基于DPSIR模型的城市水資源復合系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展研究

摘 要：城市水資源復合系統(tǒng)是高度人工化的生態(tài)系統(tǒng)，發(fā)展過程具有不確定性，用DPSIR模型的驅動力、壓力、狀態(tài)、影響、響應五個因子從機理上分析了其發(fā)展過程，進而提出了基于DPSIR模型的城市水資源可持續(xù)發(fā)展的研究方法，并分析了DPSIR模型的各個因子在該方法中的具體體現(xiàn)和對應關系。

關鍵詞：城市水資源；復合系統(tǒng)；DPSIR模型；可持續(xù)發(fā)展

引言

可持續(xù)發(fā)展是指人類在社會經濟發(fā)展和能源開發(fā)中，以確保它滿足目前的需要而不破壞未來發(fā)展需求的能力。水是生命之源，是生態(tài)環(huán)境的基本要素，水資源的可持續(xù)發(fā)展是指在維持水的持續(xù)性和生態(tài)系統(tǒng)整體性的條件下，支持人口、資源、環(huán)境與經濟協(xié)調發(fā)展和滿足代內和代際人用水需要的全部過程。

城市是人類高強度活動的地區(qū)，城市水資源、社會、經濟、生態(tài)環(huán)境相互耦合、相互作用，共同構成了城市水資源-社會-經濟-生態(tài)環(huán)境復合系統(tǒng)（簡稱城市水資源復合系統(tǒng)）。因此，城市水資源復合系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展應該包含以下幾方面的內容：第一，水資源的開發(fā)利用是可持續(xù)的，即在保持城市生態(tài)環(huán)境健康的前提下開發(fā)水資源；第二，水資源的開發(fā)利用必須滿足一定的社會經濟發(fā)展規(guī)模；第三，水資源的開發(fā)利用必須堅持“節(jié)流優(yōu)先，治污為本，多渠道開源”[3]的發(fā)展戰(zhàn)略；第四，水資源開發(fā)利用要滿足世世代代人類用水需求，體現(xiàn)代內與代際間的平等。

城市水資源復合系統(tǒng)是高度人工化的生態(tài)系統(tǒng)，對這類復雜的生態(tài)系統(tǒng)，不確定性是其最基本的特征[4]，因此，在構建可持續(xù)發(fā)展評價指標體系之前首先應從機理上對城市水資源復合系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展過程進行研究，找出影響和制約城市水資源復合系統(tǒng)發(fā)展的脅迫因子，進而提出合理的管理措施和途徑，實現(xiàn)城市水資源復合系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。由PSR模型延伸出來的驅動力（Driving forces）-壓力（Pressure）-狀態(tài)（State）-影響（Impact）-響應（Responses）模型（DPSIR模型）正是符合這一思維模式的模型，可以很好地描述城市水資源復合系統(tǒng)的發(fā)展過程。

1 城市水資源復合系統(tǒng)發(fā)展過程的DPSIR模型

DPSIR模型是目前在環(huán)境領域中廣泛使用的框架模型，它用驅動力、壓力、狀態(tài)、影響、響應五個因子共同描述生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展過程。城市水資源復合系統(tǒng)可以用DPSIR模型來描述其發(fā)展過程。

1.1 驅動力因子分析

在城市水資源復合系統(tǒng)的發(fā)展過程中，驅動力是指造成水資源復合系統(tǒng)發(fā)生變化的根本原因，可以分為自然驅動力和社會經濟驅動力。自然驅動力是指城市化導致的自然條件的變化，主要包括城市水循環(huán)、城市氣候及降雨特征、城市水文效應及城市水環(huán)境的變化[1]。社會經濟驅動力是指社會經濟的發(fā)展對城市水資源的需求，主要包括城市發(fā)展的人口目標和經濟目標。從對城市水資源復合系統(tǒng)作用的時效性上來說，自然因素導致的城市水資源復合系統(tǒng)的發(fā)展變化是緩慢的，而社會經濟因素對城市水資源復合系統(tǒng)的影響大、作用突出，是城市水資源復合系統(tǒng)發(fā)展變化的主導驅動因子。

1.2 壓力因子分析

在城市水資源復合系統(tǒng)的發(fā)展過程中，壓力是指通過驅動力作用后，直接施加在水資源復合系統(tǒng)之上的促使水資源復合系統(tǒng)發(fā)展變化的壓力，直接表征驅動力的強度。驅動力對城市水資源復合系統(tǒng)的壓力一方面表現(xiàn)在城市水資源復合系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)對水資源的競爭上，具體表現(xiàn)在城市的工業(yè)需水、農業(yè)需水、生活需水以及生態(tài)需水之間的競爭，另一方面表現(xiàn)在社會子系統(tǒng)和經濟子系統(tǒng)對包括水環(huán)境在內的生態(tài)環(huán)境的影響，具體表現(xiàn)在廢污水的排放?？沙掷m(xù)發(fā)展的水資源開發(fā)利用，實際上就是通過對水循環(huán)過程的調節(jié)，使水分沿著特定的路徑循環(huán)運動，從而滿足社會、經濟、生態(tài)環(huán)境等不同部門對水資源的特殊需求，同時使水資源、生態(tài)環(huán)境和社會經濟協(xié)調并可持續(xù)發(fā)展。

