王建華，何 凡，何國華

（中國水利水電科學研究院，流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點實驗室，100038，北京）

水資源承載力研究是典型的由現(xiàn)實問題與實踐需求所驅(qū)動的科學命題。 從概念提出到現(xiàn)在，水資源承載力研究已有近四十年的發(fā)展歷程，從理論方法到模型技術(shù)都取得了豐富的研究成果，對促進流域和地區(qū)的水資源可持續(xù)利用與經(jīng)濟社會的發(fā)展發(fā)揮了重要作用。 但由于水資源承載主客體系統(tǒng)及其過程關(guān)系的復雜性，發(fā)展至今，無論是對水資源承載力的內(nèi)涵，還是評價的對象，乃至于評價結(jié)果的表征，學術(shù)界和管理界仍存在諸多分歧， 需要進一步辨析厘清， 一方面有利于解決科學認知問題，另一方面也有利于支撐和引導管理實踐。 基于此考慮，本文面向當前我國水資源主要問題和治理思路，從概念內(nèi)涵、機理表征、術(shù)語辨析、研究尺度、現(xiàn)實需求等不同層次，梳理了關(guān)于水資源承載力的八方面認識，以期為推動學界達成共識提供助力，為水治理實踐提供科學參考。

一、水資源承載力理論基礎(chǔ)

承載力研究的出發(fā)點和落腳點都是認識和解決現(xiàn)實出現(xiàn)的一系列資源環(huán)境超載問題，水資源承載力研究亦是如此。 因此，準確把握現(xiàn)實水問題、治水需求及其演變趨勢是開展水資源承載力研究的實踐基礎(chǔ)，而理論認識基礎(chǔ)應(yīng)當把握以下方面。

1.水的多維資源屬性是水資源承載力的客觀基礎(chǔ)

水的資源屬性本質(zhì)上是水為人類社會存續(xù)提供生活生產(chǎn)資料與服務(wù)功能的能力。 水的資源屬性會隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展和人們生產(chǎn)生活的需求而不斷豐富拓展。 在農(nóng)業(yè)社會時期，水主要用于灌溉、生活和航運，被利用的主要是水的生物學生理學屬性、 污染攜帶去除屬性和水力學特性。 進入工業(yè)社會，水的資源屬性被進一步挖掘，包括作為吸熱介質(zhì)的冷卻水、作為工業(yè)原料的工藝水，以及用作清洗原料和產(chǎn)品的洗滌水等不同類型。 水資源在被利用的同時，含有多樣雜質(zhì)和多余熱量的廢水重新被排入水體中，改變了水體的天然理化性質(zhì)。 除將水自河道取出服務(wù)于生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之外，人們還在水域空間內(nèi)開展經(jīng)濟社會活動，包括修建水電站進行水力發(fā)電、利用水體空間進行水產(chǎn)養(yǎng)殖，甚至是改變水體屬性進行圍墾和城鎮(zhèn)建設(shè)等。

可以看出， 隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，水作為基礎(chǔ)性資源所承載的對象和內(nèi)容不斷豐富，發(fā)展至今，水的資源屬性已從取用和消耗水資源量（量），拓展到用于污染物排放和受納（質(zhì)）、水域空間占用（域）、水能資源開發(fā)（流），以及水熱容量利用（溫）等多個維度。 隨著人類需求多元化和技術(shù)手段的提高，未來水的資源屬性還可能會被不斷拓展和豐富。

2.水的任何資源屬性被過度開發(fā)都會造成相應(yīng)的超載現(xiàn)象

水的資源屬性容量是有限的，因此水資源在“量-質(zhì)-域-流-溫”任何一個物理維度上的過度消耗，都會造成水資源的超載問題，但表現(xiàn)形式可能存在一定差異： ①過量取耗水，即地表水或地下水取耗水量超過水資源可利用量的上限， 將造成河湖生態(tài)用水被擠占，或地下水超采問題；②超量排污， 即入河污染物超過水體自凈能力或是環(huán)境容量， 將導致水體環(huán)境質(zhì)量下降和水污染問題； ③對水域空間的過度開發(fā)占用， 造成自然水生態(tài)空間侵占與轉(zhuǎn)換； ④水能資源過度或不合理開發(fā)，導致自然河道水文過程或流態(tài)的變化；⑤超限排熱，即過多熱量隨著溫排水進入水體，可能造成熱污染。 基于上述角度，水的資源屬性拓展必將伴隨超載形式的多樣化。

