城市水资源承载力基本理论研究

　　城市是人口分布、资源消耗和环境污染的集中区域，随着城市人口急剧增长及城市规模的迅速扩张，资源环境承载能力对城市发展的约束日益引起人们的普遍关注，城市可持续发展如何与城市资源环境承载力相协调，不仅关系到城市自身未来的命运，也关系到其周边地区能否顺利实现可持续发展目标。我国一半以上城市的发展受到水资源短缺的制约，因此对城市水资源承载力进行研究，不仅理论意义重大，且更具有紧迫的现实意义。

　　一、城市水资源承载力概念及其内涵、特点

　　1．城市水资源承载力的概念

　　联合国教科文组织于20世纪80年代初提出了资源承载力的概念并被广泛接纳，其定义为：“一个国家或地区的资源承载力是指在可预见的时期内，利用本地资源及其他自然资源和智力、技术等条件，在保护符合其社会文化准则的物质生活水平下所持续供养的人口数量”。水资源承载力符合该定义的内涵。

　　自20世纪80年代末以来，许多专家、学者或课题研究组织对水资源承载力概念予以定义，但时至今日仍未形成系统的、科学的理论体系，对水资源承载力概念的理解和表述，不同学者有着明显的差异，还没有形成统一认识。笔者对水资源承载力的解释是：在特定的历史发展阶段，以可持续发展为原则，以维护生态良性发展为条件，以可预见的技术、经济和社会发展水平为依据，在水资源得到适度开发并经优化配置前提下，区域(或流域)水资源系统对当地人口和社会经济发展的最大支持能力。具体到城市，即城市水资源系统对城市人口和社会经济发展规模的最大容量。

　　2．城市水资源承载力的内涵

　　(1)时空内涵
　　从时间角度讲，不同的时期，社会经济发展水平不同，开发利用水资源的能力不同，水资源的利用效率也就不同，从而单位水资源量的承载力也不同；从空间角度讲，即使在同一时期，在不同的城市，由于其资源禀赋、经济基础、技术水平等方面的差异，相同的资源量所能承载的人口、社会经济发展规模也不同。

　　(2)社会经济内涵
　　主要体现在人类开发水资源的经济技术能力、社会各行业的用水水平、社会对水资源优化配置以及社会用水结构等方面。因此，可以借助调整产业结构和提高经济技术水平等经济社会手段来提高水资源承载力。

　　(3)持续内涵
　　首先，城市水资源承载力表示城市水资源持续供给社会经济体系的能力，它要求对城市水资源的开发利用是可持续的，即城市的发展与水资源承载力的关系应是“以供定需”，而非过去的“以需定供”。其次，持续的内涵还隐含着水资源承载力是随着城市经济技术的发展而不断增强的，并且这种增强不以追求量的增长为目的，而应追求水资源需求量零增长甚至负增长趋势下的社会经济可持续发展，即提高水资源利用的效率和效益，或内涵式增长，从而达到城市水资源承载力与城市发展规模相适配的协调发展状态。

　　3．城市水资源承载力的特征

　　(1)有限性
　　表现在特定时间内城市水资源量的有限和经济实力、技术水平的约束造成的有限性上。

　　(2)动态性
　　水资源系统及其所承载的社会经济系统都是动态的，水资源量和质在不同时期都是不同的，其支持能力也是不断变化的，而社会经济系统的不断变化使其对水资源的需求也是不断变化的。

　　(3)可增强性
　　城市的人口增长、生产发展、城市用地规模扩张以及人民生活水平的不断提高，对水资源的承载能力有着明显的增强需求，这成为城市水资源承载力增强的直接驱动力。

　　二、城市水资源承载力研究的理论基础

　　1．自然—人工二元模式下水文循环过程与机理

　　随着人类活动的加强，原有的一元流域天然水循环模式受到严重挑战，尤其在城市地区，人类活动不仅改变了流域降水、蒸发、人渗、产流、汇流特性，而且在原有的天然水循环内产生了人工侧支循环，形成了天然循环与人工循环此消彼长的二元动态循环过程。具有二元结构的城市水资源动态演化不仅构成了社会经济发展的基础，是生态环境控制因素，同时也是诸多水问题共同的症结所在，因此它也是进行城市水资源承载力研究的一个基石。

