水资源承载力的综述研究

由于水资源承载力还没有形成一个完整的得到公认的理论体系，不同学科或不同目的的研究者对于水资源承载力的概念有着多向度的理解，导致水资源承载力概念的内涵和外延呈现一定程度的模糊不清现象。

多数学者都是根据水资源承载的主客体角度对概念进行界定的。一类是从水资源主体本身进行定义，将水资源承载力落在水资源的最大开发容量或最大规模上。如许有鹏^[3]认为：“水资源承载能力一般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，即水资源的最大开发容量，在这个容量下水资源可自然循环和更新，并不断地被人们利用，造福于人类，同时不会造成环境的恶化”。冯宝平^[4]等将水资源承载力的内涵概括为：“某一地区在一定的社会、经济、技术阶段，水资源可持续开发利用的最大规模”。这类定义将水资源承载力在一定意义上等同于区域供水量，是一种传统水利的观点，是传统水资源理论研究的扩展。

更多学者则是从水资源承载的客体或对象角度进行定义，又可分为单一对象和复合对象两种。水资源所承载的单一对象一般是指所承载的人口数量。如王浩^[5]将水资源承载力定义为：“某一具体的区域和发展阶段下，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，以维护生态环境良性发展为前提，在水资源合理配置和高效利用的条件下，区域社会经济发展的最大人口容量”。王传武^[6]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、生态良性发展和符合社会文化准则的生活水平下所能供养的最大人口数量”。孔凡文^[7]认为城市水资源承载力的概念可以简要地定义为：“在不同时间尺度上，某一城市市辖区的可利用水资源在满足一定生产、生活和生态需求水平条件下所能承载的人口数量”。

水资源所承载的复合对象包括人口、经济社会和生态环境等多个方面。根据涉及具体对象的多少和差异，学者们对水资源承载力概念的表述略有差异。一个比较大的分歧是是否把生态环境纳入承载客体，而不是单纯作为承载条件看待。孙富行^[8]等人认为：“将生态环境作为承载体来对待，与人口和社会经济系统相并列考虑，突出表现了人口、社会经济和生态环境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”。

研究水资源承载力的目的是要为区域的经济社会发展战略提供理论和技术支撑，应根据区域水资源状况谋划未来的经济社会发展布局。基于承载客体的定义因其能够清晰表明水资源可支撑的发展规模，从而为决策提供依据，因而更为可取。“水资源—社会经济—生态环境”复合系统理论是水资源承载力研究的基础。水资源既是该复合系统的基本组成要素，又是社会经济系统和自然生态系统存在和发展的支持条件。因此，应该把复合系统中除水资源以外的其他部分都纳入承载的客体，研究水资源对复合系统其他部分乃至整个复合系统的支撑能力和水平。

除了主体—客体的维度，对水资源承载力概念的界定还可以有以下维度：

（1）现实—潜在在不同时间尺度上，不同城市市辖区的可开发利用水资源量不同，生产、生活和生态需求水平不同，所以可将城市水资源承载力分为现实城市水资源承载力和潜在城市水资源承载力。现实城市水资源承载力是指在满足当前生产、生活和生态需求水平条件下，某一城市现状可利用水资源所能承载的人口数量；潜在城市水资源承载力是指在满足未来某一时间生产、生活和生态需求水平条件下，某一城市当时的可利用水资源所能承载的人口数量。^[9]

（2）静态—动态静态水资源承载力指一个地区（尺度可以无限小），在一定历史发展阶段下，一定福利水平下，其本地可更新的自产水资源（自然水）对该地区人口、经济和生态的最大支撑能力。动态水资源承载力指一个完整区域（或流域）内，区域内所有单元的静态水资源再加上区域外流入的水资源（自然水和社会水）所能支撑的最大人口、经济和生态规模。区域内每个单元的静态水资源承载力都可以通过水资源的重新分配，进行区域内部的自由流动。

（3）相对—绝对除了可对水资源所能承载的人口经济社会环境的实际规模进行计算以外，还可以以参照值或参照区为对比标准，将研究区水资源与参照值或参照区人均水资源占有量、消费量、单位土地水资源拥有量、单位GDP耗水量等进行对比，核算研究区水资源相对各类参照标准及尺度的承载能力，此时使用的即为相对承载力的概念。

目前，水资源承载力的有关研究主要集中在我国，国外单项研究的成果较少。现有文献资料检索表明，国外学者与此相关的研究主要是在社会可持续发展的框架下提出承载力的概念并作为水资源开发的一种宏观限制，大多将其纳入可持续发展理论中。如Joardor 等（1998）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 等（2000）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；Jonathan 等（1998）将水资源作为其中重要的影响因素，着重研究了农业生产区域的耕地承载能力，并把综合的土地承载力作为区域发展潜力的一项重要衡量标准；Olli 等（2001）以水资源开发利用为核心，分析了中国长江地区日益快速的工业化、不断增长的粮食需求、环境退化等问题给水资源系统造成的压力，并参照不同地区的发展历史把长江流域的社会经济现状同其水环境承载能力进行初步比较。^[10]

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态，研究案例也相对较少。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。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化。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。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，评价模型（方法）也得到进一步的丰富与完善。^[11](www.xing528.com)