3.水資源各類超載現(xiàn)象最終都會表現(xiàn)出水生態(tài)系統(tǒng)退化問題

水生態(tài)系統(tǒng)依存于水資源系統(tǒng)生存和演進，以上水量、水環(huán)境容量、水域空間、水動力、水熱容量五大資源屬性， 無論哪個維度上的超載，最終都會傳導和作用于水生態(tài)系統(tǒng)。 其中水量維度以保障和維護河湖基本生態(tài)需水、 地下水生態(tài)水位為閾值，水質(zhì)維度以其河湖水體自凈能力為閾值，水域維度以特定水生態(tài)目標的生境空間條件為閾值，水動力維度以不同水生生物對流態(tài)基本要求（如洄游、魚卵漂流等）為閾值，水熱容量維度以不同水生生物生存繁衍對水溫忍受范圍為閾值。 正因為水資源任一維度上的超載最終都會以水生態(tài)系統(tǒng)退化表現(xiàn)出來，所以水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況可以作為水資源超載與否的“指示器”。

4.“空間均衡”是水資源可承載的狀態(tài)表征與超載治理的目標準則

為保障水安全，中央確立了“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”治水思路。 其中“空間均衡”主要針對水資源承載而言，就是要在空間上實現(xiàn)經(jīng)濟社會的水壓力與水資源系統(tǒng)的支撐力二者平衡，避免水資源超載問題的發(fā)生。 要實現(xiàn)空間均衡，首要的原則是要堅持以水資源承載力作為剛性約束，優(yōu)化調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與布局，發(fā)揮資源與生產(chǎn)要素的集聚集約效應(yīng)， 提高用水效率與效益，降低經(jīng)濟社會的水壓力，另一方面要優(yōu)化水資源配置， 實施水資源綜合調(diào)度，開發(fā)非常規(guī)水源或?qū)嵭械娲?，提升水資源支撐能力，最終實現(xiàn)水資源荷載均衡。 水資源承載力研究就是要在厘清什么是空間均衡的基礎(chǔ)上， 立足于自然與社會經(jīng)濟規(guī)律，回答空間上哪里不均衡？ 為什么不均衡？ 如何實現(xiàn)均衡？ 水資源超載治理的邏輯與準則見圖1。

圖1 水資源超載治理的邏輯與準則

二、對水資源承載力的八點認識

1.水資源承載力內(nèi)涵隨著水的資源屬性拓展不斷豐富

水的資源維度是水資源承載問題認知的科學基礎(chǔ)，任何一個維度功能的缺失都會導致水資源承載力認知的片面性。 傳統(tǒng)人類社會對水資源的利用主要體現(xiàn)在取水和排污兩大途徑，因此早期的水資源承載能力通常包含量和質(zhì)兩方面，由此派生出水資源承載能力和水環(huán)境承載能力兩個概念。 隨著人類對水的利用內(nèi)涵的增加， 發(fā)展至今至少應(yīng)包括量、 質(zhì)、域、流、溫五個維度，水資源承載力也因此成為一個多維復合的概念。

以長江上游地區(qū)為例，該地區(qū)水量豐沛， 年徑流量達到4515 億m3，2018年河道外用水量僅為449 億m3，水資源開發(fā)程度較低，入河排污總量也不太大。 該地區(qū)的水資源超載主要發(fā)生在水流維度，具體表現(xiàn)在河流梯級開發(fā)和小水電建設(shè)過多導致天然水文過程發(fā)生強烈變異、水生態(tài)系統(tǒng)退化嚴重。 據(jù)審計署公告，截至2017 年年底， 長江經(jīng)濟帶10 省已建成小水電站2.41 萬座， 最小間距僅100 m；有333 條河流出現(xiàn)不同程度的斷流，斷流河段總長1017 km。同時，還出現(xiàn)流水性魚類資源持續(xù)減少，產(chǎn)漂流性卵魚類繁殖規(guī)模急劇下降等生態(tài)問題。

