譚紅武，杜 強(qiáng)，彭文啟，李 靖

（1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院 水環(huán)境研究所，北京 100038；2.西安理工大學(xué) 水利水電學(xué)院，陜西 西安 710048）

1 研究背景

20世紀(jì)50年代以來(lái)，全球河湖生態(tài)系統(tǒng)承受了人類高強(qiáng)度的大規(guī)模改造活動(dòng)［1］，演變?yōu)槿祟愔鲗?dǎo)下的河湖生態(tài)系統(tǒng)［2］，水環(huán)境惡化、水生態(tài)退化現(xiàn)象普遍。我國(guó)尤為突出，水污染、水文情勢(shì)變異、過(guò)度捕撈等多重脅迫集中交織，嚴(yán)重威脅水資源供給和防災(zāi)等生態(tài)服務(wù)功能的可持續(xù)利用。20世紀(jì)80年代以來(lái)，歐美國(guó)家率先將河湖系統(tǒng)視為河湖生態(tài)系統(tǒng)、乃至更大尺度上的社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-河湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，通過(guò)適應(yīng)性管理來(lái)維持或恢復(fù)流域內(nèi)河湖生態(tài)系統(tǒng)的一定水平的生態(tài)完整性，進(jìn)而保障河湖生態(tài)服務(wù)功能的可持續(xù)提供。作為支撐，美國(guó)的TMDL污染物總量控制體系，美國(guó)、歐盟的河湖健康評(píng)價(jià)體系等，在20世紀(jì)90年代也進(jìn)入推廣應(yīng)用階段，對(duì)控制水污染、恢復(fù)受損河湖的健康起到關(guān)鍵作用［3］。在我國(guó)，已提出了由目標(biāo)總量向容量總量控制的過(guò)渡，以及實(shí)施最嚴(yán)格的水資源管理制度的管理目標(biāo)，但欠缺可綜合考慮水質(zhì)、水量和生物的需求以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)互動(dòng)關(guān)系的技術(shù)支撐。近年來(lái)雖進(jìn)行了較多的水資源承載力、水環(huán)境承載力、生態(tài)承載力等研究，但以保護(hù)和恢復(fù)流域河湖生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)完整性為目標(biāo)，整合水污染、水量、河道乃至生物多樣性管理的技術(shù)方法仍屬空白。

本文基于理論分析及相關(guān)概念的辨析，提出了流域水生態(tài)承載力的廣義和狹義的概念，揭示其“分區(qū)、分期、分級(jí)”屬性以及“量、質(zhì)、序”的遞進(jìn)綜合約束作用等基本內(nèi)涵。在二元水循環(huán)為驅(qū)動(dòng)的“水資源-水環(huán)境-水生態(tài)-社會(huì)經(jīng)濟(jì)”互動(dòng)機(jī)制基礎(chǔ)上，建立流域社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-河湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)概念模型和流域水生態(tài)承載力分區(qū)耦合概念模型，提出了以“人水和諧”思想為核心的水生態(tài)承載力承載度的綜合評(píng)價(jià)基本思想，和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬評(píng)價(jià)模型的實(shí)現(xiàn)思想。以太子河流域?yàn)槔?，進(jìn)行了實(shí)例應(yīng)用。

2 流域水生態(tài)承載力的理論基礎(chǔ)及概念內(nèi)涵

2.1 人類主導(dǎo)下的社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-河湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)及特征

2.1.1 自然河湖生態(tài)系統(tǒng)的基本特征 河湖生態(tài)系統(tǒng)具有顯著的尺度性和斑塊性特征。30多年來(lái)，對(duì)河湖生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的認(rèn)識(shí)取得長(zhǎng)足進(jìn)展，在強(qiáng)調(diào)河湖生態(tài)過(guò)程連續(xù)性的基礎(chǔ)上，突出了河湖生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的多級(jí)斑塊動(dòng)態(tài)鑲嵌體特征［4-5］。河湖生態(tài)系統(tǒng)是由沿河湖縱向依次排列的、具特定生態(tài)功能的水文地貌斑塊組成的動(dòng)態(tài)鑲嵌體，這些水文地貌斑塊的排列組合方式?jīng)Q定著河湖的總體特征［6］。水文地貌斑塊則由較小尺度的非生物斑塊和更小尺度的生物類群斑塊所組成，直至最小的棲息地斑塊。

