水资源承载力的研究进展

作者:杨春艳 沈…    文章来源:农机化研究    点击数:5664    更新时间:2010/6/15

   水资源承载力是一个国家或地区持续发展过程中各种自然资源承载力的重要组成部分,对一个国家或地区的综合发展及其发展规模有至关重要的影响,受到众多学者的关注。目前,关于水资源承载力的研究还没有成熟的、普遍接受的理论框架和方法体系,各种理论及计算方法只是处于探索阶段。


1 水资源承载力理论及方法的研究现状


    水资源承载力是承载力概念与理论在水资源领域的具体应用,是继土地资源承载力之后在资源承载力方面研究的最多的内容。由于我国水资源紧缺,这一领域的研究甚多。20 世纪80 年代末,新疆水资源软科学课题组最早开展了新疆的水资源承载能力和开发战略对策研究,由此揭开了水资源承载力研究的序幕。此后,许多学者开展了这方面研究,尤其是在国家“九五”科技攻关“西北地区水资源合理配置与承载能力研究”项目之后,水资源承载力的研究受到了更多地关注,理论不断得到发展,研究的内容也涉及众多区域、流域、城市。


    1.1 水资源承载力的定义


    在不断的探索中,不少学者提出了水资源承载力的定义,这些定义在不同程度上反应了其内涵,但还没达成共识,具有代表性的有:


    新疆水资源软科学课题研究组[1](1989 年)虽然没有明确提出,但间接表明:水资源承载能力是水资源可开发利用量,在满足维护生态环境用水要求后,所能支撑的工农业最大产值和人口数量。

 

    施雅风[2]等(1992 年)首次明确提出:水资源承载能力是指某一地区的水资源,在一定社会历史和科学技术发展阶段,在不破坏社会和生态系统时,最大可承载(容纳)的农业、工业、城市规模和人口的能力,是一个随着社会、经济、科学技术发展而变化的综合目标。


    许有鹏[3](1993 年)提出:水资源承载力一般是指在一定的技术经济水平和社会生产条件下,可最大供给工农业生产、人民生活和生态环境保护等用水的能力,也即水资源最大开发容量。在这个容量下水资源可以自然循环和更新,并不断地被人们利用,造福于人类,同时不会造成环境的恶化。


    由于水资源承载力归根结蒂是资源承载力的一种,贾嵘[4]等(1998 年)结合联合国给资源承载力的定义,将水资源承载力定义如下:“水资源承载力是指在一个地区或流域范围内,在具体的发展阶段和发展模式条件下,当地水资源对该地区经济发展和维护良好的生态环境的最大支撑能力。”


    阮本青、沈晋[5](1998 年)则将水资源承载力最终归结到人口上,定义为:在未来不同的时间尺度上,一定生产条件下,在保证正常的社会文化准则的物质生活水平下,一定区域(自身水资源量)用直接或间接方式表现的资源所能持续供养的人口数量。


    王建华[6]等(1999 年)认为,所谓区域水资源承载力是指在将来不同的时间尺度上,以预期的经济技术发展水平为依据,在对生态环境不构成危害的条件下,某一区域内可利用水资源持续供养一个良性社会体系的能力。


    冯尚友[7](2000 年)将水资源承载力的定义表述为:在一定区域内,在一定生活水平和一定生态环境质量下,天然水资源的可供水量能够支持人口、环境与经济协调发展的能力或限度;并提出水资源承载力由水资源量的承载力、水资源质或水环境承载力、地区水害防御能力3 部分组成。
 

    惠泱河[8](2001 年)将水资源承载力的定义为:某一地区的水资源在某一具体历史发展阶段下,以可以预见的技术、经济和社会发展水平为依据,以可持续发展为原则,以维护生态环境良性循环发展为条件,经过合理优化配置,对该地区社会经济发展的最大支撑能力。


    程国栋[9](2002 年)结合承载力概念的发展,在综合考虑各种影响因素的条件下,将水资源承载力定义为:某一区域在具体的历史发展阶段下,考虑可预见的技术、文化、体制和个人价值选择的影响,在采用合适的管理技术条件下,水资源对生态经济系统良性发展的支持能力。


    夏军[1 0](2002 年)将水资源承载力定义为:在一定的水资源开发利用阶段,满足生态需水的可利用水量能够维系有限发展目标的、最大的社会—经济规模。
 

    由此看来,对水资源承载力定义的表述说法不一、侧重点不尽一致,到目前为止还没有形成一个普遍接受的定义。由于定义是其理论、计算方法的基础,水资源承载力定义的差别导致了水资源承载力的研究思路、方法多样,不同学者研究同一地区水资源承载力时所得结论也存在着较大差异。


    1.2 水资源承载力的研究思路
 

    从已有的研究来看,水资源承载力的研究思路主要可以归纳为以下几种方案:一是供需平衡方案。从地区水资源情况出发,进行不同条件下区域水资源评价和开发条件分析,并根据用水定额,预测不同发展水平下各部门的水资源需求情况,在此基础上进行水资源供需平衡分析,并进行水资源承载力的推算。二是从目标出发方案。从社会—生态—经济大系统出发,选取能够反映水资源承载力的多个目标,在对影响每个目标的因素及各因素间关系分析的基础上,建立水资源承载力模型,将各因素作为变量输入,各目标作为结果输出,研究不同水平年、不同策略方案下的最优化解,以此评价地区的水资源承载能力。三是用指标反映方案。首先选取能反映水资源承载力的评价指标,在对各指标进行单因素评价并将评价结果划分等级的基础上,选取适当的评价模型对水资源承载状况的相对水平进行评价。

