楊 春，楊海娟

(西北大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安710127)

水資源承載力是指在未來的不同時間尺度上和一定生產(chǎn)條件下，在保證正常的物質(zhì)生活條件下，以維護(hù)生態(tài)環(huán)境良性發(fā)展為條件，某一研究區(qū)域人口增長與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最大容量［2］。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，它對一個國家或地區(qū)的綜合發(fā)展和發(fā)展規(guī)模有著至關(guān)重要的影響。作為可持續(xù)發(fā)展和水資源安全戰(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(xué)術(shù)界的高度關(guān)注，成為當(dāng)前水資源科學(xué)中的一個重點和熱點研究問題［3］，并出現(xiàn)了很多研究方法和評價指標(biāo)體系，如主成分分析法、模糊綜合評價法、多目標(biāo)決策分析法、系統(tǒng)動力仿真模型等，大致可分為經(jīng)驗估算法、指標(biāo)體系評價法、復(fù)雜系統(tǒng)分析法 3大類［4－7］。

水資源承載力研究涉及到人口、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及資源環(huán)境在內(nèi)的諸多方面。本文在對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理的基礎(chǔ)之上，通過對基于水資源負(fù)載指數(shù)的水資源開發(fā)利用潛力評價和基于人水關(guān)系的水資源承載力評價兩方面對陜西省水資源承載力做以研究，從而為地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供具有可操作性的對策。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

陜西省，簡稱陜或秦，也稱“三秦”，位于中國西北地區(qū)東部的黃河中游，東隔黃河與山西相望，西連甘肅、寧夏，北鄰內(nèi)蒙古，南連四川、重慶，東南與河南、湖北接壤，是連接中國東、中部地區(qū)和西北、西南的交通樞紐，也是著名的古絲綢之路起點?？偯娣e20.56萬 km2，占全國面積的2.14%。包括西安、寶雞、咸陽、銅川、渭南、延安、榆林、漢中、安康、商洛10個省轄市。東西較窄而南北較長，全省南北長1 000 km，東西寬360 km，從北至南分為陜北高原、關(guān)中平原、秦巴山區(qū)三個自然區(qū)?？偼恋孛娣e20.58萬km2。從整個地形看，南北長、東西窄，兩頭高、中間低，由關(guān)中盆地、陜南秦巴山區(qū)與陜北黃土高原構(gòu)成三個各具特征的自然區(qū)，其中關(guān)中盆地又號稱“八百里秦川”。

陜西省人均水資源只相當(dāng)于全國的52%，人口和經(jīng)濟(jì)集中的關(guān)中地區(qū)只相當(dāng)于全國平均水平的15%。陜西不僅水資源總量少，且四分之三的水資源分布在面積不足三分之一的秦嶺以南，關(guān)中和陜北水資源量很少。此外，用水技術(shù)與設(shè)備落后，水的有效利用率較低，水資源浪費嚴(yán)重;水源污染、水資源功能下降、水環(huán)境惡化;以及科研投入有限，水資源基礎(chǔ)研究薄弱等也是重要的影響因素。目前陜西省工農(nóng)業(yè)和城市缺水問題已很突出，隨著人口增加、城市和工業(yè)規(guī)模增大、農(nóng)灌范圍擴(kuò)展，水資源不足的矛盾將越來越尖稅。所以對陜西省水資源承載力進(jìn)行綜合評價，對陜西省水資源的可持續(xù)利用具有一定的現(xiàn)實指導(dǎo)意義。

本研究所需數(shù)據(jù)包括水文數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、土地數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃五個方面。均來自于國家統(tǒng)計局城市社會經(jīng)濟(jì)調(diào)查司所編制的城市統(tǒng)計年鑒以及陜西省水利廳，2009年各市區(qū)人口數(shù)據(jù)來自云南省人口和計劃生育委員會，各市區(qū)2009年GDP和土地面積來自各市區(qū)政府。

1.2 研究方法

將所搜集數(shù)據(jù)經(jīng)過整理、提取、計算和分析，得出水資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、水資源負(fù)載指數(shù)、水資源承載力指數(shù)等指標(biāo)，進(jìn)而對水資源開發(fā)利用潛力評價和水資源承載力進(jìn)行評價，并將其應(yīng)用GIS技術(shù)圖表化，使其表現(xiàn)的更為直觀。

其中，C為水資源負(fù)載指數(shù);δ為降水系數(shù);P為人口;G為GDP;W為平年水資源總量(m3)。

上式中，人口數(shù)據(jù)采2009年末總?cè)丝?，GDP采用2009年各縣市地區(qū)生產(chǎn)總值。

水資源負(fù)載指數(shù)的物理意義是區(qū)域降水量、人口數(shù)量和農(nóng)業(yè)灌溉面積決定水資源的需求量，可以反映目前水資源的利用程度，并判斷未來水資源開發(fā)的難易程度［8－9］。結(jié)合相關(guān)研究成果，本文采用降水系數(shù)，使水資源負(fù)載指數(shù)能更好地反映區(qū)域單位水資源負(fù)載的地區(qū)人口——經(jīng)濟(jì)規(guī)模。

