北方半干旱地區(qū)水資源利用“零增長”研究
——以內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市為例

徐冬平 ， 李同昇 ， 趙 波 ， 楊軍輝

(1.西北大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院，西安 710127；2.西安理工大學(xué) a.土木建筑工程學(xué)院，b.西北旱區(qū)生態(tài)水利工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，c.教務(wù)處，西安 710048；3.西安外國語大學(xué) 旅游學(xué)院，西安 710128)

北方半干旱地區(qū)水資源利用“零增長”研究
——以內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市為例

徐冬平1,2a,2b， 李同昇1， 趙 波2c， 楊軍輝3

(1.西北大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院，西安 710127；2.西安理工大學(xué) a.土木建筑工程學(xué)院，b.西北旱區(qū)生態(tài)水利工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，c.教務(wù)處，西安 710048；3.西安外國語大學(xué) 旅游學(xué)院，西安 710128)

水資源是制約區(qū)域發(fā)展特別是半干旱地區(qū)發(fā)展的決定性資源因素，合理配置有限水資源、實(shí)現(xiàn)水資源需求的“零增長”是促進(jìn)半干旱地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。選取典型半干旱地區(qū)——內(nèi)蒙古通遼市為案例地，利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法，研究其水資源的配置方式，找尋區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水資源需求“零增長”的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，確定與之相對應(yīng)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和發(fā)展趨勢，為政府制定合理的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展政策提供理論參考。研究表明：通遼市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展將在2018年前后達(dá)到約束型的水資源“零增長”；“三產(chǎn)引領(lǐng)發(fā)展模式”是有利于實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的最優(yōu)模式；“一產(chǎn)現(xiàn)代化發(fā)展模式”是符合通遼市社會(huì)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的最可能模式。

水資源；零增長；系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)；半干旱地區(qū)；通遼市

0 引言

水資源作為人類社會(huì)生存發(fā)展的根本性資源，其合理開發(fā)利用將推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步[1]。水資源的永續(xù)利用是自然資源可持續(xù)性研究的最重要問題之一，隨著人類對水資源需求的快速增加，特別是進(jìn)入21世紀(jì)以來，全球水資源開采量急劇攀升，眾多國家和地區(qū)都出現(xiàn)了水資源危機(jī)，這不僅在全球范圍內(nèi)制約著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定，而且嚴(yán)重威脅著人類生存安全[2-3]。

在此背景下，合理配置有限的水資源、提高水資源承載力成為研究的熱點(diǎn)，如區(qū)域水資源承載力研究[4-5]、流域水資源承載力研究[6-7]以及具有特殊地理特征地區(qū)(干旱地區(qū)、綠洲地區(qū)等)的水資源承載力研究[8-9]等。但已有研究主要集中在水資源宏觀利用的空間格局上[10]，較少從中、微觀角度探究水資源開發(fā)利用的時(shí)空特性對地區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的約束。在此背景下提出水資源利用“零增長”的發(fā)展模式，并以中國北方半干旱地區(qū)為對象開展研究。水資源“零增長”的研究主要集中于宏觀用水結(jié)構(gòu)方面，如牟海省[11]提出了中國水資源“零增長”的概念，何希吾等[12]利用產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分析法、劉昌明等[13]利用橫向比較法探討了中國用水總量出現(xiàn)“零增長”的可能性，魏鴻等[14]探討了中國水資源實(shí)現(xiàn)“零增長”的發(fā)展模式。此類研究為中國水資源利用的可持續(xù)性提供了有益的理論探索，但尺度過于宏觀難以為地方經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展提供具有實(shí)踐意義的指導(dǎo)。

水資源利用“零增長”的發(fā)展模式主要可以概括為無約束零增長和約束零增長兩種方式。前者可以分為用水無約束零增長和供水無約束零增長，后者可以分為水資源限制零增長和迫近零增長。無約束零增長方式一般在國家或者地區(qū)的水資源利用技術(shù)條件趨于成熟的條件下實(shí)現(xiàn)，是一種積極主動(dòng)型水資源零增長方式，20世紀(jì)60—80年代諸多發(fā)達(dá)國家如荷蘭、瑞典、美國等國家實(shí)現(xiàn)了水資源的“零增長”[15]。約束零增長主要受迫于水資源的開發(fā)極限或者開發(fā)法規(guī)(如水資源紅線)的限制，無法擴(kuò)大水資源的開發(fā)規(guī)模，是一種消極適應(yīng)型水資源零增長方式。消極適應(yīng)型水資源零增長方式更應(yīng)該采取積極應(yīng)對的措施，不斷調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，依靠內(nèi)涵式發(fā)展方式，提升增長質(zhì)量，節(jié)約用水，在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的長足進(jìn)步的同時(shí)不斷提升水資源的利用效率，逐步實(shí)現(xiàn)水資源的無約束零增長。