　　2．水—生态—社会经济复合系统理论

　　城市是具有层次结构整体功能的复合系统，由社会经济系统、生态环境系统和水资源系统组成，水资源既是复合系统的组成部分，又是生态系统、社会经济系统存在和发展的支撑条件，水资源承载力状况对城市发展起着重要作用，水资源状况的变化往往导致区域环境变化、土地利用和土地覆被的改变、社会经济发展方式的变化等。水—生态—社会经济复合系统理论也是水资源承载力研究的基础，应将水资源作为生态系统的一员，从水资源系统、自然生态系统、社会经济系统耦合机理上综合考虑水资源对城市人口、资源、环境和经济协调发展的支撑能力。

　　3．可持续发展理论

　　可持续发展强调三个主题：代际公平、区际公平以及社会经济发展与人口、资源、环境间的协调性。在可持续发展理论的指导下，资源的可持续利用，人与环境的协调发展取代了以前片面追求经济增长的发展观念。可持续发展是一种关于自然界和人类社会发展的哲学观，可作为水资源承载力研究的指导思想和理论基础，而水资源承载力研究则是可持续发展理论在水资源管理领域的具体体现和应用。

　　三、国内外研究进展及趋势

　　1．国外研究进展

　　城市水资源承载力研究，国际上研究成果较少，且大多将其纳入可持续发展理论中，如Joardor等从供水的角度对城市水资源承载力进行了相关研究，并将其纳入城市发展规划当中；Rijiberman·J等在研究城市水资源评价和管理体系中将承载力作为城市水资源安全保障的衡量标准。

　　2．国内城市水资源承载力研究概况及趋势

　　(1)概况
　　国内水资源承载力研究起步较晚，而城市水资源承载力研究始于上个世纪90年代中后期，迄今为止，成果不丰。1995年魏斌、张霞以本溪市为例进行了城市水资源合理利用分析，并采用系统动态仿真模型(SD)对本溪市水资源承载力进行了研究。1997年季冰等用供需水量平衡法做了“香港水资源特征和供需水量平衡研究”。1998年崔凤军“采用系统研究方法对城市水环境承载力的概念、实质、功能及定量表达方法作了分析，并利用系统动力学模拟手段进行了实证研究，利用水环境承载力指数变化对拟定的调整策略变量做出了预测、优化，得出了较满意的结论”，且对以后相关研究起了引导、借鉴作用。此后，王建华、江东等运用SD模型对干旱区城市水资源承载力进行了预测研究，并对乌鲁木齐水资源承载力进行了实例预测分析。2002年郑宇、冯德显将城市化进程中水土资源作为一个整体来进行研究，探讨协调城市化健康发展与水土资源可持续利用的关系，标志着在城市可持续发展资源约束研究中多方位综合考察、研究的开端。

　　(2)城市水资源承载力的理论研究层次
　　概括地说，对水资源承载力的理论研究从低到高分三个层次：

　　第一，城市水资源的内部转换以及城市水资源开发利用与环境之间的平衡关系研究。研究包括两方面内容，即水资源内部转换和水资源的开发利用对环境的影响。

　　第二，城市水资源状态与社会经济结构适配关系的研究。城市水资源承载力有很强的地域特征，因此城市的社会经济结构必须与自身的水资源承载力相适应，可持续发展战略目标要求城市社会经济必须从传统的外延式自然资源消耗型转变为经济对自然资源的内涵式增长，即集约型资源利用。对水资源而言，就是要求城市通过对经济结构的调整和用水水平的提高，在不增加水资源消耗绝对值的状况下，实现经济社会可持续发展。具体讲，缺水城市，在兼顾城市产业结构和生产布局合理性的前提下，提倡和鼓励发展单位产值耗水少的产业部门，控制单位产值耗水高的产业部门；而在经济部门内，通过采用改进生产工艺流程、安装节水装置、采用先进的节水技术，加强管理，提高水的重复利用率等措施，控制部门用水额度，达到城市社会经济发展过程中整体耗水量的减少，从而实现城市水资源承载力与社会经济发展的良好适配状态。

