摘要：量化測(cè)度水資源承載力并制定相應(yīng)的水資源保護(hù)措施，對(duì)于區(qū)域國土空間可持續(xù)發(fā)展極為重要。運(yùn)用DPSIR框架，評(píng)價(jià)了梁子湖流域的水資源承載力，并對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行空間落位。基于評(píng)價(jià)結(jié)果，使用FLUS模型模擬未來發(fā)展趨勢(shì)，劃定了區(qū)域國土空間功能優(yōu)勢(shì)區(qū)，并綜合評(píng)價(jià)模擬結(jié)果，確定了梁子湖流域的水環(huán)境保護(hù)格局。從量化測(cè)度和情景模擬兩個(gè)方面構(gòu)建了一套切實(shí)可行的流域國土空間水資源保護(hù)規(guī)劃技術(shù)路徑，可為區(qū)域水資源保護(hù)目標(biāo)導(dǎo)向下國土空間規(guī)劃與生態(tài)保護(hù)提供參考。

關(guān) 鍵 詞：水資源承載力； 國土空間規(guī)劃； 水資源保護(hù)； 情景模擬； 梁子湖

中圖法分類號(hào)： TU982；TV212.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.02.016

0 引 言

水資源是人類生存活動(dòng)不可或缺的自然基礎(chǔ)資源要素之一，對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展起著決定性的作用［1］。中國水資源總量居世界第6位，人均卻僅是世界平均水平的1/4，列世界第110位［2］，水資源已成為制約城市可持續(xù)發(fā)展的重要因素。水資源承載力是指某個(gè)區(qū)域在特定時(shí)段內(nèi)，能夠支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展并維持自然生態(tài)系統(tǒng)正常運(yùn)行的水資源系統(tǒng)最大規(guī)模，是區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略決策、水資源利用與規(guī)劃的基礎(chǔ)［3］。2019年，國務(wù)院出臺(tái)《中共中央國務(wù)院關(guān)于建立國土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實(shí)施的若干意見》（中發(fā)〔2019〕18號(hào)），意味著我國城鄉(xiāng)規(guī)劃從關(guān)注城、鎮(zhèn)、村逐步轉(zhuǎn)向強(qiáng)調(diào)山水林田湖草全域全要素統(tǒng)籌管理的新階段［4-5］。在此背景下，探討水資源這一重要自然資源要素的承載力水平，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行合理開發(fā)利用，是實(shí)現(xiàn)生態(tài)文明建設(shè)的基礎(chǔ)，對(duì)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要指導(dǎo)意義。

目前，學(xué)者們?cè)谒Y源承載力相關(guān)研究中取得了大量成果。多數(shù)研究關(guān)注水資源承載力的內(nèi)涵與評(píng)估，聚焦于某個(gè)特定時(shí)期內(nèi)水資源維持國民經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的能力與限度［6］。此類研究多從生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境多層面搭建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系［7-8］；或通過固定模型如PSR及其變種等框架量化區(qū)域水資源承載力［9］。在搭建框架的基礎(chǔ)上，各學(xué)者多采用主成分分析法［10］、變異系數(shù)法［11］、AHP-熵權(quán)法［12］、投影尋蹤模型［13］等進(jìn)行權(quán)重分配，獲取水資源承載力評(píng)價(jià)指數(shù)值，并提出空間規(guī)劃與發(fā)展指引，以期緩解區(qū)域水資源超載情況。然而，城市規(guī)劃過程中，面對(duì)水資源系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾與沖突，部門管理者采取的管控措施往往是被動(dòng)、滯后的［14］。因此，還有部分研究旨在預(yù)測(cè)未來區(qū)域水資源開發(fā)利用的前景，針對(duì)性地實(shí)施水資源調(diào)控與優(yōu)化，以更好地輔助規(guī)劃決策。學(xué)者們往往利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)［15］、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)［16］等方法，仿真不同狀態(tài)下承載力的變化情況，對(duì)未來區(qū)域水資源承載力的發(fā)展趨勢(shì)做出預(yù)判。

