鄧婕+劉文+于曉華+劉佳琦

一、前言

水是生命之源，在經(jīng)濟和人民生活中地位極為重要。作為一個嚴重干旱缺水的國家，其人均淡水資源僅是1/4的世界平均水平，其也是最貧乏全球人均水資源國家之一。隨著我國經(jīng)濟發(fā)展速度快速增長和水資源開發(fā)活動的大力開展，水資源的保護壓力越來越大，同時，不斷出現(xiàn)新的生態(tài)環(huán)境等各種不利于人類生存發(fā)展的問題。

我國對水資源進行了大量的研究，主要是從城市水資源短缺程度與風險評價體系、城市水資源短缺測度與分類、城市水資源配置理論與方法、水資源沖突與協(xié)調四個方面進行了研究。在國外，學者們認為在理論和技術方法革新的基礎上，通過多維調控水資源與水循環(huán)過程，保證水的質量、生態(tài)及環(huán)境安全，滿足自然和諧的發(fā)展需求，視線可持續(xù)發(fā)展，這也是研究水資源的關鍵因素。

湖南省“長株潭”地區(qū)水資源總量雖然相對較豐，然而由于時空分布不均和不盡合理的利用方式，與水資源可持續(xù)利用的要求相悖。因此研究長株潭地區(qū)的水資源就具有了重大的意義。

二、主要問題

長株潭地區(qū)位于湘江流域下游，該區(qū)多年平均本地產(chǎn)水量為35.21億立方米，上游來水量為701.9億立方米，多年平均水資源總量為737.1億立方米。湘江岸邊污染帶仍未得到有效控制，長株潭三個城市都存在飲用水源安全隱患，其水污染情況嚴重，所以長株潭地區(qū)的水資源現(xiàn)狀嚴峻。

城市生活用水也同樣存在浪費現(xiàn)象。據(jù)長沙市節(jié)約用水辦公室資料的《湖南水資源浪費污染嚴重守著江河湖泊缺水喝》中表明顯示，僅長沙市一天的自來水浪費量就高達10萬噸之多。

通過調查工業(yè)用水情況發(fā)現(xiàn)，僅僅有<30%的水資源是重復利用的，因此，造成較大體積的耗水量，所以導致長株潭地區(qū)工業(yè)需水量大。

通過對工業(yè)用水進行調查我們發(fā)現(xiàn)有色金屬的污水排放量雖不是最多，但其污染含量遠遠高于其他企業(yè)，這個是污染的根本。在就是廢水中的有害物質懸浮物含量最高，可知企業(yè)對于懸浮物的排量大，同時對懸浮物的處理也很少。

三、建模分析

3.1水資源預測模型

需水量主要由生活用水、工業(yè)用水、農業(yè)用水及其他用水構成，從經(jīng)濟、人口、政治、社會等影響關系下手，居于不同角度下的指標體系，得到如下模型：

3.3模型檢驗

將仿真值與實際值進行對比，得到總人口模型、GDP模型與總需水模型的誤差均在2%以內，模型的AIC值與F值均在范圍內，殘差值均大于0.01。表3-2、表3-3及表3-4結果如下：

3.4仿真結果及方案

選擇2011年為案例，模擬分析長株潭城市經(jīng)濟發(fā)展水平、水資源使用情況及群人口情況，以la為模擬步長，直至2030年均為模擬時間。采取擬合歷史數(shù)據(jù)和初始化處理方案進行主要變量的初始值的計算，通過其它規(guī)劃確定其它部分變量的變化率。根據(jù)控制變量的確定原則，提取敏感決策變量17個，結合系統(tǒng)目標變量和模擬過程的變化，擾動分析模型。通過調整組合幾種變量，建立四種發(fā)展方案，分別是傳統(tǒng)發(fā)展型、節(jié)水型、協(xié)調型和發(fā)展經(jīng)濟型。

