基于SD模型的海淀區(qū)水資源供需平衡模擬與仿真研究*

張 騰張 震，徐 艷※（1.國土資源部農(nóng)用地質(zhì)量與監(jiān)控重點實驗室，北京 10019；2.中國農(nóng)業(yè)大學土地利用與管理中心，北京 10019；.天津市開墾征地事務中心，天津 00221）

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·技術(shù)方法·

基于SD模型的海淀區(qū)水資源供需平衡模擬與仿真研究*

張 騰1，2張 震3，徐 艷1，2※
（1.國土資源部農(nóng)用地質(zhì)量與監(jiān)控重點實驗室，北京 100193；2.中國農(nóng)業(yè)大學土地利用與管理中心，北京 100193；3.天津市開墾征地事務中心，天津 300221）

摘 要針對北京市水資源短缺的現(xiàn)狀，選擇海淀區(qū)為典型研究區(qū)，結(jié)合水資源供需系統(tǒng)所具有的復雜系統(tǒng)特征，在綜合考慮水資源需求、水資源供給、非常規(guī)供水、生態(tài)需水、生產(chǎn)需水、生活需水及缺水率的影響等因素的情況下，分析其水資源供需平衡情況。文章采用系統(tǒng)動力學法，建立海淀區(qū)水資源供需平衡的系統(tǒng)動力學 （SD）模型。并將仿真結(jié)果與歷史數(shù)據(jù)對比，驗證模型的真實性，進而通過該模型對海淀區(qū)2011～2030年的水資源供需平衡情況進行了模擬與仿真分析。根據(jù)控制變量的確定原則，提取若干個敏感決策變量，通過調(diào)整幾種變量的組合，提出了3種發(fā)展模式:現(xiàn)狀趨勢發(fā)展型、經(jīng)濟發(fā)展型及可持續(xù)發(fā)展型。到2030年，現(xiàn)狀趨勢發(fā)展型缺水率將漲到58.94%，二產(chǎn)產(chǎn)值為1.30×107萬元，三產(chǎn)產(chǎn)值為1.94× 108萬元；經(jīng)濟發(fā)展型缺水率將漲到56.16%，二產(chǎn)產(chǎn)值為3.06×107萬元，三產(chǎn)產(chǎn)值為3.54×108萬元；可持續(xù)發(fā)展型缺水率將降到25.94%，二產(chǎn)產(chǎn)值為2.15×107萬元，三產(chǎn)產(chǎn)值為2.53×108萬元。綜合分析，可持續(xù)發(fā)展型最為可取，但因難以量化缺水率與人口增長率之間的關(guān)系，此模式下缺水率也是逐年增加。經(jīng)濟發(fā)展型缺水情況最為嚴重，現(xiàn)狀趨勢發(fā)展型則介于可持續(xù)發(fā)展型與經(jīng)濟發(fā)展型之間。為此，該文最后提出3條對策建議:控制人口與水價、節(jié)水治污與雨水資源化、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與增加外調(diào)地表水量。

關(guān)鍵詞水資源 供需平衡 系統(tǒng)動力學 模擬與仿真 發(fā)展模式

0 引言

水是人類生存與社會發(fā)展不可缺少的自然資源，是經(jīng)濟發(fā)展與社會進步的基礎資源。水資源供需平衡是聯(lián)系水資源與社會經(jīng)濟發(fā)展的一個關(guān)鍵紐帶，是水資源可持續(xù)利用的前提，進而又是社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要保證［1］。一旦遭到破壞，將極難恢復，甚至會喪失對經(jīng)濟社會的支撐能力［2］。對于研究水資源供需平衡這樣內(nèi)部影響因素眾多、反饋關(guān)系復雜、非線性強的復雜體系，系統(tǒng)動力學法有其特有優(yōu)勢。因為系統(tǒng)動力學強調(diào)整體地考慮系統(tǒng)，了解系統(tǒng)的組成及各部分的交互作用，并能對系統(tǒng)進行動態(tài)仿真實驗，考察系統(tǒng)在不同參數(shù)或不同策略因素輸入時的系統(tǒng)動態(tài)變化行為與趨勢［3］。