現(xiàn)有研究對(duì)于水資源承載力的內(nèi)涵、指標(biāo)評(píng)價(jià)、發(fā)展預(yù)測(cè)等均已形成了成熟的理念體系，但水資源承載力是定量分析水資源與經(jīng)濟(jì)社會(huì)及生態(tài)環(huán)境之間是否協(xié)同發(fā)展的一項(xiàng)綜合指標(biāo)［17］?，F(xiàn)有研究大多側(cè)重于水環(huán)境層面單維度的靜態(tài)分析評(píng)價(jià)，無法準(zhǔn)確反映復(fù)雜社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)壓力的動(dòng)態(tài)循環(huán)過程［17-18］。在國土空間規(guī)劃“一張藍(lán)圖”的背景下，從土地利用角度出發(fā)，利用以元胞自動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)的情景模擬模型進(jìn)行區(qū)域發(fā)展多情景動(dòng)態(tài)模擬與預(yù)測(cè)已經(jīng)成為區(qū)域研究與規(guī)劃的重要手段［19］。在新時(shí)期國土空間規(guī)劃高質(zhì)量發(fā)展的背景下，微觀尺度下的精細(xì)評(píng)估可對(duì)區(qū)域水資源承載力進(jìn)行更有效的空間解析，進(jìn)而為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和生態(tài)功能調(diào)節(jié)等針對(duì)性管控提供依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，利用情景模擬模型進(jìn)行未來區(qū)域格局模擬，具有重要參考意義，可為編制中長期綜合性水環(huán)境評(píng)價(jià)和空間規(guī)劃方案提供支持［20］。

基于此，本文以水資源承載力評(píng)價(jià)為切入口，基于社會(huì)、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)三者相互作用的耦合機(jī)制，構(gòu)建了以DPSIR模型為框架的水資源承載力評(píng)價(jià)體系，并引入多項(xiàng)生態(tài)響應(yīng)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)水資源承載力的空間落位，并與“雙評(píng)價(jià)”進(jìn)行有效銜接。同時(shí)，本文選取FLUS模型對(duì)梁子湖流域土地利用的時(shí)空演變進(jìn)行模擬，對(duì)未來資源生態(tài)環(huán)境承載態(tài)勢(shì)做出預(yù)判，并形成分區(qū)分級(jí)管理體系。在此基礎(chǔ)上，本文制定了最終的調(diào)控與優(yōu)化措施，形成可持續(xù)發(fā)展的水環(huán)境格局優(yōu)化方案。這一方案能夠?yàn)閰^(qū)域發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)，并為促進(jìn)水資源合理利用和可持續(xù)發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。

1 水資源分區(qū)分級(jí)保護(hù)規(guī)劃方法路徑構(gòu)建

本研究在篩選指標(biāo)過程中，從生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)三者相互作用的基本理論出發(fā)，運(yùn)用系統(tǒng)理論建立模型，簡化生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)之間的復(fù)雜關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)及結(jié)果空間化的基礎(chǔ)上，利用FLUS模型進(jìn)行情景模擬，進(jìn)一步預(yù)測(cè)與分析在未來城市發(fā)展過程中可能出現(xiàn)的發(fā)展趨勢(shì)與導(dǎo)向，劃分可能出現(xiàn)的國土功能優(yōu)勢(shì)區(qū)，完善水資源分級(jí)保護(hù)格局，構(gòu)建可實(shí)施、可推廣的水資源分區(qū)分級(jí)保護(hù)技術(shù)框架（見圖1）。

1.1 基于DPSIR的水資源承載力評(píng)價(jià)

本文選用優(yōu)化后的DPSIR模型構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系并實(shí)現(xiàn)空間落位。DPSIR模型重點(diǎn)考慮了人類活動(dòng)在整個(gè)生態(tài)-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)復(fù)雜因果鏈條里產(chǎn)生的作用，重點(diǎn)分析了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的耦合作用，能夠以整體思維全面洞察復(fù)雜系統(tǒng)［21-22］。由于DPSIR模型提供了一種整體思維來模擬自然生態(tài)環(huán)境變化的原因、后果和響應(yīng)，被廣泛應(yīng)用于各類生態(tài)環(huán)境相關(guān)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立［23］。因此它是探索水生態(tài)系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間互饋關(guān)系的強(qiáng)有力手段。本文基于相關(guān)文獻(xiàn)，遵循指標(biāo)構(gòu)建原則，按照DPSIR模型構(gòu)建評(píng)價(jià)系統(tǒng)，從水資源驅(qū)動(dòng)層、水環(huán)境壓力層、水環(huán)境狀態(tài)層、水環(huán)境影響層、水生態(tài)功能響應(yīng)層5個(gè)子系統(tǒng)選取多項(xiàng)指標(biāo)［24］。此外，本文在傳統(tǒng)DPSIR模型的基礎(chǔ)上，考慮水系統(tǒng)的生態(tài)功能響應(yīng)機(jī)制，增添雨洪調(diào)蓄功能、水土流失能力等生態(tài)反饋調(diào)節(jié)指標(biāo)，并依據(jù)指標(biāo)的可獲取性將其余指標(biāo)可視化，構(gòu)建適用于梁子湖流域的DPSIR模型，其具體邏輯關(guān)系架構(gòu)如圖2所示。

