水资源承载力简述与研究方法Word格式.docx

1、他认为对数增长是当代农业增长的模式，且该模式受到可利用的水资源量的影响，关系着农业能否可持续发展。 Rijiberman（2000）对城市水资源结构和管理进行了研究，认为评估城市水资源系统是否可持续发展大致分为四个方法：生态、资源承载力、社会、经济。该研究选取了承载力这种评价方式来衡量城市水资源的可持续能力，并得出结论认为要建立保障水资源承载力的基础设施。2000年3月，在荷兰海牙（Hague）召开“第二届世界水论坛及部长级会议”，提出了21世纪人类水安全面临的7大挑战。OlliVaris（2001）等将水资源的开发利用作为核心，对长江地区进行了分析，其中包括快速发展的工业化、人口的增长带来的

2、粮食需求的增加、生态环境恶化等因素对水资源造成的影响，对该地区不同发展时期的水资源承载力进行了比较。Ma.W-F，Zhao.X-H（2005）等建立了以重复利用为基础的多目标的水资源优化配置的模糊线性规划模型，该模型的决策变量是种植面积，目的是最大限度地扩大作物产量和农民收入，依据水优化配置提供科学的决策，缓解农业水灌溉危机。2006年，南非以及津巴布韦学者T.Sawunyama，A.Senzanje等利用遥感与GIS技术对非洲东南部林波波河流域小水库的调蓄能力进行了评估，指出小水库作为水资源系统的一部分应该在水资源的规划与管理中得到充分利用。Mckeon 等（2009）研究了气候变化对澳大利

3、亚北部牧场的承载能力的影响。Bernhard（2010）利用物质流分析方法对智利的电脑废弃物进行了评价，以促进电脑废弃物的处置和再利用从而减少浪费，促进自然环境和社会环境的协调发展。21世纪后国外学者在后来对水资源承载力的研究中，渐渐将其归入了资源和可持续发展的研究中去。（以上内容引自汪洋学位论文冀中南地区水资源承载力评价研究）1.2国内研究进展从研究的时间过程上分析，在我国，关于水资源承载力的研究始于20世纪80年代后期，大体经历了三个阶段。第一阶段（20世纪80年代后期1995年），水资源研究理论的延伸与水资源承载力概念的形成阶段。这一阶段水资源承载力的概念、理论与计算方法等都还处于萌芽状

4、态，研究案例也相对较少。以施雅风等1采用常规趋势法对新疆乌鲁木齐河流域的水资源承载力的研究为代表，明确提出了水资源承载力的概念与评价模型。第二阶段（1996年2000年），水资源承载力的开拓性与探索性研究阶段。这期间不但政府加大了对水资源战略问题研究的支持力度，而且国内学者在水资源承载力的理论基础、指标体系、评价模型（方法）等方面也做了大量的研究工作，为我国水资源承载力全面、系统的研究奠定了良好的基础，这一阶段也涌现了许多经典的研究案例2。第三阶段（2001年至今），水资源承载力的专题性与系统性研究阶段。这一阶段水资源承载力的定义与内涵得到了进一步的明确与界定，理论基础也得到了进一步的拓展与深

5、化。汪恕诚3曾多次对水权、水市场、水资源的优化配置与可持续利用进行论述，对加强我国水资源问题的相关研究起到了推动作用。2002 年，朱一中等4指出可持续发展理论、水生态社会经济复合系统理论、二元模式下的水文循环机制和过程是水资源承载力研究的理论基础。此外，也有学者对水资源承载力的概念、内涵、评价模型、技术手段等进行了跟踪性研究。例如，龙腾锐等5指出区域开发和水资源管理政策不应将人口增长和经济总量增长作为目标，而应将水生态系统功能的完整发挥和这些功能所造成的效用在人口上的分配作为重点考虑内容；夏军等6通过分析城市化对“社会经济水资源生态与环境”复合系统的影响，对城市化地区水资源承载力的理论研究基