在已有對北京市水資源供需情況分析的文獻中，有的研究者從氣候變化、水資源消耗特征及流域生態(tài)補償視角探究影響北京水資源的因素及機制，如劉中麗等［4］分析了降水與溫度對北京水資源的影響，認為水資源主要受大氣降水制約，而溫度通過間接的方式影響水資源量；秦凌等［5］對北京市水資源消耗特征的分析，認為人口、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及政策這3個核心因素約束著未來北京市的水資源供需平衡；韓光輝［6］等主張建立流域生態(tài)補償制度，打破行政區(qū)劃人為分割完整流域的現(xiàn)實，實現(xiàn)上下游水資源整合調(diào)度。該類研究未意識到水資源供需的系統(tǒng)性、動態(tài)性，其結(jié)論不能全面反映水資源供需大系統(tǒng)中各因素的因果、聯(lián)動。也有研究者分別研究了用水結(jié)構(gòu)、節(jié)水狀況、境外調(diào)水、用水價格調(diào)整等政策與對策對北京水資源承載力的影響。如馮海燕等［7］利用系統(tǒng)動力學模型衡量了北京水資源在不同情景下可承載的工業(yè)、農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值與人口數(shù)量，認為延續(xù)現(xiàn)狀的用水模式，未來的水資源承載力將非常脆弱，但其未進行模型的模擬校驗，且所用數(shù)據(jù)多是規(guī)劃數(shù)據(jù)，所得結(jié)論有失說服力；范英英等［8］模擬了5項水資源政策對水資源承載力的影響，認為調(diào)水工程對水資源承載力意義重大，但該文也未能進行模型的歷史擬合，模型真實性難以保證。

該文通過對水資源供需系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)進行因果關(guān)系分析，以水資源供需平衡為核心，利用Vensim-PLE軟件構(gòu)建了海淀區(qū)水資源供需平衡SD模型，并嚴格進行模型的真實性檢驗。通過改變模型中決策變量的值，進行多情景方案的仿真模擬，設計出3種方案。方案的仿真模擬結(jié)果能較真實、動態(tài)的模擬出規(guī)劃年2010～2030年期間人口、社會經(jīng)濟、環(huán)境及水資源的發(fā)展變化趨勢。最后，參考水資源供需平衡SD模型運行結(jié)果，針對性地提出緩解研究區(qū)水資源供需失衡的對策建議，以期通過模型的建立與發(fā)展模式的劃分為決策者提供科學的決策依據(jù)。

1 研究區(qū)現(xiàn)狀

1.1 自然地理概況

海淀區(qū)位于北京市區(qū)西北部，地處華北平原的北部邊緣地帶，地理位置北緯39°53＇～40°09＇，東經(jīng)116°03＇～116°23＇；東與西城區(qū)、朝陽區(qū)相鄰，南與西城區(qū)、豐臺區(qū)毗連，西與石景山、門頭溝區(qū)交界，北與昌平區(qū)接壤，全區(qū)總面積426km2。氣候?qū)贉貛駶櫦撅L氣候區(qū)，年均氣溫12.5℃，1月份平均氣溫-4.4℃，極端最低氣溫為-21.7℃，7月份平均氣溫為25.8℃，最高氣溫為41.6℃。年平均降水量628.9mm，集中于夏季的6～8月，降水量為465.1mm，占全年降水的70%；冬季的當年12月至翌年2月份降水量最少，僅占1%。

1.2 人口與社會經(jīng)濟

近年來，海淀區(qū)人口不斷增加，參考“十一五”時期，戶籍人口數(shù)由2006年的198.93萬人增加到2010年的219.59萬人，年均人口增長速率為2.7%；常住人口由2006年的268.7萬人增加到2010年的328.1萬人，年均人口增長速率為3.9%。2010年城鎮(zhèn)化率為95.9%，人口自然增長率為4.1%，機械增長率為18%。 “十一五”期間，海淀區(qū)地區(qū)生產(chǎn)總值已由2006年的1 594.6億元，增長到2010年的2 771.6億元，年平均遞增為17.8%。2010年比2009年增長了13.2%，2010年地區(qū)生產(chǎn)總值中，三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的比重由2009年的0.1:15.6:84.3變?yōu)?.1:14.4:85.6。第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值1.4億元，比2009年下降5.3%，第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值399.0億元，增長4.5%，第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值2 371.2億元，增長14.9%。

