石羊河流域水资源承载力研究

'第32卷第7期人民黄河Vo1．32．No．72010年7月YELL0WRIVERJu1．，2010【水资源】石羊河流域水资源承载力研究南彩艳，粟晓玲，贾俊杰(西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌712100)摘要：根据水资源承载力的影响因素，在考虑基本生态耗水、人均生活耗水、人均粮食耗水和人均GDP耗水前提下，建立水资源承载力定量计算模型，采用不同生活水平和规划水平两种方案研究了石羊河流域水资源承载力。结果表明：在同一水平年，随人们生活水平的提高石羊河流域可承载人口呈下降趋势，相对承栽指数近乎呈直线上升趋势；在同一生活水平下，石羊河流域水资源可承载人口呈增长趋势，相对承栽指数呈下降趋势；在规划水平下，2010年和2020年流域相对承载指数分别为0．90和O．97，流域能够承载规划的人口和经济规模。关键词：水资源；承载力；相对承载指数；石羊河流域中图分类号：TV213．9文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2010．07．033水资源是经济社会发展的“瓶颈”因素，对一个国家或地区力计算模型：的发展规模有着至关重要的作用I2J。在我国西北干旱区，水WAccSt瓦()资源已经成为环境与发展最大的限制因子。水资源承载力已成为水资源领域的研究热点，国内关于水资源承载力的研究式中：CCS为某水平年流域水资源可承载人口数，万；WA为某方法主要分为定性评价和定量分析两类。定性评价方法主要水平年流域可利用水资源量，万m’；WL、、WG，分别为某水有模糊综合评价、主成分分析法、投影寻踪法、物元模型分析法平年人均生活耗水量、人均粮食耗水量和人均GDP耗水量(扣等j；定量分析方法主要有系统动力学法、多目标模型分析除了粮食增加值耗水)，m。决策法等”j。国外水资源承载力的研究成果较少，大都纳该模型凸显了粮食耗水在西北干旱区水资源合理配置、调入可持续发展理论中，其中Joardar、Rijibenman、Harris等为整区域经济发展模式及提高水资源承载力方面的指导性作用。国外这方面研究的领军人物”。西北干旱区是我国经济发展较为落后的地区，农业生产在区域笔者以水资源为承载主体，社会经济和生态环境为承载客国民经济中占主导地位，农业耗水为区域水资源消耗的主要组体，在保障基本生态需水条件下，考虑人均生活耗水、人均粮食成部分。粮食是人们生活的基本需求，粮食耗水又是农业耗水耗水和人均GDP耗水，建立水资源承载力计算模型，以2003年的主要部分。在保障生活、工业和基本生态耗水前提下，粮食为现状年，预测了2010年和2020年不同生活水平下石羊河流需求水平会影响水资源承载力。域水资源所能支撑的人口规模。1．3评价标准水资源相对承载指数(RCI)是评价水资源承载状态和承载1研究方法潜力的指标，其计算公式为CCP1．1影响因素RCI,(2)水资源可利用量是水资源承载力的量度，水质状况直接影响水资源的有效利用量和水资源各项功能的发挥”’。人类、式中：RCI,为某水平年水资源相对承载指数；CCP为某水平年流域总人口，万人。生态环境和社会经济系统是水资源承载力的客体。人类及其赖以生存的环境和必需的社会活动都会对水资源承载力产生根据相对承载指数的大小，可将水资源承载力分为3种类影响。在社会经济系统中，科学技术、区域经济发展战略、管理型：①超载，即RC／>1，流域处于超负荷状态，RC／值越大则超体制和法律制度在很大程度上都会影响水资源承载力的大小。收稿日期：2009—1卜l7水资源承载力评价带有很大的主观性，当确立的标准不同时，基金项目：“十一五”国家科技支撑计划项目(2006BAD29B02)；国家自然科学承载力评价结果也会有所差异。基金资助项目(50879071)；水利部公益性行业科研专项(200801104)；西北农林科技大学青年学术骨干支持计划项目。1．2计算模型作者简介：南彩艳(1985一)，女，陕西延安人，硕士研究生，研究方向为水资源水资源承载力是指在某一历史发展阶段，以可预见的社会利用与管理。通讯作者：粟晓玲(1968～)，女，四川开江人，教授。博士，主要从事生态系统水经济技术水平为依据，在生态环境良性发展的基础上，某一区资源配置方面的研究工作。域的水资源所能支持的最大人口规模。据此提出水资源承载E．mail：suxiaolingl7@126．corn·73· 人民黄河2010年第7期载越严重；②承载平衡，即RCI：1，流域水资源承载力量值等表2模型参数于实际量值，呈平衡状态，已达到承载的最大极限；③缺载，即RCI<1，流域处于低负荷状态，仍有可持续发展的空间，RC!值越小则承载潜力越大。水资源承载力可分为基本类型和亚类型两级驯，其分类及划分标准见表1。表1水资源承载力分类及划分标准2．