隨后，為減少主觀認(rèn)知偏差，采取主客觀結(jié)合的AHP-熵權(quán)法進(jìn)行權(quán)重賦值，將各指標(biāo)層數(shù)據(jù)進(jìn)行賦分之后，通過柵格計(jì)算器，將各指標(biāo)層按權(quán)重疊加，評(píng)價(jià)水資源承載力；并利用自然斷點(diǎn)法對(duì)水資源承載力評(píng)價(jià)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行級(jí)別劃分。

1.2 基于FLUS模型的區(qū)域情景模擬

基于FLUS情景模擬，預(yù)測(cè)2025年區(qū)域國土空間格局及其功能優(yōu)勢(shì)。本文以區(qū)域2015～2020年土地轉(zhuǎn)移矩陣數(shù)據(jù)為依據(jù)，利用FLUS情景模擬模型對(duì)區(qū)域2015～2020年的土地利用情況及驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行分析；情景模擬模型需要輸入致使土地利用變化的潛在驅(qū)動(dòng)因子，本文參考文獻(xiàn)［25］，從自然因素方面選取“坡向”、“高程”以及“坡度”3個(gè)因子。從可達(dá)性方面選取“到高速的距離”、“到國道距離”、“到省道的距離”3個(gè)因子（見圖3）。將該6大因子作為預(yù)測(cè)土地利用變化的驅(qū)動(dòng)因素，進(jìn)行適宜性分析，并將結(jié)果輸入模型作為圖層參數(shù)，借助 Markov、FLUS 土地利用變化情景模擬模型，針對(duì)區(qū)域發(fā)展的不同形式，分別設(shè)定自然發(fā)展模式、生態(tài)保護(hù)模式、規(guī)劃引導(dǎo)發(fā)展模式3種規(guī)劃情景。研究對(duì)區(qū)域用地?cái)U(kuò)展情景進(jìn)行預(yù)測(cè)，有效識(shí)別未來城市發(fā)展格局。

1.3 基于國土空間優(yōu)勢(shì)度的水資源分區(qū)分級(jí)保護(hù) 為更好地提出區(qū)域水環(huán)境管控優(yōu)化措施，根據(jù)前文研究結(jié)果，在水資源承載力評(píng)價(jià)結(jié)果的基礎(chǔ)上，考慮3種情形下土地利用的轉(zhuǎn)變形式，利用標(biāo)準(zhǔn)顯示性比較優(yōu)勢(shì)指數(shù)識(shí)別各行政單位未來城市各類土地利用的優(yōu)勢(shì)度，當(dāng)某類土地在3種模擬情景下均具有優(yōu)勢(shì)時(shí)，將其劃分為該類土地功能導(dǎo)向區(qū)，即未來該區(qū)域此種土地利用功能將為區(qū)域主要發(fā)展導(dǎo)向［26］。在國土空間優(yōu)勢(shì)功能綜合分區(qū)時(shí)，若兩種類型均大于0，但差距過大，則劃分為單一類型。具體計(jì)算過程見公式（1）。

式中：Xij表示i縣域第j類型土地利用的面積；Xit表示i縣域國土總面積；Xj表示梁子湖流域第j類型土地利用的面積；Xt表示梁子湖流域國土空間總面積。當(dāng)NRCAij＞0，表示i縣域第j類型土地有比較優(yōu)勢(shì)；NRCAij＜0，表示沒有比較優(yōu)勢(shì)。

2 數(shù)據(jù)來源

本研究包括水資源承載力評(píng)價(jià)和情景模擬兩大板塊。所涉及數(shù)據(jù)包括：2020年各項(xiàng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、2000～2020年多期土地利用數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、POI點(diǎn)位數(shù)據(jù)等，重采樣為精度30 m的柵格數(shù)據(jù)。以上所有數(shù)據(jù)均基于ArcGIS軟件統(tǒng)一為投影坐標(biāo)系WGS_1984_UTM_Zone_50N。（見表1）。