2.水資源承載力、水環(huán)境承載力、水生態(tài)承載力的內(nèi)涵差異顯著，應(yīng)當科學使用

與水相關(guān)的承載力有水資源承載力、水環(huán)境承載力、水生態(tài)承載力，三個術(shù)語常常并行或混合使用。事實上，這三個術(shù)語的內(nèi)涵差異顯著。 三者之間的差別與聯(lián)系主要有以下方面。

水資源承載力是面向水的資源屬性的概念，是指在維護水資源可再生性和水生態(tài)環(huán)境健康友好的前提下，水資源系統(tǒng)所能夠承受的最大開發(fā)利用規(guī)?；蛘咦畲髷_動，即如前所述的現(xiàn)階段水資源承載力主要包括的量、質(zhì)、域、流、溫等五個維度資源利用的上限。 一般而言，水資源承載能力和水資源承載力可作為同一內(nèi)涵的術(shù)語使用。

水環(huán)境承載力是水資源承載力的組成部分，是水資源承載力在環(huán)境容量維度的內(nèi)涵表征，主要包括水環(huán)境納污容量、水環(huán)境熱容量等。 由于水熱容量研究的較少，通常所說的水環(huán)境容量多指水體自凈能力對應(yīng)的水體納污能力， 這與水體的規(guī)模、流態(tài)等因素相關(guān)。

水生態(tài)承載力的概念和內(nèi)涵相對比較模糊，與水資源和水環(huán)境承載力的邊界也不清晰。 對于這個概念的內(nèi)涵探討，可從其緣起——生態(tài)承載力的內(nèi)涵找到答案。 承載力進入資源環(huán)境領(lǐng)域，最早的概念就是生態(tài)承載力，是指一個特定草原生態(tài)系統(tǒng)（草場）可持續(xù)供養(yǎng)的最大載畜量，為便于統(tǒng)一度量和比較，可換算“標準羊”進行表征。 在具體計算過程中，大致可以草場一年能夠產(chǎn)出的牧草量除以每只羊一年的牧草食用量計算得到，其中還要考慮二者時間與空間匹配過程。 可以看出，草原生態(tài)承載力的核心是在維持草場質(zhì)量不退化的前提下，一般年份牧草正常生長的可消費量。 以此為參照，河湖的水生態(tài)承載力應(yīng)當是指在維持河湖生態(tài)系統(tǒng)不退化的前提下，每年能夠持續(xù)提供的水生態(tài)產(chǎn)品數(shù)量。 如果河湖水生態(tài)產(chǎn)品主要是魚、蝦、貝類的話，那就是河湖一年允許的最大漁獲量。 由此可以看出，水生態(tài)承載力是水資源承載力的后端生態(tài)產(chǎn)出，與水資源承載能力不是同一領(lǐng)域的概念。

3.水資源承載力評價對象主要包括支撐力、壓力、承載狀態(tài)三個方面

水資源承載系統(tǒng)包括承載主體和承載客體兩大基本構(gòu)成，承載主體是提供水資源的自然水循環(huán)系統(tǒng)，承載客體是開發(fā)利用水資源的經(jīng)濟社會系統(tǒng)。 因此，水資源承載力評價對象通常包括主體系統(tǒng)的支撐能力、客體系統(tǒng)施加的水壓力，以及二者的均衡狀態(tài)等三個方面，即支撐力、壓力和承載狀態(tài)。

水資源系統(tǒng)支撐力評價主要是水資源數(shù)量、 質(zhì)量與流態(tài)的本底評價， 其中水資源數(shù)量與質(zhì)量是基礎(chǔ)，水的流態(tài)會影響水體納污能力與熱傳導能力。

