水资源承载力研究思路和方法

孙富行 郑垂勇


摘要：通过系统分析水资源承载力理论研究的必要性,提出了水资源承载力的概念、内涵和目标。讨论了水资源承载力的主要影响因素—人口、生态环境、社会经济、可利用水资源量,以及限制条件—科学技术和生活水平等内容,提出了水资源承载力的目标函数、以及对流域人口、生态环境和社会经济设定目标进行量化计算和实现概率评价相结合的研究方法,强调了水资源承载力研究为提高流域水资源承载力制定相应的工程、经济和管理策略提供技术支撑。

关键词:水资源; 承载力; 可持续发展; 目标函数

中图分类号: TV211. 1 　　　文献标识码: A

1 　水资源承载力研究的必要性

1. 1 　确定流域或区域社会发展的基础和前提

在人类进入了高度发展的工业时代和即将进入信息时代的今天,工业、农业、生活和生态环境的发展对水的依赖程度越来越高,水资源已成为制约人类社会发展的颈瓶。一个地区、一个流域的水资源到底能够支撑多大社会规模的现状和发展,就成了制定区域发展规划研究的基础性的尺度和指标。衡量水资源承载力的大小对一个国家或地区综合发展以及发展规模有至关重要的影响。

1. 2 　解决度量水资源可持续利用的需要

目前,社会可持续发展理论仍然偏重于定性分析,缺少权威性的定量分析模型,在定量上如何评价和把握人口、经济、资源和生态环境等主要考核指标之间是否在协调发展的范围之内仍是有待深入研究的问题。在水资源可持续利用研究领域,水资源承载力是水资源合理配置的基本度量,也是水资源可持续利用的度量,任何一个关于水与经济社会、水与可持续发展问题都必将涉及到实质上是水资源承载力问题,各种研究方法只是突出重点和表现形式不同。

1. 3 　谋求人与自然和谐发展规律的基本内容

界限或阈值是自然界普遍存在的客观问题。构成人类生存物质基础的资源、生态和环境都在某种程度上存在着量和度的界限,水是资源的一种,尽管可再生,仍是有限短缺的。

生态系统退化存在界限。人类生存依赖能够持续提供生存资源的健康的生态系统,但是,受资源过度开采的威胁和废物排放超过吸收能力的影响,生态系统会逐渐失去恢复弹性并可能突然崩溃变成另外一种缺少恢复弹性的不同状态的系统。这说明生态系统退化存在一个界限,达到这一界限时生态系统就会破坏。承载力的概念能够解释和度量这一关键界限或阈值问题,生态环境承载力表示在不降低自然环境质量以及社会、经济和文化系统水平的前提下,生态系统所能支撑的有限人口数量,是一种间接量度方法,反映生态系统能够维持破坏的最大水平。

研究水资源有关社会、经济和生态环境方面开发和利用的界限问题,就是水资源的承载力问题,正确处理好水资源的开发与保护、开源与节流问题的关键是在人与自然和谐共存的指导方针下,走可持续发展的发展模式。

1. 4 　延伸资源承载力理论的需要

资源承载力是表达资源对人类社会和经济发展支撑能力的明确指标,能反映出资源对人类社会和经济发展的贡献和限制,能够动态表达人类社会和经济发展不同时段的状况和变化趋势。研究和完善资源承载力理论必然涉及到资源各构成要素的承载力问题,在不同的研究领域和发展阶段,会产生不同的承载力概念和相应的承载力理论,如针对环境问题,人们提出了环境承载力的概念,针对土地和水资源短缺问题,人们提出了土地资源承载力和水资源承载力的理论。水资源承载力是一个国家或地区持续发展过程中各种自然资源承载力的重要组成部分,水资源承载力理论研究和实践对资源承载力理论的完善有不可替代的作用和支撑。

1. 5 　研究水资源承载力是水资源研究理论的拓展

水利发展理论研究是逐步深化的。随着人类社会的进步和科技的发展,经济全球化和资源与环境问题日趋严重,水利事业已演化到了目前以防洪、供水、排水、灌溉、发电、航运、养殖、水土保持和美化生态娱乐环境等为主要任务,为国民经济提供水、水能和旅游等水商品和水服务为主要目的的理论研究、工程建设和管理及政策等更广大的范围。