水沙、水熱過(guò)程的動(dòng)態(tài)節(jié)律是自然河湖生態(tài)系統(tǒng)的根本特征，河流生物在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中，逐步形成了適應(yīng)自然節(jié)律的生存策略和生活史特征，河湖的自然節(jié)律的維持是維護(hù)河湖生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)完整性的關(guān)鍵［7-8］。對(duì)于許多生物種群的生存而言，必須維護(hù)河湖縱向和橫向連續(xù)性，以及一定程度的自然節(jié)律。

2.1.2 社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-河湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的基本特征 1984年，馬世駿等［9］提出了社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的概念，來(lái)描述社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的耦合及協(xié)同進(jìn)化關(guān)系，開(kāi)啟了社會(huì)經(jīng)濟(jì)-生態(tài)環(huán)境復(fù)雜巨系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展的研究。王如松［10］進(jìn)一步從資源代謝、結(jié)構(gòu)功能、以及人類社會(huì)行為及反饋機(jī)制方面，分析了現(xiàn)代資源環(huán)境生態(tài)問(wèn)題的根源。鑒于河湖生態(tài)系統(tǒng)在復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)處于空間上的低位，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)提供資源和生態(tài)服務(wù)的支撐，并承納社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的代謝廢物；隨著人類認(rèn)識(shí)自然、改造自然能力的提高，社會(huì)經(jīng)濟(jì)與自然河湖生態(tài)系統(tǒng)間的耦合作用不斷加強(qiáng)，尤其是在“天然-人工”二元水循環(huán)［11］的驅(qū)動(dòng)下，社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-河湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的整體性特征不斷加強(qiáng)。

但是，人類需求與自然生物需求存在顯著差異。在滿足人類防洪興利需求的前提下，尤其在快速城市化和工業(yè)化背景下，河湖流量過(guò)程愈發(fā)均化；加之社會(huì)經(jīng)濟(jì)的布局日益突破流域自然資源分布格局的制約，通過(guò)水利工程進(jìn)行水資源的再分配愈發(fā)普遍，進(jìn)而導(dǎo)致流域污染物分布格局與自然格局錯(cuò)位。在人類的需求主導(dǎo)下，河湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)空間分異愈發(fā)明顯、時(shí)間分異抑制愈發(fā)加重，河湖生態(tài)嚴(yán)重退化。

2.1.3 河湖生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài) 自然河湖生態(tài)系統(tǒng)屬于遠(yuǎn)離平衡態(tài)的復(fù)雜的適應(yīng)性系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)程驅(qū)動(dòng)下存在多穩(wěn)態(tài)，當(dāng)大尺度外部干擾超過(guò)某一穩(wěn)態(tài)閾值時(shí)，可引發(fā)穩(wěn)態(tài)突變［12］。在湖泊生態(tài)系統(tǒng)及河流生態(tài)系統(tǒng)均存在多穩(wěn)態(tài)突變現(xiàn)象［13-14］。在人類干擾加重下，自然河湖生態(tài)系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)生態(tài)功能突變等生態(tài)系統(tǒng)紊亂綜合癥［15］，當(dāng)超越一定的閾值時(shí)，會(huì)對(duì)河湖生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)功能的可持續(xù)利用造成突變式的不利影響。

河湖生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)可以用河湖生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)予以表征。Rapport等［16］的生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)思想，以及基于水生態(tài)分區(qū)的參照狀態(tài)法［17-19］、生物完整性指數(shù)（IBI）［20］、生物狀態(tài)梯度［21］等的提出，對(duì)客觀地判斷河湖健康狀態(tài)及河湖健康分級(jí)提供了可靠的方法。