    1.3 水资源承载力的研究方法及应用
 

    对水资源承载力的研究,根据不同的定义及研究思路,不同学者引入了不同的方法。目前,应用于水资源承载力的研究方法主要有:背景分析法、常规趋势法、系统动力学方法、多目标决策法、模糊综合评判法和主成分分析法等。


    背景分析法是在一定历史时段内,将研究区与自然和社会背景相似的区域的实际承载情况对比,选取一个或几个承载因子进行分析,推算研究区可能的承载能力。最经典的例子是河西走廊石羊河流域与以色列全国的比较。


    常规趋势法以可开采水量为基本依据,在满足维持生态环境的起码要求及合理分配国民经济各部门的用水比例的前提下,适当考虑建设节水型农业和节水型社会,并在此基础上计算水资源所承载的工农业及人口量。施雅风[2]等(1992 年)采用此方法对乌鲁木齐河流域水资源承载力进行了研究。
 

    系统动力学方法是一种以反馈控制理论为基础,以计算机仿真技术为手段,通常用以研究复杂的社会经济系统的定量方法,即用一阶微分方程组描述系统各状态变量的变化率对各状态变量或特定输入等的依存关系。王建华[6]等(1999 年)利用系统动力学模型对乌鲁木齐市水资源承载力进行了研究;陈冰[1 1]等(2000 年)根据地区特点,以人口为承载目标建立了柴达木盆地水资源系统动力学仿真模型,并利用其对柴达木盆地水资源承载力进行了研究;惠泱河[8](2001 年)在探讨运用系统动力学方法研究水资源承载力的可行性基础上,建立了二元模式下水资源承载力系统动力学动态仿真模型,并以陕西关中为例研究了不同方案下的水资源承载力;吴九红[1 2](2003 年)建立了城市水资源承载力的系统动力学(SD)模型,并以郑州市为例,对城市水资源承载力系统进行了实证分析。


    多目标决策法是选取能够反映水资源承载力的社会、经济、人口、生态环境等若干相互依存、相互制约的目标(影响这些目标的主要因素是相通的),按照社会可持续发展的原则,用系统分析和动态分析方法通过建立模型研究不同水平年、不同策略方案下水资源所能承载的生态、经济、人口规模。贾嵘[4]等(1998 年)从水资源、环境、人口、发展之间的关系入手;贾振邦[1 3]等(1995 年)用多目标分析法对本溪市水环境承载力进行了分析,建立了区域水资源承载力多目标分析评价模型,分析了不同备选方案下关中地区的水资源承载力;徐中民[1 4]等(1999 年)在传统多目标分析决策技术的基础上,结合黑河流域的具体情况提出了情景基础的水资源承载力多目标分析框架;薛小杰[1 5]等(2000 年)应用系统科学的原理和方法,建立了水资源承载力多目标核心模型,并应用此模型,对西安市水资源承载力进行了实例研究;苏志勇[1 6]等(2002 年)以黑河流域中游为例,提出了研究水资源承载力的多目标模型和纳入生态价值模块的途径和方法;王媛[1 7]等(2003 年)应用多目标规划模型定量地研究了天津地区水资源所能承载的经济规模等等。


    模糊综合评判方法是用模糊数学对受多种因素制约的事物和现象做出总体评价的方法,即在对影响水资源承载力的各个因素进行单因素评价的基础上,通过综合评判矩阵对其承载力做出多因素综合评价。用该方法分析水资源承载力的实例很多,如许有鹏[3]等(1993 年)将模糊综合评判方法应用于和田河流域的水资源承载力研究中,建立了分析评价模型;肖满意[1 8](1998 年)对区域水资源承载能力综合评价指标体系及多因素综合评判方法进行了探讨,通过建立灰色与模糊综合评判模型,对山西省各流域及水资源分区的水资源承载能力进行了评价;张鑫[1 9]等(2001 年)用模糊综合评价法对关中平原区地下水资源承载力的现状进行了分析评价;秦莉云[2 0]等(2001 年)利用模糊综合评判模型对准河流域水资源承载能力进行了评价研究;朱一中[2 1]等(2003 年)建立了水资源承载力评价指标体系,对各评价指标的可承载极限临界值和理想值进行了界定,建立了水资源承载力模糊综合评判模型,并运用其对西北地区现状年及未来10 年、20 年、50 年不同发展情景方案下的水资源承载状况进行了评价。
 

    主成分分析法就是在保证数据信息丢失最小的原则下,对高维变量空间进行降维处理,即经过线性变换和舍弃一小部分信息,以少数的综合变量取代原始采用的多维变量,也即对高维变量系统进行最佳综合与简化,同时客观地确定各个指标的权重,避免主观随意性。傅湘[2 2]等(1999 年)用主成分分析法对陕西汉中平坝区水资源承载力进行了综合评价。


    此外,曲耀光[2 3](2000 年)将水资源开发利用阶段理论运用到黑河流域水资源承载力分析计算中;王在高[2 4]等(2001 年)将LOGISIC 曲线应用到岩溶地区水资源承载力分析中;冯耀龙[2 5]等(2003年)用系统优化法建立了区域水资源承载力计算模型等。


    水资源承载力的研究关系到地区环境、人口和经济发展规模和持续发展的前景,是一项涉及面广、内容复杂的重要问题,目前尚无统一和成熟的方法,各种方法的应用中均存在着一定的不足之处,如背景分析法多局限于静态的历史背景,割裂了资源、社会、环境之间的相互作用的联系;系统动力学方法过程复杂,且其中涉及的参变量不好掌握,易得出不合理结论;模糊综合评判法使大量有用信息遗失,模型的信息利用率低;主成分分析法仅适用于分析某一区域固定年份水资源承载力的空间差异情况等。

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