太湖流域水资源承载力与经济社会发展适应性评价

卞锦宇 夏玉林 毛学谦 张海滨

摘要：为客观判断太湖流域水资源承载力与支撑经济社会发展布局的匹配关系，促进经济社会发展与流域水资源承载力相适应，在提出水资源承载力与经济社会适应性发展的内涵基础上，构建由目标层、准则层及指标层构成的太湖流域水资源承载力与经济社会发展适应性评价指标体系，包括反映水资源承载力水平的4个指标和反映经济社会发展水平的7个指标。采用发展适应性协调度测算方法，对太湖流域2018年水资源承载力与经济社会发展适应性进行了评价分析。结果表明：① 2018年太湖流域水资源承载力与经济社会发展协调度为0.81，已处于适应性发展水平，但离优质适应性发展还有一定的差距;② 水资源承载力发展水平相对滞后于经济社会发展水平，水资源承载力水平较低主要表现在流域水功能区水质达标率较低、水体富营养化等方面。

关键词：水资源承载力; 经济社会发展; 适应性评价; 协调度; 太湖流域

中图法分类号：TV213.4 文献标志码：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.04.005

文章编号：1006 - 0081（2022）04 - 0031 - 07

0 引 言

太湖流域是中国江南著名的水网地区，河流纵横交错，湖荡星罗棋布。流域内河道总长约12万km，河道分布密度达3.25 km/km2，是全国河道密度最高的地区。水乡河网孕育着流域的社会经济发展，但是由于人口、经济的快速发展，污染物排放量超过了污染消纳和自净能力，流域水资源矛盾依然存在，水质型缺水问题突出。主要表现为：① 本地水资源量不足，太湖流域多年平均水资源总量为176.0亿m3，流域人均本地水资源仅为全国的1/5;② 用水效率低，2018年太湖流域总用水量342.9亿m3，人均用水量562 m3，万元工业增加值用水量67 m3，高于全国平均水平，与先进地区还有一定差距;③ 水污染问题较为突出，2018年太湖流域省界断面Ⅲ类及以上占比为42.5%，Ⅳ，Ⅴ类及劣Ⅴ类占比57.5%，湖泊水体处于中度富营养状态[1]。经过多年来的水环境综合治理，太湖水环境状况虽有所改善，但平原湖泊水体流动弱、水体置换较慢，自净能力差，生态功能退化，水质型缺水问题难以在短期内解决，已成为制约太湖流域经济社会发展的瓶颈[2]。造成这些问题的主要原因是人口经济社会发展布局与水资源不匹配、与水生态格局不协调、水资源承载负荷不均衡。在严峻的水资源形势下，迫切需要开展太湖流域水资源承载力与经济社会发展适应性评价，建立科学有效的评价体系，客观判断水资源承载力与支撑小康社会建设、经济社会发展布局的匹配关系，并采取有效的管控措施，遏制对水资源的不合理使用和对水环境的污染，以此促进经济社会发展与流域水资源承载力相适应。

1 相关研究进展

目前，对太湖流域承载力已有一定的研究，大多侧重于水环境承载力[3-5]，从水资源系统角度的研究尚不多见。在适应性评价方面，国内外学者针对环境与经济、资源与经济、科技与经济方面协调发展问题进行了一定的探索，建立了资源、环境、生态等要素与经济协调发展评价指标体系，构建了资源、环境等与经济发展水平之间的协调度模型，综合评价资源、环境等多要素下的系统协调度水平并分析其发展状态。Oleg[6]，Bithas等[7]、吴跃明等[8]、廖重斌[9]等国内外不同学者[10-12]通过构建各类“环境-经济”协调模型，测算了社会发展系统中环境与经济发展协调度。张晓东等 [13]建立了环境承载力与经济发展水平之間的协调度模型。近年来，水资源与社会经济协调发展的研究逐步开展，相关学者通过构建水资源系统和经济社会系统耦合评价指标体系，进行了区域水资源和社会经济协调度的耦合情况分析[14-15]。一些学者[16-19]基于水资源与社会经济协调发展理论，建立水资源与社会经济协调度计算模型或评价指标。刘杨等[20]将水资源作为子系统与社会系统及经济系统相结合，开展了水资源-经济-社会复合系统协调度研究，综合评价了复合系统的协调度水平。如上所述，国内外学者在环境、生态与社会经济协调发展方面进行了一定的探索，对水资源与经济社会协调发展评价研究也有了一定进展，但从承载力角度探讨水资源与经济社会协调发展及适应性评价的研究尚不多见。因此，本文针对2018年太湖流域水资源承载力与经济社会发展适应性进行了评价分析。

