鄱阳湖信江流域典型县域水资源承载力研究

计 勇，白承荣，张 洁，2，张力薇，黄学平，3

(1.南昌工程学院水利与生态工程学院，江西南昌330099;2.河海大学环境学院，江苏南京210098;3.南昌大学鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室，江西南昌330029)

0 引言

水资源承载力实际是采用系统学原理［1－2］将水资源系统与社会、经济、生态环境等系统联系起来，反映区域水资源供需关系［3－7］，供大于需表示可承载;反之，则不可承载.在开展水资源承载力评价过程中，构建水资源承载力评价指标体系是常用方法和研究热点，国内外很多学者对如何构建有效的水资源承载力评价指标体系进行了研究［8－10］.指标选取是水资源承载力评价指标体系构建的核心问题，由于水资源系统是社会－经济－生态环境复杂系统的关键组成部分，指标选取需注重水资源系统本身与社会、经济、环境等系统的耦合关系.在方法上，层次分析法(AHP)由于充分考虑了人的主观决策力［11］，同时具备多准则、多目标的优点，它是无结构特征的复杂问题研究的常用方法，能较好地将区域水资源承载力研究与社会经济发展协调.

鄱阳湖是我国最大的淡水湖，广纳五河，贯通长江［12］，它是重要的淡水资源库与生态资源库，维系一方经济发展与生态稳定.信江是鄱阳湖的重要来水源，整个流域位于江西省的东北部，地处东经116°19＇至 118°31＇，北纬 27°32＇至 28°58＇之间，面积达17554 km2，辖鹰潭市、抚州市及上饶市3个地级市的15个县域或地区，人口数超过600万;流域降雨充沛，河网密布，多年平均水资源总量为173.83亿m3［13］，水资源量极为丰富.信江流域水资源承载力的研究关系到整个区域乃至鄱阳湖生态经济区的社会经济发展.

1 信江流域水资源承载力模型

水资源承载力指标评价模型的建立是进行区域水资源承载力研究的关键问题［14］.基于水资源承载力的理论内涵，研究选取能够直接反映区域水资源承载力大小的宏观指标及反映水资源系统与其他系统耦合状态的综合指标.宏观指标取区域水资源本身能够承载的最大经济规模及人口规模;综合指标选取反映水资源承载力的支持力、压力及主客体［15－17］之间的相互协调性指标.模型将水资源承载力评价指标体系划分为目标层、准则层以及指标层3个层次.

1.1 评价指标体系构建

1.1.1 宏观指标设计 区域水资源承载力的宏观指标包括人口规模和经济规模2个子指标，涉及到社会发展水平、某一社会发展水平人均占有GDP的下限指标、GDP和生产这些国内产值总用水量.

1.1.2 综合指标设计 根据信江流域水资源特点，支持力指数选取4个指标、压力指数中社会系统选取5个指标、经济系统选取6个指标、生态环境系统采用4个指标、协调指数选择11个指标.具体综合指标设计及计算原理、指示作用如表1所示.

表1 信江流域水资源承载力综合指标设计

1.2 计算方法

2 分析与讨论

1.2.1 权重计算 层次分析法［11，18－20］(TheAnalytic Hierarchy Process，AHP)是常用的确定指标权重的方法，该方法以决策者的主观判断为基础，能够更好地把握宏观发展形势，是一种“活”的方法.为保证权重计算的合理性，本文选取多名相关领域不同层次、经验丰富的专家进行独立决策赋值.

1.2.2 指标计算 基于上述指标的选取与设计，水资源承载力(F)计算公式为

其中宏观指标Fe为区域水资源可承载的经济规模，Fp为区域水资源可承载的人口规模，综合指标中CCI为水资源承载力指数，CHI为协调指数.

(i)区域水资源可承载的经济规模指数(Fe)与人口规模指数(Fp)

宏观指标实际反映区域宏观的水资源供需状况，涉及区域社会、经济耗水量及其对应的经济产值，区域水资源可利用量，社会发展水平的人均GDP指标等.单位水量承载的经济规模为

其中WD为社会、经济系统总用水量/(104m3)，GDP为耗水量为WD时的国内生产总值.

区域水资源可承载的最大经济规模(Fem)为

其中Fem为区域水资源可承载的最大经济规模/(104元)，WS为区域水资源可利用量/(104m3).

