□沙錦箖 □張保國 □王 鵬(黃河水資源保護(hù)科學(xué)研究所)
水資源承載能力的概念是在20世紀(jì)八九十年代提出的,“承載力”一詞原為物理力學(xué)中的一個(gè)物理量,指物體在不產(chǎn)生任何破壞時(shí)的最大(極限)負(fù)荷。后來被用于群落生態(tài)學(xué),其內(nèi)涵是“在某一特定環(huán)境條件下,某個(gè)生物個(gè)體存在數(shù)量的最高極限”。隨著人口、資源和環(huán)境問題日趨嚴(yán)重,三者都得到了較多的研究和探討,承載力成了一個(gè)探討可持續(xù)發(fā)展問題所不可回避的概念,目前已在生態(tài)規(guī)劃與管理等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,水資源承載力是承載力概念在水資源領(lǐng)域的應(yīng)用。我國人均水資源短缺,水資源時(shí)空分布不均,水土資源布局不相匹配,水資源已成為我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的制約因素。水資源承載力是我國持續(xù)發(fā)展過程中各種自然資源承載力的重要組成部分,而且是水資源緊缺和貧水地區(qū)支持人口與發(fā)展的“瓶頸”因素。由此可見,水資源承載能力對我國的綜合發(fā)展規(guī)模是至關(guān)重要的,研究水資源承載力理論具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
經(jīng)過20多年深入研究,水資源承載力的研究方法已經(jīng)由過去單一指標(biāo)、靜態(tài)分析發(fā)展到系統(tǒng)多目標(biāo)、動(dòng)態(tài)綜合分析等?,F(xiàn)階段研究水資源承載力的方法很多,代表性研究方法主要有常規(guī)趨勢法、綜合評價(jià)法、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)法及多目標(biāo)分析法等。其中綜合評價(jià)法,是通過建立評價(jià)指標(biāo)體系對水資源承載能力進(jìn)行綜合評判,將各個(gè)指標(biāo)值的評價(jià)結(jié)果綜合起來,得出一個(gè)比較全面的水資源承載能力的判斷。目前綜合評價(jià)的方法已較好地應(yīng)用于水資源承載力的評價(jià)之中。
濟(jì)源市位于河南省西北部,北靠太行、西依王屋、南臨黃河、東接華北平原,總面積1931km2,2009年全市總?cè)丝?8萬人,生產(chǎn)總值288.3億元。
全市人均水資源量為537m3,為全國人均水資源量的1/4,屬重度缺水地區(qū),由于全市地表水水質(zhì)較差,因此地表水利用率較低,其城市生活、工業(yè)用水主要依托地下水資源,地下水超采嚴(yán)重已造成地下水位的持續(xù)下降,因此如何確保水資源的可持續(xù)利用,將是濟(jì)源市必須面對的問題。
區(qū)域水資源承載力涉及到經(jīng)濟(jì)、人口、水環(huán)境等多個(gè)目標(biāo),本文將同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)、人口及環(huán)境的綜合發(fā)展型方案來研究濟(jì)源市水資源的承載能力需要。
1.建立多目標(biāo)分析評價(jià)模型
選取GDP、人口規(guī)模、污染物總量3個(gè)指標(biāo)來分別反映水資源對經(jīng)濟(jì)、人口及水環(huán)境的承載狀況。多目標(biāo)分析模型目標(biāo)函數(shù)如下:
式中:Xijk為決策變量,表示第i用水部門從第k子區(qū)第j種水源所取的水量,i=1~5,分別表示第一、二、三產(chǎn)業(yè),城鎮(zhèn)和農(nóng)村五個(gè)用水單元;j=1~n,表示水源的個(gè)數(shù);k=1~n,表示子區(qū)的個(gè)數(shù)。
(1)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)函數(shù)
下式中:k為子區(qū)總數(shù);j(K)為第k個(gè)子區(qū)的水源個(gè)數(shù);第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)萬元產(chǎn)值用水量(m3/104元),
(2)人口目標(biāo)函數(shù)
下式中:K4、K5分別表示城鎮(zhèn)、農(nóng)村生活居民生活需水定額(L/人·日)。