2.2 流域水生態(tài)承載力概念及內(nèi)涵

2.2.1 相關(guān)概念的辨析 “承載力”可以較好地表達(dá)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)所能承受的閾值［22］，即自然生態(tài)系統(tǒng)對(duì)生物種群或社會(huì)經(jīng)濟(jì)規(guī)模的承載能力。受Brown發(fā)表“誰(shuí)來(lái)養(yǎng)活中國(guó)”文章［23］的刺激，1995年以來(lái)，國(guó)內(nèi)進(jìn)行了許多水資源承載力［24］、水環(huán)境承載力［25］、生態(tài)承載力［26-27］研究。通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研分析，三者均定義眾多且不統(tǒng)一、注重功能或資源的可持續(xù)利用、強(qiáng)調(diào)支撐的對(duì)象是一定科技水平的人口和社會(huì)經(jīng)濟(jì)規(guī)模，逐漸關(guān)注承載力的空間分異性和動(dòng)態(tài)性、模糊性等內(nèi)涵。三者可表示為滿足一定的約束條件下所能支撐的一定科技水平和一定生活水平的人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)規(guī)模，差異表現(xiàn)在約束條件的不同，其中，水資源承載力的約束條件為滿足一定的生態(tài)環(huán)境需水量，而水環(huán)境承載力為滿足一定的水體功能，生態(tài)承載力則是滿足生態(tài)系統(tǒng)的一定程度的生態(tài)完整性。

按照保護(hù)和恢復(fù)河湖生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)完整性的管理要求，現(xiàn)有的相關(guān)概念均存在承載對(duì)象不清晰，約束條件不充分，或者與水資源、水環(huán)境質(zhì)量存在著非線性反饋關(guān)系等缺陷。隨著我國(guó)水環(huán)境管理由目標(biāo)總量向容量總量控制的過(guò)渡，以及最嚴(yán)格的水資源管理制度的實(shí)施，亟需可綜合考慮水質(zhì)、水量以及生物的需求以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)互動(dòng)關(guān)系的技術(shù)支撐，有必要提出流域水生態(tài)承載力概念。

2.2.2 流域水生態(tài)承載力的內(nèi)涵及概念 流域水生態(tài)承載力的基本內(nèi)涵包括三點(diǎn)：（1）其評(píng)價(jià)對(duì)象是人類主導(dǎo)下的社會(huì)經(jīng)濟(jì)-河湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，由河湖自然水體與供排水人工體系構(gòu)成的資源配置網(wǎng)絡(luò)起著關(guān)鍵支撐作用，最終承載體為河湖生態(tài)系統(tǒng)。受復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)時(shí)空分異性制約，水生態(tài)承載力具有“分區(qū)、分期、分級(jí)”特征；（2）水生態(tài)承載力具有復(fù)合承載力的涵義，涵蓋了水資源承載力、水環(huán)境承載力等，但并非二者的簡(jiǎn)單加和，而是在更細(xì)致刻畫時(shí)空異質(zhì)性的同時(shí)，強(qiáng)化了遞進(jìn)的“量、質(zhì)、序”約束條件。其中，水資源承載力主要反映水量的支撐作用，能部分反映空間異質(zhì)性和大尺度的時(shí)間分異性，表現(xiàn)為“量”的限制；水環(huán)境承載力則主要反映水質(zhì)的限定作用，但強(qiáng)調(diào)的是最差時(shí)段的限制作用，可以反映空間異質(zhì)性和較強(qiáng)的時(shí)間分異性，表現(xiàn)為“量、質(zhì)”的限制；而水生態(tài)承載力通過(guò)引入水生生物對(duì)水文節(jié)律的需求約束，突出了時(shí)序性特征，反映了細(xì)尺度的空間分異性和全時(shí)段的時(shí)間分異性，體現(xiàn)了“量、質(zhì)、序”的更加嚴(yán)格的約束作用，使得其具有區(qū)域性和有限性的特征；（3）水生態(tài)承載力是變化的，社會(huì)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)與水生態(tài)子系統(tǒng)的耦合傳動(dòng)與水生態(tài)系統(tǒng)“自我維持、自我調(diào)節(jié)”共同作用；另外社會(huì)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)的主觀能動(dòng)性同時(shí)具有調(diào)節(jié)作用，使得其具有動(dòng)態(tài)性和可調(diào)控性特征。水生態(tài)承載力概念內(nèi)涵見(jiàn)圖1。

