区域水资源承载力研究（精选10篇）
区域水资源承载力研究 第1篇
兰州西宁区域位于甘肃陇中黄土高原和青海省海东区,沿河谷和交通干线分布的城镇密集区,同时也是西陇海兰新经济带和宝兰兰青经济带交汇处,东临西安为中心的关中-天水经济区,西联乌鲁木齐为中心的天山北坡城市群。该区域生态环境脆弱、水土流失严重、水资源相对缺乏,人口与环境、发展与保护、整体与协调成为该区域城市发展的重要问题。1987-2007年之间,兰州-西宁区域人口分布是如何演变,这种演变与耕地相关还是与经济相关,相关度多大?区域内人口总量及其分布同该地区的自然资源、社会经济资源的承载力是超载还是富余?这些问题的回答,对兰州-西宁区域“十二.五”社会经济发展宏观政策的制定以及产业布局,有着重要影响。
1 数据来源和方法
1.1 研究区概况
本区包括甘肃省的兰州市(5区3县)、白银市(2区3县)、定西市(1区4县)、临夏回族自治州(1市7县);青海省的西宁市(4区3县)、海东区(6县),一共31个大中小城市,包括5市26县,其中兰州市跨入特大城市行列,西宁属于大城市。
2007年,兰州西宁区域内的兰州市、白银市、定西市、临夏回族自治州总人口928.45万人,占甘肃省全省总人口2617.16万人的35.47%;生产总值1087.22亿元,占甘肃省生产总值2702.40亿元的40.23%。西宁市和海东区总人口345.43万人,占青海省总人口551.60万人的62.62%;生产总值372.25亿元,占青海省生产总值783.61亿元的47.51%。兰州西宁区域,总人口1273.88万人,占甘肃省和青海省总人口3168.76万人的40.20%;生产总值1087.31亿元,占两省生产总值3486.01亿元的31.19%。
1.2 数据来源
数据来源主要包括19882008年甘肃省和青海省统计年鉴,以及1:400万中国地图和2008年中国统计年鉴。首先将兰州西宁区域,从1:400万中国地图中剪切出研究范围,然后进行投影校正,将兰州西宁区域人口、非农业化、GDP、耕地面积等属性输入,进行矢量化。
1.3 研究方法
(1)人口集中指数和基尼指数。总体上分析人口空间分布集中或者分散的程度及其变动趋势,人口集中指数(Index of Population Concentration)是广泛使用的指标之一。
人口集中指数评价指标计算公式:
式中,Pi和Si分别是i区域的人口数量和面积,P和S分别为全部区域的总人口和总面积;n为区域个数,n=31;人口集中指数ΔP的数值为0-1,ΔP越大,说明人口的区域分布越集中;趋于1时,说明区域人口分布几乎集中分布于某一“点”;反之ΔP越小,说明人口的区域分布越分散;趋向于0时,说明人口几乎均匀分布于各地区。人口基尼指数:G=
百分比;Yi为各地区面积累计百分比。n为区域个数,n=31。
(2)人口和经济重心。所谓人口和经济重心,即假设人口和经济所在的区域为同质平面,每个人都是平面上的一个质点,具有相同的质量,则重心是区域中每人距离平方和最小的点,即一定空间平面上力矩达到平衡的点。重心的取值取决于人口和经济分布的状态。人口和经济重心远离人口和经济稀疏的地区,而趋近人口和经济稠密的地区。通过人口和经济重心的变动来研究人口和重心分布变化的历史过程,它的移动方向表示人口和经济分布的伸展方向,并通过人口和经济重心移动的轨迹及其移动速度,直接形象地反映人口和经济发展变化的过程,揭示人口和经济分布空间变化的特征和原因。
重心的位置一般以经纬度来表示:
式中为计算区域的人口(经济)重心经纬度坐标;为Pi为i点的人口数(经济总量);xi、yi分别为点的经度和纬度坐标。
(3)相关系数。地理要素之间相关分析,揭示地理要素之间相互关系的密切程度,这种相互关系密切程度的测度,主要是通过对相关系数的计算与检验来完成。一般分为两种要素之间关系程度的测度和多要素之间关系的测定。对于两个要素之间相互关系数采用如下公式:
式中rxy为两个要素之间的相关系数,分别表示两个要素样本的平均值。rxy>0时候,表示正相关,即两要素同向相关;rxy<0表示负相关,即两要素异向相关。rxy的绝对值越接近1,表示两要素的关系越密切;越接近0,表示两者的关系越不密切
(4)资源承载力模型分析。(1)相对土地资源承载力:Crl=I1Q1,其中Crl为相对土地资源承载力;I1为土地资源承载力指数,I1=Qpo/Q10,Q10为参照区人口数量,Q10为参照区耕地面积;Q1为研究区耕地面积。(2)相对经济资源承载力:Cre=IeQe,其中Cre为相对经济资源承载力;Ie为经济资源承载指数,Ie=Qpo/Qeo,Qpo为参照区人口数量;Qeo为参照区国内生产总值;Qe为研究区国内生产总值。对两者加权计算得到综合资源承载力。Cs=W1Crl+W2Cre,其中为相对资源综合承载力;、分别为相对土地资源和相对经济资源承载力权重,并且W1+W2=1。
2 人口时空演变
2.1 总人口和非农业人口集中指数与基尼指数变化趋势相反
19872007年,兰州-西宁区域城市总人口集中指数和基尼指数与非农业人口集中指数和基尼指数变化趋势相反(表1),总人口集中性在弱化,非农业人口集中性在增大。
