水資源設(shè)計(jì)承載力的探討

丁晶, 覃光華, 李紅霞

(1.四川大學(xué) 水力學(xué)與山區(qū)河流開發(fā)保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都 610065; 2.四川大學(xué) 水利水電學(xué)院,四川 成都 610065)

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水資源設(shè)計(jì)承載力的探討

丁晶1,2, 覃光華1,2, 李紅霞1,2

(1.四川大學(xué) 水力學(xué)與山區(qū)河流開發(fā)保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都 610065; 2.四川大學(xué) 水利水電學(xué)院,四川 成都 610065)

在現(xiàn)階段水資源承載力定義中,由于未深入考慮主體(水資源)隨時(shí)間變化的不確定性,并且所涉及的客體過(guò)于理論化、抽象化、籠統(tǒng)化,往往導(dǎo)致計(jì)算成果難以用于實(shí)踐。本文將“設(shè)計(jì)”的概念和思維融入到水資源承載力之中,提出水資源設(shè)計(jì)承載力的確切定義，并界定其內(nèi)涵。根據(jù)設(shè)計(jì)的供水保證率和發(fā)展模式分別計(jì)算相應(yīng)的可供水量和用水量,基于供用水平衡,推求出可承載的最大人口數(shù)量。經(jīng)過(guò)分析和實(shí)例驗(yàn)證,證明水資源設(shè)計(jì)承載力計(jì)算簡(jiǎn)單且成果實(shí)用。

水資源;承載力;設(shè)計(jì)承載力;發(fā)展模式

近些年來(lái),水資源短缺嚴(yán)重影響了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,關(guān)于水資源承載力的研究成為了非常熱門的課題[1]。盡管在這個(gè)領(lǐng)域的探索已經(jīng)歷了較長(zhǎng)時(shí)間,施雅風(fēng)、李令躍、左其亭、龍騰銳等學(xué)者對(duì)水資源承載力已做了較深入的研究,取得了一些成果,但關(guān)于水資源承載力的定義和內(nèi)涵仍較為模糊,并存在一定的分歧[2-8]。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,分別從水資源主體和客體的角度分析歸納出現(xiàn)階段水資源承載力定義的兩大不足,將“設(shè)計(jì)”的概念和思維融入到水資源承載力之中,提出了“水資源設(shè)計(jì)承載力”以代替現(xiàn)有常用名詞“水資源承載力”。水資源設(shè)計(jì)承載力有全新的內(nèi)涵和確切的定義。本文探討的重點(diǎn)在于全面分析與水資源設(shè)計(jì)承載力緊密相關(guān)的關(guān)鍵問(wèn)題。

1　現(xiàn)階段水資源承載力定義的不足

水資源承載力是以水資源作為主體和以主體支撐的各部分作為客體組成的復(fù)雜體系中顯示出來(lái)的一種特殊定量特征[9-10]。這個(gè)具有重要意義的定量特征,既取決于主體也受制于客體。因此，它的性質(zhì)必然與主體和客體的性質(zhì)緊密相關(guān)。分析主體性質(zhì)引出現(xiàn)有水資源承載力涵義的第一個(gè)不足;繼而分析客體性質(zhì)引出現(xiàn)有水資源承載力涵義的第二個(gè)不足。

第一個(gè)不足是未深入考慮主體(水資源)隨時(shí)間變化的不確定性。水資源量受眾多因素的影響,不僅隨日、旬、季的變化而變化,而且也隨年而變。對(duì)于未來(lái)的某一個(gè)時(shí)間或時(shí)段,水資源量是一個(gè)不確定性量。在推求承載力時(shí),若將其視為一個(gè)已知的確定量就背離了水資源量固有的稟性,因缺乏堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),獲得的結(jié)論就失去了可信性。水資源量對(duì)于未來(lái)任何一年,可能會(huì)出現(xiàn)各種各樣的數(shù)值,只是概率的大小不同而已。若要對(duì)未來(lái)某一年可能出現(xiàn)的水資源量作出預(yù)測(cè),當(dāng)前只能基于水資源量的隨機(jī)變化特性,借助概率論的統(tǒng)計(jì)手段來(lái)達(dá)到。例如某一年出現(xiàn)水資源量等于或大于100億m3的可能性為70%。在推求承載力時(shí),若需要一個(gè)明確而固定的水資源量,則涉及選擇一個(gè)合理保證率(可能性)的問(wèn)題。這就與“設(shè)計(jì)”相聯(lián)系。

