水利工程論文-水資源安全的度量：水資源承載力的研究與挑戰(zhàn).doc

水利工程論文-水資源安全的度量：水資源承載力的研究與挑戰(zhàn)摘要：本文首先討論了水安全和水資源承載力問題，指出變化環(huán)境下的水文循環(huán)時空變化規(guī)律、可持續(xù)發(fā)展理論、“水-生態(tài)-社會經(jīng)濟”復合系統(tǒng)理論是水資源承載力研究的理論基礎(chǔ)，對水資源承載力研究的基本內(nèi)容、評價指標體系的建立和評價方法進行了概括和總結(jié)。針對目前水資源承載力研究的不足，認為RS、GIS等信息技術(shù)和現(xiàn)有模型方法的結(jié)合是促進水資源承載力研究深化的必然技術(shù)手段，而將區(qū)域合理配置(包括水土資源配置，上、中、下游的城市與產(chǎn)業(yè)合理布局，水源保護區(qū)區(qū)域范圍內(nèi)的人口、產(chǎn)業(yè)布局等)納入水資源承載力研究的范疇，不但是水資源承載力研究的一個重要方面-區(qū)域差異研究的需要，而且也將使水資源承載力研究成果對社會實踐具有更明確的指導作用。關(guān)鍵詞：水安全水資源承載力1前言安全是危害或災(zāi)害的反義詞，它與危害（或災(zāi)害）的風險緊密聯(lián)系。危害（或災(zāi)害）的風險愈小，安全度就愈高，反之亦然。水安全問題通常指相對人類社會生存環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展過程中發(fā)生的水的危害問題。例如，水多了（發(fā)生洪水災(zāi)害，導致人的財產(chǎn)損失，人口死亡問題）、水少了（發(fā)生干旱、水資源短缺以及引起的生態(tài)環(huán)境退化、人類生存環(huán)境損失）和水臟了（水污染導致的病害健康問題、人口死亡問題）。中國是降水時空分配非常不均勻、“水“的問題十分突出的發(fā)展中國家。水多了（洪澇災(zāi)害）、水少了（干旱、水資源短缺）和水臟了（水污染問題）業(yè)已成為制約中國可持續(xù)發(fā)展最為重要的限制因子，其緊急程度已經(jīng)危及人類基本環(huán)境和生存問題和國家發(fā)展利益的安全問題。在水安全問題研究中，水資源安全問題是最為重要的一個方面1。水資源安全通常指水的供需矛盾產(chǎn)生對社會經(jīng)濟發(fā)展、人類生存環(huán)境的危害問題。20世紀末，不滿足可持續(xù)水資源利用的模式和環(huán)境問題導致嚴重的水資源安全問題，業(yè)已引起國際各國政府的高度重視。2000年3月，在荷蘭海牙(Hague)召開了“第二屆世界水論壇及部長級會議”。會議主題是：水的安全：從洞察到行動，全世界140多個國家首腦或部長，3000名科學家出席會議。21世紀水安全面臨7個主要挑戰(zhàn)23：（1）滿足基本需求（meetingbasicneeds）（2）保護生態(tài)（protectingecosystems）（3）食品安全（securingthefoodsupply）（4）水資源共享（sharingwaterresources）（5）處理災(zāi)害（dealingwithhazards）（6）水的價值(valuingwater)（7）科學管水(governingwaterwisely)因此，水資源安全已經(jīng)成為水資源研究的國家前沿熱點，受到世界范圍的注目。水資源安全問題研究主要有：水資源安全的范疇，水資源安全的度量，水資源安全評價和水資源安全保障體系的建設(shè)等方面。從學術(shù)研究，水資源安全的度量最為關(guān)鍵。核心問題是：回答如何量度水資源安全程度和如何保證水資源安全？我們的觀點是：水資源承載力是水資源安全的基本度量。因此，研究水資源承載力對于認識和建設(shè)水資源安全保障體系尤為重要。“承載力”一詞，亦稱“承載能力”（CarryingCapacity），起源于生態(tài)學，用以衡量特定區(qū)域在某一環(huán)境條件下可維持某一物種個體的最大數(shù)量1。