(1)区域内非农业人口集中性高于总人口,不均衡性小于总人口。1987-2007年非农业人口的集中指数高于总人口集中指数,1987年非农业人口和总人口集中指数分别为0.7699、0.4042,到2007年末分别为0.7391和0.3671。从基尼指数来看总人口基尼指数大于非农业人口基尼指数,1987年分别为0.0194和0.0028,到2007年分别为0.0177和0.0048。非农业人口集中指数高于总人口集指数主要因为区域内城市化水平较低,城市首位度高,非农业人口主要集中在区域内的核心城市。
(2)1987-2007年,兰州西宁区域总人口集中指数小,并且集中性在弱化。人口集中指数小于0.5,1987年人口集中指数为0.4042,到2007年将至到0.3671,人口集中指数逐年在降低,表明兰州-西宁区域人口由集中向离散分布。主要原因是兰州-西宁区域伴随区域经济发展水平提升、核心城市(兰州市区、西宁市区、白银市区、临夏市区)建设用地受到地形地势地貌的限制,部分产业选址向周边县城转移,带动区域内县城人口增加[11]。
(3)1987-2007年,兰州-西宁区域非农业人口集中指数、基尼指数有增大趋势。1987年非农业人口基尼指数为0.0028,到2007年增加到0.0048,说明兰州-西宁区域31城市之间城市化水平的差距在加大。
2.2 人口和经济重心位置的不一致性及移动方向的相似性
借助arcgis9.2平台,利用重心公式计算出1987-2007年兰州-西宁区域人口经济重心经纬度数值,并属性化,绘制出人口和经济移动轨迹路线图(图1),发现人口和经济重心随着时间在空间上的移动具有以下规律:
(1)人口重心、经济重心、非农业人口重心三心不重合,其中经济重心位于非农业人口重心和人口重心之间。1987年兰州-西宁区域人口重心坐标(896189.81,4003652.91),经济重心坐标(872851.64,4013448.25),非农业人口重心坐标(865437.317,4024359.65),其中人口重心和经济重心在永靖县内,非农业人口重心在兰州市区内;2007年末兰州-西宁区域人口重心坐标(897868.66,4003036.04),经济重心坐标(888087.45,4018804.70),非农业人口重心坐标(876883.74,4018972.61),三心均位于兰州市区内,且经济重心位于人口重心和非农业人口重心之间,其中非农业人口重心在经济重心的西面。
(2)人口重心、经济重心、非农业人口重心三心移动的方向基本一致。1987-2007年三心基本上呈现出西北-东南方向移动,其中人口重心1987-2000年之间经度增加,纬度减小;2001-2007年之间纬度增加,经度减小。经济重心1987-1997年之间经度增加,纬度减小;2001-2007年之间纬度增加,经度也增加。非农业人口重心1987-2005年之间经度增加,纬度减小,2005-2007年之间纬度减小,经度也有减小趋势。说明人口移动的方向和经济移动的方向基本一致,区域经济的发展变化引起了人口流动的变化。
(3)经济重心偏移的速度高于非农业人口重心偏移速度,人口重心偏移速度最小。根据各重心坐标,计算出1987-2007年人口重心、经济重心、非农业人口重心年均移动速度(表2)。通过三心移动速度一览表,发现经济重心偏移速度最快,幅度最大。1987-1997年10年之间,经济重心偏移速度为2435.94m/a,高于非农业人口重心和人口重心偏移速度的1089.95m/a、419.13m/a,2006-2007年,2003-2005年,1997-2001年之际均是经济重心偏移速度最大;2001-2003年均是非农业人口重心偏移速度大。
2.3 人口分布与经济的相关性远远大于耕地之间的相关性
兰州-西宁区域人口重心偏移方向和速度是由什么来决定和影响的呢?人口重心和经济重心偏移方向一致性之间相关程度有多大?通过利用相关系数公式,对区域范围内31个城市的人口、经济、耕地指标,计算出1987-2007年之间人口与经济,人口与耕地之间的相关系数(表3),发现人口与经济和耕地之间呈现正相关关系,但是人口与经济之间相关系数远远高于人口与耕地之间相关系数。
(1)1997-2007年人口与经济之间相关系数均在0.8以上,而人口与耕地之间相关系数均在0.2之下,表明兰州-西宁区域范围内人口重心的移动是经济重心移动的结果。城市经济实力增强,产业结构高级化和类型多样化才能提供充足的就业岗位,通过“城市拉力”来吸引周围区域人口流入城市。因此城市经济实力大小决定了人口规模大小,相反人口的多少,满足了城市有些产业和服务业营业的“门槛”规模。人口和经济之间相互影响相互作用。
(2)人口与耕地之间相关性较小,而且随着时间呈现降低趋势。1987年人口与耕地之间的相关性系数为0.292,降至到2007年的0.105。人口与耕地之间相关性小,表明在工业社会阶段,一定程度上人口的分布脱离了自然资源条件的束缚,特别是在农业社会人口对耕地、水资源的依赖。在全球经济一体化、市场化和区域化背景下,国际和区际资源的利用,以及人对物质食品和非物质食品需求的多样性,决定了人口分布对耕地的依赖程度减小。
3 资源承载力
3.1 资源承载力参照标准的选取