第二個(gè)不足是傳統(tǒng)水資源承載力概念中涉及的客體過(guò)于理論化、抽象化、籠統(tǒng)化,導(dǎo)致實(shí)踐上難以應(yīng)用。水資源承載力的客體一般是指廣義的相關(guān)系統(tǒng)[9],此相關(guān)系統(tǒng)包括經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)等,同時(shí)還涉及技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和資源合理利用程度等?，F(xiàn)有研究成果在涉及水資源承載力時(shí)加上了若干條件,如在某一歷史發(fā)展階段,以維護(hù)生態(tài)環(huán)境良性發(fā)展為條件,以可預(yù)見的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和社會(huì)發(fā)展水平為依據(jù),在水資源得到合理開發(fā)和利用的條件下等,并且追求的是在這些條件下的最優(yōu)解(最大值)。從形式上看,對(duì)于研究對(duì)象的表述客觀且具體,但實(shí)質(zhì)上難以應(yīng)用于實(shí)踐,因此一般都采取主觀性簡(jiǎn)化,但如此會(huì)導(dǎo)致研究結(jié)果缺乏實(shí)際意義。

為了使水資源承載力概念中所涉及的客體客觀實(shí)際并且成果有實(shí)用價(jià)值,必須進(jìn)行三大轉(zhuǎn)變:一是從理想到現(xiàn)實(shí)的轉(zhuǎn)變;二是從抽象到針對(duì)的轉(zhuǎn)變;三是從籠統(tǒng)到具體的轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵在于將“設(shè)計(jì)”二字冠于“承載力”之前,即“水資源設(shè)計(jì)承載力”。

2　水資源設(shè)計(jì)承載力的涵義

“設(shè)計(jì)”一詞為人們熟知并廣泛使用。這里引用“設(shè)計(jì)”一詞并無(wú)特殊之處,仍保持著其一般的涵義?！霸O(shè)計(jì)”就一般而言是指，在正式做某項(xiàng)工作之前,依據(jù)對(duì)某一特定事物或現(xiàn)象的某些特性、定量特征的認(rèn)識(shí),根據(jù)一定的目的要求,預(yù)先制定方法,作出判斷、抉擇和取舍。設(shè)計(jì)過(guò)程中,人類思維起著關(guān)鍵作用,而人的智慧和能動(dòng)性則是決定性的因素。設(shè)計(jì)的焦點(diǎn)是目的,不同的目的就會(huì)出現(xiàn)截然迥異的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)所固有的這種性質(zhì),無(wú)疑會(huì)蘊(yùn)藏在設(shè)計(jì)承載力的涵義中。為了形象地說(shuō)明“設(shè)計(jì)承載力”,這里以“設(shè)計(jì)洪水”作對(duì)比論述。所謂“設(shè)計(jì)洪水”是指水利水電工程設(shè)計(jì)所依據(jù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水[11]。這樣“設(shè)計(jì)洪水”就從“一般洪水”的范疇中分離出來(lái),而具有明顯的個(gè)性和特殊含義。

類似地,所謂水資源設(shè)計(jì)承載力是指在設(shè)計(jì)的水資源量和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式下的水資源承載力。顯然,設(shè)計(jì)的發(fā)展模式一經(jīng)確定,與之相應(yīng)的承載力就會(huì)出現(xiàn)。舉例說(shuō)明,一個(gè)城市的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式可能是多種多樣的,其中有些是不合理的,難以持續(xù)發(fā)展,有些則是合理和可持續(xù)發(fā)展的。對(duì)于合理和可持續(xù)發(fā)展的幾種模式可能有幾種對(duì)應(yīng)的承載力。若幾種模式中不包括設(shè)計(jì)的發(fā)展模式,那么這些模式對(duì)應(yīng)的承載力都不合乎要求。設(shè)計(jì)承載力只能基于設(shè)計(jì)的發(fā)展模式而產(chǎn)生,可見“設(shè)計(jì)”的重要性。