中國北方半干旱地區(qū)特指東部季風(fēng)區(qū)向西北干旱地區(qū)的過渡帶，區(qū)別于川滇半干旱地區(qū)，通常年平均降水量在250～400 mm，降水量少，水資源短缺，限制了地區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展[16]。中國北方半干旱地區(qū)主要包括內(nèi)蒙古中、東部地區(qū)及河北張北、山西雁北、陜西北部、寧夏南部的西海固、甘肅定西、榆中和青海的玉樹、果洛以及西藏拉薩等地區(qū)在內(nèi)的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。考慮到中國北方半干旱地區(qū)東西跨度巨大，各地的自然資源以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件相差懸殊[17]，本研究選取具有代表性的內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市作為研究對象。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，內(nèi)蒙古的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得了長足的進(jìn)步，特別是通遼市已成為內(nèi)蒙古經(jīng)濟(jì)增長的一個(gè)重要增長極，對內(nèi)蒙古的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的帶動(dòng)作用。然而，通遼市地處半干旱地區(qū)，水資源總量及人均擁有量都處于較低水平，未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展出現(xiàn)缺水的局面不可避免，這已在發(fā)達(dá)地區(qū)和發(fā)達(dá)國家得到印證[18]。因此，揭示半干旱地區(qū)水資源開發(fā)利用的規(guī)律，探究區(qū)域水資源實(shí)現(xiàn)“零增長”的可能性，探究水資源“零增長”條件下的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展特征，這對于促進(jìn)半干旱地區(qū)實(shí)現(xiàn)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展具有長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

1 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真研究

1.1 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法

研究水資源可持續(xù)利用的常用方法有生態(tài)足跡[19]、情景分析[20]、投影尋蹤[21]、VAR模型[22]、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)[23]等方法，其中系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的優(yōu)勢是能夠較好地處理非線性、時(shí)變、多重反饋等問題。采用SD模型對水資源“零增長”研究，能夠較好地反映經(jīng)濟(jì)、社會(huì)各需水子系統(tǒng)及子系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間非線性的反饋關(guān)系，可模擬得到在不同經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展情景下的需水訴求。

利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法建立通遼市水資源利用“零增長”仿真模型，研究邊界為通遼市行政區(qū)劃范圍，目的是通過系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型來模擬不同的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展情景下通遼市社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等子系統(tǒng)在發(fā)展過程中的需水狀況，找尋通遼市水資源系統(tǒng)出現(xiàn)“零增長”的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，給出這一時(shí)間節(jié)點(diǎn)相對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真軟件Vensim建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型(圖1)，以水資源的缺乏程度(缺水度)作為約束機(jī)制，通過長時(shí)間序列(2001—2014年)統(tǒng)計(jì)資料建立水資源與各子系統(tǒng)的約束關(guān)系，表達(dá)水資源對社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約程度。以第二產(chǎn)業(yè)子系統(tǒng)為例，當(dāng)水資源系統(tǒng)缺乏時(shí)，即缺水度大于零時(shí)，系統(tǒng)缺水觸發(fā)二產(chǎn)發(fā)展調(diào)整系數(shù)，二產(chǎn)發(fā)展調(diào)整系數(shù)根據(jù)缺水程度調(diào)整二產(chǎn)發(fā)展增速調(diào)節(jié)，二產(chǎn)發(fā)展增速調(diào)節(jié)通過增速調(diào)節(jié)改變二產(chǎn)產(chǎn)值增長，實(shí)現(xiàn)缺水對二產(chǎn)產(chǎn)值的約束過程，約束的結(jié)果是二產(chǎn)需水量降低，進(jìn)而改變總需水量，完成二產(chǎn)用水子系統(tǒng)的反饋約束過程。本研究的第一產(chǎn)業(yè)用水子系統(tǒng)、第三產(chǎn)業(yè)用水子系統(tǒng)存在類似的“反饋—調(diào)節(jié)”回路，諸多回路的共同作用保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)是在水資源總量約束下合理發(fā)展。