6、础进行了探讨。这一阶段水资源承载力评价指标体系得到了专题性的研究7，评价模型（方法）也得到进一步的丰富与完善。（以上内容引自2010年朱运海期刊文献区域水资源承载力评价国内外研究综述）从研究领域和内容的不同来分析，水资源承载能力的研究涉及众多区域、流域、城市。横向上有不同行政区域、流域及具体城市水资源承载能力的研究。纵向上有对水资源承载能力的现状研究，也有对未来水资源承载能力的预测。（1）流域研究流域研究水资源承载能力的流域研究主要集中在北方干早与半干早区，是基于黄河流域、黑河流域等干旱区内陆河流域展开的。1993年，许有鹏以新疆和田河流域为例，探讨了我国西北干早区水资源承载能力综合评价的方法

7、，并将模糊综合评判方法应用于该研究，建立了分析评价模型，并应用该模型对和田河流域水资源承载能力进行了评价研究；1999年，徐中民根据水资源承载能力分析的结构特点，在传统多目标分析决策技术的基础上，结合黑河流域的具体情况，建立黑河流域水资源承载能力情景分析的模型；2001年，秦莉云等，2013年，王顺久等，2004年，郦建强等分别采用模糊综合评判方法、投影寻踪方法和多目标决策理想区间模型对淮河流域水资源承载能力进行了评价分析；2002年，苏志勇等以黑河中游为例，将水资源承载能力的研究纳入了生态经济系统进行综合集成研究，从价值量的角度对流域生态系统和经济系统进行了初步的耦合研究；2005年，刘强等

8、提出了水资源承载对象的划分，在对每一承载对象承载能力计算的基础上，采用综合指数法计算特定条件下的总承载能力，采用多分量水资源承载能力指数法对水资源承载能力对汉江中下游进行了综合评价；2005年，戴薇等从水资源承载能力的基本概念出发，根据水资源承载能力的内涵和特征，用简单明确的模型来定义和估算了太湖流域水资源承载能力。（2）区域研究地区方面的研究以西北干早区研究较多，新疆是我国率先提出水资源承载能力概念的地区。新疆水资源软科学课题组最早开展了新疆的水资源承载能力和开发战略对策研究，由此开创了区域水资源承载能力研究的先河。1994年，蔡安乐对新疆水资源适度承载能力研究，主要从用水结构方面探讨水资源

9、供需平衡的关系，得出了农业是社会各行业中用水比例最大的产业；1998年，阮本清等在可持续发展理论指导下，以系统工程方法为依据，建立了区域水资源适度承载能力分析计算模型，研究水资源对区域经济的支持作用，回答水资源支持下的区域经济合理发展规模及在一定生活条件下的合理人口载量，并以黄河下游沿黄地区为例进行了实例计算。19962000年，中国水利水电科学研究院等单位承担的国家“九五”重点科技攻关计划“西北地区水资源合理配置与承载能力研究”项目对水资源承载能力进行了量化分析，基本上实现了定性与定量结合的研究，提出了干旱区水资源承载能力计算方法及重点区不同发展阶段的水资源承载能力在该项目的支撑和影响下，很

10、多专家开展了西北及相关地区的水资源承载能力的研究；1998年，贾嵘等从水资源、环境、人口、发展之间的关系入手，分析探讨了水资源承载能力的内涵及研究思路，建立了区域水资源承载能力研究的模型体系，研究了关中地区的水资源承载能力；2000年，李丽娟等，建立了以期望人口为核心的水资源承载能力指标体系，运用系统动力学仿真模型对柴达木盆地水资源承载能力及承载人口进行了预测和分析；2000年，惠泱河等运用系统动力学仿真模型，根据陕西关中未来水资源的变化趋势，研究了不同方案下关中水资源承载能力；2001年，王煜等通过分析西北地区的水资源量、可利用量、人类生存发展对水资源的需求，提出了西北地区人口承载数量，由此