3 梁子湖流域?qū)嵶C研究

3.1 研究區(qū)域概況

本文中的梁子湖流域（114°17′～114°53′E，29°44′～30°34′N）是指梁子湖及其周邊湖泊群上下游所涉及的湖北省內(nèi)28個(gè)縣級(jí)行政區(qū)域，包括武漢、鄂州、黃石和咸寧等長江中游城市群和武漢城市圈的重要城市（見圖4）。該區(qū)域位于湖北省的東南部，雨量豐沛，水網(wǎng)密布，是人口密集的農(nóng)耕發(fā)達(dá)區(qū)域，湖北省重要的糧食及漁業(yè)產(chǎn)地，更是長江中游流域典型的宜居之地。此外，隨著近幾年來“武漢城市圈”和“長江經(jīng)濟(jì)帶”的政策扶持效應(yīng)，武漢市發(fā)揮集聚作用，該區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展極為迅速，成為一個(gè)具有較強(qiáng)區(qū)域聯(lián)動(dòng)效應(yīng)的區(qū)域。

梁子湖流域作為典型的長江流域濕地湖泊聚集區(qū)域，對(duì)水資源需求與水環(huán)境變化非常敏感，需要加以嚴(yán)格保護(hù)（見圖5）。此外，梁子湖流域是長江經(jīng)濟(jì)帶中部地區(qū)城市化進(jìn)程較為迅速的典型地區(qū)，在資源開發(fā)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面具有優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件和強(qiáng)烈的發(fā)展訴求，近年來人口規(guī)模的急劇增加，城市供水的需要更加迫切，這使得城鄉(xiāng)水資源需求水平與水資源承載閾值之間的沖突日益突出［27-28］。為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，流域內(nèi)各級(jí)政府也在積極探索水環(huán)境治理與保護(hù)方式，并積累了一系列經(jīng)驗(yàn)。在區(qū)域建設(shè)的戰(zhàn)略機(jī)遇和生態(tài)文明建設(shè)的國家目標(biāo)雙重導(dǎo)向下，水資源利用與保護(hù)將是該區(qū)域未來發(fā)展過程中持續(xù)討論的核心課題。

3.2 研究結(jié)果

3.2.1 水資源承載力評(píng)價(jià)與空間落位

本研究遵從DPSIR模型因果邏輯鏈選取指標(biāo)并進(jìn)行組合權(quán)重計(jì)算（見表2）。在此基礎(chǔ)上得到水資源承載力結(jié)果的3個(gè)級(jí)別：不超載、臨界超載、超載。依次分析每個(gè)城市片區(qū)中占比最大的水資源承載等級(jí)，并以其為主導(dǎo)，繪制了梁子湖流域水資源承載力空間分布圖（見圖6）。

結(jié)果顯示，流域范圍內(nèi)水資源承載力水平出現(xiàn)明顯空間分異現(xiàn)象，武漢市水資源承載力明顯超載。水資源承載力臨界超載區(qū)域主要為武漢市中心城區(qū)和咸寧市大部分區(qū)域。水資源承載力不超載的區(qū)域主要集中在鄂州市、黃石市和咸寧市南部林地區(qū)域。

3.2.2 情景模擬內(nèi)容與結(jié)果

（1） 自然發(fā)展模式。在自然發(fā)展模式下，土地利用變化不受任何規(guī)則及政策條件的限制，僅基于前期時(shí)空演變的土地利用變化特征。梁子湖流域以現(xiàn)有的發(fā)展規(guī)律為基礎(chǔ)繼續(xù)自由發(fā)展，對(duì)城市擴(kuò)張也不做限制，區(qū)域土地需求依然按照2015～2020年的轉(zhuǎn)移概率發(fā)展。

（2） 生態(tài)保護(hù)模式。生態(tài)保護(hù)模式在自然發(fā)展模式的基礎(chǔ)上，以生態(tài)保護(hù)為主，嚴(yán)格限制城市發(fā)展對(duì)水域生態(tài)資源的侵占。在這種發(fā)展情境下，水資源承載力仍會(huì)受到影響的區(qū)域需要重點(diǎn)保護(hù)，制定嚴(yán)格的管控措施。此情景下，添加水域?yàn)榧s束限制圖層，將限制條件進(jìn)行二值化處理，然后添加字段并賦予屬性值：0表示不可以轉(zhuǎn)化，1表示能夠轉(zhuǎn)化［28］。