2水资源承载力计算与分析衡量一个区域水资源承载力的主要依据是区域可承载人口数量和生活水平，故采用两种方案计算水资源承载力：方案一，研究总体小康、全面小康、初步富裕3种不同生活水平下的2石羊河流域水资源承载力水资源承载力；方案二，研究规划水平下的水资源承载力。(1)方案一。总体小康、全面小康和初步富裕3种不同生2．1流域概况活水平下，人均粮食占有量和人均GDP标准见表3。石羊河流域位于甘肃省河西走廊东部，乌稍岭以西，祁连表3不同生活水平下的社会经济指标标准山北麓，东经101。41一104。16，北纬36。29～39。27，总面积为4．16万km。全流域设计供水能力为37．9l亿m，现状实际供水能力为29．9亿m。石羊河流域水资源利用长期处于超载状态，超规模用水靠开采地下水来维持，导致地下水严重超采、生态环境恶化，下游尤为严重。根据《甘肃省水资源公报》和《石羊河流域重点治理规根据表2中相关参数，计算不同水平年不同生活水平下石划》，计算现状年相关参数，然后根据现状序列参数，结合相关羊河流域水资源承载力和相对承载指数，结果见表4。指标数据，得到规划年模型参数，见表2。表4不同规划水平年不同生活水平下石羊河流域水资源承载力在同一水平年，随人们生活水平的提高石羊河流域可承载石羊河流域水资源承载力和相对承载指数，结果见表5。人口呈下降趋势，相对承载指数近乎呈直线上升趋势。2003年表5不同规划水平年石羊河流域水资源承载力流域水资源承载力能力较低，在不同生活水平下均处于超载状态。2010年、2020年与2003年相比水资源承载状态已明显改善，2010年石羊河流域达到总体小康水平时，承载力为弱缺载状态；若要达到全面小康水平，流域承载人口190．63万，相对承载指数为1．18，处于弱超载状态。2020年石羊河流域若要达到全面小康水平，相对承载指数为1．12，流域负荷与2010年石羊河流域2003年若不超采地下水，其承载人口仅为相比有所减缓，处于弱超载状态。166．01万；在超采地下水4．32亿m的情况下，承载人口为在同一生活水平下，石羊河流域水资源可承载人口呈增长211．46万，超载人口45．45万。2010和2020年流域相对承载趋势，相对承载指数呈下降趋势。随着时间推移，水资源开发指数分别为0．90和0．97，均小于1，流域能够承载规划的人口技术水平的提高和管理利用体制的完善对提高水资源承载力和经济规模。在流域治理规划目标指导下，规划年内粮食作物将产生重要影响。种植面积不断缩减，加大节水型经济作物的种植比例，同时综(2)方案二。以《石羊河流域重点治理规划》中的社会经合万元GDP耗水减少，2010年相对承载指数为0．90，可承载人济规划指标为计算基准，研究流域未来水平年的人口和经济承口为250．35万；2020年流域相对承载指数与2010年相比有所载规模能否达到石羊河流域治理方案的规划目标。增大，达到0．97，存在潜在危险。在追求高速经济增长的同时，根据规划，得到流域人均粮食占有量和人均GDP，并计算要高度重视人口、资源、环境和社会经济的动态协调发展。·74· 12345678人民黄河2010年第7期[9]门宝辉，王志良，梁川，等．物元模型在区域地下水资源承载力综合评价中3结语的应用[J]．四川大学学报：工程科学版，2003，35(1)：34—37．方创琳，余丹林．区域可持续发展sD规划模型的试验优控[J]．生态学报，石羊河流域要从提高水资源可利用量和降低人均耗水量1999，19(6)：767—774．两方面提高流域水资源承载力。可以利用一定的外流域调水，惠泱河，蒋晓辉，黄强，等．二元模式下水资源承载力系统动态仿真模型研弥补流域水资源总量的不足，为区域社会经济发展提供保障；究[J]．地理研究，20012(】(2)：191—198迟道才，赵红巍，张伟华，等．盘锦市水资源承载力研究[J]．沈阳农业大学充分发挥政府和市场职能，实现农民增收方式多元化，采取劳学报，2001，32(2)：137—140．动力输出的方式和生态移民试点减少用水需求；注重技术创新贾嵘，薛惠峰，解建仓，等．区域水资源承载力研究[J]．西安理工大学学和人才培养，提高水资源利用率；加快城镇化建设的步伐和产业结报，1998，14(4)：382—387．构调整，提高水资源利用效益，尽可能减少水资源承载负荷。王友贞．区域水资源承载力评价研究[D]．南京：河海大学，2005SDJoardar．CarryingCapacitiesandStand~dsasBasesTowardsUrbanInfra参考文献：structurePlanningInIndia：ACaSeofUrbanWaterSupplyandSanitation[J]．Habitatlntl，1998，22(3)；327—337．冯尚友．水资源持续利用与管理导论[M]．北京：科学出版社，2000．[16]MARijisberman．