現(xiàn)階段水資源承載力的定義中,最終結(jié)果常表達(dá)為:

1)最大的農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城市規(guī)模和人口[3];

2)人口增長(zhǎng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最大容量[4];

3)對(duì)該地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所能提供的最大支承力[5];

4)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最大規(guī)模[12]。

本文從現(xiàn)實(shí)性出發(fā),除提出水資源設(shè)計(jì)承載力的新涵義,還建議以最大人口數(shù)量作為與該定義相匹配的最終結(jié)果。其理由如下:人類社會(huì)中,人是起主宰作用的決定性因素,是社會(huì)不可缺少的基礎(chǔ)。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的規(guī)模在很大程度上取決于人的規(guī)模(以人口數(shù)量表征)。因此,以最大人口數(shù)量可以間接表示最大社會(huì)經(jīng)濟(jì)規(guī)模。當(dāng)然,最大人口數(shù)量在一般情況下并不會(huì)等同于最大社會(huì)經(jīng)濟(jì)規(guī)模。但是,在當(dāng)前人類社會(huì)條件下,從總體而言,一個(gè)城市或地區(qū)的人口數(shù)量可以在一定程度上表征社會(huì)經(jīng)濟(jì)的規(guī)模。以最大人口數(shù)量作為水資源設(shè)計(jì)承載力最終結(jié)果的定量表示是合理的。

綜上所述,水資源設(shè)計(jì)承載力是指在設(shè)計(jì)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式下,一定供水保證率的水資源量可以支撐的最大人口數(shù)量。水資源設(shè)計(jì)承載力和現(xiàn)階段水資源承載力具有本質(zhì)的差異。前者是對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)發(fā)展模式的一種設(shè)計(jì)特征量,后者則是在多重條件限定下、難以直接應(yīng)用于實(shí)踐的量。

3　關(guān)鍵問(wèn)題分析

由水資源設(shè)計(jì)承載力的涵義可以看出,要準(zhǔn)確地計(jì)算出一個(gè)地區(qū)的水資源設(shè)計(jì)承載力,關(guān)鍵在于供水保證率和發(fā)展模式的確定(設(shè)計(jì))。

3.1供水保證率的確定

供水保證率是指預(yù)期供水量在多年供水中能夠得到充分滿足的年數(shù)出現(xiàn)的概率。其中居民用水的供水保證率較高,一般在95%以上;工業(yè)用水的供水保證率在90%以上;因地域廣大并受經(jīng)濟(jì)條件、自然條件的限制,農(nóng)村供水保證率相對(duì)較低。由于供水工程的水源不同和用水戶不同,并受經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境的影響,供水保證率的計(jì)算需綜合考慮各項(xiàng)因素。

3.2設(shè)計(jì)發(fā)展模式的確定

關(guān)于設(shè)計(jì)發(fā)展模式的確定,以下就設(shè)計(jì)發(fā)展模式的分類、設(shè)計(jì)發(fā)展模式中應(yīng)包含哪些指標(biāo)，以及指標(biāo)應(yīng)如何合理地定量共3個(gè)問(wèn)題加以論述。

3.2.1設(shè)計(jì)發(fā)展模式的分類

設(shè)計(jì)發(fā)展模式反映的是人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段與水資源利用有關(guān)的各因素(特征)的特性和關(guān)系。發(fā)展模式的確定必須從戰(zhàn)略層面上考慮,因?yàn)樗c基本國(guó)策、經(jīng)濟(jì)方針、發(fā)展規(guī)劃等密切相關(guān)。例如地區(qū)發(fā)展戰(zhàn)略對(duì)水資源分配和利用有重要影響;管理法制和體制在一定程度上影響著承載力,特別是通過(guò)科技進(jìn)步提高水資源利用率和重復(fù)利用率以及污水處理率等從而提高水資源承載力。發(fā)展模式分類的具體依據(jù)可能多種多樣。本文就人類生活、經(jīng)濟(jì)和科技水平的差異嘗試性地提出了3類發(fā)展模式,見表1。