资源承载力是在可预见的时期内,利用当地能源和其它自然资源及智力、技术等,在保证与其社会文化准则相符的物质生活水平下能够持续供养的人口数量。资源承载力计算一般选取相对一定区域(理想状态区域)进行计算[12,13,14],兰州-西宁区域属于中国西部地区,经济发展水平相对较低,水土流失和荒漠化严重,耕地贫瘠,不如东部平原地区耕地平坦、肥沃,单位面积耕地的产出没有可比性,从经济发展水平来看,东部地区处于工业化向后工业化过渡阶段,而西部地区仅仅是工业化初期阶段;城市化水平也是东部沿海和中部明显高于西部地区[15,16,17]。因此,选取全国经济资源承载力和耕地资源承载力作为参照区来评价兰州-西宁区域资源承载力演化大小;权重系数按照人口与经济及其人口与耕地的相关系数来计算,即经济资源承载力权重0.9,耕地资源承载力权重0.1。
数据来源:《2008年中国统计年鉴》整理计算获得
3.2 资源承载人口与实际人口差距在缩小
兰州-西宁区域随着区域社会经济发展,相对资源承载力以及总人口规模都在增大,其中,相对资源承载力增加速度大于实际人口增长速度。(1)兰州-西宁区域人口属于超载状态,从2000-2007年资源承载力来看始终小于实际人口总量(图2)。2000年实际人口(1205.78万人),超过资源承载力(466.85万人)738.93万,到2007年实际人口(1273.95)超过资源承载人口(961.56)312.39万人。随着,区域经济发展,超载人口规模在缩小。(2)兰州-西宁区域经济资源承载力远远大于耕地资源承载力,并且耕地资源承载力由于区域耕地资源规模每年变化不大(稳定在144.15万公顷左右),因此耕地资源承载力基本上保持在150万人左右,区域综合资源承载力取决于经济资源承载力。2000-2007年末,经济资源承载力由308.43万人,增加到808.75万人,2007年是2000年的2.6倍。
人口的空间分布直接影响到水资源分配和利用、社会经济活动的内容和数量以及生态环境建设和保护。兰州-西宁区域人口规模从相对资源承载力来看属于超载状态,不利于区域人口、资源和环境的协调发展,特别是粗放型的发展,不经对本区域脆弱的生态环境影响较大,而且对黄河下游地区用水、及其生态环境造成影响。为提高区域承载力,必须转化本区域发展模式,提高区域经济发展水平和实力,增大区域承载力。
3.3 相对资源承载人口类型划分
针对2007年末,兰州-西宁区域内部31城市相对资源承载力进行计算和属性化,并借助arcgis9.2平台进行空间可视化。
按照相对资源承载力大小与实际人口的比较,分为三种类型:(1)超载状态:实际资源承载人口(P)大于综合资源承载力C3,即:P-C3>0;(2)富余状态:实际资源承载人口(P)小于综合资源承载力C3,即:P-C3<0;(3)临界状态:实际资源承载人口(P)等于综合资源承载力C3,即:P-C3=0。本文考虑到误差的存在,将31市县分为三种类型,(1)超载类型区P-C3>10;(2)富余类型区P-C3<-10;(3)临界类型区-10
根据兰州-西宁承载力空间分布图可以看出:区域范围内以超载类型区为主,富余区主要以沿着景泰-兰州铁路线分布,而临界类型区主要分布在黄河的支流大夏河流域以及湟水流域。相对于全国经济发展而言,兰州-西宁区域的人均耕地的资源优势明显,2007年末区域内的人均耕地是1131.59 hm2/万人,高于全国2007年末的937.01 hm2/万人。而2007年末人均生产总值(11756元/人)低于全国的平均水平的18934元/人。因此,当前兰州-西宁区域人口超载不在于其自然资源的丰度不够,深层次的原因是其经济资源对人口承载力的贡献有限。经济发展的不足制约了人口承载力的提高。由于兰州-西宁区域人口增长速度已经十分缓慢,且部分区域经济资源承载力尚有富余,所以兰州-西宁区域资源承载力今后要解决的核心问题是如何通过提升经济发展水平、改善经济发展质量来提高其人口承载力。
4 结论与讨论
4.1 结论
通过人口的集中指数和基尼指数分析了兰州-西宁区域人口随着时间变化的集中性程度以及城市之间人口规模的差异程度,通过重心计算,具体分析了人口和经济重心移动的方向及速度,并计算出两者的相关系数,最后通过相对资源承载力计算和分析了区域内人口属于超载状态,并将区域内超载类型区、富余类型区和临界类型区进行空间化。较好地说明了1987-2007年兰州西宁区域人口空间分布及其演化的规律,为兰州西宁区域制定“十二五”发展规划提供了科学依据。
4.2 讨论
通过计算经济重心和人口重心移动的方向和速度,说明了两者的相关性,但是没有揭示出经济结构内部第二和第三产业对人口重心移动的贡献程度;相对资源承载力分析,没有考虑到区域水、矿产等其它自然资源承载力和环境资源承载力,同时参照指标选取2007年全国平均水平指标来计算,如果选择西北地区或者东部沿海发达地区,区域资源承载力类型将会变化;通过现有的人口分布和资源承载力,兰州西宁区域范围内人口、经济、资源和环境等发展要素之间如何协调,才能增强区域可持续发展的能力,是需要继续深化探讨的问题。
摘要：采用人口基尼指数、人口重心、相对资源承载力等指标和方法,分析1987-2007年兰州—西宁区域31市县人口集中性和差异性,并计算相对资源承载力大小。结果表明:①兰州—西宁区域总人口和非农业人口集中指数和基尼指数变化趋势相反,其中非农业人口集中指数、基尼指数有增大趋势;②人口重心、经济重心和非农业人口重心三心位置不一致,但是移动方向相似,且经济重心移动的速度最大;③区域范围内人口分布与经济总量高度相关,人口与耕地表现出较弱的正相关性;④兰州—西宁区域人口属于超载状态,但是超载的人口规模在减小;最后将31市县分为超载类型区、富余类型区和临界类型区三种类型区。