（3） 規(guī)劃引導(dǎo)發(fā)展模式。規(guī)劃引導(dǎo)發(fā)展模式綜合考慮城市建成區(qū)的擴(kuò)張、城市發(fā)展方向及生態(tài)用地保護(hù)等多種因素，模擬區(qū)域在規(guī)劃引導(dǎo)下的發(fā)展模式。在自然發(fā)展模式的基礎(chǔ)上，根據(jù)水資源承載力評(píng)價(jià)結(jié)果，提取水資源承載力較高等級(jí)的區(qū)域，并設(shè)置其中水域與耕地、林地，草地的區(qū)域作為不可侵占區(qū)。且將水體向建設(shè)用地、林地和耕地轉(zhuǎn)移的概率分別降低40%、20%和 20%，同時(shí)將這些減少的部分都加到水體之上，得到該情景下的預(yù)測(cè)結(jié)果［29］。通過模擬可以發(fā)現(xiàn)（見圖7），3種情景在數(shù)量及空間上存在不完全一致的變化（見表3）。

自然發(fā)展模式下，建設(shè)用地在其本底基礎(chǔ)上持續(xù)擴(kuò)張，增加22 623 km2，其擴(kuò)張主要以侵占水體、林地、草地及其他用地實(shí)現(xiàn)的，用地?cái)U(kuò)張主要發(fā)生在武漢市主城區(qū)內(nèi)，并沿著長江不斷向四周擴(kuò)展。生態(tài)保護(hù)模式下，建設(shè)用地在武漢中部長江兩岸地區(qū)的擴(kuò)展蔓延得到了明顯抑制。水域面積出現(xiàn)了正向轉(zhuǎn)換，但僅增加456 km2。區(qū)域南部林地及其他用地相應(yīng)減少，林地減少量主要分布在咸寧市和黃石市的南部海拔相對(duì)較高的地區(qū)。規(guī)劃引導(dǎo)發(fā)展情景下，水資源承載力較高區(qū)域主要集中在鄂州市，其城市建設(shè)用地繼續(xù)擴(kuò)張，但因受到一定限制。草地和水體轉(zhuǎn)移量減少，生態(tài)用地被侵占區(qū)域較自然發(fā)展模式減少，空間上主要集中分布在鄂州市和咸寧部分區(qū)域。

3.2.3 水資源分區(qū)分級(jí)保護(hù)策略思路

本文在情景模擬的基礎(chǔ)上，參考相關(guān)文獻(xiàn)，采用標(biāo)準(zhǔn)顯示性比較優(yōu)勢(shì)指數(shù)識(shí)別各行政單位優(yōu)勢(shì)土地利用類型，進(jìn)行國土空間優(yōu)勢(shì)功能劃分。分區(qū)結(jié)果如表4所列。

綜合模擬國土空間分區(qū)結(jié)果，疊合水資源承載力評(píng)價(jià)分區(qū)，劃分流域水資源保護(hù)導(dǎo)向下分區(qū)分級(jí)格局（見圖8）。

（1） 水資源承載力超載區(qū)域：水資源供需矛盾突出，人口集中，經(jīng)濟(jì)發(fā)展快，而水資源量偏少。該區(qū)域內(nèi)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)導(dǎo)向區(qū)，包括江夏區(qū)、黃陂區(qū)、漢南區(qū)、新洲區(qū)；城鎮(zhèn)發(fā)展導(dǎo)向區(qū)包括漢陽區(qū)、洪山區(qū)、江岸區(qū)、青山區(qū)、武昌區(qū)；城鎮(zhèn)-農(nóng)業(yè)綜合導(dǎo)向片區(qū)包括蔡甸區(qū)、東西湖區(qū)。

（2） 水資源承載力臨界超載區(qū)域：水資源利用較為協(xié)調(diào)，未來應(yīng)避免水資源承載力惡化，在保護(hù)水資源和生態(tài)環(huán)境的原則與前提下，提高水資源的充分有效利用。該等級(jí)下農(nóng)業(yè)生產(chǎn)導(dǎo)向區(qū)為嘉魚縣；城鎮(zhèn)發(fā)展導(dǎo)向區(qū)包括華容區(qū)、黃石港區(qū)、江漢區(qū)、硚口區(qū)、鐵山區(qū)、西塞山區(qū)；城鎮(zhèn)-農(nóng)業(yè)綜合導(dǎo)向區(qū)包括大冶市、鄂城區(qū)；生態(tài)保護(hù)導(dǎo)向區(qū)為赤壁市、崇陽縣、咸安區(qū)、陽新縣。

