水资源承载力研究进展

水资源承载力研究进展摘要:水资源承载力是水资源安全战略研究中的一个基础课题，是水资源安全的基本度量。

它是步及社会、资源和环境系统的一个指标，用来反映水资源系统时社会经济持续发展的支撑能力，是水资源研究领域和可持续发展研究领域中的一个重要课题。

在实践领域中则是区域水资源开发利用对策研究的基本依据。

因此，通过时区域水资源承载力的研究，可以更好地理解水资源系统时社会发展的支撑作用，认识人口、资源与环境协调发展的关系，更好地实现社会可持续发展。

在分析和总结现有资料的基础上，对水资源承载力的概念内涵作了进一步的探讨，并对其量化方法和存在问题进行了论述，最后展望了水资源承载力研究趋势[1]。

关键词:水资源承载力；内涵；量化方法；研究趋势1.综述自然资源承载力的概念出现后，虽然已广泛应用，但迄今世界上并没有一个公认的自然资源承载力的确切定义。

联合国教科文组织定义：“一个国家或地区的资源承载力是指在可预见的期间内，利用本地能源及其他资源和智力、技术等条件，在保证其社会文化准则的物质生活水平条件下，所能持续供养的人口数量。

”水资源作为一种资源，其承载力合乎上述定义的内容，但由于水资源的特殊性，如水是地球上生命的来源，是人类的生命之源。

水是生物物种和旅游等多种资源的载体，是土壤，森林和草原等多种资源的保证资源等，其承载能力也应由其特殊性。

水资源承载能力应包括以下几几个方面的内涵。

（1）承载的主体是水资源系统，承载的客体是范围较广的人类社会经济系统，或更准确的说是某一具体状态下可养活的人口及其生活质量。

（2）认同可持续发展原则，认为人口、社会、经济、生态、环境系统与水资源系统应协调发展。

任何基于对资源过度使用和对环境破坏所取得的瞬间承载量的提高，都将被认为是不可接受的承载力。

（3）强调生态环境的重要性。

以维护生态环境良性发展为条件，进行能够承载社会经济发展规模的分析。

（4）强调通过水资源优化配置提高承载能力。

即要对水资源在部门间的分配包括供水结构进行调整优化，从而确定水资源对人口及社会经济规模的最大支撑能力。

因为对于同一水资源系统，配置方式不同，其相应的对人口及社会经济规模的支撑能力不同。

某些配置方式能够大大提高承载能力，而某些配置方式会导致不可持续发展。

综上所述，可以定义水资源承载力为：在某一具体历史发展阶段下，以可预见的技术发展水平为依据，通过水资源的可持续利用，某地区的水资源能够持续支持该地区在保证一定物质生活水平条件下的人口数量。

应该说明的是，人类社会的可持续发展需要水资源和其他诸如矿藏、森林、土地等资源的共同支持[2]。

2.水水资源承载力的度量与计算确定一个地区水资源承载力的大小就要首先明确水资源承载力的度量指标。

随着水资源承载力的研究，其度量指标大致可分为3种类型［3］。

（1）水量指标。

以区域内可有效供给的水资源量来表示，计算相对比较简单，多见于早期的研究。

如许有鹏［4］（1993年）对干旱地区水资源承载力进行的评价；肖满意［5］（1998年）等对山西省水资源承载力的研究等。

（2）人口指标。

以一个地区水资源可持续供养的最大人口数量来表示。

如阮本清，沈晋［6］（1998年）以人口指标对区域资源适度承载力计算模型的研究；王煜，刘昌明等［7］（2002年）对水资源量可支撑的最大人口数进行了分析。

夏军［8］（2002年）在研究水资源承载力的度量与计算时给出了水资源总量、生态需水量、可利用水资源量、水资源需求总量、流域水资源承载力的平衡指数和水资源承载力的分量等指标并给出了相应的计算公式，这些指标既体现了水量指标又体现了水量对人口、社会经济及环境方面的综合指标。

（3）社会综合类指标。

以一组能反映社会经济—人口—生态环境的综合指标来度量水资源的承载能力。

王先甲［9］（2001年）提出用经济效益、环境效益、社会效益3类指标来描述，但没有给出具体的指标体系；在国家“九五”科技攻关项目：“西北地区水资源合理配置与承载能力研究”中，构建了包括社会经济（GDP、农产品等）、生态环境及水资源本身的最终以人口指标来反映的综合指标；薛小杰等［10］（2004年）选取了GDP、人口、粮食产量及污染负荷量4个度量标，对西安市水资源承载能力进行了研究，并提出了2000年、2010年和2020年的承载力指标；徐良芳、孙德华［11］（2005年）用区域最大可利用水资源支持下取得的综合效益最大时的社会经济发展模式来度量区域水资源承载力，并给出了数学模型表达式，参数中包含了人口指标、经济指标和环境指标。

水资源承载能力的计算根据度量指标的不同，相应的计算方法也不同，一般有综合指数法，系统动力学法和多目标分析法。

综合指标法主要用于采用单项指标度量水资源承载能力的计算，如可供水量，可承载的人口数量。

由于度量指标单一，相应的计算方法也比较简单。

如冯耀龙等［12］（2003年）以“承载人口数”建立区域水资源承载力的计算模型。

系统动力学方法和多目标分析方法则主要用于能反映水资源承载力的社会经济—人口—环境多指标度量时的承载力计算。

系统动力学模型可以用来模拟整个水资源可持续利用系统的发展变化行为，关键是要建立能真实模拟其动态过程的方程。

高彦春、刘昌明［13］（1996年）运用系统动力学模型对汉中盆地平坝区水资源系统进行了仿真预测与优化，提取出水资源的最佳方案和配套政策；王建华等［14］（1999年）和韩俊丽等［15］（2005年）分别运用系统动力学模型对干旱地区的城市水资源承载力进行了模拟与预测。