11、对西北地区的水资源承载能力进行了评价；2002年，程国栋在分析总结我国已有水资源承载能力研究成果的基础上，在生态经济系统的背景下，提出了新的水资源承载能力概念，分析了水资源承载能力的特征和研究方法，并提出了西北水资源承载能力的研究框架；2004年，王浩等针对生态环境脆弱的内陆干旱区特点，在水资源生产能力分析的基础上，提出了基于二元的水资源承载能力的指标体系、计算流程和边界条件，定量地给出了该区域重点地区的一定生活水平下的承载人口；秦大庸等对基准年和规划年宁南山区的人口、粮食需求进行了分析预测，提出了当地的农业发展模式和相应的农业生产能力，计算了基于不同生活水平下的承载人口及合理的搬迁人口规模；

12、贾绍凤等界定了水资源可利用量和径流口径生态需水的概念，对西北地区的径流口径生态需水和水资源可利用量进行估算，建立了水资源承载能力优化计算模型，估算西北地区的水资源承载能力，并建议用水资源承载能力图谱表示水资源承载能力；2005年，周维博采用模糊综合评判方法，对河西走廊灌溉农业发展的水资源承载能力进行了分析，建立了评价模型；王薇等在对共和盆地水资源环境系统构成分析的基础上，采用系统动力学方法建立了共和盆地水资源承载能力模型，对该地区的水资源承载能力进行了定量研究；王学全等应用模糊综合评判方法对青海省水资源承载能力进行了分析评价，并在评价因素选取、权重分配方面对水生态环境、生态用水因素给予重点考虑

13、。同时，对山西、河北等地区的水资源承载能力研究也很多，2001年，王在高等阐述了岩溶地区水资源承载能力的特点，构建出岩溶地区水资源承载能力的指标体系，把LOGISTIC曲线应用于岩溶地区水资源承载能力的研究；2004年，郦建强等采用大样本数据，建立了一种新的数学模型遗传投影寻踪插值模型（GPPIM），并对山西省水资源承载能力进行了综合评价；孙才志等在灰色系统理论理论基础上，提出了一种基于最大熵原理水资源承载能力评价模型，并将其应用到山西省黄河流域水资源承载能力评价中；2005年，龙丽民等采用相对资源承载系数对河北省农业资源与水资源承载状况进行了分析，并分别探讨了机制及其发展对策。（3）城市研究

14、城市水资源承载能力的研究和流域、地区有很大的差别，城市中农业用水相对比例较前两者少，而工业用水是城市主要用水方式。由于城市用水广泛，其研究内容也趋于多元化。城市水资源承载能力的研究主要集中于以下三方面：水资源承载能力在城市规划和布局的应用、水资源承载能力时间序列动态变化研究和水资源承载能力的影响因素及驱动力的研究。很多专家把水资源承载能力城市规划和布局的依据，1994年，牟海省等提出了城市设置与区域水资源承载能力相协调的原则，指出水资源承载能力限制下我国城市体系的宏观布局是城市水资源的主要研究方向之一，并为城市水资源研究指明了几个方向，水资源承载能力限制下我国城市体系的宏观布局和不同地区、不同

15、类型城市设置水资源的标准是其中的两个关键研究方向。1995年，魏斌等对重工业城市本溪市的水资源承载能力进行了专项研究，他运用指数评价模型和模型，对城市工业用水变化情况和城市水资源系统发展趋势进行了分析预测。2003年，姜文超等探讨了水资源承载能力理论在城市规划中应用的必要性及其对城市规划的影响，提出城市规划应将水资源承载能力作为其指导思想之一，从水资源承载能力量化指标体系和水资源承载能力的多（单）目标模型优化两个方面展望了水资源承载能力理论在城市规划中的应用。水资源承载能力实质上是一个长期的、动态的现象，这就需要沿着时间序列进行研究，采用的方法主要是系统动力学方法，2003年，吴九红等以动态序