（3） 水資源承載力不超載區(qū)域：多為經(jīng)濟(jì)發(fā)展較慢，人口較少，水資源豐裕的區(qū)域，應(yīng)保護(hù)本地生態(tài)環(huán)境，合理推進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)，縮小區(qū)域經(jīng)濟(jì)差距。該等級(jí)下的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)導(dǎo)向區(qū)為梁子湖區(qū)；城鎮(zhèn)發(fā)展導(dǎo)向區(qū)為下陸區(qū)；生態(tài)保護(hù)導(dǎo)向區(qū)包括通城縣和通山縣。

針對(duì)不同水資源承載力水平下的不同發(fā)展導(dǎo)向區(qū)，應(yīng)制定相應(yīng)的優(yōu)化措施手段，以保護(hù)水資源為導(dǎo)向的可持續(xù)發(fā)展（見表5）。

3.3 討 論

3.3.1 梁子湖水資源承載力評(píng)價(jià)體系

基于DPSIR模型構(gòu)建的梁子湖水資源承載力評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，2020年梁子湖流域內(nèi)武漢市水資源承載力明顯超載。這可能是因?yàn)槲錆h市城鎮(zhèn)化水平較高，人口密度較大，導(dǎo)致水資源供需矛盾較為嚴(yán)重。同時(shí)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平對(duì)水資源承載力數(shù)值具有顯著影響，這種影響既包含了正向因素，例如經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的水環(huán)境管理投資增加，也包括負(fù)向影響，例如人口密度增大導(dǎo)致的用水緊張和水壓力增加等。水資源壓力層作為對(duì)水資源承載力具有負(fù)向影響的子系統(tǒng)之一，其權(quán)重也較高。因此，在多個(gè)子系統(tǒng)的綜合作用下，武漢市整體水資源承載力超載。相比之下，鄂州市作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平尚可，水資源壓力較小的城市，其生態(tài)用地占比大，區(qū)域水源涵養(yǎng)和水土保持能力強(qiáng)，多數(shù)處于不超載區(qū)域。這說明經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和水資源壓力對(duì)水資源承載力的影響并不是單一的，而是受多個(gè)因素綜合作用的結(jié)果。因此，在保障水資源可持續(xù)利用方面，不僅需要加大投入，加強(qiáng)管理，還需要考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，提高水資源利用效率，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

3.3.2 區(qū)域未來發(fā)展土地利用變化趨勢(shì)

本文以區(qū)域2020年的土地利用情況為基礎(chǔ)，借助FLUS情景模擬模型，有效識(shí)別了多情景下區(qū)域國土空間格局變化趨勢(shì)。研究發(fā)現(xiàn)3種模式下均會(huì)出現(xiàn)建設(shè)用地增加，而增加的柵格主要分布在武漢市城區(qū)，尤其是湯遜湖、東湖等湖泊區(qū)域周邊，這與前人的研究結(jié)果一致。研究發(fā)現(xiàn)近年來武漢市中心城區(qū)擴(kuò)張主要以破壞農(nóng)耕類土地為代價(jià)；而遠(yuǎn)城區(qū)擴(kuò)張主要以林地草地面積減少為代價(jià)［30-31］。未來若不加以一定措施管控，武漢市填湖造城現(xiàn)象可能繼續(xù)存在，即城市中心集中建設(shè)區(qū)會(huì)不斷向外擴(kuò)張，侵占已有水體、耕地和林地。

情景模擬得到的結(jié)果表明，不同情景下各個(gè)用地類型面積有一定差異，唯有在生態(tài)保護(hù)模式下水域面積出現(xiàn)了正向轉(zhuǎn)換。研究表明氣候變化和人類活動(dòng)是驅(qū)動(dòng)武漢城市圈湖泊演變的兩大重要因素［32］，本文在一定程度上證明了這一結(jié)論的有效性，即有效的政策調(diào)控和限制開發(fā)區(qū)域的劃定，對(duì)保護(hù)區(qū)域環(huán)境和限制城市擴(kuò)張具有一定的作用。從2015年開始梁子湖流域內(nèi)林地面積逐漸減少，未來這一趨勢(shì)也將繼續(xù)，而耕地面積和建設(shè)用地面積在3種模式下均呈增加趨勢(shì)，這在一定程度上符合梁子湖流域面臨的區(qū)域發(fā)展和生態(tài)保護(hù)的雙重訴求［33］。