1.3 水資源

海淀區(qū)境內(nèi)有大小河流18條，總長度136.2km，水資源總量1.9億m3，其中可利用自產(chǎn)地表水資源量為1 686萬m3；指標水可利用量為1 385.3萬m3。多年平均 （1980～2005年）淺層地下水可開采量為1.423 07億m3。年用水量約2.8億～3.1億m3，用水量遠大于水資源可利用量，其中只有河湖環(huán)境用水約3 000萬m3為外調(diào)地表水。南水北調(diào)中線工程北京段二期預計2016年竣工，完成后每年向北京供水10.5億m3，其中海淀區(qū)約1.5億m3。海淀區(qū)行業(yè)用水量變化比較大，其中農(nóng)業(yè)與工業(yè)用水量大幅度減少，而隨著人口增長與城市化進程的加快，生活用水量迅速增加，河湖環(huán)境用水量變化不大。2010年全年用水總量2.960 3億m3，其中生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生態(tài)環(huán)境用水量比重為84.97:3.03:0.74:11.26，全年節(jié)水總量20萬m3，降水量483.4mm。

2 SD模型的建立

2.1 模型邊界與變量的確定

系統(tǒng)大部分是開放系統(tǒng)，與環(huán)境之間存在著頻繁的信息、物質(zhì)及能量的交換，所以必須針對具體問題的需要，由所研究問題與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對邊界進行確定［9］。因此在劃定模型邊界時，將對水資源有直接重要影響的因素劃在邊界之內(nèi)，這些因素相互作用、相互影響、相互制約，共同影響水資源系統(tǒng)。海淀區(qū)水資源承載力模型邊界以海淀區(qū)行政規(guī)劃區(qū)劃為邊界。系統(tǒng)模擬時間邊界確定為2006～2030年，其中2006～2010年用來檢驗模型真實性，對2010～2030年進行模擬仿真研究，時間間隔為1年。

根據(jù)海淀區(qū)相關(guān)資料及其實際情況，將海淀區(qū)水資源供需系統(tǒng)劃分為:生活需水子系統(tǒng)、生產(chǎn)需水子系統(tǒng)、生態(tài)需水子系統(tǒng)、供水子系統(tǒng)等4個子系統(tǒng)。子系統(tǒng)間的相互結(jié)構(gòu)關(guān)系大致如圖1所示。

圖1 海淀區(qū)水資源供需系統(tǒng)結(jié)構(gòu)關(guān)系

生活需水子系統(tǒng)由城鎮(zhèn)生活需水與農(nóng)村生活需水兩大分支構(gòu)成。其中城鎮(zhèn)生活需水由城鎮(zhèn)人口乘以城鎮(zhèn)生活用水定額所得，農(nóng)村生活需水由農(nóng)村人口乘以農(nóng)村生活用水定額所得。生產(chǎn)需水子系統(tǒng)的生產(chǎn)需水量為三次產(chǎn)業(yè)需水量的總和。一產(chǎn)需水由農(nóng)業(yè)灌溉需水與牲畜需水構(gòu)成；二產(chǎn)需水為二產(chǎn)產(chǎn)值與萬元GDP的乘積；三產(chǎn)同理。生態(tài)需水子系統(tǒng)的生態(tài)需水量主要考慮為河湖需水量，其分為河道內(nèi)生態(tài)用水與河道外生態(tài)用水。前者用來保護與改善河道、河灘生態(tài)，后者則主要用來綠化。供水子系統(tǒng)的總供水量為地表水供水量、地下水供水量、引入水量、中水再生利用量、農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水量及可收集雨水量等6個變量的和。該模型所用變量類型及名稱列于表1。

表1 模型中的變量

2.2 流程圖構(gòu)建

通過對海淀區(qū)水資源供需系統(tǒng)4個子系統(tǒng)的相互結(jié)構(gòu)關(guān)系分析與表1所列變量，以缺水率為核心，建立海淀區(qū)水資源供需系統(tǒng)的SD模型流程圖，如圖2所示。