2 水资源承载力与经济社会发展适应性内涵

水资源承载力与经济社会发展适应性是指在一定时期和科学技术条件下，水资源利用、水环境和水生态状态同经济社会发展之间保持理想的协调状态。根据系统动力学的基本原理，两者适应性发展的关键在于水资源、水环境、水生态与经济、社会等诸要素的平衡匹配。水资源承载力和经济社会发展存在相互影响、相互制约的关系。

经济社会发展作为水资源承载客体，对水资源承载力有多重影响，随着经济发展和城镇化水平的提高，对水资源需求量增加的同时废污水产生量也相应增加，必定会增加水资源的承载负荷，即增大对水资源承载主体的压力需求，但同时经济实力增强和经济政策的推动可为提高水资源承载力提供财力、物力和科技支撑，推动水资源开发利用程度及水环境水生态的保护改善，以此提高水资源承载能力。因此，经济社会发展对水资源承载力的影响是多方面的，通过影响承载负荷及承载主体，最终作用于水资源承载力。

水资源作为承载主体，对社会经济的发展起到支撑或是制约作用，丰富的水资源和良好的水环境可为社会经济的良性发展提供基础资源条件，反之则会制约社会经济发展。水资源承载力对经济社会发展的重要作用是保障国家水安全和生态安全，如果水资源承载力不足则会制约经济发展和人们生活质量的提高，实现两者适应性发展需要趋利避害，科学利用水资源。优美的水环境、繁荣的经济、和谐的社会是水资源承载力与经济社会发展适应的集中体现。

3 流域水资源承载力与经济社会发展适应性评价指标

3.1 评价指标选取

水资源承载力与经济社会发展适应性水平，是通过对水资源开发、水环境保护、经济发展、社会发展相关的重要指标适应程度分析，判断水资源承载力与经济社会发展相互适应协调状况，通过建立一个科学合理的评价指标体系进行定量分析。本文根据水资源承载力与经济社会发展的相互关系，通过甄选已有水资源与社会经济协调发展的共性指标[14-19]，同时结合太湖流域水资源与社会经济发展特征选取特性指标，从经济社会发展水平、水资源承载力水平两方面共选取了11项二级指标，对水资源承载力与经济社会发展适应性进行评价，以期对太湖流域水资源承载力与经济社会适应发展状况作出定量化判断，为太湖流域水资源保护和水环境治理、促进流域人水和谐发展提供科学依据。基于评价指标要具备科学性、代表性和可获性的原则，分析筛选出科学合理、层次分明、简明实用、与评价目的一致的指标，构建水资源承载力与经济社会发展适应性程度的评价指标体系。在水资源承载力方面，选择用水总量、水功能区达标率、水体富营养化指数、实际换水周期等4个评价指标;在经济社会发展方面，选择人均GDP、万元GDP用水量、万元工业增加值用水量、人均生活用水量、第三产业占GDP的比重、城镇化率、污染治理投资占GDP比重等7个评价指标。

3.2 评价指标体系构建

水资源承载力与经济社会发展适应性是一个复杂的系统，按照系统递阶分解的理念，评价指标体系是一个分层的树状结构。本文设计的评价指标体系由3层构成，顶层是目标层，即水资源承载力与经济社会发展适应性;第二层为准则层，分别由水资源承载力水平和经济社会发展水平两类指标构成;第三层为指标层，根据评价指标选择的原则，经过对众多评价指标的筛选，共选取11项指标，构成水资源承载力与经济社会发展适应性评价指标体系，见表1。

3.3 评价指标定义与计算

水资源承载力与经济社会发展适应性评价指标定义与计算见表2。

3.4 数据来源

评价指标体系中11个要素指标的现状值主要取自太湖流域各省、市统计年鉴，《太湖流域及东南诸河水资源公报》《太湖健康状况报告》《中国城市统计年鉴》等统计资料，《太湖流域水环境综合治理总体方案》《太湖流域水资源综合规划》等有关规划。

本文采用相关规划值、目标值（期望值）作为标准值，其数据主要来自水利部《规划和建设项目节水评价技术要求》《“十三五”太湖流域水环境综合治理行动方案》《太湖流域水资源及其开发利用》相关研究成果并参考其他相关规划推算。

4 水资源承载力与经济社会发展适应性评价方法

4.1 协调度

协调度是度量系统或要素之间协调程度的指标，水资源承载力与经济社会发展适应性可以用协调度来反映，表示在一定的发展阶段区域水资源承载力与经济社会发展协调程度，可定量分析区域水资源承载力与区域经济社会发展之间的耦合程度。

