城市水资源承载能力的理论方法与实践.pdfVIP

城市水资源承载能力的 理论方法与实践+ 左其亭 (郑州大学环境与水利学院，河南郑州450002) 摘要本文针时城市水资源问题，探讨城市水资源承栽能力的概念及内涵，提出具有实 用意义的城市水资源承栽能力计算模型。该模型是一个以生态系统良性循环为控制目标， 以水资源系统变化模拟、水资源一社会经济一生态环境相互制约方程为约束的判别模型， 称为“控制目标反推模型”(简称COIM模型)，可以采用数值计算方法或计算机模拟技 术对该模型进行求解。本文并列举了在郑州市的应用实例，是对作者近期关于城市水资源 承栽能力理论方法及应用研究的一次总结。 关键词城市水资源；水资源承载能力；计算模型；郑州市 1 引言 城市，是人类在一定自然区域，通过各种建设所逐步形成的人口密集、工商业发达、 建筑、交通、娱乐集中的区域。正是由于城市建设和人口聚集，土地利用性质改变，建筑 物增加，道路及地下水管网建设使下垫面不透水面积增大，对原来自然系统进行大规模的 改造，使得永资源系统发生本质变化，引起一些新的水问题。另外，由于城市社会经济发 展，对水资源的需求量增大，污水相应增多，从而对水的时空分布、水循环及水的理化性 质、水环境产生一定影响。这些自然因素和人为因素变化，必然会带来城市水资源紧缺和 水环境污染等问题‘“。 水资源是有限的，其对社会经济发展规模的支撑能力也是有限的。现在的问题是，水 资源系统到底能承受多大的社会经济规模?怎样做才能保持城市水资源处于水资源承载能 力范围内?这对保持城市可持续发展十分重要，也为水利学术界提出亟待解决的问题，主 要表现在：①城市水资源承载能力概念及内涵的界定；②城市水资源承载能力计算模型； ③水资源承载能力计算及水资源管理方案制定等应用研究。针对这些问题，本文总结近期 研究成果，介绍城市水资源承载能力的理论方法及应用实践。 2水资源承载能力的概念及内涵 ofWater Capacity Resources)的概念，最早源自于《生 水资源承载能力(Carrying ·基金项目：河南省杰出青年科学基金(512002500)、水资源与水电工程科学国家重点实验室开故研究基金 。 j53 态学》中的“承载能力”(CarryingCapacity)一词，是自然资源承载能力的一部分。其 研究的主体是资源与环境系统，客体是人类或更广泛的生物群体。近年来，我国不少学者 对水资源承载能力的概念及计算方法进行深入探讨o’3]。关于水资源承载能力的定义，从 不同研究角度有不同的定义，尽管在表述上各有不同，但其表达的基本观点和思路并无本 质差异，都强调了“水资源支撑能力”的含义。可以把“水资源承载能力”简单定义为： “一定区域、一定时段，维系生态系统良性循环，水资源系统支撑社会经济发展的最大规 模“。”一般．“水资源承载能力”不只是一个数值，而是由表征社会经济发展规模的一组 数值组成的集合，如人口数、工业产值、农业产值、城市面积等“]。 “水资源承载能力”概念的主体是水资源，客体是人类及生存的社会经济系统和环境 系统，或更广泛的生物群体及其生存需求。“水资源承载能力”就是要满足客体对主体的 需求及压力，也就是水资源对社会经济发展的支撑规模。“水资源承载能力”具有空间属 性和时间属性，时间不同、地域不同，相应的承载能力也不同。水资源承载能力大小不仅 与水资源系统本身特性有关，还取决于人类活动能力及意识形态，比如科技进步、水资源 利用效率、管理体制和法制建设等，在很大程度上影响水资源承载能力。 3城市水资源承载能力计算模型 根据水资源承载能力的概念和内涵，可以建立城市水资源承载能力的计算模型，其基 本思路是以水资源转换关系为基础，以生态系统良性循环为控制目标，反过来推求水资源 对城市支撑的最大社会经济规模。具体计算模型介绍如下。 3．1模型方程 针对城市水资源承载能力计算，需要建立以下几类方程。 (1)水资源转化关系方程。这类方程是建立水资源承载能力计算模型的重要基础方 程，它是定量描述水资源系统在自然一人类活动共同作用下的转化关系。可以用以下几个 方程表示：