区域水资源承载力研究 第2篇
*
白 洁
（天水师范学院，甘肃 天水 741001）
摘要：分别选取全国和甘肃省为参照区域，分析了甘肃省及其各地区2003~2007年相对水资源人口承载力、相对水资源经济承载力及其变化过程。进而得出，甘肃省水资源相对较匮乏、人口密度较小，经济发展严重不足。水资源总量上，相对全国而言，甘肃省水资源承载的人口严重超载，GDP相对满载；但水资源利用量上，人口与GDP承载力双重富余；相对全省而言，各地区水资源利用量承载的人口和GDP均相当富余的城市为酒泉、张掖和武威，而其处于相当超载的城市则分别为天水和兰州。
关键词：相对水资源人口承载力；相对水资源经济承载力；甘肃省 中图分类号： 文献标志码： 文章编号：
Regional Differences of the Relative Carrying Capacity of Water Resources in Gansu Province
BAI Jie
(Tianshui Normal University, Tianshui 741001, China)
Abstract: The relative population carrying capacity of water resources, relative economic carrying capacity of water resources of Gansu province and its each region have been calculated from 2003 to 2007, compared with whole country and the province respectively.It is concluded that Gansu province has gone into the stage of relatively shortage of water resources, low population density and quite backward economic development from 2003.As far as the water resources amount is concerned, compared with the whole country, the theoretical carrying capacity of population in Gansu province is much more higher than its current level while the GDP is in full load condition.However, taking into account water use efficiency, the population and GDP that Gansu province can carry is far higher than its current level.For the relative carrying capacity of the population and GDP compared with Gansu province, Jiuquan is the most surplus region, followed by Zhangye and Wuwei, and it is in very overloaded condition are Tianshui and Lanzhou respectively.Key words: relative population carrying capacity of water resources;relative economic carrying capacity of water resources;Gansu province 甘肃省地处黄土高原、青藏高原和蒙古高原交汇地带，气候干燥，降水稀少，水资源匮乏。分属黄河、长江和内陆河3大流域，包括9大水系，年径流量大于1亿m3的河流78条。多年平均降水总量1258.31亿m3，折合径流深276.9 mm，多年平均水资源总量289.44亿m3，其中地表水资源量282.139亿m3，平均年产水模数6.37万m3/km2。随着甘肃省水资源开发利用程度不断提高，用水量逐年增长，水资源短缺、生态环境恶化等问题已成为经济发展和社会进步的重要制约因素。通过甘肃省相对水资源人口与经济承载力理论值与其实际量对比，为其合理调控人口和经济规模以及确定未来发展策略提供参考依据。1 研究方法
1921年承载力（Carrying Capacity）概念由人类生态学家Park和Burgess提出。在对资源短缺和环境污染问题研究中，“承载力”概念得到延伸并广泛用于说明环境或生态系统承受发展和特定活动能力的限度[1]。水资源承载力研究是随着水资源危机日益突显由我国学者在上世纪80年代末提出，目前常用的水资源承载力评价方法主要有常规趋势法[2]、模糊综合评判法[3]、主成分分析法[4]、系统动力学方法[5]、多目标决策分析法[6]以及投影寻踪法[7]等。相对资源承载力方法是将自然资源和经济资源作为主要的承载资源，与传统的资源承载力研究中注重绝对量计算不同，相对资源承载力是以选择一个或数个参照区作为对比标准，根据 * 基金项目：国家自然科学基金资助项目（编号：31060065）。