圖2 海淀區(qū)水資源供需系統(tǒng)的SD模型流程

2.3 模型參數(shù)的確定與方程的建立

2.3.1 模型參數(shù)的確定

系統(tǒng)動力學模型的行為模式與結(jié)果主要取決于模型結(jié)構(gòu)，即反饋模型的行為對參數(shù)的變化時不敏感的，模型對參數(shù)的準確度有適當?shù)囊?，能滿足建模要求即可。參數(shù)值可通過4種方法確定:a.參數(shù)的估計方法有經(jīng)調(diào)查獲得的第一手資料；b.從模型中部分變量間關(guān)系中確定參數(shù)值；c.分析已掌握的有關(guān)系統(tǒng)的知識估計參數(shù)值；d.根據(jù)模型的參考行為特性估計參數(shù)［10］。該文由于資料較齊全，主要參數(shù)值確定是由查閱相關(guān)資料獲得的，然后依照4個子系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與變量之間的相互關(guān)系來確定主要參數(shù)的值。

數(shù)據(jù)來源有限，該文結(jié)合《北京海淀統(tǒng)計年鑒》 （2006～2012） 《北京區(qū)域統(tǒng)計年鑒》 （2006～2012）《中國水利年鑒》（2006～2012）《海淀區(qū)“十一五”時期水資源保護與利用發(fā)展規(guī)劃》、《海淀區(qū)“十二五”時期水資源保護與利用發(fā)展規(guī)劃》、《北京市主要行業(yè)用水定額》（發(fā)布稿）、《北京水資源公報》、《中國 （縣）市經(jīng)濟社會統(tǒng)計年鑒》（2006～2012）可確定如下參數(shù)。

農(nóng)村生活用水定額為每年75m3/人，城鎮(zhèn)生活用水定額每年80.65m3/人，城鎮(zhèn)化率95%，2005年總?cè)丝跒?58.3萬，年均增長率為3.9%，二產(chǎn)產(chǎn)值，三產(chǎn)產(chǎn)值，農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水率為0.2，大牲畜需水定額14.6 m3/頭，小牲畜需水定額7.3 m3/頭，大牲畜頭數(shù)2.772 4萬，小牲畜頭數(shù)15.6萬，萬元GDP耗水量11.6m3，污水處理率95%，生活污水排放率0.4，生產(chǎn)污水排放率0.35，平均每年可收集雨水50萬m3。中水再生利用率年際波動明顯，用表函數(shù)“WITH LOOKUP”插值求得，其余常數(shù)變量由近年數(shù)據(jù)加權(quán)平均取得。

2.3.2 方程的建立［11］水平變量L的方程:

式中，L（t）是t時刻的積累變量值；R（t）是該積累變量變化的速率。

速率變量R的方程:

式中，R（t）是積累變量變化的速率；L（t）是t時刻積累變量值；A（t），e（t）分別是t時刻輔助變量與外生變量值；c是常數(shù)。

輔助變量A的方程:

式中，A*（t）是除了待求輔助變量之外的其他輔助變量。

該文水資源供需平衡系統(tǒng)涉及47個方程，篇幅所限，現(xiàn)選12個關(guān)鍵變量將其名稱、單位及SD方程式列于表2。

表2 模型中變量及方程式

2.4 模型有效性檢驗

模型的構(gòu)建完成后，必須對其進行有效性檢驗以確保模型的結(jié)構(gòu)及其行為跟實際系統(tǒng)大致等同。檢驗方法可分為:直觀檢驗、運行檢驗、真實性檢驗及靈敏度分析等4種方法［12］。

（1）直觀檢驗。主要檢驗模型在外觀上與實際系統(tǒng)是否相像，參數(shù)是否具有可靠性。經(jīng)檢驗，建立的模型符合要求。

（2）運行檢驗。運行Vensim-PLE中的工具“Units Check”與“Check Model”，得到“Units are A.O.K.”與“Model is OK.”模型通過了運行檢驗。