1.3 狀態(tài)因子分析

在城市水資源復合系統(tǒng)的發(fā)展過程中，狀態(tài)是水資源復合系統(tǒng)在驅動力和壓力共同作用下的現(xiàn)實表現(xiàn)，是驅動力和壓力共同作用的結果，描述水資源復合系統(tǒng)的物理特征。水資源復合系統(tǒng)的狀態(tài)及其動態(tài)變化是研究驅動力和壓力的基礎，也是分析影響和響應的出發(fā)點。城市水資源復合系統(tǒng)的狀態(tài)可以用地表水開發(fā)利用程度、地下水開發(fā)利用程度、可用水資源量、水質狀況、水資源重復利用能力、污水處理能力、人口現(xiàn)狀、經濟發(fā)展現(xiàn)狀、生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀等來表征。

1.4 影響因子分析

在城市水資源復合系統(tǒng)的發(fā)展過程中，影響是指水資源復合系統(tǒng)在驅動力和壓力共同作用下的狀態(tài)的變化。與狀態(tài)的相似之處是，二者都是驅動力和壓力共同作用的現(xiàn)實表現(xiàn)，不同之處是狀態(tài)反映的是城市水資源復合系統(tǒng)的狀態(tài)，而影響反映的是城市水資源復合系統(tǒng)的變化，對影響的分析是決策的基礎，是響應的依據。社會經濟發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境對水資源的需求和水資源供應之間的矛盾以及社會、經濟、生態(tài)系統(tǒng)對水資源需求的競爭，導致了城市水資源復合系統(tǒng)的狀態(tài)不斷地發(fā)生變化，主要表現(xiàn)在水資源量的變化、水資源質的變化以及生態(tài)環(huán)境的變化等方面。

1.5 響應因子分析

在城市水資源復合系統(tǒng)的發(fā)展過程中，響應是指人類對狀態(tài)和影響的反饋，是對水資源開發(fā)利用、社會經濟的發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護等所采取的管理措施。社會經濟因素對水資源復合系統(tǒng)的壓力塑造了水資源復合系統(tǒng)的當前狀態(tài)，系統(tǒng)的狀態(tài)反過來又影響社會經濟的發(fā)展規(guī)模和結構等，為了實現(xiàn)城市水資源復合系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展目標，人類必須調整自身行為，即社會的響應。

1.6 驅動力-壓力-狀態(tài)-影響-響應機理分析

城市水資源復合系統(tǒng)發(fā)展的DPSIR模型是一種基于因果關系組織信息模型，存在著驅動力-壓力-狀態(tài)-影響-響應的因果關系鏈，在城市發(fā)展的初期，驅動力因子和壓力因子的強度在水資源的承載能力之內，水資源能滿足城市發(fā)展的要求，水資源對城市的形成和發(fā)展起著孕育、滋養(yǎng)、促進和支持的作用，水資源復合系統(tǒng)處于穩(wěn)定、有序的狀態(tài)。隨著人類對社會經濟發(fā)展要求的不斷提高和城市化進程的加速，人類活動對水資源的開發(fā)利用施加的壓力超過了其承載能力，水資源系統(tǒng)的狀態(tài)，包括水資源的數量和質量、水資源的水文循環(huán)過程等都發(fā)生了改變，而水資源的短缺和包括水環(huán)境在內的生態(tài)環(huán)境的惡化又反過來影響和制約了社會經濟的發(fā)展。隨后，人類逐漸通過經濟和管理策略對這些變化做出響應，一方面調整水資源系統(tǒng)的驅動力和壓力，從根源上改善水資源狀況，另一方面采取直接措施改善水資源的狀況及生態(tài)環(huán)境狀況，從而使水資源復合系統(tǒng)朝著健康、有序的方向演進，如此循環(huán)，最終實現(xiàn)城市水資源復合系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。城市水資源復合系統(tǒng)的發(fā)展過程就是這樣一個驅動力-壓力-狀態(tài)-影響-響應的S型發(fā)展過程。

2 基于DPSIR模型的城市水資源可持續(xù)發(fā)展研究方法

基于以上分析，城市水資源復合系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的研究應該遵循以下過程：首先評價城市水資源的現(xiàn)狀及其變化趨勢，然后分析造成城市水資源現(xiàn)狀和變化的原因和以及社會經濟發(fā)展對水資源的驅動力和壓力，找出脅迫因子，分析水資源的現(xiàn)狀和變化對社會經濟和生態(tài)環(huán)境的影響，據此調整當前的發(fā)展策略，提出合理的管理措施和途徑，實現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置和城市水資源復合系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

