摘要：從水資源、環境、人口、發展之間的關系入手， 分析探討了水資源承載力的內涵及研究思路。 在此基礎上， 建立了區域水資源承載力研究的模型體系， 提出了提高區域水資源承載力的主要方針策略。

關鍵詞：水資源承載力內涵模型體系策略

隨著當今世界出現的人口壓力、資源短缺和環境惡化， 資源、 環境、 人口、 發展之間的矛盾日益尖銳。 如何在有限的空間內承受越來越大的壓力， 如何協調資源、 環境、 人口、 發展之間的關系，如何處理好開發與保護、 人口與資源以及可持續發展的關系， 已成為科學界研究的熱點之一［1］。水資源承載力研究正是從資源、 環境、 人口、 發展之間的關系入手， 研究經濟發展與生態保護、 水資源開發與保護以及開發的速度、 規模、 容量等的關系， 研究不同時期水資源開發利用、經濟適度發展與人口合理承載的動態關系， 為國家決策、 規劃、 計劃和社會協調發展提供科學依據。 1水資源承載力的內涵與研究思路 1.1水資源承載力定義 聯合國教科文組織給資源承載力的定義［2］是：“一個國家或地區的資源承載力是指在可以預見到的期間內， 利用本地能源及其自然資源和智力、 技術等條件， 在保證符合其社會文化準則的物質生活水平條件下，該國家或地區能持續供養的人口數量。” 水作為一種資源， 其承載力研究符合上述定義內容， 同時， 它也具有本身的一些特點，在本研究中， 水資源承載力定義如下：“水資源承載力是指在一個地區或流域的范圍內， 在具體的發展階段和發展模式條件下，當地水資源對該地區經濟發展和維護良好的生態環境的最大支撐能力。” 1.2水資源承載力的特點 水資源承載力具有動態性、 多目標性和極限性三個特點。 動態性體現在兩個方面：一方面隨著經濟發展和技術進步， 人類開發利用水資源的能力越來越強；另一方面由于節水和技術進步， 單方水的利用效率越來越高， 可生產出更多的糧食及工業品。 承載力的動態性也使承載力數值具有階段性的特點。 承載力的多目標性體現在區域發展模式和水資源開發利用方式的多樣性上， 這些多樣性使得某一區域的需水量和供水量均不相同， 且相關的發展指標差異也很大，從而導致承載力數值不僅與區域發展模式有關， 也與水資源配置模式有關， 承載力計算應在區域水資源合理配置的基礎上進行。 承載力的極限性主要體現在某一可預見的發展階段中， 在水資源合理配置的條件下對經濟發展和生態環境保護的最大支撐能力。 1.3水資源承載力研究的基本原則 動態性原則。 在分析時， 必須考慮系統內各有關部 門之間在不同時期相互關系的變化趨勢、 各部門經濟發展速度、 各部門需水變化趨勢。 一致性原則。 必須使部門經濟發展的速度與水資源可支持的速度相一致。 戰略性原則。 一個地區的水資源承載能力研究只有把近期和遠期結合起來， 對遠期水資源承載力作出較為客觀的預測與評價， 使水資源支持區域經濟社會可持續發展近期與遠期相協調，水資源的永續利用才得以實現。 生態性原則。 生態環境因素是承載力研究的重要因素之一。 良好的生態環境必將促進經濟的可持續發展。 反之， 惡劣的生態環境必然對承載力產生負作用，如水源的污染降低水資源的承載力。 整體性原則。 在水資源承載力研究時， 必須把區域內水資源系統、 經濟系統、 人口系統做為一個大系統統一考慮， 研究各子系統間的內在聯系及其內部各要素之間相互影響、相互制約的關系。 1.4水資源承載力研究的思路步驟 水資源承載力研究是屬于評價、 規劃與預測一體化性質的綜合研究， 它以水資源評價為基礎， 以水資源合理配置為前提，以水資源潛力和開發前景為核心， 以系統分析和動態分析為手段， 以人口、 資源、 經濟和環境協調發展為目標。 由于受水資源總量、 社會經濟發展水平和技術條件以及水環境質量的影響，在研究過程中， 必須充分考慮水資源系統、 宏觀經濟系統、 社會系統以及水環境系統之間的相互協調與制約的關系。 在水資源系統， 通過對區域水資源的現狀評價、 水資源的潛力和水資源的優化配置的研究， 確定在不同水平年、 不同配置方案下的可供水量大小 。 在宏觀經濟社會系統， 通過對工業、 農業和社會的發展規模水平的研究， 確定在不同水平年、 不同產業結構和生活標準及節水水平下的各部門用水定額和用水效率的大小。 在水環境系統， 根據不同的經濟社會發展水平， 預測BOD排放率及排放總量大小。 在以上研究的基礎上， 建立水資源、 經濟、 人口、 環境、 社會相聯系的水資源承載力多目標核心模型， 以可供水量、 用水水平和BOD排放總量為模型入口， 研究不同水平年、 不同策略方案下的水資源所能承載的經濟、 人口規模。 將模型計算得出的水資源承載力與經濟社會發展目標相比較，若發展目標高于水資源的承載能力， 則需調整戰略， 提高水資源承載力， 承載力提高到本年度的最大時， 若發展目標還高于水資源的承載能力， 則說明制定的發展目標已超過水資源的承載能力，需適當調低； 若水資源承載力與發展目標相協調， 可得到與水資源承載力相協調的國民經濟社會發展規模、 發展速度以及保證水資源可持續利用、 國民經濟社會可持續發展的各種戰略和方案。 2水資源承載力多目標分析評價核心模型 水資源承載力研究涉及水資源、 宏觀經濟、 社會、 人口、 水環境等眾多因素， 各因素之間相互促進、 相互制約， 由此構成一個復雜的動態系統。對于這樣一個大系統， 試圖用一個數學模型或用一個目標來描述， 并用某一個最優化技術求解， 都是相當困難的。 為此將整個系統分解為若干子系統， 各子系統模型既可單獨運行，又可配合運行， 子系統模型之間通過多目標核心模型的協調關聯變量相連接。 在這些模型之中， 多目標核心模型為總控模型， 它是將各子系統模型中的主要關系提煉出來，根據變量之間的相互關系， 對整個大系統內的各種關系進行分析和協調。 而子系統模型對系統局部狀態進行較詳細的分析。