（3）真實性檢驗。水資源系統(tǒng)是復雜的反饋系統(tǒng)，涉及參數(shù)較多，所需數(shù)據(jù)也較多，要將所有變量關(guān)系定量化、數(shù)據(jù)精確化是難以做到的、也是無必要的，系統(tǒng)的復雜性決定了其時間與空間的復雜度［13］。該研究主要以總?cè)丝?、生活需水及三產(chǎn)產(chǎn)值為例進行歷史擬合以驗證模型真實性，模擬time step為1年，設置initial time為2006年，final time為2011年，結(jié)果如表3。只有2007年二產(chǎn)產(chǎn)值的擬合誤差大于5%，表明該系統(tǒng)的SD模型真實性檢驗效果良好。

（4）靈敏度分析。所謂靈敏度分析，就是改變模型中的參數(shù)、結(jié)構(gòu)，運行模型、比較模型的輸出，從而確定其影響的程度。靈敏度分析有2種:結(jié)構(gòu)靈敏性分析與參數(shù)靈敏性分析。前者主要是研究模型中因果關(guān)系的變化對模型行為的影響。目的有三:其一，試驗參數(shù)值不確定性的影響；其二，增強洞察力，提高模型的有效性；其三，指導參數(shù)估計與結(jié)構(gòu)關(guān)系的確定，幫助政策分析［14］。該文系統(tǒng)模型中因果關(guān)系明確，不存在爭議現(xiàn)象。參數(shù)靈敏度分析，為研究模型行為對參數(shù)值在合理范圍內(nèi)變化的靈敏度，檢查模型行為模式是否因為某些參數(shù)的微小變動而改變。一般把合格的模型的參數(shù)數(shù)據(jù)變大或者變小不會引起模型行為的變化，模型是不靈敏的。當改變的是參數(shù)X，輸出變量為Y時，可建立靈敏度S分析表達式:

表3 2006～2011年模型真實性檢驗結(jié)果

該文挑選萬元 GDP耗水量作為實驗因子，從11.6m3/萬元變化為13m3/萬元，發(fā)現(xiàn)缺水率的變化趨勢沒有變動。缺水率變化趨勢見圖3。

圖3 改變?nèi)f元GDP耗水量后缺水率變化趨勢對比

3 模式設計與仿真分析

以2010為現(xiàn)狀年，對海淀區(qū)人口、濟發(fā)展與水資源供需平衡情況進行模擬分析，模擬步長為1a，模擬時間到2030年。根據(jù)控制變量的確定原則，提取若干個敏感決策變量，結(jié)合系統(tǒng)模擬過程與目標變量的變化，對模型作擾動分析。通過調(diào)整幾種變量的組合，建立現(xiàn)狀趨勢發(fā)展型、經(jīng)濟發(fā)展型及可持續(xù)發(fā)展型等3種發(fā)展模式。

（1）現(xiàn)狀趨勢發(fā)展型。假設模型在現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)發(fā)展、人口增長及現(xiàn)狀用水情況下運行，分析水資源的供需趨勢。各決策變量指標值維持現(xiàn)有發(fā)展趨勢不變。這種情況下，到2030年，缺水率將漲到58.94%，二產(chǎn)產(chǎn)值為1.30×107萬元，三產(chǎn)產(chǎn)值為1.94×108萬元。

（2）經(jīng)濟發(fā)展型。此模式首要突出經(jīng)濟發(fā)展的地位，必然伴隨對生態(tài)的忽視，模型中表現(xiàn)為萬元GDP耗水量的上漲。需要在現(xiàn)狀趨勢發(fā)展型基礎上提高各產(chǎn)業(yè)增長率；產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴大驅(qū)動生產(chǎn)用水量增加；伴隨經(jīng)濟發(fā)展，生活水平與生活質(zhì)量提高，生活用水將略有增長，相應提高污水排放率。將變量萬元GDP耗水量漲到15m3，城鎮(zhèn)化率增到98%，生活污水排放率為0.45，生產(chǎn)污水排放率為0.4。這種情況下，到2030年，缺水率將漲到56.16%，二產(chǎn)產(chǎn)值為3.06×107萬元，三產(chǎn)產(chǎn)值為3.54×108萬元。