圖2 水資源承載力評價內(nèi)涵

水資源壓力的評價包括直接評價和間接評價。 直接評價主要是對水資源開發(fā)利用規(guī)模進行評價，包括河道外取用耗水量、 入河排污與排熱量、天然水域空間被利用（占用）量、水能資源開發(fā)量與開發(fā)利用方式等；間接評價包括經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)模與水資源開發(fā)利用效率水平等。

水資源承載狀態(tài)主要包括超載、臨界超載、不超載。 對于承載狀態(tài)的評價依據(jù)主要包括兩方面，一是水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的完整性及其健康狀況，包括水體環(huán)境質(zhì)量是否達標，水生生物多樣性是否受到影響等；二是水資源可再生性維持狀況，如多年平均條件下開采量是否超過補給量，是否存在地下水水位持續(xù)下降現(xiàn)象（見圖2）。由于水資源與水生態(tài)系統(tǒng)的彈性，超載與否的科學判斷有時難以在較短時期內(nèi)形成，需要通過累計的狀態(tài)響應(yīng)來識別。 但這種狀態(tài)響應(yīng)有時是不可逆的，因此加強水生態(tài)系統(tǒng)承載的機理研究十分重要。

4.將“水資源的最大可開發(fā)規(guī)?！弊鳛樗Y源承載力的評價結(jié)果不僅物理意義明確，也更具可操作性和現(xiàn)實意義

水資源承載力的評價結(jié)果通常有兩種表征方式，一是“水資源的最大可開發(fā)規(guī)?！?，即最多可以用多少；二是“水資源可以支撐的經(jīng)濟社會最大發(fā)展規(guī)?！薄?前者是從承載主體——水資源系統(tǒng)的角度出發(fā)，后者是從承載客體——經(jīng)濟社會系統(tǒng)的角度出發(fā)，二者相互關(guān)聯(lián)。 對于生態(tài)領(lǐng)域，這兩者之間的關(guān)系可以簡單換算得到， 承載力用后者表征更為直觀，如一片草場可以養(yǎng)多少只羊？ 一個池塘可以養(yǎng)多少條魚？ 但將這一概念直接移植到水資源領(lǐng)域則會出現(xiàn)問題，因為對不同地區(qū)而言，支撐同等規(guī)模的人口和經(jīng)濟產(chǎn)值所需的水資源差別極大， 這與當?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟水平、氣候條件和用水方式等多種因素有著極大關(guān)系。 即使對于同一地區(qū)，也會因這些要素發(fā)生變化而不斷變化。

一個典型的例子就是北京市水資源承載力的研究結(jié)果，僅統(tǒng)計2000年以后的研究成果，對北京水資源可承載的人口規(guī)模依然有很大分歧，計算結(jié)果從最小的130 萬人到最大的1800 萬人。 而2019 年北京常住人口已達到2153 萬，《北京城市總體規(guī)劃（2016 年—2035 年）》確定北京市人口目標是控制在2300 萬人以內(nèi)。 這也反映了由于路徑的復雜性，“水資源可以支撐的經(jīng)濟社會最大發(fā)展規(guī)?！贝嬖诟叨炔淮_定性。因此，對于一個地區(qū)而言， 以水資源系統(tǒng)為出發(fā)點，從量、質(zhì)、域、流、溫等維度去衡量 “水資源的最大可開發(fā)規(guī)模”，并以此作為水資源承載力的表征，不僅物理意義明確，也更具可操作性和現(xiàn)實意義。

當然，“水資源的最大可開發(fā)規(guī)模” 在一定時期內(nèi)是相對穩(wěn)定的，但隨著水資源演變和水生態(tài)保護目標的變化，也是動態(tài)的。

5.水資源承載力研究時空尺度應(yīng)以多年平均和流域單元為基礎(chǔ)