第一作者简介：白洁（1984-），女，陕西绥德人，硕士，助教，研究方向为区域资源环境与生态经济。
通讯地址：天水师范学院生化学院。E-mail: jbai.nwnu@163.com, Tel:***。参照区的人均资源拥有量、消费量及研究区域的资源存量，计算研究区域的各类资源相对承载力[8]。该方法已在区域可持续发展评价模型[9]和人口分布与资源环境关系的研究中得到广泛应用[10]。
在特定时段内，相对水资源承载力以参照值或参照区为对比标准，将研究区水资源与参照值或参照区人均水资源占有量、消费量、单位土地水资源拥有量、单位GDP耗水量等进行对比，核算研究区水资源相对各类参照标准及尺度的承载能力。文中数据来源于中国统计年鉴（2004～2008），甘肃年鉴（2004～2008），中国水资源公报（2003～2007），甘肃省水资源公报（2003～2007）。本文从水资源所承载的人口和经济两方面，分别将甘肃省水资源量与参照区人均水资源量、参照区万元GDP所耗水资源量进行对比，分析研究区相对水资源承载能力，其计算公式为：
（1）相对水资源人口承载力：C（1）
式中：Crp—研究区相对水资源人口承载力（104人）；Ip—水资源承载指数（104人/108m3）；Qw—研究区水资源利用量（108m3）；Cp0—参照区人口数量（104人）；Qw0—参照区水资源利用量（108m3）。
（2）相对水资源经济承载力：Cre
IeQw，IeCe0/Qw0
（2）
rpIpQw，IpCp0/Qw0
式中：Cre—研究区相对水资源经济承载力（108元）；Ie—水资源承载指数（108元/108m3）；Qw—研究区水资源利用量（108m3）；Ce0—参照区GDP（108元）；Qw0—参照区水资源利用量（108m3）。
相对水资源承载力，通过与实际承载人口（或GDP）对比，得出研究区相对参照区承载状态，包括三种类型：1）超载状态：实际承载力大于相对承载力；2）富余状态：实际承载力小于相对承载力；3）临界状态：实际承载力等于相对承载力。式（1）超载：实际人口（P）大于相对水资源人口承载力（Crp），即P-Crp＞0；富余：P-Crp＜0；临界：P-Crp =0。式（2）超载：实际GDP（G）大于相对水资源经济承载力（Cre），即G-Cre＞0；富余：G-Cre＜0；临界：G-Cre =0。2 甘肃省相对水资源承载力分析 2.1 以全国为参照区域
以全国为参照区，分别计算甘肃省水资源总量、水资源利用量对人口和GDP的承载指数，得出在不同指数标准下的水资源承载力。分别将2003~2007年全国和甘肃省的人口数、水资源总量、水资源利用量、GDP数据代入式（1~2），计算可得2003~2007年全国水资源承载指数及甘肃省相对全国的水资源承载力（表1）及其与实际承载人口数的对照情况（图1）。
表1 2003～2007年全国水资源承载力指数及甘肃省相对全国水资源承载力
年份 2003 2004 2005 2006 2007 Ip（104人/108m3)Ip总量 4.7060 5.3870 4.6610 5.1894 5.2318 Ip利用量 24.2908 23.4297 23.2125 22.6830 22.7065
Crp（104人）Crp总量 1315.5022 1075.5664 1418.9914 1146.3182 1406.7612
Crp利用量 2962.7184 2845.9148 2854.2621 2798.5744 2795.2175
Ie（108元/108m3)Ie总量 4.9462 6.6257 6.5311 8.3665 10.1882
Ie利用量 25.5306 28.8173 32.5257 36.5701 44.2182
Cre（108元）Cre总量 1382.6459 1322.8892 1988.3134 1848.1206 2739.5010
Cre利用量 3113.9368 3500.3233 3999.4378 4511.9263 5443.3555
图1 2003~2007年甘肃省相对全国水资源人口承载力
图1表明，以全国为参照区从水资源利用量上，2003~2007年甘肃省相对水资源承载力较稳定，略呈下降趋势，其可承载的人口数略高于实际人口数量，处于轻度富余状态；从水资源总量上，甘肃省相对水资源承载力却远低于实际人口数，属严重超载。说明甘肃省水资源总量相对较短缺，可开发利用的水资源量占其总量的比重较大，为50%左右，武威、嘉峪关、天水、平凉、庆阳等地区地下水超采严重，人口密度相对较小，经济发展不足，实际的水资源承载力较大。
图2 2003~2007年甘肃省相对全国水资源经济承载力
甘肃省相对全国水资源经济承载力与实际GDP量的对照情况表明（图2），从水资源利用量上，2003~2007年甘肃省相对水资源承载力较稳定且呈上升趋势，承载的GDP量远高于实际值，处于相当富余状态；但从水资源总量上，甘肃省水资源可承载的GDP于2004、2006年略低于实际GDP量，其余3年均略高于实际值。表明甘肃省经济发展水平相对落后，相对水资源经济承载力处于富余状态，其还具有相当大的潜力。
2.2 以甘肃省为参照区域