表1　水資源設(shè)計(jì)承載力的3類發(fā)展模式

必須指出:在推求水資源承載力之前,必須明確水資源所支承的水平。不同的支承水平會(huì)有不同的承載力與之對(duì)應(yīng)。顯然,這與設(shè)計(jì)目的息息相關(guān),如追求的目的是Ⅰ類,即必須以Ⅰ類發(fā)展模式作為設(shè)計(jì)依據(jù)來(lái)推求承載力。獲得的最終結(jié)果即為此發(fā)展模式下的設(shè)計(jì)承載力。

3.2.2設(shè)計(jì)發(fā)展模式的指標(biāo)選擇

3.2.2.1指標(biāo)選取原則

原則上,選擇的指標(biāo)必須具有下列特性:①對(duì)水資源承載力的影響較大;②概念清晰;③物理意義明確;④易于相互之間作對(duì)比;⑤實(shí)踐操作方便。

3.2.2.2指標(biāo)選取

探求承載力時(shí)所涉及到的因素和與之相關(guān)的各種關(guān)系可以由一些特殊的定量指標(biāo)體現(xiàn)出來(lái)。這些定量指標(biāo)大體上可分為如下幾類:表示社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)主要特征的指標(biāo)、表示生態(tài)系統(tǒng)主要特征的指標(biāo)、表示科技發(fā)展水平的指標(biāo)等。在指標(biāo)選取原則的基礎(chǔ)上,為從不同的角度顯示用水特性、用水結(jié)構(gòu)和用水效率等與水資源承載力密切相關(guān)的基本特征要素,選取了設(shè)計(jì)承載力指標(biāo)體系,見表2。

表2　水資源設(shè)計(jì)承載力指標(biāo)體系

3.2.2.3未包括“三條紅線”的原因

表2中所選取的指標(biāo),在一定程度上刻畫了人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的某種模式,但仍存在不少問(wèn)題。比如選定的指標(biāo)中沒有全部包含文獻(xiàn)[13]中明確提出的水資源管理“三條紅線”指標(biāo):用水總量、用水效率和水質(zhì)達(dá)標(biāo)率。用水總量指研究地區(qū)(城市)的全部用水量;用水效率指萬(wàn)元GDP用水量和灌溉水有效利用系數(shù);水質(zhì)達(dá)標(biāo)率指水質(zhì)達(dá)標(biāo)的環(huán)境水功能區(qū)數(shù)量占該城市環(huán)境水功能區(qū)總數(shù)的比例。這三條紅線指標(biāo)對(duì)控制不合理的用水增長(zhǎng)、控制不科學(xué)的用水方式和不合理配置以及控制生態(tài)環(huán)境以達(dá)到國(guó)家要求的標(biāo)準(zhǔn)是極其重要的,也是當(dāng)前水資源管理中必須嚴(yán)格遵守的原則。但是作為設(shè)計(jì)水資源承載力分析的指標(biāo),“三條紅線”明顯存在不足。分析如下:

1)用水總量指標(biāo)。對(duì)承載力的影響很大,概念清晰、物理意義明確、實(shí)踐上可操作,但是不能相互之間作對(duì)比。用水總量為一絕對(duì)量,缺乏相互對(duì)比的基礎(chǔ)。同時(shí)對(duì)絕對(duì)量很難做出一般的優(yōu)劣判斷,例如水量1億m3是好是壞,達(dá)標(biāo)還是不達(dá)標(biāo),無(wú)法評(píng)判論斷。一般而言,單位指標(biāo)和相對(duì)指標(biāo)優(yōu)于絕對(duì)指標(biāo)。例如舍棄“用水總量”指標(biāo)而代之以“人均用水量”指標(biāo)或者代之以“用水率”指標(biāo)(用水總量占總供水量的比例)比較合理。