隨著人類社會經(jīng)濟發(fā)展，全球資源環(huán)境問題日趨嚴重，人們逐漸認識到自然資源是支持地球上生命系統(tǒng)和人類生存發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，其量和質(zhì)是有限的，它們滿足人類現(xiàn)在與未來發(fā)展需要的能力也是有限的。關(guān)于生態(tài)承載力的一個較早的概念，是由世界自然保護同盟（IUCN）聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）及世界野生生物基金會WWF在其出版的保護地球一書中提出的。他們把承載能力定義為一個生態(tài)系統(tǒng)所能支持的健康有機體即在維持它的生產(chǎn)力、適應(yīng)能力和再生能力的容量。后了“承載力”概念得到延伸發(fā)展，比較多地用于說明生態(tài)系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)、資源系統(tǒng)承受發(fā)展和特定活動能力的限度。因此，生態(tài)承載力、環(huán)境承載力、資源承載力等諸多概念也相繼出現(xiàn)。1974年，Bishop在環(huán)境管理中的承載力一書中指出“環(huán)境承載力表明在維持一個可以接受的生活水平的前提下，一個區(qū)域所能永久地承載的人類活動的強烈程度”2；高吉喜（2000）在其關(guān)于生態(tài)承載力的研究中特別指出：環(huán)境承載力是指在一定生活水平和環(huán)境質(zhì)量要求下，在不超出生態(tài)系統(tǒng)彈性限度條件下環(huán)境子系統(tǒng)所能承納的污染物數(shù)量以及可支撐的經(jīng)濟規(guī)模與相應(yīng)人口數(shù)量3。此外，一些學者還從經(jīng)濟、社會、環(huán)境、發(fā)展等方面對全球承載力進行了探討（Cohen，J.E.,1995；Sagoff,M,1995；Daly，H.E.，1995，1996）456。然而無論是生態(tài)承載力、環(huán)境承載力抑或全球（區(qū)域）承載力都是一個比較泛化的概念，如何描述和量化，實施和操作性不強，目前的研究還不深入。事實上，在對作為生態(tài)環(huán)境組成要素的各項自然資源的承載力問題還沒有完全解決的時候，是無法對生態(tài)環(huán)境承載力做更深入的研究的。相比之下，當前對資源承載力的研究則獲得了更多學者的關(guān)注。對自然資源承載力的研究主要集中于土地、水和關(guān)鍵礦產(chǎn)資源方面。1949年美國的Allan將土地資源承載力定義為：“在維持一定水平并不引起土地退化的前提下，一個區(qū)域能永久地供養(yǎng)人口數(shù)量及人類活動水平”。50-70年代，國外許多學者探討了土地承載力的計算依據(jù)為：在確保不會對土地資源造成不可逆的負面影響的前提下，土地的生產(chǎn)潛力能容納的最大人口數(shù)量。同時，對承載力的研究從靜態(tài)轉(zhuǎn)向動態(tài)，Millington等應(yīng)用多目標決策分析方法，以各種資源（土地、水、氣候、能源等）對人口數(shù)量的限制，計算了澳大利亞的土地資源承載力。1986年我國也開始了題為“中國土地資源生產(chǎn)力及人口承載量”的研究，研究者認為土地資源承載力通常是指：一個區(qū)域在一定的農(nóng)業(yè)技術(shù)條件下，土地用于食物生產(chǎn)所能供養(yǎng)的人口數(shù)量；或在一定生產(chǎn)條件下，土地資源生產(chǎn)力所能承載一定生活水平下的人口限度。由此，關(guān)于土地和水資源承載力的研究在中國全面展開7。承載力概念的演化與發(fā)展是對發(fā)展中出現(xiàn)問題的反應(yīng)與變化結(jié)果。在不同的發(fā)展階段，產(chǎn)生了不同的承載力概念和相應(yīng)的承載力理論。如針對環(huán)境問題，人們提出了環(huán)境承載力的概念與理論，針對土地資源短缺問題，人們提出了土地資源承載力的概念與理論。