以甘肃省为参照区，分别将2003~2007年甘肃省及其各地区的人口、水资源利用量、GDP数据代入式（1~2），可得甘肃省各地区相对全省的水资源人口承载力（表2）、水资源经济承载力（表3）及其与实际承载的人口和GDP量的对照情况（图
3、图4）。
表2 2003～2007年甘肃省各地区相对全省水资源人口承载力
年份 2003 2004 2005 2006 2007 兰州 355.41 313.33 345.63 358.06 352.13 嘉峪关 29.36 34.37 37.78 38.91 38.48 金昌 120.96 134.75 140.98 144.89 144.51
白银 216.66 228.98 203.15 203.87 204.18
天水 76.92 82.17 89.07 90.38 90.77
酒泉 610.64 616.02 506.46 500.55 505.99
张掖 395.32 394.35 496.35 494.19 504.02
武威 442.00 446.95 445.81 444.73 444.59
定西 66.56 66.96 94.11 94.47 94.40
陇南 62.08 64.22 54.60 55.04 55.12
平凉 69.28 68.16 69.36 70.66 70.25
庆阳 46.13 52.94 27.49 28.42 28.45
临夏州 97.45 100.55 76.06 76.34 76.19
甘南州 14.57 15.03 7.50 7.71 8.09
表2表明，甘肃省各地区相对水资源所承载的人口在300万以上的城市为：酒泉、武威、张掖和兰州，其中以酒泉的相对水资源承载力最高，达616.02万人；承载人口在100万以下的地区依次为：天水、定西、临夏州、平凉、陇南、嘉峪关、庆阳和甘南州，以甘南州为最低，仅8.09万人。
表3 2003～2007年甘肃省各地区相对全省水资源经济承载力
年份 2003 2004 2005 2006 2007 兰州 184.51 192.79 258.10 309.90 360.09 嘉峪关 15.24 21.15 28.21 33.68 39.35 金昌 62.80 82.91 105.27 125.40 147.77
白银 112.48 140.88 151.70 176.45 208.79
天水 39.94 50.56 66.51 78.22 92.82
酒泉 317.02 379.02 378.20 433.22 517.41
张掖 205.23 242.63 370.65 427.72 515.40
武威 229.47 275.00 332.91 384.91 454.62
定西 34.56 41.20 70.28 81.76 96.53
陇南 32.23 39.51 40.77 47.64 56.37
平凉 35.97 41.94 51.79 61.16 71.84
庆阳 23.95 32.57 20.52 24.60 29.10
临夏州 50.59 61.87 56.80 66.07 77.91
甘南州 7.57 9.25 5.60 6.67 8.27
表3表明，2003～2007年甘肃省各地区相对水资源所承载的GDP除庆阳、甘南州外均有较明显的增长趋势，承载GDP最高的城市为酒泉，达517.41亿元，以甘南州为最低，仅5.60亿元。
从图3可以看出：2003～2007年甘肃省各地区相对全省水资源所承载人口的超载/富余状态变化较稳定，突变极少；各地区相对水资源承载力超载情况差异很大，处于富余状态的城市包括酒泉、张掖、武威、金
昌、白银、兰州和嘉峪关，其中以酒泉富余量最大，达518.85万人；处于超载的地区包括天水、庆阳、定西、陇南、平凉、临夏州和甘南州，其中以天水超载人口最多，为268.72万人。
图3 2003～2007年甘肃省各地区相对全省水资源人口承载力超载/富余
图4 2003～2007年甘肃省各地区相对全省水资源经济承载力超载/富余
图4表明：2003～2007年甘肃省各地区相对全省水资源所承载GDP的超载/富余状态变化较明显，部分地区相对水资源承载力超载情况差异很大。处于富余状态的城市包括酒泉、张掖、武威、临夏州和白银，以酒泉富余值最大，达314.17亿元，除临夏州、白银外其余3市承载力富余均呈增长趋势，增幅在20.77%（酒泉）~49.42%（张掖）之间；处于超载的地区包括兰州、庆阳、天水、平凉、嘉峪关、陇南、金昌、甘南州和定西，其中以兰州超载GDP量最大，达372.67亿元，除定西外其余各地区相对水资源承载力超载均呈递增趋势，增速在3.21%（甘南州）~23.7%（兰州）之间。结语
通过相对水资源人口、经济承载力与实际人口和GDP量的对比，有助了解甘肃省相对于全国及甘肃省各地区相对于全省的发展状态。目前甘肃省正处于水资源相对较匮乏、人口承载较富余、经济发展相当不足阶段，经济发展滞后、资源不足制约着水资源对人口的容纳能力，未来应通过提升经济发展水平与质量来提高人口承载力。能否延长数据序列通过对甘肃省各地区相对水资源承载能力的具体分析，为协调地区间人口与经济活动的空间分布和流向提供指导依据，是今后研究的重要方向。
参考文献：
区域水资源承载力研究 第3篇
关键词：土地资源；生态红线；划定