圖4 3種模式下的缺水率仿真預測

（3）可持續(xù)發(fā)展型。可持續(xù)發(fā)展，即為三次產(chǎn)業(yè)增長率持續(xù)增加，且擺脫了以大量耗水為代價來換取GDP增長的這種現(xiàn)象。因此可以預想在此模式下，萬元GDP耗水量，生活、生產(chǎn)污水排放率及農(nóng)村、城鎮(zhèn)生活用水定額都大量降低，加上中水再生與農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水技術(shù)的進步，中水再生利用率、農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水率顯著提升，同時，二、三產(chǎn)增長率一定程度上擺脫水資源限制而持續(xù)上升。將變量萬元GDP耗水量調(diào)整為7.5m3，生活污水排放率0.2，生產(chǎn)污水排放率0.25，中水再生利用率95%，農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水率0.75，二產(chǎn)增長率11%，三產(chǎn)增長率17%。這種情況下，到2030年，缺水率將降到25.94%，并有繼續(xù)回落趨勢，二產(chǎn)產(chǎn)值為2.15×107萬元，三產(chǎn)產(chǎn)值為2.53×108萬元。

3種發(fā)展模式的主要變量的仿真預測圖如圖4～圖6所示。

圖5 3種模式下的二產(chǎn)產(chǎn)值仿真預測

圖6 3種模式下的三產(chǎn)產(chǎn)值仿真預測

4 討論

通過對以上3種模式仿真預測的結(jié)果對比分析，可以發(fā)現(xiàn)，在預測期內(nèi)3種模式的二產(chǎn)、三產(chǎn)產(chǎn)值由高到低依次為經(jīng)濟發(fā)展型、可持續(xù)發(fā)展型及現(xiàn)狀趨勢發(fā)展型，缺水率由高到底依次是經(jīng)濟發(fā)展型、現(xiàn)狀趨勢發(fā)展型及可持續(xù)發(fā)展型。綜合分析二產(chǎn)產(chǎn)值、三產(chǎn)產(chǎn)值及缺水率等3個因素，相對而言，可持續(xù)發(fā)展型更有利于當?shù)厣a(chǎn)、生活與生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展。但是可以清楚看到，盡管可持續(xù)發(fā)展型采取了生產(chǎn)節(jié)水、降低污水排放率、提高中水再生利用能力等一系列措施，其供水缺口在預測期內(nèi)仍不斷擴大。水資源供需失衡對地區(qū)發(fā)展的限制性不言而喻，針對這種情況，結(jié)合對海淀區(qū)發(fā)展情況的綜合分析，該文提出以下對策建議。

4.1 控制人口與水價

引起研究區(qū)供水缺口持續(xù)擴大的關(guān)鍵原因是人口每年增加，而農(nóng)村與城鎮(zhèn)生活用水定額不會顯著降低，這就導致生活需水量逐年增加，這完全符合近年來海淀區(qū)農(nóng)業(yè)與工業(yè)用水量大幅度減少，而隨著人口增長與城市化進程的加快，生活用水量迅速增加的現(xiàn)狀事實。這就要求對研究區(qū)的人口增長與人均用水量雙管齊下。后者通過合理調(diào)整水價可控，而降低人口增長可以通過將首都的部分行政職能分享給周邊城市等方式實現(xiàn)。海淀在該文中只是作為一個分析北京市水資源供需平衡的典型研究區(qū)，不論水價的調(diào)整還是人口的控制，都需要決策者在更大背景下從長計議。

4.2 節(jié)水治污與雨水資源化

在加快發(fā)展經(jīng)濟的同時，一方面要提高水資源利用率，一方面還要堅決防治水污染，從根本上治理生態(tài)危機［15］，從而利于解決水資源供需失衡問題?？梢酝ㄟ^改進灌溉方式與灌溉制度，提高農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水率等措施來節(jié)約農(nóng)業(yè)灌溉用水。此外，提高污水處理與中水再生利用能力，增加中水再生利用量，也是緩解水資源供需壓力的關(guān)鍵。但是，在不考慮開源增加供水量的情況下，僅依靠開發(fā)常規(guī)的地表水與地下水，以及有限方式的非常規(guī)供水，在很大程度上仍難以緩解水資源供需失衡的問題。因此，要合理開發(fā)利用雨水資源，實現(xiàn)雨水的資源化。如海淀區(qū)是旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，水資源貧乏，農(nóng)業(yè)干旱造成的減產(chǎn)后果最為嚴重，要充分利用當?shù)氐挠晁?，在技術(shù)與工程設施的支持下建設“雨養(yǎng)”農(nóng)業(yè)，將雨水資源化，同時可收集雨水量能作為未來社會經(jīng)濟發(fā)展的備用水源。