圖1 水生態(tài)承載力內(nèi)涵與相關(guān)概念的比較

基于以上分析，提出廣義的水生態(tài)承載力概念為：人類主導(dǎo)下的社會(huì)經(jīng)濟(jì)-河湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)由水資源的二元循環(huán)所驅(qū)動(dòng)的各子系統(tǒng)的相互耦合而表現(xiàn)出的一種系統(tǒng)屬性，在維持河湖生態(tài)子系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)、功能一定程度的穩(wěn)定及其所支持的社會(huì)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)可持續(xù)運(yùn)行的前提下，社會(huì)經(jīng)濟(jì)-河湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)所能支撐的一定技術(shù)水平下、一定生活水平的人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)規(guī)模的閾值。狹義的水生態(tài)承載力概念為：在保證一定的水生態(tài)系統(tǒng)棲息地質(zhì)量和水生態(tài)功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)的前提下，由流域水資源二元循環(huán)所驅(qū)動(dòng)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)-河湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)水生態(tài)子系統(tǒng)所能承載的一定生活水平的人口的最大數(shù)量和一定技術(shù)水平下的最大的經(jīng)濟(jì)規(guī)模。

3 流域水生態(tài)承載力評(píng)價(jià)的分區(qū)、分期耦合概念模型

3.1 流域社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-河湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)概念模型特征 基于復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的思想，及以“二元水循環(huán)”為驅(qū)動(dòng)的“水資源-水環(huán)境-水生態(tài)-社會(huì)經(jīng)濟(jì)”互動(dòng)關(guān)系的分析，提出了三層互動(dòng)的流域社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-河湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)概念見(jiàn)圖2。

基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)由自然河湖生態(tài)系統(tǒng)與人工配排水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相互配合組成。作為水資源、水環(huán)境、水生生物群落棲息環(huán)境綜合體的自然河湖生態(tài)系統(tǒng)，通過(guò)二元水循環(huán)的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，向社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)提供水資源，還承納著社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)排放的廢水、廢物，而水環(huán)境容量、水生生物棲息地需求以及可供水資源量則決定著自然水生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定與否的閾值。產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)則構(gòu)成了復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)主要的經(jīng)濟(jì)再生產(chǎn)、流通以及部分的自然資源再生的任務(wù)，其關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)性特征是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，反映著不同的生產(chǎn)及社會(huì)服務(wù)效率及資源環(huán)境效率。隨著社會(huì)環(huán)保意識(shí)的提高，在產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)資源再生設(shè)施也成為關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)特征，提供著生態(tài)修復(fù)、環(huán)境污染治理等關(guān)鍵的功能。最上層的社會(huì)系統(tǒng)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)特征是人口結(jié)構(gòu)、城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)以及環(huán)境意識(shí)等。產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)主要為社會(huì)系統(tǒng)提供經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)品及服務(wù)的支持，并接受社會(huì)系統(tǒng)的主動(dòng)調(diào)控。

從水生態(tài)承載力角度，復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及生態(tài)環(huán)境間的沖突界面主要存在于人類主導(dǎo)下的河湖生態(tài)系統(tǒng)與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間。復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)耦合的主機(jī)制是以二元水循環(huán)為驅(qū)動(dòng)的“水資源-水環(huán)境-水生態(tài)-社會(huì)經(jīng)濟(jì)”的耦合作用機(jī)制。

3.2 流域水生態(tài)承載力分區(qū)、分期、強(qiáng)化耦合的概念模型 通過(guò)對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的時(shí)空分異性特征及社會(huì)經(jīng)濟(jì)-水生態(tài)系統(tǒng)間耦合機(jī)制的強(qiáng)化，水生態(tài)承載力突出了“分區(qū)、分期”的特征，從而有可能在較細(xì)的時(shí)空尺度上發(fā)現(xiàn)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)資源代謝滯留、耗竭點(diǎn)，識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能上的破碎、板結(jié)點(diǎn)，并辨別社會(huì)行為上的短見(jiàn)和調(diào)控機(jī)制的缺損點(diǎn)。