在生态文明的大背景下，做好耕地保护工作是重心，但与此同时更重要的是要保护好土地的生态功能，为人类生存发展创造条件。如何做好土地生态功能的保护，其中生态红线划定是关键，加强生态用地保护，提升我国土地资源环境承载力，完善我国现有土地利用分类，并对天然林、湿地以及草场等做好开发工作。严格划定生态红线，保护永久基本农田，节约集约用地，缓解我国现有的资源环境承载压力，推进我国生态文明建设。
一、土地资源与环境、环境保护之间的关系
（一）土地资源与环境的关系
站在整个空间结构来分析，土地是综合了地球中自然环境、社会历史以及社会经济，自然环境主要指的是动植物、水文、气候、地貌等，这些因素的存在对人类的环境产生了极大的影響，更对我国进行土地规划有了限制。土地是整个环境的自然产物，甚至在人类还没有出现前，土地资源就已经存在了，土地资源本身就是环境资源的一种。在生态的角度上，土地是由土壤、水文、岩石以及地貌等共同构成的一个系统。土地的生态性质也是其自身和环境共同展出出来的特质，环境作为土地利用的一项关键因素，也就意味着土地资源与生态保护之间密不可分。
（二）土地利用和环境保护的关系
1、土地利用对生态环境的影响。土地利用作为人类一种特殊的行为，把土地作为一种应用对象，利用土地自身独有的特质，满足人类的需求，为人类提供经济活动的可能。这一过程也是人类与土地进行物质、价值、信息相互交换的过程。土地利用的途径一般是进行广度的扩展和深层的挖掘，通过这两种途径能够更好的满足人类对环境资源的需求。土地利用过程中会涉及到对生态环境的利用，由于其强度和方式的不同，给予生态环境的改变也会有所不同，人类通过对土地资源的利用，势必会影响土地资源环境承载能力，给生态环境造成不良影响。
2、土地利用决定环境的质量。土地资源与环境之间具有如此紧密的联系，人类对土地资源的利用，势必会增加土地资源环境承载力，会涉及到环境的影响，例如，地球上的耕地并现有的城市建筑所取代，给土地的利用性质发生了极大的转变，让土地的功能日渐复杂化，加剧了土地资源环境承载力，影响了整个环境的质量。
二、进行土地资源生态红线划定的必要性
土地资源生态红线的划定是我国经济可持续发展的必然要求。土地除了拥有土壤、气候、水文、地貌以及生物等自然要素外，更是与人类日常的生产生活紧密相关，是人类居住、栖息的基础和重要保障。在当前社会中，土地资源已经不仅仅是简单自然的经济综合体了，而是转变成为了拥有巨额价值的社会资产。我国土地资源表现出了极大的财富价值，进行土地开发已经成为全社会的共同冲动，但是由于我国部分地区对于土地资源缺乏合理有效的利用，造成土地的过度开发、无序开采，使得我国土地已经接近甚至超过土地资源环境的承载能力。
土地是自然给予人类的资产，土地资源不仅仅属于现在的我们，更属于后代，想要实现土地资源的长期持续发展，为我们的后代留下余量的土地资源，就必须划定生态保护红线。但是我们需要认识到生态红线的划定，并不是意味着生态红线区域内受保护的土地资源不能够为其所在地的居民提供经济价值。而是说一个区域独有的土地利用格局，更好的展示出了该区域生态系统自身独有的生物和物理属性。整个区域社会经济格局也在充分展示着这一区域本身的生态系统自身的结构特点。尽管说生态红线的划定作为一种生态红利，会让当地的居民失去部分发展机会，但是也让其利用绿色产业赢得了更好的发展机会。重要的是实现了我国生态保护和经济持续发展的共赢。利用生态红线的划定为我国构建了一个可续有序的生活、生产及生态空间布局，更为我国生态系统以及生态环境脆弱区制定出了该区域合理的管理策略，并对土地资源的开发进行明确的限制，推动了今后我国经济的可持续发展，带动了我国整个经济的长期稳步前进。
三、土地资源生态保护红线的划定
针对当前我国土地资源环境承载力的现状，进行生态红线划定是对土地资源保护的一项重要措施。在进行生态保护红线划定是，需要对现有土地资源的状况进行基础综合的调查，并全面考虑现在以及未来人类对土地资源开发的需求，在针对整个生态系统的发展要求，制定出更为严格的程序并进行科学的管理。
在对我国现有土地资源进行生态红线划定时，要坚持好三项原则，首先是维护生态系统的整体性。生态环境的安全在多种程度上直接影响着国土安全和人身财产，当前我国生态环境是影响我国经济长期、稳定发展的关键因素，所以在进行土地资源生态红线划定时，需要全方位的考虑我国现有生态系统的健康，对于那些需要严格保护的土地资源必须纳入到生态保护红线的范围内。
其次就是要突出生态红线的强制性。一旦生态保护红线划定，进行必须严格执行，对红线范围内的土地进行其开发的限制，土地自身具有的资本潜力和投资价值，吸引着人类进行土地资源的开发，加重了土地资源自身环境承载力。所以必须严格按照现有的程度进行生态红线的划定，并给予生态红线较强的法律效力，让所以想要进行保护土地资源开发者都望而却步。
最后就是要兼顾生态系统的社会性。自然生态系统是一种自然资源也是一种社会财产，进行生态保护红线划定，对人类社会系统势必会有一定的影响。所以需要我们结合自然生态系统的生态功能和社会经济功能，做到既保护自然生态系统的健康同时也满足人类的需求。实现生态保护与经济发展的同步。
四、结束语
十八大报告中提出，要讲生态文明建设作为整个社会建设的重心，将生态建设与经济建设、文化建设等相融合，确保环境保护制度。土地资源和生态环境两者本身一个密不可分的共同体，土地资源生态红线划定尤为必要。
参考文献：
[1]杨朝霞.论我国土地法的生态化[J].清华法治论衡，2014.