圖1水資源承載力模型體系

如圖1所示， 整個系統模型包括宏觀經濟社會發展模型、 需水預測模型、 水工程規劃模型、 水環境分析、 水資源供需分析等子模型。 宏觀經濟發展模型在擴大再生產、 投入產出、 調入調出、 積累消費等關系的約束下， 對國內生產總值及各部門結構進行一定程度的優化。 需水預測模型可預測不同水平年各部門各行業的用水定額， 并根據宏觀經濟發展模型優化的各部門產值和社會發展水平， 預測各部門需水量。 水工程規劃模型根據工程的可行性研究報告和規劃資料， 確定其工程投資、 運行費、 可供水量以及最優開工次序等。 水環境分析子模型根據宏觀經濟發展模型優化的經濟發展規模， 預測不同地區的污染程度以及治理水平。 水資源供需協調分析模型進行供用水的分析模擬， 即根據某水平年需水條件， 對各分區進行供水模擬， 計算供水保證程度， 并提出符合實際的分水、 調水方案與合理的工程規模。 以上各子模型負責對系統局部進行較為詳細的模擬和優化， 多目標核心模型則從整體角度協調經濟、 社會、 環境、 水資源開發利用之間的關系， 并進行區域的經濟、社會與環境的協調， 從而選擇合適的發展策略， 使經濟、 社會、 水資源和環境可持續協調發展。

圖2水資源承載力多目標分析決策核心模型框圖

水資源承載力多目標分析評價核心模型如圖2所示。 在選取目標時， 既要反映各因素之間的內在聯系和依賴關系， 數量又要適宜， 為此， 模型選取國內生產總值（GDP）最大、 承載人口（POP）最多、 糧食產量（FOOD）最大、 污染負荷量（BOD）最小等目標來反映水資源對經濟、 環境等的承載能力。由于影響各目標的主要因素是相通的， 且這些目標之間又存在相互依存、 相互制約的關系， 因此不可能追求單個目標的優化， 只能追求整體的最優。

表1關中地區概況(選擇1995年為現狀水平年)