考慮河湖生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)水文地貌斑塊動(dòng)態(tài)鑲嵌體的結(jié)構(gòu)特征，和人類主導(dǎo)下河流生態(tài)系統(tǒng)破碎化、片段化的特征，結(jié)合陸地生態(tài)系統(tǒng)的地形、地貌及自然植被和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)空間分布特征，可以進(jìn)行流域水生態(tài)分區(qū)，并同時(shí)與流域內(nèi)水生態(tài)功能區(qū)建立空間耦合關(guān)系。流域水生態(tài)承載力分區(qū)分期耦合概念模型見(jiàn)圖3。

該分區(qū)耦合概念模型具有以下四個(gè)特征：（1）社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)-河湖生態(tài)系統(tǒng)耦合。通過(guò)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的中介作用，與水資源配置格局形成耦合，與河湖生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)排水排污關(guān)系形成耦合。（2）水陸耦合（橫向耦合）。通過(guò)水生態(tài)功能區(qū)的劃分，引入水域與陸域社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系，溝通控制單元以及用水排水體系與自然水生態(tài)系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。（3）縱向耦合。通過(guò)水力聯(lián)系，溝通不同水生態(tài)功能區(qū)及其對(duì)應(yīng)的陸域社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的聯(lián)系。（4）時(shí)間耦合。通過(guò)縮小時(shí)間尺度，引入水生生物棲息地需求限制條件，綜合水量、水質(zhì)及生物棲息地質(zhì)量時(shí)變過(guò)程于系統(tǒng)內(nèi)部，尤其是對(duì)時(shí)間分異性要求突出的水生生物棲息地質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，實(shí)現(xiàn)時(shí)間耦合。

4 流域水生態(tài)承載力評(píng)價(jià)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型實(shí)現(xiàn)

4.1 水生態(tài)承載力承載度綜合評(píng)價(jià)的基本思想 基于以上理論分析，水生態(tài)承載力實(shí)質(zhì)上反映了自然河湖生態(tài)系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間矛盾的平衡點(diǎn)，亦即“人水和諧”的體現(xiàn)。相應(yīng)地，通過(guò)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)-河湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的分析，可以建立代表社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)及河湖生態(tài)系統(tǒng)的指標(biāo)集，建構(gòu)必要的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和生態(tài)承載度指標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)綜合評(píng)判?？紤]到相應(yīng)的指標(biāo)的權(quán)重因子具有人為性，可以通過(guò)專家評(píng)判或社會(huì)公眾調(diào)查加以建立。

4.2 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是承載力研究中一項(xiàng)常用的建模方法，通過(guò)系統(tǒng)思考來(lái)界定系統(tǒng)的組織邊界、運(yùn)作過(guò)程，以因果反饋關(guān)系描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)復(fù)雜性，并建立量化模型，利用計(jì)算機(jī)仿真方法模擬在不同情形下系統(tǒng)的行為模式，幫助人們了解系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的結(jié)構(gòu)性原因，從而分析出解決復(fù)雜問(wèn)題的解決方案。

4.3 案例分析 根據(jù)對(duì)太子河流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)-河湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的分析，將系統(tǒng)分為人口子系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)、水資源子系統(tǒng)、水環(huán)境子系統(tǒng)和水生態(tài)子系統(tǒng)五部分，其中水資源子系統(tǒng)、水環(huán)境子系統(tǒng)和水生態(tài)子系統(tǒng)共同組成河湖生態(tài)系統(tǒng)，以水資源的供需比和水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為核心，分析各因素之間的關(guān)系（見(jiàn)圖4）。

根據(jù)課題提供的太子河流域水生態(tài)分區(qū)成果，太子河流域共劃分為觀音閣水庫(kù)上游區(qū)、觀音閣區(qū)、觀音閣水庫(kù)下游區(qū)、本溪城區(qū)、葠窩水庫(kù)區(qū)、湯河區(qū)、遼陽(yáng)城區(qū)、北沙河區(qū)、柳濠河區(qū)、鞍山城區(qū)和海城市區(qū)共11個(gè)水生態(tài)分區(qū)。其中，觀音閣水庫(kù)為太子河流域內(nèi)控制性水庫(kù)，觀音閣水庫(kù)及以上區(qū)域用水量很少，且生態(tài)環(huán)境質(zhì)量良好；海城市區(qū)不在本研究范圍內(nèi)，故考慮了觀音閣水庫(kù)下游區(qū)至鞍山城區(qū)共8個(gè)水生態(tài)分區(qū)。分別構(gòu)建各分區(qū)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，并通過(guò)太子河干流的水力聯(lián)系將8個(gè)水生態(tài)分區(qū)耦合在太子河流域系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型內(nèi)。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型是在Vensim軟件的技術(shù)支持下完成的。各分區(qū)系統(tǒng)的聯(lián)系見(jiàn)圖5。

