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        基于SD模型城市水資源利用的模擬研究

        2014-02-10 01:42:18張興張遙
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年4期
        關(guān)鍵詞:水資源

        張興 張遙

        摘 要:建立了城市生態(tài)系統(tǒng)水資源利用的SD模型,分析了水資源利用與城市未來發(fā)展的關(guān)系。以撫順市為例,設(shè)計了四種模式,預(yù)測并分析了2011-2020年水資源的利用情況,為城市水資源合理利用提供了一定的理論指導(dǎo)。

        關(guān)鍵詞:城市生態(tài)系統(tǒng);水資源;SD模型

        當(dāng)今社會,經(jīng)濟高速發(fā)展,人口劇增,水資源消耗、污染日益嚴(yán)重,研究水資源的持續(xù)利用和良性循環(huán)對城市發(fā)展有著重要的意義。研究方法主要有靜態(tài)分析法[1]和動態(tài)分析法[2]。不同學(xué)者從城市水資源利用[3]、管理和水需求[4-5]、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[6-7]等單一角度進行了分析。而對于復(fù)雜的城市生態(tài)水資源利用系統(tǒng),應(yīng)充分考慮人口、工業(yè)、資源等綜合因素的影響,而不宜單一考慮某一因素。基于此,本文耦合水資源、人口、經(jīng)濟及生態(tài)環(huán)境,建立城市生態(tài)系統(tǒng)水資源利用的SD模型,并以資源枯竭型城市——撫順市為例,系統(tǒng)分析并預(yù)測該市水資源利用情況,為水資源合理利用提供一定的理論指導(dǎo)。

        1 研究方法

        1.1 研究區(qū)域及模型建立

        2009年底,撫順市地表水資源20.22億立方米,地下水資源4.73億立方米;年均降水量750-850mm;入境水量1.18億立方米,出境水量22.05億立方米。2004年綜合耗水率62%,2009年65.4%,高于全國綜合耗水率(2009年53%)。SD模型包括資源系統(tǒng)、人口子系統(tǒng)、經(jīng)濟子系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)四大系統(tǒng),如圖1所示。

        1.2 方案設(shè)計

        1.2.1 自然發(fā)展模式。以2004-2010年供水增長量為參照標(biāo)準(zhǔn),其他不變。

        1.2.2 經(jīng)濟發(fā)展模式。根據(jù)“十二五”規(guī)劃,2020年提高二產(chǎn)GDP增速到18%,城市化率提高到75%,農(nóng)田灌溉面積增長率提高到1%,其他不變。

        1.2.3 資源環(huán)境保護模式。2020年,廢水達(dá)標(biāo)率提高到95%,二產(chǎn)GDP增速15%,綠地面積覆蓋率42.5%,其他不變。

        1.2.4 綜合發(fā)展模式。廢水處理率、廢水回用率等與資源環(huán)境保護模式相同,提高經(jīng)濟增速到16.5%,高城鎮(zhèn)化率到70%,其他不變。

        2 模擬結(jié)果分析

        對社會-經(jīng)濟-生態(tài)整體效益影響較大指標(biāo)應(yīng)該重點研究,因此選取總?cè)丝?、二產(chǎn)GDP產(chǎn)值、COD排放量、水平衡因子作為評價指標(biāo)。

        2.1 人口指標(biāo)。由圖2分析可知:四種方案下總?cè)丝诰尸F(xiàn)遞減趨勢,其中資源環(huán)境保護模式減幅較小,到2020年總?cè)丝?165150人,分別是自然發(fā)展模式、經(jīng)濟發(fā)展模式模式和綜合發(fā)展模式的1.0029倍、1.0024倍和1.0020倍。這是由于撫順市年死亡率大于出生率,又污染因子降低使年死亡人口減少。

        2.2 經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)指標(biāo)。由圖3分析可知:工業(yè)發(fā)展模式漲幅最大,到2020年產(chǎn)值達(dá)到12346000萬元。綜合發(fā)展模式增長比較平穩(wěn)(2020年產(chǎn)值9027800萬元),資源環(huán)境保護模式和自然發(fā)展模式相對較小。

        2.3 環(huán)境污染指標(biāo)。由圖4可知,經(jīng)濟發(fā)展模式COD排放量最大,到2020年COD排放量達(dá)到42815.9噸,是2010年了2.68倍。綜合發(fā)展模式COD排放增長率遠(yuǎn)低此。而自然發(fā)展模式和資源環(huán)境保護模式COD排放量分別為23840.3噸、24714.2噸,同比經(jīng)濟發(fā)展模式減少了44%、42%。

        2.4 資源指標(biāo)。由圖5分析可知:自然發(fā)展模式的水平衡因子1.24,即供大于求。經(jīng)濟發(fā)展模式緩慢下降,到2020年達(dá)1.099;綜合發(fā)展模式迅速下降,到2020年達(dá)1.0422,利用效率遠(yuǎn)大于自然發(fā)展模式;資源環(huán)境保護模式從2011年的1.108下降2020年的0.992,即達(dá)到供需平衡,利用效率最高。

        3 結(jié)束語

        自然發(fā)展模式水資源利用效率較低,經(jīng)濟發(fā)展模式水資源污染和浪費較大;資源環(huán)境保護模式污染較小,但是經(jīng)濟產(chǎn)值較低;綜合發(fā)展模式水資源可承載的綜合效益達(dá)到最大值,該模式是提高撫順市未來水資源利用率的最優(yōu)模式。

        參考文獻

        [1]Michael G.Water,climate,and development issues in the Amu Darya Basin[J].Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change,2005,10(1):23-50.

        [2]王其藩.系統(tǒng)動力學(xué)[M].北京:清華大學(xué)出版社,1994.

        [3]Joardar S.D.Carrying capacities and standards as bases towards urban infrastructure planning in India:A case of urban water supply and sanitation [J].Habitat International,1998,22(3):327-337.

        [4]Winz,I.,Brierley,G.,Trowsdale,S.The use of system dynamics simulation in water resources management[J].Water Resources Management,2009,23(7),1301-1323.

        [5]Xiao-jun Wang,Jian-yun Zhang,et al. Water resources planning and management based on system dynamics:a case study of Yulin city[J].Environ Dev Sustain,2011,13(1):331-351.

        [6]Jonathan M Harris,Scott Kennedy. Carrying capacity in agriculture:global and regional issues[J].Ecological Economics,1999,29(3):443-461.

        [7]Amgad Elmahdi,Hector Malano,Teri Etchells. Using system dynamics to model water-reallocation[J].Environmentalist,2007,27(2):3-12.

        作者簡介:張興(1986-),男,2009年畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué)給排水專業(yè),現(xiàn)主要從事城市、工業(yè)、建筑給排水設(shè)計。endprint

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