　　第三，社会需求与水资源承载力之间平衡关系研究。在传统的规划方法中，一般采用“以需定供”的水资源配置模式，这种模式侧重考虑经济社会发展中需水因素，而忽视了水资源承载力在特定时段内的有限性。当供水不能满足需求时，采取不合理的利用方式，如大量超采地下水。这样地下水采补失衡，引起地面局部下沉，并带来一系列不良后果。因此，在当前的水资源配置中应大力提倡“以供定需”，使水资源开发利用由粗放开采变为可持续利用，即将与需水相联系的宏观经济系统和与供水相联系的水资源系统结合起来考虑，在进行水资源利用规划中，将影响供水和需水的主要因素作为内生变量来加以研究，在各个规划水平年力争做到供水、需水乃至水质的动态平衡。

　　(3)城市水资源承载力研究的发展趋势
　　第一，以水资源可持续利用为中心研究城市水资源承载能力。可持续发展的中心思想是，既满足当代人的需求，又不损害子孙后代满足其需求能力的发展和区际之间的公平发展，其核心是人类经济社会的发展不能超越资源环境的承载能力。对水资源而言，就是将水资源的开发利用提高到资源、环境与人口、社会经济相互制约、彼此协调才能达到资源—经济—环境复杂系统良性发展的高度认识，将城市水资源开发利用纳入城市可持续发展的大框架内。

　　第二，大系统、多目标综合研究趋势。城市水资源系统本身是一个非常复杂的自然—人工二元结构非线性系统，其功能和作用是多方面、多层次的，影响水资源承载力的因素中，除了水资源系统自身的量与质的问题之外，还与政策、法规、经济技术水平、人口、生态环境状况及水资源管理水平等因素密切相关。因此，那些能够包含影响水资源承载力众多因素的综合量化方法，将能够为社会经济及人口发展规划的决策提供更加具体的、切合实际的依据。

　　第三，量化模型的随机、动态化。由于水资源系统本身的随机性和动态性，加之观测、计算误差的随机性，水资源承载力在同一区域是非静态的，而且管理水平、开发利用程度以及节水意识、节水措施的实施等社会因素的作用，更使水资源承载力有较大幅度的变动。所以，随机动态的水资源承载力量化模型更具现实意义。

　　第四，由静态分析走向动态预测。我国水资源承载力研究始于上世纪80年代，以新疆水资源软科学课题组为先导开始了对水资源承载力的定量描述，但那是一种静态分析。而目前系统动力学方法的广泛应用，使水资源承载力走向动态预测研究。随着水资源承载力研究的不断深入和计算机支持下的各种数量方法进入研究领域，如系统动力学模型、目标规划模型、多目标规划模型、模糊综合评判模型、层次分析模型、主成分分析模型、动态模拟递推算法等数学模型的大量采用，极大地提高了水资源承载力研究的定量化水平和精确程度，推动了水资源承载力研究的深入进行。

　　第五，由单一资源承载力研究向资源环境综合承载力研究发展。水资源承载力研究仅限于水资源对人口、经济的荷载量。事实上，一个地区的各类资源在开发利用中都有极大的相关性，如水资源开发利用与土地资源、矿产资源的拥有量及其利用水平关系密切，同时资源开发利用的结果又和环境状况直接有关，传统的资源开发利用模式是开发利用越多，对环境的破坏越大，乃至破坏了生态环境的平衡状态，在生态脆弱的缺水、贫水地区，其后果是可以预料的。因此，仅对单一资源承载力进行研究有其深入细致性一面，也有其局限、片面性的缺陷。所以，应当从整体上进行包括水资源在内的自然资源承载力和资源环境容量(或阈值)综合研究，并对不同区域间的差异进行比较研究。　■


参考文献：

1 姚治君，王建华，蒋东，陈传友. 区域水资源承载力的研究进展及其理论探析. 水科学进展，2002. 13
2 王建华，蒋东，顾定法，齐文虎，唐青蔚. 水资源承载力的概念与理论. 甘肃科学报，1999. 11
3 朱一中，夏军，谈戈. 关于水资源承载力理论与方法的研究. 地理科学进展，2002. 2
4 沈灿，季冰. 香港水资源特征和供需水量平衡研究. 地理研究，1997. 16
5 崔凤军. 城市水环境承载力及其实证研究. 自然资源学报，1998. 13
6 郑宇，冯德显. 城市化进程中水土资源可持续利用分析. 地理科学进展，2002. 21

(作者单位：韩俊丽为内蒙古科技大学能源与环境学院，段文阁为内蒙古自治区包头市水务局)
责任编辑 李计初