城市水环境承载力及其实证研究.doc

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1、城市水环境承载力及其实证研究崔凤军（北京大学城市与环境学系北京100871）提　要　采用系统研究方法，对城市水环境承载力的概念、实质、功能及定量表达方法作出了分析，并利用系统动力学模拟手段进行了实证研究，利用水环境承载力指数变化对拟定的调整策略变量作出了预测、优化，得出了较满意的结论。关键词　水环境承载力　城市水环境　发展变量　策略变量　实证研究分　类　中图法　X14411城市水环境承载力的概念体系　　水环境作为社会、经济系统存在和发展的基本因素，它的承载能力状况对地区发展起着重要作用。由于历史等原因，我国城市发展面临着一系列问题，其中因规模过大、产业结构不合理、生产布局不适当、环境保护

2、措施不得力等而引起的水环境问题（如水资源短缺、水污染过重、水生态平衡遭到破坏）日显突出，从而使城市的持续发展受到严重阻碍。　　解决我国城市水环境问题的根本出路在于协调好水环境与经济发展的关系，即在保证经济稳步增长的同时，制定合理的水环境利用目标，处理好短期与长远利益、区域发展与总体发展的关系；在经济实力增强的同时，为水环境利用和保护提供足够的资金、技术和物质保障，拓展承载能力，夯实水环境基础。　　城市水环境承载力是指某一城市（含郊区）、某一时期、某种状态下的水环境条件对该城市的经济发展和生活需求的支持能力，它是该城市水环境系统结构性的一种抽象表示方法，可以作为衡量该城市经济发展活动与水环

3、境条件适配程度的指标。它具有时空分布上的不均衡性和客观性、变动性和可调性的特征[1～3]。城市水环境是人口、经济、社会发展的物质载体，它所以具有承载能力，是因为一定状态下的水环境系统结构可以用水环境纳污量、水资源供给量、水资源拥有量等能承载一定程度和方式的人类活动的指数来体现，在这些指标所允许的范围和程度之内的人类经济发展活动作用下，水环境的结构组合特征、功能状态均不会发生质的变化，这是城市水环境系统具有承载能力的内在原因；由于上述指标在量上是有限的，当某一指标消耗量过大（例如地下水的取用超出补水能力），会影响水环境系统的整体结构水平，进而导致功能的失常，因此，城市水环境系统的物质、能量

4、的输入存在限度，这是它对于社会经济支持力存在阀值的根本原因。2城市水环境承载力的定量表述——构建水环境承载力指数　　城市社会经济系统与水环境系统之间通过人类群体（含个体）行为连成一回路（图1）。即城市社会经济系统对水环境系统的索取和支持（水环境投资和生态环境建设）与水环境系统对崔凤军：城市水环境承载力及其实证研究社会经济系统的支持（资源供给、承纳污染）和需求构成的闭合回路。那些表征城市社会经济系统对水环境系统索取（作用强度）的因子，如水资源利用量、利用效率、污水排放总量及污染类型，由于其强度、规模、组合值取决于城市发展水平，因此，我们可称之为发展因子①，它们的全体构成了一个发展变量集合D

5、，把各因子予以量化，便构成了n维空间矢量：。图1城市社会经济系统与水环境系统作用构成的闭合回路Fig.1Thecircuitconstitutedbythecityso-cioeconomicsystemandthewaterenvironmentsystem　　同样，那些表征水环境对城市社会经济系统支持力度和经济需求程度的因子，如水资源可采量、供给量，水污染自净量，水污染治理投资需求量，水资源开发投资需求量，由于其变量构成了水环境系统对城市发展的支持能力和限制程度，因此，我们可称之为限制因子；全部限制因子变量构成集合R，用n维矢量表示即是：。　　城市水环境承载力的界定：　　在n维发展变

6、量空间，水环境承载力是该空间中的一个分矢量，对同一城市而言，这一矢量随人类社会活动方向的不同而存在不同的方向，也就是说，不同的城市经济发展策略，或城市不同的分区下，发展因子和限制因子值会发生变化，导致承载力大小的不同。因此要选择城市社会经济优化策略，只需比较某一时期所对应的水资源承载力值即可，但必须对承载力的各分量归一化处理，以消除不同量纲的影响，并获得水环境承载力指数。　　假设一个城市制定的经济发展规划中有m个策略，则在一定规划时期内有m个水环境承载力，不妨设此m个水环境承载力为指数Ej(j＝1,2,…,m)，再设每个水环境承载力由n个具体指标确定的分量组成，即：Ej＝(E1j,E2j

7、,…,Enj)，归一化：。其中，(i＝1,2,…,n)(j＝1,2,…,m)　　这样，第j个水环境承载力指数的大小可以用归一化后的矢量模来表示，即：3实证研究3.1利用水环境承载力指数调整城市发展策略　　流程框图（图2）利用系统动力学模型(SD)对某城市不同发展策略、各个规划阶段的发展变量、限制因子作出预测。图2城市水环境承载力应力流程图Fig.2Thestressflowchartofthecarryingcapacityofmu