Diferentappr0aclstoassessmentofdesignandmanage·翁文斌，王忠静，赵建世．现代水资源规划——理论、方法和技术[M]．北ment0fsustainableurbanwa【ersystem[J]．EnvironmentImpactAssessment京：清华大学出版社，2004．Review，2000，129(3)：333—345．夏军，朱一中．水资源安全的度量：水资源承载力的研究与挑战[J]．自然资[17]JMHarris。SKenndey．Carcir,scapacityinAgricultttre：Globeandregionalis—源学报，2002，17(3)}：265—266．；sue．EcologicMEconomics[J]．EcologicalEconomics，1999，129(3)：443—461．mnBM姚治君，刘宝勤，高迎春．基于区域发展目标下的水资源承载能力研究[J]．[】8]刘强，陈进，黄薇，等．水资源承载力研究[J]．中国水利，213q3(10)：15—18．水科学进展．2005，16(1)：109一l13．[19]景林艳．区域水资源承载能力的量化计算和综合评价研究[D]．安徽：合肥高彦春，刘昌明．区域水资源开发利用的阈限研究[J]．水利学报，1997(8)：工业大学，2007．73—79．[20]孙富行．水资源承载力分析与应用[D]．南京：河海大学，2006．傅湘，纪昌明．区域水资源承载力综合评价——主成分分析法的应用[J]．[21]甘肃省发展和改革委员会．石羊河流域重点治理规划[R]．兰州：甘肃省水长江流域资源与环境，1999，8(2)：168～173．利厅，2007．张洪玉，张淑云，h汉臣．论水资源承载力概念及其评价方法[J]．黑龙江水[22]焦士兴．安阳市现状水资源承载力研究[J]．水资源保护，2007，23(2)：利科技，2008，36(1)：158—15947—50．【责任编辑刘祺】王顺久，侯玉，张欣莉，等．流域水资源承载能力的综合评价方法[J]．水利学报。2003(1)：88—92．(上接第72页)月份则相应减少。其原因是Palmer干旱指数理相似，使得两者在区域干旱等级评价时具有明显的一致性。认为干旱程度不仅与水分亏缺量相关而且与其持续时间相关，(2)标准化降水指数和指数的计算仅依据降水量系列可描述水分持续亏缺的程度，而标准化降水指数和z指数仅依求得，资料容易获取，既无需机理模型复杂的计算也没有其他据当月的降水确定其干旱程度。参数输入，概念明确；而Palmer干旱指数对不同研究区域须以1997年夏季，我国北方大部分地区持续高温少雨，受旱面历史旱灾资料为依据，通过参数确定的方法建立Palmer旱度模积达2066万hm，其中重旱面积为933万hm，渭北地区旱灾式，计算过程较为复杂。一直持续至入冬，损失严重。1999年渭北地区春季连旱程度也(3)Palmer干旱指数具有较明确的物理意义，其干旱评价十分严重，造成当年夏粮严重减产，当地许多河流和小型水库结果与实际情况更为接近，在于旱发展过程描述上更为合理。干涸，已达到极旱的程度。这两次严重干旱事件中3种旱度指与标准化降水指数和z指数相比，Palmer干旱指数更适合渭北标的计算结果见表5。与标准化降水指数和z指数得到的结旱塬。果相比，Palmer干旱指数的干旱评价结果更符合实际。表5典型干旱年的3种指数对比参考文献：冯建民，梁旭，张智．宁夏旱涝灾害动态监测指标及其应用[J]．干旱区资源与环境，2003，】7(6)：71—77．张强，潘学标，马柱国，等．干旱[M]．北京：气象出版社，2009．袁文平，周广胜标准化降水指标与z指数在我国应用的对比分析[J]．植物生态学报，2004，28(4)：523—529．LMakra，SH0rvmh，RPongracz，etalLongtermclimatedeviations：anahemativeapproachandapplicationonthePalmerdroughtseverityindexinHungary[J]．PhysicsandChemistryoftheEarth，2002，27(23／24)：1063—1071刘庚山，郭安红，安顺清，等．帕默尔干旱指标及其应用研究进展[J]．自然灾害学报，2004，13(4)：21—26．张强．华北地区干旱指数的确定及其应用[J]．灾害学，1998，13(4)：34—38．3结论NBGuttman．ComparingthePalmerDroughtIndexandtheStandardizedPrecip-itationIndex[J]．JournalofAmericanWaterRes0u兀_eAssociation，1998，34(1)标准化降水指数和Z指数采用的技术方法不同，但原(1)：l13一l21．【责任编辑刘祺】·75·'