2)用水效率指標(biāo)。用水效率指標(biāo)包含灌溉水有效利用系數(shù)和萬(wàn)元GDP用水量?jī)蓚€(gè)指標(biāo),總體而言,用水效率高對(duì)應(yīng)著較小的萬(wàn)元GDP用水量。雖然,萬(wàn)元GDP用水量是高度綜合的宏觀指標(biāo),可以充分反映總體平均經(jīng)濟(jì)效益,但是既不能反映產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)用水的特性和狀況,也不能真實(shí)地反映用水效率。例如某市2010年萬(wàn)元GDP用水量為97 m3,其中以工業(yè)為主的主城區(qū)為31 m3,而以農(nóng)業(yè)為主的郊區(qū)卻高達(dá)404 m3。兩者差別之大并不是二者的用水效率不同所致的,而是二者的農(nóng)業(yè)比重差別大,最終導(dǎo)致萬(wàn)元GDP用水量異常懸殊。因此，萬(wàn)元GDP用水量并非總是一個(gè)衡量用水效率的客觀而真實(shí)的指標(biāo)。所以,本文采用了灌溉水有效利用系數(shù),而沒有考慮萬(wàn)元GDP用水量。

3)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率。該指標(biāo)的最大問(wèn)題在于實(shí)踐操作不便。環(huán)境功能區(qū)的達(dá)標(biāo)涉及到功能區(qū)水體的水質(zhì)定量狀況。這與污染物的濃度有關(guān),即與水體的水量和納污量有關(guān)。水體的水量和納污量隨時(shí)間而不斷變化,是否達(dá)標(biāo)的判斷也隨之變化,可能發(fā)生汛期達(dá)標(biāo)而枯期不達(dá)標(biāo),豐水年達(dá)標(biāo)而枯水年不達(dá)標(biāo)的情況。這給實(shí)際操作帶來(lái)了困難,為了在實(shí)踐上方便,對(duì)水質(zhì)達(dá)標(biāo)的定義要作補(bǔ)充和完善,明確在何種條件下達(dá)標(biāo),水量和污染物按何種要求預(yù)測(cè)等。

基于上述原因,沒有將用水總量、萬(wàn)元GDP用水量、水質(zhì)達(dá)標(biāo)率指標(biāo)列入表2中。

3.2.3指標(biāo)的定量

指標(biāo)的定量需要結(jié)合基本國(guó)策、經(jīng)濟(jì)方針、發(fā)展規(guī)劃以及地區(qū)的實(shí)際發(fā)展情況，歸納、綜合比較并經(jīng)分析判斷而獲得,是重要的一步,尚需進(jìn)行大量的分析和研究。本文據(jù)現(xiàn)有的文獻(xiàn)資料,結(jié)合研究地區(qū)實(shí)際情況,初步給出各種指標(biāo)在不同模式下的賦值。

4　實(shí)例研究及結(jié)果分析

4.1基本資料

某城市2010年控制總面積12 121 km2(即1 818萬(wàn)畝)，常住總?cè)丝跒? 405萬(wàn)人，地區(qū)生產(chǎn)總值為5 551億元，其中第一產(chǎn)業(yè)增加值285億元,第二產(chǎn)業(yè)增加值2 481億元,第三產(chǎn)業(yè)增加值2 785億元,人均GDP為41 253元。該市多年平均地表徑流量約80億m3,地下水多年平均天然資源量為32億m3，扣除二者重復(fù)計(jì)算水資源量26億m3，即當(dāng)?shù)厮Y源總量為86億m3。

4.2計(jì)算思路

基于水量平衡原理,即供水和用水平衡來(lái)計(jì)算最大人口數(shù)量。假定可支撐最大人口數(shù)量為x。則按照設(shè)計(jì)發(fā)展模式,據(jù)該人口數(shù)x分別計(jì)算出各種用水量,累加各用水量得總用水量。以供水量等于總用水量列出平衡方程式,解方程式中的未知數(shù)x，即為該發(fā)展模式下的水資源設(shè)計(jì)承載力。