由于實(shí)際系統(tǒng)存在不可預(yù)知的因素，導(dǎo)致不能完全模擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，本研究建立的模型也存在如此的瑕疵，如在研究第二產(chǎn)業(yè)用水過程中，參照發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的二產(chǎn)進(jìn)步和用水變化情況，逐步降低研究區(qū)域的用水定額，但是其技術(shù)進(jìn)步的過程和程度存在著不可預(yù)測性，在總體能夠反映區(qū)域用水趨勢的情況下會(huì)出現(xiàn)局部模擬失真情況，這是未來需要進(jìn)一步研究的問題。

圖1 通遼市系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型Fig.1 System dynamics model of Tongliao City

1.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

與水資源支撐系統(tǒng)具有直接相關(guān)關(guān)系的有生活子系統(tǒng)、生產(chǎn)子系統(tǒng)、生態(tài)子系統(tǒng)三大子系統(tǒng)，本研究分別確定各子系統(tǒng)的代表性指標(biāo)并建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。生活子系統(tǒng)指標(biāo)有城鎮(zhèn)生活需水量、農(nóng)村生活需水量、標(biāo)準(zhǔn)羊需水量(為簡化模型，將區(qū)內(nèi)普遍養(yǎng)殖的牲畜，如牛、豬等換算成標(biāo)準(zhǔn)羊計(jì)量)、農(nóng)村人口數(shù)量、城鎮(zhèn)人口數(shù)量、標(biāo)準(zhǔn)羊數(shù)量等指標(biāo)；生產(chǎn)子系統(tǒng)主要包括一產(chǎn)需水量[24]、二產(chǎn)需水量、三產(chǎn)需水量、一產(chǎn)總產(chǎn)值、農(nóng)田面積、二產(chǎn)總產(chǎn)值、三產(chǎn)總產(chǎn)值等主要指標(biāo)；生態(tài)系統(tǒng)主要包括1個(gè)指標(biāo)，即生態(tài)用水量，表明生態(tài)系統(tǒng)可用水量的豐度情況。同時(shí)，利用多年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定生活、生產(chǎn)兩大子系統(tǒng)中各部分用戶的用水定額，作為模型建立各子系統(tǒng)與水資源總量的關(guān)聯(lián)關(guān)系的基礎(chǔ)，運(yùn)行系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，模擬得出區(qū)域未來經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)發(fā)展的態(tài)勢。由于某一地區(qū)的降水保證率在某種程度上存在不可預(yù)測性，綜合考慮近年來通遼的降水保證率情況，本研究擬以75%水平年作為研究的降水保證水平。研究數(shù)據(jù)主要來源于《通遼統(tǒng)計(jì)年鑒》(2001—2015年)、《通遼市水利公報(bào)》(2010—2015年)。

1.3 模型檢驗(yàn)

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型仿真模擬結(jié)果一般與現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)存在一定的誤差，如果誤差能控制在合理范圍內(nèi)，一般認(rèn)為系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型仿真結(jié)果反映的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展趨勢比較客觀。以2011年作為模型的運(yùn)行起點(diǎn)，以2013，2014年的運(yùn)行數(shù)據(jù)作為模型的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，選取主要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)作為檢驗(yàn)對象，主要包括一產(chǎn)需水量、總需水量、一產(chǎn)總產(chǎn)值、三產(chǎn)總產(chǎn)值、人均生產(chǎn)總值、城鎮(zhèn)總?cè)丝诘戎笜?biāo)，指標(biāo)涵蓋面較廣，涉及到用水、生產(chǎn)、社會(huì)發(fā)展等各方面，較真實(shí)地反映了模型運(yùn)行結(jié)果的誤差范圍(表1)。2013年與2014年的計(jì)算值與實(shí)際值之間的誤差率基本控制在5%之內(nèi)，并且誤差方向基本保持一致，說明建立的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型比較可靠，能夠用來模擬通遼市用水以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的運(yùn)行狀況。