如同應(yīng)從多年平均的尺度評估當?shù)厮Y源條件一樣，由于水資源在時間分配上具有年際變化大的特點，無論是水資源支撐力還是水資源承載狀態(tài)均宜在一個較長的時間尺度上進行衡量， 包括要引入來水頻率和供水保證率的概念。 不能僅由于某一年極端干旱造成的地下水超采或者河道生態(tài)流量不足，就視為水資源處于超載狀態(tài)，應(yīng)考慮水文系統(tǒng)的豐枯特性和水生態(tài)系統(tǒng)韌性。 當然，在具體分析節(jié)水水平、工程能力等單向性發(fā)展的指標因素時，需重點考慮現(xiàn)狀值。

在空間尺度上，由于流域是陸地水循環(huán)的基本單元，流域水資源具有整體性，因此水資源支撐力和水資源承載狀態(tài)均宜在流域尺度上進行衡量。 當然，以行政區(qū)劃為研究單元有很強的現(xiàn)實需求，此種情況下可置于流域單元尺度，加入可用水指標等因素后再進行具體分析綜合研判。 需要指出的是，對于當前許多以城市為對象的承載力研究，其供水水源很大一部分是過境水和外引水，不能簡單以當?shù)厮Y源量來計算承載能力，否則就會出現(xiàn)諸如上海、南京等沿江城市地區(qū)水資源承載力低的謬斷。

6.虛擬水在水資源承載力研究中有著特殊的價值與意義

在水資源承載力的調(diào)控策略和方法研究中，虛擬水理論存在一定爭議。 不支持虛擬水理論的觀點主要是因為經(jīng)濟活動決策、資源配置、產(chǎn)業(yè)布局是受多種投入要素共同決定的；僅僅按照虛擬水的研究結(jié)果，從水的角度提出的政策建議，理論上是片面的，實踐中是不符合事實的。 同樣，單純從改變虛擬水通量和流向的角度去制定政策無疑是缺乏可操作性的。

但虛擬水對于水資源承載力領(lǐng)域的研究仍然有獨特的價值，借助虛擬水研究有助于更全面地認識到特定地區(qū)的水循環(huán)通量構(gòu)成特征及背后的驅(qū)動因子，在識別這些驅(qū)動因子哪些是可調(diào)控的、哪些是必須接受的之后，可以提出更加科學合理的水資源承載力調(diào)控方案。 例如虛擬水研究十分關(guān)注的糧食貿(mào)易格局，通過測算其中伴隨的虛擬水通量，可以更為全面地認識到承載某一地區(qū)的經(jīng)濟社會和生態(tài)系統(tǒng)的“水”究竟從哪里來，未來的發(fā)展趨勢將如何演變等問題。因此，在水資源承載力研究中，科學主動應(yīng)用虛擬水的概念與認知有其自身的意義。

7.水資源承載力研究的著眼點要從計算“能承載多少人”轉(zhuǎn)到“如何實現(xiàn)空間均衡”上來

水資源承載力研究是一類源于實踐又要用于實踐的科學命題，關(guān)鍵要回答如何將水資源作為最大約束、實現(xiàn)水資源“空間均衡”等現(xiàn)實問題。面對這一問題，不同主體有不同的需求和思路。 從資源環(huán)境行業(yè)管理角度， 側(cè)重于確定可利用水資源量、水環(huán)境容量等上限， 按照這一上限確定合理的用水指標和排污管理指標，例如劃定用水總量控制紅線、水功能區(qū)限制納污紅線等。 另一種則是地方主政者視角， 側(cè)重于在水資源約束條件下， 選取什么樣的發(fā)展模式與路徑， 既要實現(xiàn)既定的經(jīng)濟社會發(fā)展目標， 同時還要約束水資源不超載或不突破相關(guān)紅線指標。因此，水資源承載力研究的最大實踐意義，在于回答水資源開發(fā)規(guī)?？刂圃诤侠黹撝档那疤嵯?，要承載預期規(guī)模的人口和GDP，究竟選擇什么樣的路徑和采取什么樣的措施，才能實現(xiàn)水資源的空間均衡，包括城市布局要如何優(yōu)化， 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)要如何調(diào)整，用水效率要如何提升，供水設(shè)施要如何完善等等一系列問題。如果能做到空間均衡，則可以承載；如果不能，則就要調(diào)整規(guī)劃目標，這就是“將水資源作為最大約束”的要義所在。 可以看出， 水資源承載力的研究不是為了約束區(qū)域發(fā)展， 而是要為區(qū)域?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展科學謀劃空間均衡的路徑與策略。