（1）傳統(tǒng)發(fā)展模式：在現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展的現(xiàn)狀中，人口及現(xiàn)狀用水的增長情況的正常運行下，分析供需水資源的趨勢。觀察維持現(xiàn)有發(fā)展的各決策變量指標值。

（2）發(fā)展經(jīng)濟型模式：為了突出經(jīng)濟發(fā)展的重要作用，以傳統(tǒng)發(fā)展模式為基礎，進而促使各產(chǎn)業(yè)的增長值及增長率大幅度提高；擴大產(chǎn)業(yè)的規(guī)模性，進而增加生產(chǎn)所需的用水量。為此，加大水資源的開發(fā)力度，促使水利投資率的大幅度提升。隨著經(jīng)濟水平的不斷發(fā)展，日益提高我國的生活水平及質量，因此，略有增長生活用水，同時城鄉(xiāng)人定額的生活用水也隨之提高。

（3）節(jié)水型模式：本方案以提升管理及節(jié)水技術水平為宗旨，提倡節(jié)水型的生產(chǎn)及生活方式，模擬方案旨在提高節(jié)水技術水平和管理水平，提倡節(jié)水型生活方式和節(jié)水型生產(chǎn)方式，消除供需水資源過程中產(chǎn)生的矛盾。具體表現(xiàn)在下列幾方面，①減少平均灌溉畝的用水增長率，②降低城鄉(xiāng)定額人均生活用水，③減少定額萬元產(chǎn)業(yè)增加值用水定額增長率，④降低在模型中的消耗率，⑤提高有效灌溉水的利用率等其它決策變量。

（4）協(xié)調型模式：以節(jié)水型模式為基礎，由于考慮到短缺的水資源及受污染的水環(huán)境可能影響經(jīng)濟水平的發(fā)展，因此，調整了產(chǎn)業(yè)結構及經(jīng)濟發(fā)展的速度，在滿足生產(chǎn)及生活用水的前提下盡量節(jié)水，使生態(tài)用水量明顯增加同時提升了污水重復利用率及處理率；由于需要大量資金供應污水重復利用及處理的需求，因此，促使水利投資率也有所增加。

通過模擬模型仿真的結果顯示，直至2020年，預計長株潭城市總人口數(shù)約達到1500×104；直至2030年，總人口>1600×104。

從上述表格看出，在傳統(tǒng)模式下，長株潭城市群的水資源及水環(huán)境問題日益加重。在發(fā)展經(jīng)濟型模式下為了適應經(jīng)濟的快速發(fā)展加大了對水資源的需求，因此，其水資源及環(huán)境問題嚴重超過傳統(tǒng)發(fā)展模式，因此，說明這也不是一種可持續(xù)發(fā)展的模式。在節(jié)水型的模式中，其節(jié)水措施雖然可有效改善供需矛盾，但是依然沒有改善水污染問題，實施節(jié)水措施對緩解供需矛盾非常有效，但依然沒有改善水環(huán)境污染問題。在協(xié)調型模式中，其GDP減少值均顯著低于前三種方案，且大幅度提升了城市承載人口的數(shù)量，高達1647.9×104人。

四、方法對策

株潭城市節(jié)水信息技術不僅僅可以共享節(jié)水信息資源，還可科學化地提升節(jié)水策略，有利于加強節(jié)水管理，通過用水審計、節(jié)水經(jīng)濟激勵、立法、公眾宣傳等也可以加強和規(guī)范節(jié)水管理。

長株潭城區(qū)的雨水利用，可以推廣城市綠地草坪直接利用滯蓄技術，即對于綠地草坪直接采用雨水進行澆灌，還可以收集道路雨水應用于城市雜用水；將雨水利用與天然洼地和公園的河湖等濕地保護和濕地恢復相結合。培養(yǎng)節(jié)約用水、合理用水的習慣，避免浪費用水；避免將生活垃圾以及其他污染物直接投入水源，避免污染物污染水源，建立環(huán)保意識。endprint