表1 誤差比對表Tab.1 Table of error ratio

說明：供水量是指當(dāng)年實(shí)際供水值，需水量是指模型計(jì)算模擬值。

2 水資源系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)情景分析

2.1 自然增長模式

自然增長模型是研究過程中的基礎(chǔ)模型，主要研究通遼市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展在不受水資源短缺影響下的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和用水結(jié)構(gòu)都發(fā)生著巨大的變化。在自然增長模型下，2020年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為16∶47∶37，用水結(jié)構(gòu)為62∶28∶3∶6(第一產(chǎn)業(yè)用水∶第二產(chǎn)業(yè)用水∶第三產(chǎn)業(yè)用水∶生活用水)，此時(shí)第一產(chǎn)業(yè)需水份額較大，相對應(yīng)產(chǎn)值較低，第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的用水較少，產(chǎn)值相對較高；2030年，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為9∶38∶53，用水結(jié)構(gòu)為43∶41∶8∶7，此時(shí)由于節(jié)水技術(shù)的采用，一產(chǎn)需水量稍減，但是在總需水量中的份額驟減，減少了19%，而二產(chǎn)需水量激增了將近1倍，份額飛漲了13%，三產(chǎn)需水量的份額也發(fā)生了一定的變化，達(dá)到8%，生活需水量的份額基本保持不變，與用水結(jié)構(gòu)同向變化的是其產(chǎn)值，一產(chǎn)產(chǎn)值在降低，二產(chǎn)和三產(chǎn)在增加；2030年時(shí)生態(tài)用水量已經(jīng)被生產(chǎn)用水和生活用水完全擠占，不能滿足需要。在自然增長模式下，經(jīng)濟(jì)保持高速的發(fā)展，通遼市的缺水程度也發(fā)生了變化，模擬顯示在2018年，首次出現(xiàn)缺水的現(xiàn)象，隨后缺水的情況越來越嚴(yán)重，至2030年缺水度達(dá)到28.9%，這表明通遼市現(xiàn)有的水資源總量已經(jīng)不足以支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展了，水資源是制約其發(fā)展的重要瓶頸因素(表2)。因此，調(diào)整發(fā)展速度及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，使經(jīng)濟(jì)社會(huì)保持快速發(fā)展的同時(shí)水資源能夠保持“零增長”的開發(fā)利用態(tài)勢具有一定理論和現(xiàn)實(shí)意義。

2.2 一產(chǎn)現(xiàn)代化發(fā)展模式

作為玉米商品糧的重要產(chǎn)地，保證國家糧食安全是通遼市重要的職責(zé)，在面臨缺水的局面下，如何分配水資源、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)將是通遼市政府面臨的重大抉擇。因此，建立“一產(chǎn)現(xiàn)代化發(fā)展模式”的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，在用水配給時(shí)，優(yōu)先保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水，并且不斷提高農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平，減少畝均用水定額[25]，提升農(nóng)業(yè)灌溉系數(shù)[26]。運(yùn)行系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型結(jié)果表明：在一產(chǎn)現(xiàn)代化發(fā)展模式下，總需水量不斷減少，接近通遼市可利用水資源的閾值，在2018年后基本實(shí)現(xiàn)了水資源利用的“零增長”(2018年總需水量31.35億m3)；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)雖因節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用需水量在降低，但仍是需水大戶，這種水資源配置方式保障了糧食生產(chǎn)的需要，第二產(chǎn)業(yè)用水、第三產(chǎn)業(yè)用水增長率不大，年均分別在3%和5%左右；從產(chǎn)值來看，GDP增速保持在7%左右，一產(chǎn)產(chǎn)值增速達(dá)到10%，快于二產(chǎn)和三產(chǎn)增速，但是一產(chǎn)生產(chǎn)的附加值較低，其在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中的份額仍低于二產(chǎn)和三產(chǎn)，二產(chǎn)雖然在三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中占絕對優(yōu)勢，但至2030年已呈下滑趨勢，說明經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力已呈疲態(tài)(表2)。

一產(chǎn)現(xiàn)代化發(fā)展模式雖然保障了糧食生產(chǎn)，但是水資源過多地配給第一產(chǎn)業(yè),限制了二、三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，致使二、三產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度較慢。