但是对于水资源可持续利用这样一个复杂的巨系统，又很难用一些方程来有效地模拟，导致其可靠性有时不能保证，这也在一定程度上限制了该方法的应用。

多目标分析方法理论和技术已比较成熟，采用交互式决策支持技术可求得模型最优解，实现人为地对水资源合理配置进行控制，在水资源承载力的计算中得到广泛应用。

最早将多目标决策分析技术引入承载能力分析的是澳大利亚学者Millington（1973年）。

1997年，中国水科院将这一方法引入华北地区水资源承载力的研究中，在国家“九五”攻关项目西北地区水资源合理开发利用与生态环境保护研究中（1999年），目标规划方法也成为水资源优化配置的主要手段之一［16］。

徐中民［17］（1999年）将情境分析的方法引入到水资源承载力的多目标分析研究中；姚治君等［18］（2005年）选取了水资源利用目标、经济发展目标、社会发展目标和环境目标对北京市2005和2010年水资源承载力进行了预测。

另外，在上述方法的基础上，还可以用比具体研究区更大的一个或数个参照区作为对比标准，采用相对资源承载力［19～21］的计算方法计算研究区水资源承载力。

目前，神经网络［22］等方法也应用到水资源承载力的研究中。

3.水资源承载力的评价指标体系及其方法关于水资源承载力的评价还是近10年来的事，各地区指标体系的选取也有所差异，研究工作有待深入。

目前，其评价指标体系大致可分为2类：①从传统的水资源供需平衡计算基础发展起来的对区域水资源承载力的评价，这种评价能反映出水资源的供需状况，但又无法体现出各因素对水资源承载力的影响；②选择反映区域水资源承载力的主要影响因素指标，其不足之处就是不能反映水资源系统的供需状况。

葛吉琦（1998年）从水资源可持续利用角度提出7项评价指标，包括水资源供需平衡、水资源对需求量的潜在满足度、地下水利用度、循环用水比例、水资源水质达标率、区域供水量的替补率、社会发展和管理影响因子；惠泱河等（2001年）从影响水资源承载力因素的角度构建了社会经济承载能力、水环境容量、可供水量、需水量等4大层次、多个指标的水资源承载力评价指标体系；陈洋波等（2004年）采用驱动力—压力—状态—影响—反应模型（Drivingforces Pressure StateImpact Response，简称DPSIR模型），提出了一个广义的水资源承载能力综合评价指标体系，认为评价指标数量以7～9个为宜，并提出了具体确定水资源承载能力综合评价指标的7个原则。

目前常用的水资源承载力的评价方法主要有：模糊综合评判法、多目标决策分析法、综合指标法和投影寻踪法等，另外还有背景分析法、专家评分法、主成分分析法、层次分析法等。

其中应用最多的就是模糊综合评判法，它是用模糊数学对受多种因素制约的事物和现象做出一个总体评价方法。

该方法由许有鹏（1993年）首先应用于新疆和田河流域的水资源承载力的评价研究中；朱一中等（2003年）建立了西北地区的水资源承载力模糊综合评判模型。

多目标决策分析方法近年来应用比较广泛。

郦建强等（2004年）建立了多目标决策—理想区间评价模型；朱一中等（2004年）采用多目标情景分析方法和综合评判方法，对西北地区2010、2020年不同情景方案下的水资源承载力进行了预测分析和评价；袁晓宇（2004年）运用多目标灰色关联投影法对淮河流域的水资源承载力进行了评价，认为该方法模型简捷，操作方便，不需要过多的数学运算；马金珠等（2005年）利用多目标层次分析模型并采用水资源承载隶属度对民勤县未来20a内的水资源承载状况进行评判；楼成君等（2005年）应用熵权多目标决策法，对义乌市水资源规划进行量化分析。

综合指标法是采用统计分析方法选择单项指标或多项指标来反映地区水资源承载能力现状和阀值，如可供水量、可承载的人口数量、地区人均占有水量等。

度量指标单一，不需要进行很复杂的数学运算，相应计算方法简单。

另外，还有背景分析法、主成分分析法等方法，但由于自身它们存在的不足而应用较少。

近年来又出现了一些水资源承载力评价的新模型，如门宝辉等（2003年）建立了水资源承载力评价的物元模型，得出评价结果与模糊综合评价法结果相同，但方法更为简便；贾惠艳等（2003年）提出水资源承载指数、压力指数和承压度用以描述水资源系统的承载状况；孙才志等（2004年）提出水资源承载力评价的熵模型，将其应用到黄河流域水资源承载力的研究中，结果的分辨率、灵敏度及评价的可靠性比模糊综合评价模型都有一定程度的提高，王顺久等（2004年）引入投影降维的思想，建立了关中平原地下水水资源承载力综合评价的投影寻踪模型，该模型不仅可以对地下水资源承载力作出评价，还能计算出各评价指标的贡献率，进而分析影响地下水资源承载力的主要因素[23]。

4.水资源承载力研究中亟待解决的问题综合上述分析可看出,水资源承载力研究虽取得了一定的进展,但仍存在诸多问题需进一步深入研究。

(1)目前对于水资源承载力的研究还尚未形成一个系统的、科学的理论体系,缺乏具有信服力的理论基础。

关于水资源承载力概念及其内涵特点多为经验性描述,系统分析不足,没有将可以集蓄利用的雨水资源和土壤有效水资源纳入到水资源承载力的研究中,其外延模糊,同时对于生态环境需水的研究不够深入。