而“水資源承載力”一詞，則是隨著水問題的日益突出由我國學者在80年代末提出來的。水資源承載力是一個國家或地區(qū)持續(xù)發(fā)展過程中各種自然資源承載力的重要組成部分，且往往是水資源緊短和貧水地區(qū)支持人口與發(fā)展的“瓶頸”,它對一個國家或地區(qū)綜合發(fā)展和發(fā)展規(guī)模有至關(guān)重要的影響。進入90年代以來，在地區(qū)和國家社會經(jīng)濟發(fā)展中堅持走可持續(xù)發(fā)展道路已是普遍的共識，而水資源短缺與“水資源安全”問題也已成為影響可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素，作為可持續(xù)發(fā)展研究和水資源安全戰(zhàn)略研究中的一個基礎(chǔ)課題，水資源承載力研究已引起學術(shù)界的高度關(guān)注并成為當前水資源科學中的一個重點和熱點研究問題。2水資源承載力的定義水資源承載力最早是源自生態(tài)學中的“承載能力”（CarryingCapacity）一詞，是自然資源承載力的一部分。近年來，我國不少學者在資源承載力、環(huán)境承載力等概念的基礎(chǔ)上對水資源承載力的定義進行了更深入的探討，茲選取幾個有代表性的例子列舉如下：（1）在某一歷史發(fā)展階段的技術(shù)、經(jīng)濟和社會發(fā)展水平條件下，水資源對該地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展的最大支撐能力8。（劉燕華，1999）（2）某一歷史發(fā)展階段，以可預見的技術(shù)、經(jīng)濟和社會發(fā)展水平為依據(jù)，以可持續(xù)發(fā)展為原則，以維護生態(tài)良性循環(huán)發(fā)展為條件，在水資源得到合理開發(fā)利用下，該地區(qū)人口增長與經(jīng)濟發(fā)展的最大容量9。（李令躍，2000）（3）一個流域、一個地區(qū)、一個國家，在不同階段的社會經(jīng)濟和技術(shù)條件下，在水資源合理開發(fā)利用的前提下，當?shù)厮Y源能夠維系和支撐的人口、經(jīng)濟和環(huán)境規(guī)?？偭?0（何希吾，2000）。（4）一定的區(qū)域內(nèi)，在一定的生活水平和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下，天然水資源的可供水量能夠支持人口、環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的能力或限度2。（馮尚友，2000）（5）可理解為某一區(qū)域的水資源條件在“自然-人工”二元模式影響下，以可預見的技術(shù)、經(jīng)濟、社會發(fā)展水平及水資源的動態(tài)變化為依據(jù)，以可持續(xù)發(fā)展為原則，以維護生態(tài)良性循環(huán)發(fā)展為條件，經(jīng)過合理優(yōu)化配置，對該地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展所能提供的最大支撐能力。（惠泱河，2001）總之，盡管已有的水資源承載力定義在表述上各有不同，但其思路并無本質(zhì)上的差異，都強調(diào)了支撐能力的概念。但是，對水資源“承載力”本身的內(nèi)涵，表達比較宏觀。結(jié)合中國科學院知識創(chuàng)新工程有關(guān)項目初步研究，作者的觀點是：水資源承載力可定義為“在一定的水資源開發(fā)利用階段，滿足生態(tài)需水的可利用水量能夠維系有限發(fā)展目標的最大的社會-經(jīng)濟規(guī)?！?。因此，水資源承載力是一個度量區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展受水資源制約的閾值，它通常用滿足生態(tài)需水的可利用水量與社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展有限