2.3 二產(chǎn)主導(dǎo)發(fā)展模式

第二產(chǎn)業(yè)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)，2014年通遼市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是15∶51∶34，經(jīng)濟(jì)發(fā)展正處于羅斯托所說的“走向成熟階段”，此階段需要為第二產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供大量的資源保證和政策扶持?？紤]到水資源約束的條件，建立二產(chǎn)主導(dǎo)發(fā)展模式，將有限的水資源優(yōu)先保證第二產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對一產(chǎn)和三產(chǎn)進(jìn)行一定程度的限制。二產(chǎn)主導(dǎo)型發(fā)展模式下的通遼市在2019年后將實(shí)現(xiàn)水資源的“零增長”(2019年總需水量31.36億m3)，其后的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對水資源的需求基本保持在水資源供給閾值內(nèi)；用水結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，第一產(chǎn)業(yè)部門用水雖然在絕對量上仍然保持最大，但其用水增長率持續(xù)下降，年均增長率為-1.8%，二產(chǎn)用水需求逐年增加，增速保持在5.6%，用水比例逐漸加大，至2030年達(dá)到38%；相比較于一產(chǎn)現(xiàn)代化發(fā)展模式，二產(chǎn)主導(dǎo)發(fā)展模式中的GDP保持了較高的増速，年均增速達(dá)到8.8%，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量大幅度提高，由一產(chǎn)現(xiàn)代化發(fā)展模式的22∶47∶31提升為7∶63∶30，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)提升效果明顯(表2)。

2.4 三產(chǎn)引領(lǐng)發(fā)展模式

通過提高第三產(chǎn)業(yè)的用水支持力度，建立通遼市經(jīng)濟(jì)社會(huì)“三產(chǎn)引領(lǐng)發(fā)展模式”的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。通遼市總用水在2019年后基本保持“零增長”的態(tài)勢(2019年總需水量31.40億m3)，三次產(chǎn)業(yè)的用水結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，第一產(chǎn)業(yè)需水主導(dǎo)地位不變，第二產(chǎn)業(yè)用水略有降低，第三產(chǎn)業(yè)需水量同比一產(chǎn)現(xiàn)代化發(fā)展模式和二產(chǎn)主導(dǎo)發(fā)展模式增加明顯；由于第三產(chǎn)業(yè)的水資源利用效率較高，三產(chǎn)引領(lǐng)發(fā)展模式帶動(dòng)了通遼市GDP的快速增長，年均增速保持在10.37%，促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了質(zhì)的變化，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由“二、三、一”向“三、二、一”的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級?？傮w來說，三產(chǎn)引領(lǐng)發(fā)展模式合理配置了水資源，大幅度提高水資源綜合利用效率，更加有利地促進(jìn)了地方經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，是一種優(yōu)先選擇的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展模式(表2)。

表2 4種發(fā)展模式的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展預(yù)測Tab.2 The social and economic development forecast of four development models

說明：需水結(jié)構(gòu)中不含生態(tài)用水比例；*自然增長模式在2030年的用水效率315.69元·m-3，為缺水狀態(tài)下的模擬值，實(shí)際不可能發(fā)生。

3 結(jié)論

通過對通遼市水資源配置的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)除自然增長模式不受水資源數(shù)量限制外，其余3種發(fā)展模式均在2018年前后實(shí)現(xiàn)水資源的“零增長”發(fā)展模式，但這種“零增長”的模式屬于“約束型零增長”模式，說明水資源已經(jīng)成為約束通遼市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約因素。因此，區(qū)外調(diào)水將是緩解半干旱地區(qū)今后經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展對水資源大量需求的有效方案。

除自然發(fā)展模式外，一產(chǎn)現(xiàn)代化發(fā)展模式、二產(chǎn)主導(dǎo)發(fā)展模式以及三產(chǎn)引領(lǐng)發(fā)展模式都是現(xiàn)實(shí)中可行的發(fā)展模式，通過分析水資源利用總量可知，3種模式均已達(dá)到水資源可利用的上限，沒有繼續(xù)上升的空間；從3種模式今后的GDP總量和水資源利用效率角度分析，三產(chǎn)引領(lǐng)發(fā)展模式的GDP總量和水資源利用效率均為最高值，是最優(yōu)發(fā)展模式，二產(chǎn)主導(dǎo)發(fā)展模式次之，一產(chǎn)現(xiàn)代化發(fā)展模式發(fā)展效果較差。因此，從發(fā)展角度看，三產(chǎn)引領(lǐng)發(fā)展模式是有利于實(shí)現(xiàn)區(qū)域發(fā)展的最優(yōu)模式。