5 結(jié)論與討論

5.1 結(jié)論 基于理論分析和相關(guān)概念的辨析，本文提出了流域水生態(tài)承載力的概念，其中狹義概念為：在保證一定的水生態(tài)系統(tǒng)棲息地質(zhì)量和水生態(tài)功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)的前提下，由流域水資源二元循環(huán)所驅(qū)動(dòng)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)-河湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)水生態(tài)子系統(tǒng)所能承載的一定生活水平的人口的最大數(shù)量和一定技術(shù)水平下的最大的經(jīng)濟(jì)規(guī)模。該概念具有明確的生態(tài)學(xué)含義，具有“分區(qū)、分期、分級(jí)”等時(shí)空分異的基本屬性，和“量、質(zhì)、序”遞進(jìn)綜合約束作用等基本內(nèi)涵，具有區(qū)域性、有限性、動(dòng)態(tài)性和可調(diào)控性等基本特征。

所提出的流域社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-河湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)概念模型和流域水生態(tài)承載力分區(qū)耦合概念模型，以及以“人水和諧”思想為核心的水生態(tài)承載力承載度的綜合評(píng)價(jià)基本思想，為實(shí)現(xiàn)流域水生態(tài)承載力評(píng)價(jià)與模擬提供了理論指導(dǎo)。通過(guò)太子河流域的案例研究，證明“分區(qū)、分期、強(qiáng)化耦合”的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬評(píng)價(jià)模型是可以實(shí)現(xiàn)的，所建構(gòu)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型可以有效地對(duì)流域水生態(tài)承載力進(jìn)行快速評(píng)估，并具有對(duì)流域水生態(tài)承載度過(guò)載的區(qū)域和產(chǎn)業(yè)進(jìn)行較為精確定位的潛力，是制定流域尺度上污染物分區(qū)、分級(jí)和分期治理方案的有力工具。

5.2 討論 本文提出的流域水生態(tài)承載力立足于系統(tǒng)思想，重點(diǎn)把握了水文地貌過(guò)程及流域內(nèi)取、用、耗、排水及污染物過(guò)程等關(guān)鍵生態(tài)過(guò)程，突出棲息地這一關(guān)鍵的可量化生態(tài)變量，強(qiáng)化了水資源-水環(huán)境-水生態(tài)耦合關(guān)系的分析，具有較強(qiáng)的水生態(tài)涵義，但尚未實(shí)現(xiàn)對(duì)河湖健康的直接評(píng)價(jià)，其原因在于難以直接建立河湖生態(tài)系統(tǒng)健康與河湖理化特征的定量關(guān)系。在美國(guó)Tmdl中，也仍然存在著對(duì)水沙情勢(shì)變異等棲息地脅迫因素考慮不夠、不能準(zhǔn)確識(shí)別受損水體及脅迫因素等問(wèn)題［3，28］，Karr和Yodar［29］、Yagow等［30］建議將生物完整性評(píng)價(jià)指標(biāo)納入TMDL的考核指標(biāo)，討論了如何將生物指標(biāo)納入TMDL的技術(shù)細(xì)節(jié)，其關(guān)鍵在于開(kāi)發(fā)出診斷性、可比性、預(yù)測(cè)性更強(qiáng)的河湖健康評(píng)價(jià)方法，其中，多重脅迫對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)健康影響的風(fēng)險(xiǎn)傳遞關(guān)系［31-32］，以及多生物性狀（MBI）模型的發(fā)展［33］都是可以期待的發(fā)展方向，并以相應(yīng)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程形式納入本文所提框架，強(qiáng)化其水生態(tài)涵義，完善評(píng)價(jià)方法。

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