4.3計(jì)算過(guò)程

該城市的生活水平和經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)都較好,以第Ⅰ類發(fā)展模式的要求發(fā)展。經(jīng)分析和計(jì)算,該城市90%保證率下的年用水量為59億m3,即可持續(xù)利用的總水量為59億m3。根據(jù)表2中的指標(biāo)值計(jì)算該城市在Ⅰ類發(fā)展模式下的水資源設(shè)計(jì)承載力為:

1)生活用水量Q0:

Q0=Q01+Q02+Q03。

(1)

城鎮(zhèn)居民生活用水Q01：

Q01=x×90%×200×10-3×365÷0.98%；

農(nóng)村居民生活用水Q02：

Q02=x×10%×100×10-3×365÷0.98%；

漁牧業(yè)用水Q03：

Q03=Q02×20%。

說(shuō)明:漁牧業(yè)用水本屬于農(nóng)業(yè)用水,由于研究區(qū)數(shù)據(jù)來(lái)源是按農(nóng)村居民生活用水量估算該項(xiàng),故歸類于此。

2)第二產(chǎn)業(yè)用水量Q2：

Q2=2 481×40÷98%。

(2)

3)第三產(chǎn)業(yè)用水量Q3：

Q3=2 785×3÷98%。

(3)

4)農(nóng)業(yè)用水量Q1：

Q1=Q11+Q12。

(4)

農(nóng)田灌溉用水量Q11:

Q11=1 818.15×20%×400÷0.65；

園林地用水量Q12:

Q12=Q11×8%。

5)考慮水資源的重復(fù)利用量,采用系數(shù)8%,則生活生產(chǎn)總用水量QL為:

QL=(Q0+Q1+Q2+Q3)×(1-8%)。

(5)

6)環(huán)境生態(tài)用水量QE(擬取環(huán)境生態(tài)用水率為30%)：

(6)

7)總用水量Q為生活生產(chǎn)總用水量和環(huán)境生態(tài)用水量之和,即:

Q=QL+QE。

(7)

8)90%保證率的供水量:

Q90%=59×104萬(wàn)m3。

9)令總用水量等于供水量,即Q90%=Q，求得x=1 292萬(wàn)人。

即在90%的供水保證率下，該市2010年按照Ⅰ類發(fā)展模式計(jì)算的水資源設(shè)計(jì)承載力可支撐人口數(shù)為1 292萬(wàn)人。按照Ⅱ類發(fā)展模式計(jì)算的水資源設(shè)計(jì)承載力可支撐人口數(shù)為1 017萬(wàn)人。按照Ⅲ類發(fā)展模式計(jì)算的水資源設(shè)計(jì)承載力可支撐人口數(shù)為728萬(wàn)人,詳見表3。

表3　2010年不同模式下水資源設(shè)計(jì)承載力計(jì)算結(jié)果

考慮到新增供水能力受很多因素影響,本文假設(shè)至2020年總供水量不變,二產(chǎn)、三產(chǎn)產(chǎn)值按該市總體規(guī)劃預(yù)測(cè)分別為6 230、8 170億元,在此條件下該市2020年3種模式下的水資源設(shè)計(jì)承載力計(jì)算結(jié)果見表4。

表4　2020年不同模式下水資源設(shè)計(jì)承載力計(jì)算結(jié)果

同理，假設(shè)至2030年總供水量不變,二產(chǎn)、三產(chǎn)產(chǎn)值預(yù)測(cè)值分別為12 300、20 200億元,則該市2030年在3種模式下的水資源設(shè)計(jì)承載力計(jì)算結(jié)果見表5。

表5　2030年不同模式下水資源設(shè)計(jì)承載力計(jì)算結(jié)果

4.4結(jié)果分析

未來(lái)的水資源量易受隨機(jī)因素的影響，是一個(gè)不確定量,其不確定性會(huì)造成分析與研究的困難,而且獲得的結(jié)果同樣是不確定的,不利于實(shí)際應(yīng)用。本例采用90%供水保證率下的水資源量,既考慮了未來(lái)水資源不確定的特性,又使承載力計(jì)算中的不確定量轉(zhuǎn)化為確定量,計(jì)算大大簡(jiǎn)化。不同水平年均按此供水量進(jìn)行分析,也方便比較不同水平年不同模式下的缺口。圖1給出了不同水平年、不同發(fā)展模式下的水資源設(shè)計(jì)承載力對(duì)比結(jié)果。由分析計(jì)算結(jié)果及圖1可知,同一水平年下,模式越高級(jí)(用水效率越高),可支撐的人口數(shù)越多。而不同水平年下，由于二產(chǎn)、三產(chǎn)產(chǎn)值發(fā)生了較大增幅,因此同一模式下可支撐的人口數(shù)隨時(shí)間呈下降趨勢(shì),這與一般的用水規(guī)律是一致的。