降水系數(shù):

式中:δ為降水系數(shù);M為多年平均降水量(mm)。

2)水資源承載指數(shù)

其中，WCCI為水資源承載指數(shù);Wp為人均綜合用水量(m3/人);P為人口(人);W為可利用水資源量(m3)。

水資源承載指數(shù)比較準(zhǔn)確地反映了區(qū)域水資源的人口承載能力與現(xiàn)實人口之間的關(guān)系，而且比較直觀，便于進(jìn)行不同時期、不同區(qū)域間的水資源承載力的比較分析［10－11］。

2 結(jié)果與分析

2.1 陜西省水資源潛力的負(fù)載指數(shù)評價

利用研究區(qū)各區(qū)的上述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，根據(jù)公式①計算各市區(qū)相應(yīng)的水資源負(fù)載指數(shù)。計算結(jié)果如表1。

表1 陜西省各區(qū)水資源負(fù)載指數(shù)(C)

由表1可以得出，陜西省水資源負(fù)載指數(shù)介于0.021～0.416之間，從不同的行政區(qū)劃尺度，將不同區(qū)域劃分為5個等級，分級情況見圖1所示。1)Ⅰ級區(qū)

圖1 陜西省水資源負(fù)載指數(shù)(C)分級空間格局

水資源負(fù)載指數(shù)為0.416的榆林市，該區(qū)面積為43 578 km2，占陜西省總面積的21.12%，相應(yīng)人口為356.58萬人，占陜西省總?cè)丝诘?.44%，人口密度較大，對水資源需求量較大，水資源開發(fā)利用程度很高，潛力很小，有條件時需要調(diào)水補充。

2)Ⅱ級區(qū)

水資源負(fù)載指數(shù)介于0.1～0.3之間，包括渭南市、延安市、漢中市和商洛市，該區(qū)面積為96 844 km2，占云南省總面積的46.94%，該區(qū)人口1 388.9萬人，占陜西省總?cè)丝诘?6.76%。該區(qū)水資源開發(fā)利用程度較高，潛力較小，開發(fā)條件很困難。

3)Ⅲ級區(qū)

水資源負(fù)載指數(shù)介于0.05～0.1之間，包括寶雞市和安康市，水資源開發(fā)利用程度中等，潛力不大，開發(fā)條件也居于中等。該區(qū)面積41 701 km3，占陜西省總面積的20.21%，人口為677.04萬人，占陜西省總?cè)丝诘?7.92%。

4)Ⅳ級區(qū)

水資源負(fù)載指數(shù)介于0.03～0.05之間，該區(qū)包括西安市和銅川市，面積為13 990 km2，占陜西省總面積的6.78%，人口849.11萬人，占陜西省總?cè)丝诘?2.47%。水資源開發(fā)利用程度較低，潛力很大，開發(fā)條件較容易。

5)Ⅴ級區(qū)

水資源負(fù)載指數(shù)小于0.03，即為咸陽市，水資源開發(fā)利用程度最低，潛力最大，該區(qū)面積為10196 km2，占陜西省總面積的4.94%，相應(yīng)人口506.84萬人，占陜西省總?cè)丝诘?3.41% 。

2.2 陜西省水資源潛力的承載指數(shù)評價

水資源承載指數(shù)有利的反映了區(qū)域水資源的人口承載能力與現(xiàn)實人口之間的關(guān)系。利用研究區(qū)各區(qū)的上述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，根據(jù)公式②計算各市區(qū)相應(yīng)的水資源負(fù)載指數(shù)。計算結(jié)果如下表2所示。

表2 陜西省各區(qū)水資源承載指數(shù)(WCCI)

從上表可以看出，陜西省水資源承載指數(shù)介于0.062～10.704之間，按照水資源盈余、人水平衡和水資源超載3種不同類型，將5種水資源承載狀況進(jìn)行劃分，具體見圖2。

圖2 陜西省水資源承載指數(shù)分級空間格局

2.2.1 水資源超載區(qū)

該區(qū)面積59 807 km2，占陜西省總面積的28.99%，人口1169.35萬人，占陜西省總?cè)丝诘?0.95%。水資源承載指數(shù)介于5.00～6.00之間，人口超載率介于100% ～400%之間，屬于水資源過載，主要是渭南市和漢中市;當(dāng)水資源承載指數(shù)高于6，人口超載率大于400%，屬于水資源嚴(yán)重超載，陜西省屬于這種狀況的是商洛市。

2.2.2 人水平衡區(qū)

水資源承載指數(shù)介于1.00～5.00之間，該區(qū)面積132 512 km2，占陜西省總面積的 64.23%，人口為 1 760.01萬人，占陜西省總?cè)丝诘?6.58%，水資源平衡有余，主要包括寶雞市、咸陽市、延安市、榆林市和安康市，人水平衡區(qū)也是三個區(qū)中面積最大人口最多的一個區(qū)。