從案例地的現(xiàn)實(shí)條件分析，雖然三產(chǎn)引領(lǐng)發(fā)展模式是最優(yōu)發(fā)展模式，但并不適合通遼市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，近期難以實(shí)現(xiàn)；二產(chǎn)主導(dǎo)發(fā)展模式是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的次優(yōu)選擇，但通遼市工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，不能提供工業(yè)快速發(fā)展所需的必要的技術(shù)、人員、資金等條件，近期內(nèi)也較難實(shí)現(xiàn)；一產(chǎn)現(xiàn)代化發(fā)展模式雖然用水量較大，但卻符合通遼市的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)，是一種合理的發(fā)展模式。因此，大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，提升水資源在第一產(chǎn)業(yè)部門的利用效率，是提高區(qū)域水資源支撐能力的重要舉措。

人地關(guān)系地域系統(tǒng)是具有動(dòng)態(tài)性、多層次性和耗散性特點(diǎn)的復(fù)雜開放巨系統(tǒng)[27]。目前，該領(lǐng)域的研究側(cè)重于人地關(guān)系的某一方面或者某些方面，缺乏全方位、多角度的綜合。囿于人地關(guān)系系統(tǒng)的復(fù)雜性，現(xiàn)階段較為綜合的研究無法將區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程的技術(shù)采用問題進(jìn)行細(xì)致的刻畫，這種局限性在局部范圍內(nèi)一定程度上影響研究的精度，但不影響全局范圍水資源開發(fā)利用趨勢的模擬仿真，今后需要與經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)等領(lǐng)域合作，克服這種系統(tǒng)的局限性，提高模型仿真研究的精度，豐富人地關(guān)系地域系統(tǒng)的理論和實(shí)踐。

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Zero Growth of Water Resource Utilization in the Northern Semi-arid Area Based on the System Dynamics Model:A Case Study in Tongliao City of Inner Mongolia Autonomous Region

Xu Dongping1,2a,2b, Li Tongsheng1， Zhao Bo2c， Yang Junhui3

(1.CollegeofUrbanandEnvironmentScience,NorthwestUniversity,Xi’an710127,China; 2a.SchoolofCivilEngineeringandArchtecture, 2b.StateKeyLaboratoryofEcologicalWaterConservancyintheNorthwestAridArea, 2c.AcademicAffairsOffice,Xi’anUniversityofTechnology,Xi’an710048,China; 3.SchoolofTourism,Xi’anInternationalStudiesUniversity,Xi’an710128,China)

In this paper, a case study was made by taking Tongliao City as a typical semi-arid city. The method of system dynamics was used to analyze its allocation of water resources in order to seek the time node for “zero growth” of water resources demand in regional economic development as well as to clarify structural characteristics and development trend of the corresponding industry, and provide useful theoretical reference to regional governments to formulate reasonable economic and social development policies. Along with its social and economic development, Tongliao will achieve “zero growth” of water demand under binding force around 2025; the “tertiary industry-led development mode” is the best mode to achieve the regional sustainable development; the “primary industry modernized development mode” is most likely to accord with the social-economic situation of Tongliao.

water resources； zero growth； system dynamics; semi-arid region; Tongliao City

2015-11-20；

2016-10-24

水利部公益基金項(xiàng)目(201501031)；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51479160)；西安理工大學(xué)科學(xué)研究計(jì)劃(104-256210922)

徐冬平，男(1978-)，吉林松原市人，講師，博士，主要從事人文地理與區(qū)域發(fā)展研究，(E-mail)379821411@qq.com。

李同昇(1960-)，男，陜西岐山縣人，教授，博士生導(dǎo)師，博士，主要從事經(jīng)濟(jì)地理與區(qū)域發(fā)展研究，(E-mail)leetang@nwu.edu.cn。

F127.41

A

1003-2363(2016)06-0092-05