对于国内的水资源承载力研究可以从研究目的、空间尺度和研究方法等方面进行分类。从研究目的的角度，可以把水资源承载力划分为两类，一类是以评价为目的的，一类是以规划为目的的。以评价为目的的研究侧重水资源对某种发展规模的支撑程度的定性或定量的综合评判，以规划为目的的则直接寻找最优的发展方案。从空间尺度来看，国内水资源承载力研究主要集中在流域、地区和城市三个层面上。在流域层面的研究主要集中在北方半湿润半干旱地区。从地区角度来说，大部分省份的水资源承载力都被研究过。由于城市主要用水方式为工业和生活用水，农业用水比例相对较小，城市水资源承载力的研究和流域、地区有较大差别。目前也有一些学者采用GIS 技术在更小的空间尺度上开展了水资源承载力的研究。

目前常用的水资源承载力研究方法主要有：供需平衡法（或称常规趋势法）、指标体系评价法、系统动力学法和多目标决策分析法。

（1）供需平衡法（或称常规趋势法）采用水资源供需平衡法进行水资源承载力的评估和预测，指的是以可利用的水资源量为基本依据，在水资源合理配置的基础上，评估和预测区域水资源的供需平衡状况，以此反映水资源的供给能否满足经济社会的发展需求。对过去和现状的供需平衡状况进行分析所需要的计算方法较为简单，但如果对潜在的水资源承载力进行研究，涉及对供、需水量的预测，则需要采用时间序列、灰色系统、回归分析、神经网络等多种数理方法。供需平衡法的主要问题是较多考虑的是单因子的发展趋势，忽略了各因子之间的相互关系，仅从供水量和需水量简单计算供需平衡不足以反应复合系统中的复杂耦合关系。

（2）指标体系评价法指标体系评价法也是水资源承载力评价中应用较为广泛的一种方法。水资源系统是一个具有高阶次的复杂系统，人们在认识进而评价这类复杂事物时，通常根据系统的构成特点将其描述成有序的、多层次的递阶结构，并形成一个指标体系，然后通过对指标体系从底层到高层进而顶层的逐层分析，达到认识和评价该事物宏观特征的目的^[12]。在水资源承载能力评价中采用指标法，就是根据所建立的指标体系，确定各评价指标的权重，进而求算得某一水平年或目标年的水资源承载能力水平。^[13]

（3）系统动力学方法系统动力学方法是一种以反馈控制理论为基础，以计算机仿真技术为手段，定性与定量相结合，系统分析与综合推理相集成的方法，并配有专门的DYNAMO 等软件，给模型仿真、政策模拟带来很大方便，可以较好把握系统的各种反馈关系，适合于具有高阶次、非线性、多反馈、机理复杂和时空变异等特征的系统问题，成为研究大系统运动规律的理想方法。在使用中，对不同水资源承载力发展方案采用系统动力学方法进行建模，并对决策变量进行预测，得到最佳的承载力方案。但用该法对长期发展情况进行建模时，由于参变量难以掌控，易于导致不合理结论，因而该法多用于中短期发展情况模拟。^[14]

（4）多目标决策分析法主要是将水资源承载力的研究对象分成若干个子模块，分别对各个子模块中发展变化和需水情况进行单独预测，然后以各个子模块中的变量为纽带建立多目标函数，以维护生态与环境质量以及可持续发展为约束条件，将水资源在各个子模块中进行合理配置和平衡分析，最终得出水资源承载力。多目标分析模型是水资源承载能力计算中应用较多的模型之一。近些年，由于计算机技术的发展以及数学规划工具的日臻完善，分析人员可以将精力更集中在模型建立、方案构成和目标选择上，特别是由于经济、社会、资源、环境综合分析具有的决策内涵。但总的来说，在水资源承载能力的研究中，多目标规划方法无论是在其规划目标的选定还是资源—经济—生态的内涵联系的刻划上都存在一定的困难。^[15]

以上这几种常用的水资源承载力评价方法各有利弊，在使用中要根据数据情况和研究目的等的不同善加选择，必要时可将多种评价方法加以整合运用，如系统动力学-多目标规划整合模型、多目标规划-模糊综合评判整合模型等。

北京市世界上最严重缺水的大城市之一，水资源短缺、水环境日益恶化等问题已经成为制约北京市发展的首要因素。因此近10年来学界对北京市的水资源承载力问题关注度较高，开展了多项研究（见表8-1），涉及到的研究方法主要是供需平衡分析、系统动力学和指标体系综合评价等等。

表8-1 近10年来关于北京市水资源承载力的主要研究

①孟凡德，王晓燕.北京市水资源承载力的变化趋势及驱动力研究.中国水利.2004（09）：22-25.
②范英英，刘永，郭怀成，等.北京市水资源政策对水资源承载力的影响研究.资源科学.2005（05）：113-119.
③冯海燕，张昕，李光永，等.北京市水资源承载力系统动力学模拟.中国农业大学学报.2006（06）：106-110.
④黄庆旭，何春阳，史培军，等.气候干旱和经济发展双重压力下的北京水资源承载力变化情景模拟研究.自然资源学报.2009（05）：859-870.
⑤赵楠.北京市水资源承载力与承压状态实证研究.城市发展研究.2009（08）：142-146.
⑥童玉芬.北京市水资源人口承载力的动态模拟与分析.中国人口.资源与环境.2010（09）：42-47.
⑦沈映春，杨皓臣.可持续发展视角下的北京水资源承载力研究.北京社会科学.2010（06）：20-23.
⑧魏保义，张卫红，张晓昕.北京市水资源承载力评估分析.北京规划建设.2012（01）：72-74.