圖1　不同水平年不同模式下的水資源設(shè)計(jì)承載力對(duì)比

5　結(jié)語(yǔ)

1)從水資源主體和客體的角度分析可知，現(xiàn)階段水資源承載力的定義存在未考慮水資源的不確定性以及承載客體太過(guò)理想化的問(wèn)題。為了從根本上解決這些問(wèn)題,將“設(shè)計(jì)”的概念和思維融入到水資源承載力之中,通過(guò)選擇合理的設(shè)計(jì)保證率將水資源轉(zhuǎn)化為可計(jì)算的量,通過(guò)確定設(shè)計(jì)發(fā)展模式使承載客體中的復(fù)雜定量關(guān)系變得簡(jiǎn)單且符合實(shí)際,最終提出水資源設(shè)計(jì)承載力的涵義以及計(jì)算方法。經(jīng)過(guò)多方面分析和實(shí)例計(jì)算驗(yàn)證,水資源設(shè)計(jì)承載力計(jì)算簡(jiǎn)單而且成果更為實(shí)用。

2)新定義的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)發(fā)展模式的確定,這涉及發(fā)展模式分類和指標(biāo)取值。本文嘗試提出了3類發(fā)展模式和指標(biāo)體系,僅供參考。由于每個(gè)研究區(qū)域用水結(jié)構(gòu)差異大,用水指標(biāo)選取及賦值差異也相應(yīng)很大,因此水資源設(shè)計(jì)承載力計(jì)算一定要結(jié)合研究區(qū)域的實(shí)際情況進(jìn)行,尚有很多需要進(jìn)一步研究的內(nèi)容。

3)水資源設(shè)計(jì)承載力的定義和推求是一個(gè)非常復(fù)雜且重要的課題。本文的探索僅僅是跨出了第一步,后續(xù)研究可進(jìn)一步就水資源設(shè)計(jì)承載力的優(yōu)化分析進(jìn)行探討。

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Discussion on Design Carrying Capacity of Water Resources

DING Jing1,2, QIN Guanghua1,2, LI Hongxia1,2

(1.State Key Laboratory of Hydraulics and Mountain River Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China;2.College of Water Resource & Hydropower, Sichuan University, Chengdu 610065, China)

In the definitions of water resources carrying capacity at the present stage, for the unpredictability of subject (i.e. water resources) over time and the objects involved in water resources are too theoretical, abstract and general, calculation results about water resources carrying capacity are often difficult to guide practice. This paper integrates the concept of design into water resources carrying capacity, and proposes the exact definition on the design carrying capacity of water resources. Based on the design guarantee rate of water supply and development pattern, the corresponding amount of water supply and water consumption are respectively calculated, and the maximum number of population carrying capacity can be deduced on the basis of water supply and demand balance. The case study shows that the calculation method about design carrying capacity of water resources is simple and practical.

water resources; carrying capacity; design carrying capacity; development pattern

2016-04-27

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(“973”計(jì)劃)資助項(xiàng)目(2013CB036401)。

丁晶(1935—),男,江蘇泰興人,教授,博導(dǎo)，主要從事水文計(jì)算研究。E-mail:mrdingjing@126.com。

覃光華(1975—),女,重慶人,副教授,主要從事水文分析計(jì)算、水資源規(guī)劃與利用方面的研究。E-mail:ghqin2000@163.com。

TV213.4

A

1002-5634(2016)04-0001-06

(責(zé)任編輯：張陵)

DOI:10.3969/j.issn.1002-5634.2016.04.001