上式中:di表示i用水部門污染因子單位濃度。
2.主要約束條件
非約束:0≤Xijk
3.綜合指標(biāo)
本文選取RCI(相對承載指數(shù))和ACI(絕對承載指數(shù))作為綜合評價(jià)指標(biāo)。
式中:RCIi為為第i種指標(biāo)的相對承載指數(shù);Oi預(yù)測和Oi分別為第i種指標(biāo)預(yù)測值和模型計(jì)算的水資源承載指標(biāo)值;λi為第i種指標(biāo)的權(quán)重。
4.基于不同發(fā)展方案的承載力分析
根據(jù)濟(jì)源市發(fā)展現(xiàn)狀,本文將濟(jì)源市發(fā)展情景模式為社會(huì)經(jīng)濟(jì)8%的增長狀況、社會(huì)經(jīng)濟(jì)12%的增長狀況和節(jié)水情況下社會(huì)經(jīng)濟(jì)8%的增長狀況、節(jié)水情況社會(huì)經(jīng)濟(jì)12%的增長狀況,研究不同情景模式下的預(yù)測值與指標(biāo)限值間的關(guān)系,并借助個(gè)指標(biāo)的相對和絕對承載指數(shù),結(jié)合承載能力的分類系統(tǒng)(基本類型和亞類型兩級(jí)),對濟(jì)源市的水資源可持續(xù)承載狀況進(jìn)行評價(jià)。計(jì)算結(jié)果見下表。
濟(jì)源市水資源承載類型分析表
情景模式 預(yù)測年 濟(jì)源市2020 超載狀態(tài)正常2030 超載狀態(tài)12%的增長率2020節(jié)水 臨界狀態(tài)2030 超載狀態(tài)
由計(jì)算結(jié)果可知,濟(jì)源市社會(huì)經(jīng)濟(jì)在8%增長率的情況下,至規(guī)劃年2020年、2030年內(nèi)無論正常發(fā)展模式或節(jié)水發(fā)展模式情況下其水資源承載水平均處于弱載狀態(tài),可以滿足可持續(xù)發(fā)展需要。濟(jì)源市社會(huì)經(jīng)濟(jì)在12%增長率的情況下,正常發(fā)展模式下規(guī)劃年2020年、2030年內(nèi)均出現(xiàn)超載狀態(tài),節(jié)水情景下2020年達(dá)到臨界狀態(tài),2030年則處于超載狀態(tài)。因此,濟(jì)源市必須要采取一定的對策高效開發(fā)利用水資源,確保人水關(guān)系長期處于可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。
一是,增強(qiáng)節(jié)水意識(shí),發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)和節(jié)水工業(yè),建立節(jié)水型社會(huì)體系。采用、推廣先進(jìn)的節(jié)水技術(shù),新工藝、新設(shè)備,要大力提高人們的節(jié)水意識(shí),用經(jīng)濟(jì)杠桿來保證節(jié)水社會(huì)的進(jìn)行。二是,結(jié)合濟(jì)源當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況,有計(jì)劃的修建蓄水,引水和補(bǔ)水工程。山丘區(qū)以攔蓄地表水為主,最大限度地減少排泄水量,增加集雨蓄水工程。三是,加快城市污水處理再回用工程建設(shè),新建污水處理廠回用工程,滿足中水回用要求。鼓勵(lì)再生水用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城市綠化、河湖景觀、城市雜用、洗車以及城市污水集中處理回用管網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)的公共建筑生活雜用水。四是,積極實(shí)施水資源優(yōu)化配置,提高用水效率。
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口規(guī)模的增加,水資源短缺的情況在我國日益顯現(xiàn),因此水資源承載力的研究對實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。然后通過多目標(biāo)分析評價(jià)模型,對濟(jì)源市的水資源可持續(xù)發(fā)展能力做了一定的研究并提出對策,為濟(jì)源市制定發(fā)展規(guī)劃提供一定的參考依據(jù)。
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