水资源承载的最大人口规模为

其中GDPP为某一社会发展水平的人均占有GDP的下限指标［9］.

(ii)区域水资源承子力综合指标(CC)计算

该指标由承载力指数(CCI)与协调指数(CHI)组成，包括各层次指标和目标值的计算.综合指标是从反映区域水资源承载力的微观影响因素入手，进行水资源承载力评价的相对指标.指标计算公式为CC=［CCI，CHI］.

水资源承载力指数反映水资源系统承载的压力和本身支持力的相对关系，计算公式为

其中CCS为水资源支持力指数，CCP为水资源压力指数.

支持力指数与压力指数的计算公式参见文献［21］.CCI反映区域水资源承载的状况.显然，CCI＞1表示水资源系统超载;CCI=1表示水资源承载力达到临界;CCI＜1表示水资源系统可以承载社会发展.

协调指数(CHI)反映复杂系统中水资源系统与其他系统之间的关联性，指数计算公式参见文献［22］.

2.1 典型县域选取

典型县域主要依据产业结构布局现状进行选取，信江流域经济产值来源主要为工业、农业.依据现状年及参照年第一、二产业产值与总值的比值状况选取3个典型县域，3个县域产业布局状况分别为:第一产业为主、第二产业为主、2种产业相当(见表2).通过对比分析，研究区典型县域(信江流域所辖部分)选择东乡县、贵溪市及万年县.2005年3个典型县域的基本情况汇总如表3所示.

表2 典型县域不同年份第一、二产业结构状况 %

表3 典型县域基本状况

2.2 计算结果分析

研究区水资源承载力相关指标、指数计算以现状年(2005年)实际资料为基础，依据宏观形势与研究区实际状况，并结合相关统计资料(统计年鉴、水文公报等)及研究成果等预测参照年(2015年、2030年)该区的水资源承力状况.

基于以上研究论述，研究区典型县域不同水平年水资源承载力计算结果如表4所示.

表4 水资源承载力指标计算结果

计算结果表明，2005年各典型县域水资源可承载的经济规模均大于现状指标，这表明3个典型县域经济均可承载，其中贵溪市可承载的经济规模达244.95亿元，该区社会、经济发展潜力巨大;2015年与2030年比现状年经济承载规模有大幅提升，区域经济有充分的发展空间，这是区域产业结构不断优化调整、水资源可发利用模式趋于科学化的结果;典型县域中，贵溪市的可承载规模最大，2015年与2030年分别达到639.19亿元与1953.84亿元，与现状年可承载规模最大的状况一致.

2005年各县域可承载人口规模均超过现状人口，均可承载;参照年，除万年县在2015年可承载人口规模有小幅下降外，贵溪市与东乡县区内可承载人口均呈增长趋势，贵溪增幅最大，且比2005—2015年段、2015—2030年段增幅更加明显，这表明2005—2015年段各典型县域水资源消耗量剧增，生活用水压力增大，尤其以万年县最为明显.2005、2015及2030年各典型县域水资源承载力指数不断增大，这表明即使在经济发展、人口增长的压力下，通过不断的产业结构调整、制定合理有效的水资源开发策略、提高节水意识等措施依然可以缓解用水压力;另一方面，典型县域中该指数以贵溪市最小，该区产业结构、水资源开发利用策略等方面更加合理，与现状发展状况相一致.

协调指数随着社会经济发展不断提升，这表明区域水资源系统与周边系统协调性增强.值得一提的是，贵溪市比其他2县域协调指数更高，水资源系统与其他系统衔接更加科学，这些均与上述分析一致.

3 结论

1)研究表明，随着社会经济的不断发展，各个典型县域经济、人口承载规模大幅提升，未出现超载状况;尽管区域水资源承载力指数不断增长，水资源利用压力不断增大，但区域水资源仍然存在一定的承载空间，水资源系统与其他系统协调性不断增强.

2)不同产业结构背景的区域水资源承载力状况存在较大差异，产业结构中第一产业为主的区域比第二产业为主的区域水资源承载能力与协调状况普遍更差.

3)承载力指数较小、协调指数较大的区域，可承载人口与经济规模的增长空间更大，这与实际情况是相符的.

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