3.3.3 區(qū)域發(fā)展政策建議

本文基于情景模擬得到的土地利用數(shù)據(jù)，計(jì)算了2025年梁子湖流域各行政片區(qū)土地利用優(yōu)勢(shì)度指數(shù)，以判斷未來城市片區(qū)發(fā)展導(dǎo)向。將其結(jié)果與水資源承載力結(jié)果疊加，得到了現(xiàn)狀水資源承載力評(píng)價(jià)結(jié)果和未來發(fā)展趨勢(shì)下的10個(gè)城市綜合片區(qū)劃分結(jié)果。

未來在生態(tài)文明建設(shè)更加深入推進(jìn)的背景下，盡管城鄉(xiāng)建設(shè)用地空間擴(kuò)張受到政策和規(guī)劃的嚴(yán)格管控限制，但隨著中國城市化的不斷推進(jìn)，未來梁子湖流域建設(shè)用地的增加擴(kuò)大趨勢(shì)將難以避免。針對(duì)城鎮(zhèn)發(fā)展導(dǎo)向下的區(qū)域，未來新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的主要方向是進(jìn)一步提高用地效率。針對(duì)武漢市內(nèi)大部分區(qū)域，未來建設(shè)用地的開發(fā)與利用應(yīng)由擴(kuò)張型發(fā)展向內(nèi)涵型轉(zhuǎn)變，以避免無序發(fā)展。南部一些經(jīng)濟(jì)較不發(fā)達(dá)，規(guī)模較小的片區(qū)，則可以持續(xù)推進(jìn)城市帶鄉(xiāng)的合理建設(shè)。

梁子湖流域農(nóng)田資源豐富，水系密集，為重要的糧食產(chǎn)區(qū)。針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)導(dǎo)向下的區(qū)域，未來應(yīng)繼續(xù)維持對(duì)耕地的保護(hù)力度，但可針對(duì)永久基本農(nóng)田和一般農(nóng)田進(jìn)行分級(jí)管控，堅(jiān)決保護(hù)基本農(nóng)田耕地紅線。針對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較為欠缺的區(qū)域，可在鄉(xiāng)村振興中大力開展農(nóng)業(yè)致富，增大農(nóng)業(yè)科技投入，打造當(dāng)?shù)靥厣r(nóng)田資源景觀吸引游客，以現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。南部山區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展空間有限，可以發(fā)展適宜的林下經(jīng)濟(jì)、果樹種植等農(nóng)業(yè)種植業(yè)，利用山地資源發(fā)展生態(tài)旅游和文化旅游業(yè)。

針對(duì)生態(tài)保護(hù)導(dǎo)向下的區(qū)域，由于其生態(tài)用地占比大，生態(tài)本底資源較好，可繼續(xù)實(shí)施退耕還林政策來進(jìn)一步提升生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和保護(hù)水源地。對(duì)于南部林地覆蓋面積較大的山區(qū)，需要進(jìn)一步提升其在區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)性，例如通過采用生態(tài)林業(yè)、旅游等可持續(xù)利用方式。同時(shí)，考慮到區(qū)域內(nèi)草地分布較少，且退化嚴(yán)重，應(yīng)針對(duì)性地實(shí)施退耕還草等措施。鑒于梁子湖流域水域面積有下降趨勢(shì)，雖然水資源豐富，但水資源承載力普遍等級(jí)較低，因此未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中要避免侵占河、湖、水庫，以減緩水域變化帶來的區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié) 論