16、列研究为主，运用系统动力学模型，分析了影响郑州市水资源承载能力的各层次要素间的反馈关系。2005年，范英英等在水资源合理配置的前提下，以北京市社会经济环境系统为研究对象，建立北京市水资源系统动力学模型，通过动态仿真模拟，预测北京市项水资源政策对水资源承载能力的长期影响。同年，韩俊丽等运用系统动力学模型对包头市城市水资源承载能力进行了模拟和预测，指出包头市在未来经济社会和人口、城市发展规划中，要充分考虑水资源承载能力因素，力争做到经济社会发展的速度和规模在水资源承载能力范围之内，达到地区水资源开发利用与经济社会、环境协调发展的良性状态。对城市水资源承载能力的影响因素和驱动力的研究也是城市水资源承

17、载能力研究的热点之一，2003年，王媛等根据水资源承载能力的理论，应用多目标规划模型定量地研究了天津地区水资源所能承载的经济规模，主要通过对提高水资源承载能力的各个方案的分析，考察天津的水资源承载能力在现有条件下对于各种方案的响应程度，从而为分阶段提出对策提供依据。2004年，陈洋波等采用驱动力压力状态影响响应模型，提出了一个广义的水资源承载能力综合评价指标体系，根据深圳市水资源情势及社会经济发展状况，给出了深圳市水资源承载能力综合评价的9个评价指标，并采用模糊综合评判方法对深圳市2002年水资源承载能力现状评价。2004年，孟凡德等采用主成因分析法分析了北京市自上个世纪80年代以来水资源承载

18、能力变化的总体趋势和驱动因子，结果表明：人口和GDP是影响北京市水资源承载能力变化的主要驱动因素，并采用回归分析法建立的线性回归分析模型预测北京市的水资源承载能力。二、水资源承载能力概念与内涵2.1水资源承载能力的概念“承载力”一词源于生态学，原用以衡量特定区域在某一环境条件下可维持某一物种个体的最大数量8。在对资源短缺和环境污染问题的研究中，“承载力”概念得到延伸发展并广泛用于说明环境或生态系统承受发展和特定活动能力的限度9。20世纪60年代以后，随着人口、资源和环境问题日趋严重，承载力的概念有了进一步发展，并应用到社会经济生态复合系统中。20世纪80年代，联合国教科文组织（UNESCO）提

19、出了资源承载力的概念：一个国家或地区的资源承载力是指在可以预见到的期间内，利用本地能源及其自然资源和智力、技术等条件，在保证符合其社会文化准则的物质生活水平条件下，该国或地区能持续供养的人口数量10。资源承载力包括很多方面，其在实践中的最初应用领域是草地畜牧业。在北美、南美以及亚洲草原地区，由于草地开垦、过度放牧等原因，土地开始退化，为有效管理草原和取得最大经济效益，一些学者将承载力理论引入到草原管理中，他们认为自然生态系统的承载力应该以载畜量来衡量，并且提出了草地承载力、最大载畜量等概念11。在资源承载力中研究较早并且研究较充分的是土地承载力，其原因主要是随着全球人口不断增加，一些地区出现了

20、环境恶化和资源短缺，最终导致了粮食危机，面临饥饿威胁，土地粮食生产引起了各国政府的高度重视，于是生物学家和生态学家将承载力的概念发展并应用到人类生态学中，以研究现有土地到底可以承载多少人口12。水资源承载力是承载力概念在水资源领域的应用，是继土地承载力后在资源承载力方面研究最多的内容。水资源承载力迄今为止仍是一个外延模糊、内涵混沌的概念，其内涵的界定仍存在一定的分歧和不足。国际上，关于水资源承载力单项研究成果较少，一般将其纳入资源承载力、区域规划及可持续发展理论中，偏重于水资源管理的经济手段与政策措施研究。我国对于水资源承载力的研究始于二十世纪80年代，许多学者根据各自的认识提出了对水资源承载