人口與面積

分區面積 55384km2

人口 2047.92萬人

農業人口 1525.41萬人

非農業人口 522.51萬人

耕地面積 17584萬m2

平原面積 23182km2

山區面積 32202km2

經濟與社會

GDP 740.04億元

第一產業 142.71億元

第二產業 317.93億元

第三產業 279.40億元

糧食產量 605.86萬t

人均糧食占有量 295.842kg

人均GDP 3613.580元

水資源

多年平均降水量 648.6mm

多年平均自產地表水資源量 73.30億m3

地下水資源量 50.0億m3

多年平均水資源總量 89.7億m3

水利工程

總供水量 520616萬m3

地表水供水 206875萬m3

地下水供水 313404萬m3

蓄水工程供水 58310萬m3

引水工程供水 94846萬m3

提水工程供水 52213萬m3

污水回用 337萬m3

城市供水工程。關中城市供水近期主要由地下水和現有供水工程挖潛解決， 中遠期要通過大中型水利工程供水。 黑河引水工程主要給西安市供水， 涇河東莊水庫將給西安、 咸陽、 銅川供水，寶雞將有片山頭水庫、 鳳閣嶺水庫， 渭南有秦嶺山前水庫供水， 銅川由桃曲坡水庫及馬欄河引水供水。 黃河、 渭河、 徑河、 洛河水利工程。 主要有黃河甘澤坡抽水， 徑河東莊水庫、 洛河南溝門水庫以及支流黑河水庫、 亨口水庫等水利工程。 跨流域調水工程。 主要有省內南水北調及運期西線南水北調關中引水。 污水回用工程。 主要有西安北石橋、 辛家廟、 三橋、 大白楊； 銅川、 寶雞各一處。 預計新增污水處理120萬m3。 節水工程。 “九五”期間關中計劃發展205萬畝節水灌溉面積， 主要推廣地埋管及噴、 滴灌， 完善渠系襯砌。 關中近期2000年到中期2010年主要工程有：九大灌區改造、 西安黑河工程、 亨口水庫、 東雷抽黃二期工程、 南溝門水庫、 節水灌溉等； 遠期：以黃河及省內南水北調為主。 3.3不同備選方案下的關中水資源承載力 提高關中地區水資源承載力可采取提高節水水平、 提高污水回用程度、 充分開發當地水以及跨流域調水等工程性措施。 其中提高節水水平應作為第一優先措施，其次是污水回用和開發當地水資源， 最后是跨流域調水。 以下從四種不同的備選方案來分析水資源的承載力。 零方案。 以現狀供水為基礎， 不考慮開源， 同時保持現有用水水平及污水回用水平， 以此來考察現有水資源的承載力能力。 該方案可作為水資源承載力的基礎參考方案。 低方案。 本方案只考慮在現狀條件下提高節水水平和污水處理回用率， 不考慮當地開源及區外調水。 中方案。 考慮節水、 污水回用及當地開源。 高方案。 此方案在中方案的基礎上加強黃河過境水的開發利用， 同時增加區外調水。 黃河過境水的開發利用工程主要有東雷二期抽黃工程、 禹門口抽黃工程、甘澤坡抽黃工程及大柳樹抽黃工程等， 預計總可增水量15～20億m3。 區外調水主要從兩江（嘉陵江、 漢江）調水， 預計總共可增水量6～9億m3。 根據水資源承載力模型， 上述四種方案下的關中水資源承載力計算結果如表2所示。

表2關中水資源承載能力

方案

時段 /年

承載人口 /萬人

GDP /億元

GDP增速 /%

糧食產量 /萬t

BOD排放量 /萬t

可供水量 /億m3

零方案

2000 2010 2020

2071.78 1050.67 565.60

1080.52 1508.01 1940.62

7.80 3.38 2.55

655.900 396.010 228.050

10.4496 28.8700 67.0970

54.5469 54.5469 54.5469

低方案

2000 2010 2020

2119.10 1404.75 1073.15

1105.20 2016.90 2715.80

8.30 6.20 3.02

667.410 552.820 425.760

15.0400 20.0800 61.7900

57.1330 58.6353 59.8073

中方案

2000 2010 2020

2194.58 2325.20 1754.88

1148.50 3377.20 6015.80

9.17 11.38 5.90

691.180 865.390 696.228

15.1040 20.1060 62.0170

64.0496 90.7800 106.600

高方案

2000 2010 2020

2207.70 2366.00 2459.80

1150.75 3397.52 8459.04

9.23 11.43 9.55

690.220 873.090 958.940

16.6290 30.3900 52.5100

76.8400 103.600 131.000

期望值

2000 2010 2020

2208.42 2387.68 2477.53

1151.78 3428.17 8497.45

9.25 11.67 9.55

695.540 888.650 982.930

15.1040 20.1060 62.1700

82.9279 113.9800 136.4230

由表2中的數據可以看出，零方案下由于未采取開源節流及污水治理措施， 關中水資源承載能力與期望值相差甚遠， 完全不能達到“九五”計劃和2010年遠景規劃目標， 水資源成為關中經濟發展的主要制約因素。 低方案由于采取了節流和污水回用措施， 有效可供水量略有增加， 水資源承載力指標優于零方案， 但是， 由于節水和污水回用增加的有效水量有限， 水資源承載能力與期望值仍有較大差距，難以滿足人們生活水平提高的需要。 中方案由于增加了當地開源節流， 水資源承載力大大提高， 但在2010年當地水資源承載力將接近極限，在2020年當地水資源承載力與期望值差距加大， 為了保證關中未來經濟社會可持續發展， 擺脫水資源嚴重短缺的被動局面，必須考慮利用黃河過境水及區外調水。 高方案在當地開源節流的基礎上， 加強了黃河過境水的開發利用和兩江調水， 可供水量大大增加， 缺水量逐漸降低， 水資源承載力主要指標與期望值接近，因此該方案可作為關中地區可持續發展的優選方案。 從以上分析可以看出， 關中水資源并不豐富， 屬資源型缺水地區。 水資源短缺將是困惑關中社會經濟發展的長期問題， 必須從戰略高度來認識關中水資源問題的嚴重性，今后需加大水利工程投資力度， 開源節流并舉， 以扭轉關中水資源面臨的嚴重危機狀態。

[1]張坤民.可持續發展論. 北京：中國環境出版社， 1997 [2]齊文虎. 資源承載力計算的系統動力學模型. 自然資源學報， 1990 [3]陜西省水利廳水資源辦公室. 陜西省水中期規劃. 西安：陜西省水利廳， 1993

Research on the Bearing Capacity of Regional Water Resources

AbstractStarting from the relationships among water resources environment， population and development， this paper analyzes and discusses the connotation and the studying principle and thinking of water resources bearing capacity， on the basis of which， the modeling system of regional water resources bearing capacity study is initially established. Also， the paper presents the main policies and tactics to raise regional water resources bearing capacity. Keywords water resources bearing capacityconnotationmodeling systempolicy and tactics