根据定义，设[X1]，[X2]，…，[Xm]为描述区域水资源承载力特征的[m]个指标，[Y1]，[Y2]，…，[Yn]为区域经济社会发展特征n个指标，则：

[fx=i=1maiXi]                            （1）

[gy=j=1nbiYj]                             （2）

式中：[fx]與[gy]分别为水资源承载力评价函数和经济社会发展综合评价函数;[ai]和[bi]为区域水资源承载力系统和经济社会发展系统各评价指标的权重值;[Xi]和[Yj]分别为水资源承载力指标与经济社会发展指标的标准化值。水资源承载力与经济社会协调发展主要表现为[fx]与[gy]的离差，两者离差越小，表示越协调，反之则越不协调。

要实现水资源承载力与经济社会协调发展，则[fx]与[gy]的离差越小越好，用离差系数表示：

[Cv=S1/2fx+g（y）]                   （3）

式中：S为标准差，[Cv]为离差系数。使离差越小越好的充分条件是：

[c=f（x）g（y）1/2fx+g（y）2]                   （4）

计算区域水资源承载力与经济社会发展协调度，水资源承载力系统与经济社会发展系统越协调，其评价值就越接近，其离差系数就越小，c则越大。二者协调发展最终追求的是水资源承载力与经济社会发展相互促进、共同发展。

为了使计算的协调度具有一定层次性，本文给出水资源承载力与经济社会发展协调度的计算公式：

[C=f（x）g（y）1/2fx+g（y）2K]                  （5）

式中：[K]为调节系数，[K≥2];[C]为协调度，[O≤C≤1]，表明水资源承载力与经济社会系统各因素之间协调状况。

4.2 发展适应性协调度

由于协调度仅能反映各因素相互协调的状况，并不能反映系统所处的发展水平，因此，采用发展适应性协调度（D）来衡量水资源承载力与经济社会协调发展程度。发展适应性协调度可以反映水资源承载力与经济社会的协调发展的综合水平，用式（6）计算。

[D=C×T]                              （6）

式中：T为水资源承载力与经济社会发展系统综合评价指数，[T=αf（x）+βg（y）];[α]与[β]为权重，[α+β=1];D为发展适应性协调度。水资源承载力与经济社会协调发展程度主要取决于两大因素：① 水资源承载力程度与经济社会发展水平差距大小;② 水资源承载力水平和经济社会发展水平的高低。

4.3 发展适应性水平评判标准

以发展适应性协调度来衡量流域水资源承载力与经济社会发展适应性水平，本文参考相关研究成果[20-21]，按发展适应性协调度的大小将水资源承载力与经济社会发展适应性水平分为适应发展、基本适应发展、不适应和极不适应4种状态，见表3。

5 太湖流域水资源承载力与经济发展适应性评价

5.1 评价指标现状值

评价指标体系中11个要素指标的现状值以2018年为基数，具体见表4。

5.2 评价指标标准值确定

评价指标的标准值（目标值或期望值）是衡量水资源承载力与经济社会适应发展状况的相对尺度，用未来某个时期的规划目标值（期望值）作为评价标准，也可参照发达国家在相同发展水平时的指标值作为标准值。本文采用相关规划值、目标值（期望值）作为标准值，具体见表5。

5.3 权重确定

在多指标综合评价中，指标权重的确定方法有主观赋权法和客观赋权法。主观赋权法根据咨询专家或研究人员的实践经验和主观判断获得，如德尔菲法（Delphi法）、层次分析法（AHP法）等;客观赋权法则是根据原始数据运用统计方法计算获得，如二项系数加权法、变异值法、嫡值法等。本文采用德尔菲法经验判断法确定，邀请水资源、水环境、水生态、经济、社会学专家共25位，对各项指标进行权重打分，经汇总整理后确定的各项指标权重见表6。考虑承载力水平与经济社会发展同等重要，水资源承载力水平和经济社会发展水平采用等权重，即α，β均取0.5。

5.4 发展适应性协调度测算

水资源承载力水平与经济社会发展适应性协调度的评价结果，是各项评价指标根据标准值（期望值）标准化后的得分与其权重系数乘积之和，将协调度得分与协调度评判标准进行对比，通过相关数据计算，2018年水资源承载力水平评价函数f（x）和经济社会发展综合评价函数g（y）得分分别为0.71和0.82，用式（5）计算水资源承载力水平与经济社会发展适应性协调度C=0.96。用式（6）计算水资源承载力水平与经济社会发展协调度D=0.81，按表3中的评判标准，太湖流域总体上达到较好适应性发展水平，但水资源承载力水平函数f（x）得分0.71，小于经济社会发展评价函数g（y）得分0.82，表明水资源承载力水平相对滞后于经济社会发展水平，主要表现在水功能区达标率低，水体富营养化程度较高，太湖水质难以达标、氮磷营养盐过剩的状况尚未得到根本扭转，长期超负荷输入是太湖营养化程度较高的根本原因，这与入湖污染物总量与湖体环境容量不平衡、多目标统筹协调优化调度机制尚未完全形成等因素有关。因此，要实现水资源承载力水平与经济社会适应发展目标，必须着力加强污染物入湖削减力度，提高入湖污染物治理能力及排放标准，同时提高水环境容量，逐步改善水环境、水生态状况。

