的水生态环境保护水平的发展状态.

(3) 城镇COD、城镇源氨氮、农业源COD、农业源氨氮、第三产业占比、城镇化率、人均GDP和生态环境用水比例这8个指标在京津冀地区水生态环境保护中具有重要地位; 对于水生态环境保护指标存在的相似性的城市, 未来的水生态环境保护过程中可协同前进; 对于水生态环境保护指标存在的互补性的城市, 未来的水生态环境保护过程中可帮扶发展.

(4) 对各个城市水生态环境保护的具体指标进行单独分析, 确定了各城市水生态环境保护的主导优劣因素, 据此提出未来发展的保护策略, 持续助力京津冀地区水生态环境保护.