21、力的不同见解。现将具有代表性的概念解释总结如下：水资源承载能力的定义首先是1985年新疆水资源软科学课题研究组提出的，他们认为水资源承载能力是水资源可开发利用量，在满足维护生态环境用水要求后，所能支撑的工农业最大产值和人口数量13。施雅风1等解释“水资源承载能力是指某一地区的水资源，在一定社会历史和科学技术发展阶段，在不破坏社会和生态系统时，最大可承载（容纳）的农业、工业、城市规模和人口的能力，是一个随着社会、经济、科学技术发展而变化的综合目标。”许有鹏14认为“水资源承载力是指在一定的技术经济水平和社会生产条件下，水资源可最大供给工农业生产、人民生活和生态环境保护等用水的能力，也即水资源最大

22、开发容量，在这个容量下水资源可以自然循环和更新，并不断地被人们利用，造福于人类。同时不会造成恶化。”冯尚友9解释水资源承载力为“在一定区域内、在一定物质生活水平下，水资源所能够持续供给当代人和后代人需要的规模和能力。”以上这几个水资源承载力的定义忽略了水资源的合理配置因素。在随后的研究中，学者对水资源承载能力的界定考虑到了水资源的时空特性，阮本青15解释水资源承载力为“在未来不同的时间尺度上，一定生产条件下，在保证正常的社会文化准则物质生活条件下，一定区域（自身水资源量）用直接或间接方式表现的资源所能持续供养的人口数量。”夏军等6认为“水资源承载力指某一区域在特定历史阶段的特定技术和社会经济发

23、展水平条件下，以维护生态良性循环和可持续发展为前提，当地水资源系统可支撑的社会经济活动规模和具有一定生活水平的人口数量。”惠泱河16对水资源承载力的解释是“某一地区的水资源在某一具体历史发展阶段下，以可以预见的技术、经济和社会发展水平为依据，以可持续发展为原则，以维护生态环境良性循环为条件，经过优化配置，对该地区社会经济发展的最大支撑能力。”该定义充分考虑了人类活动影响对水资源系统的干预和水文循环过程的影响作用，并强调了动态发展的观念。何希吾17认为水资源承载力是“一个流域、一个地区或一个国家，在不同阶段的社会经济和技术条件下，在水资源合理开发利用的前提下，当地天然水资源能够维系和支撑的人口、

24、经济和环境规模总量。”水利部部长的汪恕诚18（2001）提出：水资源承载能力是当地的水资源能够支撑国民经济发展（包括工业、农业、社会、人民生活等）的能力，是指在一定流域或区域内，其自身的水资源能够持续支撑经济社会发展规模，并维系良好的生态系统能力。随着水资源生态环境问题在干旱半干旱地区、半干旱半湿润地区的出现，以及环境污染状况的日益突出的情况下，水资源承载能力的定义又被赋予新的内涵，在2004年，国家“九五”科技攻关“西北地区水资源合理配置与承载能力研究”项目大纲认为水资源承载力19为“在某一具体的历史发展阶段下，以可预见的技术、经济和社会发展水平为依据，以可持续发展为原则，以维护生态与环境良

25、性发展为条件，经过合理的优化配置，水资源对该地区社会经济发展的最大支撑能力。”同年，龙腾锐5认为“水资源承载力是在一定的时期和技术水平下，当水管理和社会经济达到最优化时，一定区域的水生态系统自身所能承载的最大可持续人均综合效用水平（或最大可持续发展水平）。”该定义首次考虑了水生态系统的生态服务功能，并真正融合了可持续发展思想。但是，该定义尚未给出明确的量化方法来量化最大可持续人均综合效用水平。另外，该定义没有进一步研究提供论据证明最大可持续人均综合效用水平与最大可持续发展水平之间的等价关系。张琳等20（2007）认为，水资源承载能力是指在一定区域或流域范围内，在一定发展模式和生产条件下，当地水