4.3 調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與增加外調(diào)地表水量

近年來海淀區(qū)第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，在地區(qū)生產(chǎn)總值中所占比例已由2006年的82.1%提升到2010年的85.6%。第三產(chǎn)業(yè)中的新興產(chǎn)業(yè)，如電子、信息及空間技術(shù)，它們的萬元GDP耗水量普遍很低，因此可以結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H，通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提升第三產(chǎn)業(yè)中新興產(chǎn)業(yè)的比重，進而能大幅度降低區(qū)域的生產(chǎn)需水量。這一點對于三產(chǎn)所占生產(chǎn)總值比例為最大的區(qū)域的生產(chǎn)節(jié)水效果最為明顯。此外，海淀近年的外調(diào)地表水只有河湖環(huán)境用水這3 000萬m3，因此可以考慮增加外調(diào)地表水量來部分緩解該區(qū)域的水資源供需失衡壓力，南水北調(diào)中線北京段竣工引水后會對海淀區(qū)水資源供需失衡的緩解大有幫助。

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SIMULATION AND EMULATION ON THE EQUILIBRIUM OF SUPPLY AND DEMAND OF WATER RESOURCES IN HAIDIAN DISTRICT BASED ON THE SD MODEL

Zhang Teng1，2，Zhang Zhen3，Xu Yan1，2※
（1.Key Laboratory of Agricultural Land Quality，Ministry of Land and Resources，Beijing 100193；2.Land Use and Management Research Center of China Agricultural University，Beijing 100193；3.Tianjing Land Reclamation&Expropriation Affairs Center，Tianjin 300221）

AbstractAiming at the present situation of water shortage in Beijing City，choosing Haidian District as the typical research area，this paper analyzed the supply and demand balance of water resources and the complex characteristics based on considering the factors such as water demand and supply，unconventional water supply，ecological water requirement，production water requirement，living water requirement and water lacking rate.The system dynamics（SD）model of water supply and demand balance in Haidian District was established by system dynamics method，and was validated by comparing the simulation result with historical data.It simulated the situation of water supply and demand balance in Haidian District from the year 2011 to 2030 using this model.According to the principle of determining control variables，this paper put forward three development modes，i.e.，development mode with current trend，economic development mode and sustainable development mode，through adjusting the combinations of the sensitive decision variables.The results showed that，by the year 2030，for the 3 development modes，the water deficiency rate would be increased to 58.94%，56.16%，and 25.94%，respectively，the output value of secondary industry was 1.30×105，3.06×105and 2.15×105million yuan，respectively，and the tertiary industry value was 1.94×106，3.54×106and 2.53×106million yuan，respectively.The sustainable development mode was the most desirable，but the water deficiency rate was increasing year by year because of the difficulty to quantify the relationship between the water deficiency rate and population growth rate.The economic development mode was confronted with the most severe water shortages crisis.Finally，the paper put forward three countermeasures，i.e.，controlling the population and the water price；saving water，curbing water pollution，and making use of rainwater；adjusting the industrial structure and increasing the introduction amount of surface water.

Keywordswater resources；supply and demand balance；system dynamic；simulation；development mode

中圖分類號：F323.213；N941.3；G303

文獻標識碼：A

文章編號：1005-9121［2016］02-0029-08

doi:10.7621/cjarrp.1005-9121.20160204

收稿日期：2014-09-01

作者簡介：張騰 （1990—），男，山東日照人，碩士。研究方向:土地調(diào)查與評價?！ㄓ嵶髡?徐艷 （1977—），女，新疆烏魯木齊人，副教授。研究方向:土地利用與評價、土地整治。Email:xyan@cau.edu.cn

*基金項目：國家自然科學基金項目“華北平原集約化農(nóng)區(qū)耕作單元形成機制和農(nóng)田規(guī)模經(jīng)營效率測算研究”（41301614）