2.1 城市水利用基本狀況及需水預測

DPSIR模型的狀態(tài)因子在城市水資源的可持續(xù)發(fā)展研究中體現(xiàn)在對城市水利用基本狀況的調查及需水量的預測。

城市水利用基本狀況主要包含以下四方面的內容：第一，城市供水水源狀況。城市水資源包括傳統(tǒng)的淡水資源和非傳統(tǒng)的水資源。對供水水源構成特征的分析，就是調查構成城市水源的各種水源的量和比例；第二，城市供水狀況，包括供水設施能力、供水量、供水水質的調查分析；第三，城市用水狀況，城市用水分為工業(yè)用水、生活用水和生態(tài)環(huán)境用水，對用水構成特征的分析，就是調查各部分用水的量和比例；第四，城市排水狀況，包括城市污染排放量、污水處理率、污水處理收費等方面。

在對城市水利用現(xiàn)狀分析的基礎上，結合城市社會經濟的發(fā)展目標，對城市發(fā)展的需水量做出預測，預測方法主要有萬元產值需水量定額法、用水增長趨勢分析法、人均用水定額法、關鍵因子相關分析法等，不同的預測方法有不同的適用條件和不同的優(yōu)缺點，因此在實際需水量預測過程中可以結合多種預測方法相互校驗。

2.2 城市水問題及其原因分析

DPSIR模型的影響因子在城市水資源的可持續(xù)發(fā)展研究中體現(xiàn)在對城市水問題的調查研究，驅動力因子和壓力因子體現(xiàn)在對城市水問題產生原因的分析。

城市水問題的調查研究是在對城市水利用基本狀況調查分析的基礎上進行的，包含兩方面的內容：第一，社會經濟的發(fā)展帶來的水資源和生態(tài)環(huán)境的問題，具體表現(xiàn)在水資源是否短缺、水污染狀況、生態(tài)環(huán)境的健康狀況等方面；第二，水資源和生態(tài)環(huán)境對社會經濟發(fā)展的影響和制約，具體表現(xiàn)在水資源量對社會經濟發(fā)展規(guī)模、包括水環(huán)境在內的生態(tài)環(huán)境對人類社會的影響等方面。目前存在的水問題主要表現(xiàn)在水資源供需矛盾、水體的污染、生態(tài)環(huán)境的惡化。

在對城市水問題調查的基礎上深入研究其產生的原因，找出制約城市水資源復合系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的脅迫因子，即城市水問題產生的驅動力和壓力。目前水問題存在的原因主要包括污水處理率低、用水浪費、供水漏失量大、工業(yè)用水效率低下、工業(yè)布局不合理、管理措施不利等。

2.3 制定可持續(xù)發(fā)展的策略

DPSIR模型的響應因子在城市水資源的可持續(xù)發(fā)展研究中體現(xiàn)在為解決城市水問題所采取的措施，即為城市水資源復合系統(tǒng)制定可持續(xù)發(fā)展策略。

通過對城市發(fā)展過程中出現(xiàn)水問題的原因的調查分析，從調整驅動力因子和壓力因子的強度、改善狀態(tài)因子和影響因子兩方面入手，采取各種措施協(xié)調城市發(fā)展與水資源、生態(tài)環(huán)境之間的矛盾，改善包括水環(huán)境在內的生態(tài)環(huán)境的質量，進而實現(xiàn)城市水資源復合系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。具體措施主要包括調整水戰(zhàn)略方針，遵循“節(jié)流優(yōu)先，治污為本，多渠道開源”的原則；科學配置、綜合利用各種水資源；加強城市水系統(tǒng)規(guī)劃；加強水市場監(jiān)督；加強管理，創(chuàng)建節(jié)水型城市[3]。

3 結束語

城市水資源復合系統(tǒng)是城市水資源、社會、經濟、生態(tài)環(huán)境相互耦合的復合生態(tài)系統(tǒng)，系統(tǒng)中各因素之間的相互作用相當復雜，DPSIR模型的應用可以簡化這一過程。通過全面分析城市水資源復合系統(tǒng)的驅動力、壓力、狀態(tài)、影響和響應，可以深入理解社會、經濟、水資源、生態(tài)環(huán)境之間的作用過程以及彼此之間的因果關系，為城市水資源可持續(xù)發(fā)展指標體系的建立提供理論依據，為實現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置奠定基礎。在用DPSIR模型分析城市水資源復合系統(tǒng)發(fā)展過程的基礎上，提出了基于DPSIR模型的城市水資源可持續(xù)發(fā)展研究方法，為城市水資源的可持續(xù)發(fā)展研究提供一定的參考。

參考文獻

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