6 结论与讨论

（1） 水资源承载力与经济社会发展适应性评价是相对的。水资源承载力与经济发展适应性协调度的大小主要取决于两个方面：① 水资源承载力状况与经济社会发展水平差距的大小;② 水资源承载力和经济社会发展水平的高低。水资源承载力与经济社会发展适应性协调度的评价结果与标准值（目标值或期望值）的选取密切相关。评价指标的标准值（目标值或期望值）是衡量水资源承载力与经济社会发展适应性程度的相对尺度，用未来某个时期规划目标值或期望值作为评价标准，也可参照发达国家在相同发展水平时的指标值作为标准值。因此，评价结果是相对目标值或期望值而言的。

（2） 太湖流域总体上处于适应发展水平，离优质适应发展还有一定的差距。评价结果表明：相对于确定的一定阶段内太湖流域水资源承载力目标和经济社会发展目标而言，2018年太湖流域水资源承载力与经济社会发展协调度为0.81，达到适应性发展水平的低值，但离优质适应性发展还有一定的差距;水资源承载力評价函数得分为0.71，经济社会发展评价函数得分为0.82，表明水资源承载力发展水平相对滞后于经济社会发展水平。水资源承载力水平低主要表现在流域水质、水生态方面。总体上，评价结果与太湖流域实际情况是相符的，反映了太湖流域水量、水质、水生态等基本情况，由于过境水量充沛，水资源量能够承载当地的人口和经济发展，但水污染问题仍然突出，太湖蓝藻仍频繁爆发，尚未得到有效遏制，水质、水生态状况改善仍是太湖流域未来治理的重要任务和方向。

（3） 开展综合整治，促进太湖流域水资源承载力与经济社会发展水平优质适应发展。当前太湖流域水资源承载力水平相对滞后于经济社会发展水平，主要表现在水环境、水生态承载能力较弱，应针对入湖污染物总量远超水体环境容量这一根本原因，从源头控制、过程治理、水环境扩容等方面开展综合整治，促进太湖流域水资源承载力与经济社会发展水平向优质适应发展。建议加强非点源治理，注重湖西区等太湖上游区域的污染防治，推进节水减排、产业结构绿色转型升级，开展以望虞河后续工程等骨干工程构成的国家水网体系建设，科学实施以引江济太为重点的流域水资源综合调度，更好地落实河长制湖长制，加强太湖水生植被恢复，强化入湖污染物浓度和总量双控，提升水资源承载能力。

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（编辑：江 文）

Adaptability evaluation of water resources carrying capacity and economic and social development in Taihu Lake Basin

BIAN Jinyu1， XIA Yulin2， MAO Xueqian2， ZHANG HaiBin1

（1.  Key laboratory of Water Resource and Hydraulic Engineering， Nanjing Hydraulic Research Institute，Nanjing  210029， China;

2. Changzhou Branch of Jiangsu Province Hydrology and Water Resources Investigation Bureau，Changzhou  213002， China）

Abstract： In order to objectively judge the matching relationship between the water resources carrying capacity of Taihu Lake Basin and the economic and social development， and promote the adaptability of economic and social development to the water resources carrying capacity， based on the connotation of water resources carrying capacity and economic and social adaptive development， this paper constructed an evaluation index system of water resources carrying capacity and economic and social development adaptability for Taihu Lake Basin， which was composed of target layer， criterion layer and index layer， including 4 indexes reflecting the level of water resources carrying capacity and 7 indexes reflecting the level of economic and social development. By using the calculation method of development adaptability coordination degree， the adaptability of water resources carrying capacity and economic and social development in Taihu Lake Basin in 2018 was evaluated and analyzed. The results showed that the coordination degree of water resources carrying capacity and economic and social development in Taihu Basin in 2018 was 0.81， which was at the adaptive development level， but there was still a certain gap from the high-quality adaptive development. The development level of water resources carrying capacity lagged behind the level of economic and social development. The low level of water resources carrying capacity was mainly reflected in the low quality up-to-standard rate of water functional areas in the basin， water eutrophication and so on.

Key words：  water resources carrying capacity; economic and social development; adaptability evaluation;coordination degree; Taihu Lake Basin