例如，《北京城市總體規(guī)劃（2016年—2035 年）》 提出了北京市人口目標要長期控制在2300 萬人， 這背后實際上是南水北調(diào)中線一期工程通水、高達80%的第三產(chǎn)業(yè)占比、超過60%的再生水回用率、 國際領(lǐng)先的節(jié)水效率等條件共同支撐的。 僅僅單方面以水論水是難以科學回答“能承載多少人”這樣的問題的，也不是水資源承載力研究的核心要義。

8.防治水資源超載、實現(xiàn)空間均衡要立足“三觀”綜合，對癥施策

從表現(xiàn)形式和驅(qū)動因素看，我國各地區(qū)水資源超載形式不一，原因也各異。 水量超載主要存在于海河、遼河、黃河、西北內(nèi)陸河等流域，主要是由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、特別是水土資源不協(xié)同所造成的；水環(huán)境容量超載主要存在于海河、遼河、黃河、淮河、太湖等流域，主要是由于高污染產(chǎn)業(yè)過度聚集， 總體規(guī)模過大導致的；水域空間資源超載主要存在于城鎮(zhèn)周邊地區(qū)，主要與空間競爭、國土空間管控不到位有關(guān)；水流動力開發(fā)超載主要存在于長江上游和西南諸河，主要與我國水能分布特征及產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平有關(guān)；水環(huán)境排熱容量超載主要分布在沿江內(nèi)陸安徽、湖南、湖北等省份，主要是水溫變異監(jiān)評方法和標準不完善導致。

可以看出，造成我國水資源超載的原因包括三個層次，一是宏觀上產(chǎn)業(yè)規(guī)模結(jié)構(gòu)布局與水資源自然稟賦條件不相協(xié)調(diào)，特別是土地資源和水資源非協(xié)同開發(fā)；二是行業(yè)監(jiān)管不到位，包括取水總量控制、入河排污控制、水域空間監(jiān)管、水電開發(fā)利用等；三是節(jié)約與保護工程技術(shù)供給不足，如節(jié)水工程技術(shù)體系不完善、點面源治理工程技術(shù)能力不足、水資源綜合調(diào)度管理技術(shù)能力不足、河湖水生態(tài)廊道保護修復工程技術(shù)不成熟等。 因此，防治水資源超載、實現(xiàn)水空間均衡的視域要從宏觀、中觀、微觀“三觀”齊發(fā)。 宏觀上樹立水資源剛性約束的思想，以水定產(chǎn)、以水定地、以水定城，以水定人，優(yōu)化區(qū)域水資源平衡路徑， 統(tǒng)籌水資源條件與糧食安全、 產(chǎn)業(yè)布局與城市發(fā)展的關(guān)系；中觀上強化水資源開發(fā)利用行為的監(jiān)管以及水資源承載狀態(tài)的監(jiān)管，推進水資源的合理配置與科學調(diào)度，防止水資源無序與過度開發(fā)；微觀上要完善水資源節(jié)約與水生態(tài)保護工程技術(shù)體系，提升用水效率，減少河道外取耗水和入河排污量，推進水利工程生態(tài)化升級。

三、結(jié) 語

水資源承載力是一個生發(fā)于現(xiàn)實問題、服務(wù)于治水實踐的科學命題。在我國水資源問題和治理思路均發(fā)生深刻變化的新歷史時期，對水資源承載力研究更要堅持問題導向與目標導向。 以上幾點認識是階段性成果和一家之言， 隨著形勢演進和研究深入，這些認識有的需要糾正，有的需要深入，有的需要拓展。希望本文能對深化水資源承載力理論認知和落實“空間均衡”治水思路有所幫助。