工業(yè)節(jié)水可以從以下幾個方面入手：系統(tǒng)節(jié)水、管理節(jié)水、工藝節(jié)水、廠際間供調補缺。

改進傳統(tǒng)的農業(yè)漫灌方式，采用先進的滴灌、噴灌節(jié)水技術，不僅可以進行灌溉，節(jié)約水量，不會產(chǎn)生深層滲漏，提高了水的利用率，同時，噴灌供水管道占地非常小，因此可提高土地利用率，還可以節(jié)省勞力。減少化肥和農藥的使用量，防止對水域造成污染。

堅持以人為本，加大水利投入，加強污水處理能力及廢水利用，嚴格控制排污加快第二水源配置計劃的落實。“長株潭”地區(qū)大部分城市鄉(xiāng)鎮(zhèn)都是以湘江干流地表水為主要水源，供水渠道單一，若取水段水質污染嚴重或遇到重大旱情，地區(qū)供水將會受到嚴重威脅。為了做到有備無患，政府應該加快規(guī)劃跨地區(qū)的水資源引用方案；充分利用現(xiàn)代先進技術，如雨洪資源化技術、節(jié)水灌溉技術、污水處理利用技術?？稍偕彩且环N第二水源，加快改進污水處理設備，提高污水凈化效率，為提高水資源管理水平提供技術支撐?？偨Y：本文應用系統(tǒng)動力學的原理和方法，以株潭城市群為研究對象，建立水資源供需系統(tǒng)仿真模擬模型，通過對比不同的模型對該城市群的水資源供需情況的影響，得到以下結論：

（1）隨著長株潭城市群城鎮(zhèn)化與工業(yè)化的飛速發(fā)展，不斷加大對水資源的需求，致使城市的水資源供求問題日益緊張。主要表現(xiàn)為呈逐年上升的需水總量，顯著改變了用水結構，顯著減少農田灌溉需水量，快速增長工業(yè)需水量，第三產(chǎn)業(yè)需水量平穩(wěn)增加，逐漸減少農村生活需水量，小幅度增長城鎮(zhèn)生活需水量。

（2）在協(xié)調型模式下，整個仿真模擬的運行狀態(tài)較好，是最有利于長株潭城市群水資源開發(fā)的方案。即使2030年總需水量高達105.1×108m3時，長株潭城市群依然能富余5.4×108m3供水量。在模擬期間就可滿足社會需求，說明可享受最大的經(jīng)濟及綜合效益。

（3）為實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用和落實“兩型社會”建設目標，必須堅持發(fā)展經(jīng)濟、開發(fā)資源、提升效率、維護環(huán)境并重的水資源開發(fā)和利用政策，提高區(qū)域水資源時空調控和城鄉(xiāng)供水保障能力；嚴格市場準入及限制行業(yè)盲目發(fā)展，構建節(jié)水型產(chǎn)業(yè)體系；加快水資源循環(huán)利用，根據(jù)水資源的承載能力實行以水定產(chǎn)發(fā)展模式；同時增強保護污染防治和水生態(tài)，保障水質安全；此外，進一步增強節(jié)水意識，樹立保護水資源就是維持經(jīng)濟發(fā)展的觀念。

由于水資源供需系統(tǒng)具有一定復雜性，因此，要解決長株潭城市群的水資源供需問題，必須深入剖析對長株潭城市群的社會、資源、經(jīng)濟、環(huán)境之間的關系。一方面要把水資源供需系統(tǒng)大范圍推廣，不僅僅是應用于湘江流域，還應推廣至整個長江流域；另一方面，要根據(jù)水資源分布和經(jīng)濟社會發(fā)展狀況，探討不同區(qū)域的缺水的相關問題。但是由于本研究的指標監(jiān)測時間較短，還應長期監(jiān)測模擬系統(tǒng)的相關指標及數(shù)據(jù)，深入研究水價的影響、空間配水及分配生態(tài)、生產(chǎn)和生活用水之間的關系。endprint