水資源是可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源，如何在滿足城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的同時(shí)兼顧區(qū)域水生態(tài)環(huán)境的保護(hù)是一個(gè)重要的研究議題。本文以湖北省典型區(qū)域梁子湖流域?yàn)槔?，首先從生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)耦合互饋的角度選取評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立了基于DPSIR的梁子湖水資源承載力評(píng)價(jià)體系。通過ArcGIS軟件完成了2020年區(qū)域水資源承載力評(píng)價(jià)的空間定位，并以梁子湖流域土地利用情況為基礎(chǔ)，借助FLUS情景模擬有效識(shí)別了多情景下流域國土空間格局變化趨勢(shì)。最終，以梁子湖流域作為實(shí)證研究地，劃分了水資源保護(hù)導(dǎo)向下分區(qū)分級(jí)保護(hù)格局，以應(yīng)對(duì)快速城市化進(jìn)程中區(qū)域水資源供需矛盾問題。本研究的主要結(jié)論如下：

（1） 基于DPSIR模型進(jìn)行了梁子湖流域水資源承載力評(píng)價(jià)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：2020年梁子湖流域總體水資源承載能力大多居于超載或臨界超載水平，其中鄂州市總體水資源承載力最強(qiáng)，武漢市水資源承載力相對(duì)較弱。

（2） 利用FLUS模型進(jìn)行流域未來多情景土地利用模擬。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：不同情景下各個(gè)用地類型面積存在明顯差異。生態(tài)保護(hù)模式下水域面積增幅最大；自然發(fā)展模式下城鎮(zhèn)用地增幅最大。此外，在3種模擬情境下，林地、草地、灌木地面積都呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)，而耕地面積和建設(shè)用地面積則呈增加趨勢(shì)。

（3） 針對(duì)不同城市區(qū)域提出了水資源保護(hù)導(dǎo)向下分區(qū)分級(jí)保護(hù)格局，并制定了相應(yīng)的優(yōu)化政策。通過情景模擬得到的土地利用數(shù)據(jù)與水資源承載力評(píng)價(jià)結(jié)果疊加，本文將梁子湖流域劃分為10個(gè)綜合片區(qū)，并針對(duì)分區(qū)結(jié)果提出了針對(duì)性水環(huán)境格局優(yōu)化政策建議。

由于數(shù)據(jù)獲取精度存在差異，未來研究可以進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)獲取及評(píng)價(jià)模型的精確性。此外，還可以對(duì)水資源承載力進(jìn)行長期時(shí)空演變特征的縱向尺度動(dòng)態(tài)研究，以及輸出與國土空間規(guī)劃有效銜接的分區(qū)分級(jí)方法范式。

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（編輯：黃文晉）

Research on evaluation and protection method of water resources carrying

capacity in territorial space of a basinZHOU Yan LUO Yawen1，YU Jianing3，LIU Mengyao1，QI Mengyuan1，LUO Qiaoling1，2

（1.School of Urban Design，Wuhan University，Wuhan 430072，China； 2.Hubei Provincial Habitat Engineering Technology Research Center，Wuhan 430072，China； 3.State Key Laboratory of Mapping and Remote Sensing Information Engineering，Wuhan 430072，China）

Abstract： Water resources play a pivotal role in sustainable development.However，rapid urbanization threatens water resources.Therefore，water resources should be quantified and appropriate measures should be developed for their protection to achieve sustainable development in regional areas.A DPSIR framework is used in this paper to assess the carrying capacity of water resources in the Liangzi Lake Basin and to spatially locate the results of the assessment.Using the evaluation results as a foundation，a FLUS model is employed to simulate future development trends，delineate the functional advantage areas of the region's land and space，and determine the water environmental protection pattern of the Liangzi Lake Basin through comprehensive assessment and simulation of the results.We construct a practical and feasible planning and technical pathway for territorial space and water resources protection of watersheds，based on two aspects of quantitative measurement and scenario simulation.This approach can provide valuable references for territorial space planning and ecological protection in the guidance of regional water resources protection objectives.

Key words： water resource carrying capacity；land space planning；water resources protection；scenario simulation；Liangzi Lake

收稿日期：2023-05-12；接受日期：2023-08-20

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（72174158，71774214）；“眾規(guī)武漢”2021優(yōu)勝課題（202105）；武漢市自然資源與規(guī)劃局2022年研究課題（202203）

作者簡介：周 燕，女，副教授，博士，主要從事國土空間生態(tài)規(guī)劃、生態(tài)空間保護(hù)規(guī)劃研究工作。E-mail：joyeezhou@whu.edu.cn

通信作者：羅巧靈，女，教授，博士，主要從事國土空間與城鄉(xiāng)規(guī)劃、城市生態(tài)保護(hù)規(guī)劃與管理研究工作。E-mail：qiaolingluo@whu.edu.cn