26、资源在满足既定生态环境的前提下， 能够持续供养的具有一定生活质量的人口数量或能够支持的社会经济发展规模。王传武等21认为“水资源承载力是指一个国家或地区在现有技术和人口素质的基础上，在可预见的时期内，利用本地的可用水资源，在保证人类生物学用水需要、生态良性发展的前提下，在保护符合其社会文化准则的生活水平下所能持续供养的最大人口数量。段春青22认为“区域在一定经济社会和科术发展水平条件下，以生态、环境健康发展和社会经济可持续发展协调为前提的区域水资源系统能够支撑社会经济可持续发展的合理规模。” 刘晓23在借鉴前人理论总结的基础上，认为“水资源承载能力是在某一具体历史发展阶段下，以可预见的技术、经

27、济和社会发展水平为依据，以可持续发展为原则，以维护生态系统良性循环发展为前提，在水资源的合理开发、高效利用及优化配置下，并保证其社会文化准则下一定的物质生活水平，流域的水资源能够支持该地区的最大经济规模和人口数量。综上所述，以上观点大体可以归纳为两类，一类观点是从水资源开发容量或水资源开发规模方面定义的，另一类观点是从水资源支持可持续发展能力角度研究的24。两种观点考虑问题的角度不同，前者从水资源系统出发，后者从人类社会经济系统出发进行描述。但都共同指出水资源承载力的主体是水资源系统，承载的客体是人类社会系统；水资源承载力的研究要遵循可持续发展这一原则。2.2水资源承载能力的内涵随着学者们对水

28、资源承载能力定义的研究，其内涵也经过几十年的发展，己涉及到许多资源领域，且较为相似。1.徐良芳25在对水资源承载能力定义理解的基础上，认为其内涵主要包含：（1）水资源的完整性。水资源的开发利用不能超过其恢复速度，人类活动严重干预了水资源系统，如过度开采水资源、水质严重污染等都影响了水资源的功能发挥。因此，不能因为缺水就盲目开采，从而破坏正常的水资源循环，影响水资源的完整性。（2）水资源承载力的社会经济性。区域社会经济水平越高，水资源开发利用水平越高；生产力水平越高，水资源的开发能力越强；社会经济越发达，水资源管理水平相应提高，水资源将得到更合理配置，使用效率将会更高。这些都能提高水资源承载力。

29、（3）水资源承载力的生态性。为了促进区域可持续发展，作为生态系统的重要组成部分，水资源必须满足生态系统对它的需求。同时，水资源不能影响生态系统，水环境污染必须处于一定的极限以下，不能因为水污染使生态系统受损。（4）水资源承载力的极限性。承载力的极限性表现为某个时期的某个区域，可利用的水资源具有最大值，这个时期的可利用的最大水资源量是指区域水资源除去考虑生态系统和水资源本身可持续发展的那一部分水资源外，剩下的水资源由于受自然条件和生产力水平条件限制所能开发的最大水资源，这样的水资源才是真正用于社会经济发展的水资源，这时的水资源明显具有阈值性，对某个时期的水资源具有唯一性。另一方面，区域最大可利用

30、水资源随时间变化呈动态性，生产力水平提高，最大可利用水资源的绝对值势必会增加。（5）水资源承载力的社会经济承载性。区域水资源与社会经济的关系表现为:社会经济发展以及人口增长所需水资源是否与区域最大可利用水资源量相适应，如果所需水资源超过最大可利用水资源量，则说明社会经济的发展超出区域水资源的承载范围。由于此时可利用最大水资源量是唯一的，因此为了实现区域社会经济的可持续发展，区域必然会改进技术水平，提高用水效率，或者调整生产力结构，尽力发展低耗水产业，减少高耗水产业。如果水资源仍然满足不了社会经济发展的需求，则需要减少社会经济发展规模或者减慢其发展速度，使区域人口和社会经济的发展适应水资源条件。相反，若所需水资源小于区域最大可利用水资源量，则社会经济的发展在水资源的承载力范围之内研究区域水资源承载力的根本目的是在区域水资源可利用最大条件下