2.2.3 水資源盈余區(qū)

該區(qū)面積為13 990 km2，占陜西省總面積的6.78%，人口有849.11萬人，占陜西省總?cè)丝诘?2.47%。水資源承載指數(shù)介于0.50～0.10之間，水資源盈余率介于33% ～50%之間，屬于水資源盈余，主要是西安市，水資源承載指數(shù)介于0.05～0.50之間，水資源盈余率介于50% ～67%之間，屬于水資源富裕，主要是銅川市。

2.3 陜西省水資源可持續(xù)利用對策

2.3.1 加速國民經(jīng)濟(jì)向節(jié)水型轉(zhuǎn)變

要實現(xiàn)陜西省水資源的可持續(xù)利用，必須加大節(jié)水力度。農(nóng)業(yè)方面，推廣先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)，發(fā)展節(jié)水灌溉工程，提高灌溉水的利用率;工業(yè)及城市用水方面，采用先進(jìn)技，加強(qiáng)污水處理能力，提高水的重復(fù)利用率。

2.3.2 合理統(tǒng)籌生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水

要實現(xiàn)陜西省水資源的可持續(xù)利用，首先要對工業(yè)用水實行嚴(yán)格的控制，在保障工業(yè)產(chǎn)值增長的同時，保持用水量的相對低速增長。同時要重視生態(tài)環(huán)境改善，把生態(tài)用水放到更加重要的位置。此外，可以借鑒西安浐灞綜合治理及北方同類型地區(qū)的經(jīng)驗，通過利用平原水庫、河道水庫等攔蓄雨洪資源，積極開發(fā)利用中水、礦井疏干水等非常規(guī)水源，減少水資源的流失，創(chuàng)造良好的生態(tài)、生活環(huán)境。

2.3.3 加強(qiáng)水資源保護(hù)及水環(huán)境治理

要實現(xiàn)陜西省水資源的可持續(xù)利用，必須進(jìn)一步加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)力度，切實保護(hù)水資源。通過水保措施逐步改善水質(zhì)和減少水庫淤積，同時要加速城市污水的處理與再利用工程，減少城市污水直接流入江河的數(shù)量。

4 結(jié)論

通過分析，陜西省水資源承載力狀況良好，絕大部分地區(qū)都處于盈余－平衡狀態(tài)，水資源承載力盈余－－平衡的市區(qū)占71.01%。具體來說，全省水資源承載狀況富裕的市區(qū)占1.88%，盈余的市區(qū)占4.90%，水資源承載力人水平衡縣市占64.23%。由此可以看出，陜西省水資源條件整體良好，但是經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好地區(qū)人水矛盾突出，所以這些地區(qū)要想實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，在節(jié)水和水資源優(yōu)化配置的基礎(chǔ)上，提高水資源利用效率和積極開發(fā)利用降水資源，從而增強(qiáng)區(qū)域水資源承載力。

然而本文對維持生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定以及進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)的生態(tài)用水量未做涉及，只是單純的研究水資源承載力，同時也忽視了水資源與其他資源(礦藏、森林、土地)綜合承載力的研究，這方面的問題值得繼續(xù)探討。

［1］毛漢英，余丹林.環(huán)渤海地區(qū)區(qū)域承載力研究［J］.地理學(xué)報，2001，56(3):363—371

［2］張曉青.李玉江.山東省水土資源承載力空間結(jié)構(gòu)研究［J］.資源科學(xué)，2006.28(3):13—31

［3］杜娟，駱華松，胡志丁.云南省水資源承載力測評［J］.水資源研究，2010，31(2):1—4

［4］封志明，劉登偉.京津冀地區(qū)水資源供需平衡及其水資源承載力［J］.自然資源學(xué)報，2006，21(5):689—699

［5］遲道才.盤錦市水資源承載力研究［J］.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2001，(4):36—41

［6］惠泱河，蔣曉輝，黃強(qiáng)等.水資源承載力評價指標(biāo)體系研究［J］.水土保持通報，2001，21(1):30—34

［7］夏軍，朱一中.水資源安全的度量:水資源承載力的研究與挑戰(zhàn)［J］.自然資源學(xué)報，2002，17(3):262—269

［8］余衛(wèi)東，閔慶文，李湘閣.水資源承載力研究的進(jìn)展與展望［J］.干旱區(qū)研究，2003，20(1):60—66

［9］張美玲，梁虹，祝安.貴州省水資源承載力的空間地域差異［J］.長江流域資源與環(huán)境，2008，17(1):68—72

［10］侯志華.水資源承載力研究進(jìn)展［J］.資源開發(fā)與市場，2008，24(3):248—251

［11］張丹，封志明，劉登偉.基于負(fù)載指數(shù)的中國水資源三級流域分區(qū)開發(fā)潛力評價［J］.資源科學(xué)，2008，30(10):1471—1477