可见,水问题的研究范围和深度在不断扩大,从工程水利扩展到资源水利,再到水资源、社会、经济协调发展的理论和方法研究;从当代水资源的供给和需求的配置研究扩展到代际配置问题;从国家、地区水资源问题扩展到全球性的水资源问题。

相应地,其研究内容和方法也是随历史发展和人类认识水平提高而逐步深化的,水利理论也是从偏重于定性分析的水利可持续发展、水安全问题、水资源可持续利用理论,发展到了定性定量分析相结合的、偏重于定性分析的社会经济系统水循环研究、水资源合理配置和水资源承载力等理论的研究。

目前,在经济高速发展、资源短缺和生态退化的环境下、以及可持续发展的理念应运而生的背景下,水利工作的重点已由增加供给转变为需求管理,水利行业研究的热点问题是水利可持续发展。

准确划分和理解水利事业的主要任务和研究理论,有助于揭示新的水利研究课题和解决不同性质问题的针对性。目前水利行业热点问题是水利可持续发展、水资源可持续利用、水安全问题、社会经济系统水循环研究、水资源合理配置和水资源承载力研究等。无论实行水资源可持续发展,还是保证水资源安全,都应力求达到水资源合理配置,将水资源的开发和利用控制在水资源承载力范围内。

水资源承载力的研究目的是试图以水资源这单维资源作为约束条件来反映水资源对社会、生态环境和经济的贡献,从一个侧面来表征水资源与社会、生态环境和经济的协调发展特性,是水资源可持续利用的量的限制和测度。水资源承载力是关于人口、水资源、生态环境和社会经济多方面的内部特征和相互关系的综合指标,是研究人口、水资源、生态环境和社会经济等方面相互关系的边缘学科。

2 　水资源承载力的概念、内涵和目标

2. 1 　水资源承载力抽象概念的起源

承载力,又称承载能力、承受能力,英文为Carrying Capacity ,或Bearing Capacity ,它的概念最初来自力学。随着科学的发展、人类文化的进步和思想观念的更新,承载力的概念逐渐延伸到自然、生态、心理学和资源等领域,如俗称的生态承载能力、心理承受能力、经济承载能力、资源承载能力、土地资源承载力和水资源承载力等。这些概念虽然都有一个共性,即试图表达出载体对受体的贡献大小,但在各个领域都有各自狭义的和特定的含义。

2. 2 　水资源承载力内涵

在吸收水资源承载力各种研究成果并结合水资源自身的特点的基础上,本文提出水资源承载力的定义为:在一定的流域范围内,一定的经济生活水平、一定的科学技术发展条件下,水资源能够满足现状和目标的人口、生态环境和社会经济需求的最大支撑能力。

水资源承载力内涵应从其承载对象、承载条件、表现形式和研究范围4 方面来理解。

(1) 承载对象。水资源承载力的承载体是水,被承载体是人口、生态环境和社会经济。水资源承载力将生态环境作为被承载体来对待,与人口和社会经济系统相并列考虑,突出表现了人口、生态环境和社会经济这些被承载体之间的用水分配和协调关系,更接近水资源承载力支撑目的的客观性,弥补了以往水资源承载力研究中将生态环境的需求作为承载条件而不作为承载体的不足,突出了生态经济系统是水资源承载力研究基础的特点。但由于生态环境与水资源的定量关系目前研究得不够广泛,这种表现和研究方式对水资源承载力的研究难度加大。

承载力的度量是反映承载体和被承载体之间的需求、配置和协调关系。承载体和承载对象、以及承载对象之间并不是相互独立的,而且是存在一定的关联。因此,不但对承载体和被承载体各构成因素之间进行不同层次深度的理解和内部相关关系的分析,而且还需要研究被承载体之间的关系,如人口的发展变化不但对水资源的供需有影响,对经济和生态环境都有很大的影响,这样将有助于揭示水资源承载力的内涵,有助于合理地构建度量方法和评价体系。