区域水资源承载力计算模型 第4篇
承载力 (carrying capacity) 是一个起源于古希腊时代的古老概念, 在生态学中一般被定义为某一生境 (habitat) 所能支持的某一物种的最大数量, 对生物学和生态学的发展具有重要影响。20世纪60-70年代, 随着自然资源耗竭和环境恶化等全球性问题的爆发以及之后可持续发展理念的提出使得承载力概念在人口、自然资源管理及环境规划和管理等领域都得到了广泛的应用和研究[1]。水资源承载力是承载力概念与水资源领域的自然结合, 是随着水资源与水环境问题的日益突出由我国学者在20世纪80年代末提出来的[2,4], 在吸收了国外承载力研究成果的基础上, 水资源承载力的研究在我国得到了独立的发展, 取得了较为丰富的成果[2,3,4,5,6]。
1 水资源承载力的定义及研究方法
有关水资源承载力的研究虽然取得了一定的成果, 但是目前对于水资源承载力的认识还不统一, 尚未取得公认的定义。水资源承载力的研究在基本概念体系上经历了由传统水利向资源水利, 再由资源水利向可持续发展理念转变的过程[6], 目前较为公认的定义为:在某一具体的历史发展阶段下, 以可以预见的技术、经济和社会发展水平为依据, 以可持续发展为原则, 以维护生态环境良性发展为条件, 经过优化配置, 水资源对该地区社会经济发展的最大支撑能力[5]。
由于有关对水资源承载力的概念认识、定义目前尚未统一, 因此, 随着人们研究目的、视角和对象的不同, 有关水资源承载力的研究方法也各不相同。从总体而言, 目前有关水资源承载力的研究方法主要可归结为4类:供需分析法, 是从水资源的供需平衡的角度进行分析以水资源利用负荷率或平衡指数来小描述水资源承载力[7,8];开发潜力分析法, 是对水资源的开发利用程度与社会经济的发展水平进行分析, 以水资源的开发利用水平或开发利用潜力描述水资源承载力[9,10,11,12];情景分析法, 是通过对水资源-生态-社会经济系统进行分析并设置不同的情景, 通过情景分析寻找“最理想”的水资源开发利用模式[13,14];多目标优化模型法, 是建立水资源-生态-社会经济系统数学模型, 以水资源所能承载的最大人口数量和经济规模描述水资源承载力[15,16,17,18,19,20,21,22]。在上述的4类研究方法中, 多目标优化模型法与目前所公认的水资源源承载力的定义最为相符, 能够给出水资源承载力的直观量度。
2 区域水资源承载力计算的数学模型
研究水资源承载力应用的数学模型主要有两种:一种是应用系统动力学的模型进行仿真预测, 可以根据输入的不同策略进行仿真, 得到不同策略下水资源承载力的预测结果[21,22];另一种是建立多目标优化模型, 应用资源优化配置的理论, 考虑水资源、水环境、经济社会发展的各种约束条件, 追求经济效益最大, 对于环境的影响最小, 研究不同策略下的水资源所能承载的经济、人口规模[15,16,17,18,19,20]。
2.1 区域水资源承载力模型的理论分析
区域水资源承载力的承载体是区域水资源, 即可供区域开发利用的各种形式、各种质地的水资源, 其承载对象是区域所有与水相关联的人类活动和生态环境, 包括生活方面、工农业生产、商业、娱乐景观及生态环境用水等。区域水资源承载力主要由三方面因素决定:区域水资源赋存状况、区域水资源的开发利用能力和区域用水结构和用水水平[17,18]。
区域水资源赋存状况, 一般指可供区域利用的水资源潜力Wt:
式中:Wti (i=1, 2, , n) 为水资源元素, 表示t时期 (年份) 区域中第i种水资源的总量, 万m3;n为区域中水资源种类总数。
区域水资源的开发利用能力, 反映了区域的水资源开发利用水平, 取决于区域内的水利工程状况以及管理水平等。区域水资源的开发利用能力可用开发利用率来αt表示:
式中:αti (i=1, 2, , n) 为水资源开发利用度因子, 表示t时期区域对第i种水资源的最大可开发利用程度, 0αti1.0, 受区域的社会、经济、生态环境状况及生产力、科技水平等因素制约。
区域用水结构和用水水平包括两方面, 一是经济社会中水资源在各个用水对象间的分配, 二是各个用水对象对所分配的水资源量的利用率和水资源的功效。
用水结构可用配水系数来表示:
式中:β
用水水平可用功效系数表示:
式中:UWt为t时期区域水资源的功效矩阵;UWtij为水资源的功效因子, 表示单位第i种水资源量对第j个用水对象的最大支持能力:对生活用水, 即为人均生活用水定的倒数, 人/m3;对工农业生产即为单方水的产值, 元/m3。UWtij≥0, 若某种水资源对某用水对象不能支持, 则UWtij=0。正如水资源承载定义所述, 是水资源对社会经济发展的最大支撑能力, 故当进行未来某一水平年的水资源承载力分析时, UWtij应为充分考虑科技发展水平和节水措施基础上的单位水资源量对区域各用水对象的最大支持能力, 或支持潜力, 故它一般应大于等于现状实际的单位水资源量的支持能力。
考虑到区域的水资源潜力和区域水资源开发能力, 则可确定出区域水资源可供水量:
其中, WSti=Wtiαti。各用水对象所分配到的各种水资源量为:
其中,
其中
一般地, 对于某一水平年而, 区域的水资源潜力 (总量) 、开发利用水平以及各个用水对象的水资源的功效是相对不变的, 因此, 水资源对于社会经济的支撑能力随配水方案β
2.2 区域水资源承载力的计算模型
由式 (7) 和式 (8) 可知, 区域水资源承载力是由水资源对各个用水对象的支撑能力分量的集成而确定的。由于各个用水对象之间的性质不同, 水资源的功效不同, 因此各个支撑能力的分量具有不可公度性, 这样根据式 (7) 所得到的水资源对于各个用水对象的支撑能力不具有可比性, 不能给人以直观的判断, 也不便于进行优化。为了使水资源承载力分量具有可比性, 必须对水资源承载力分量进行变换。
实际上, 对于一个区域而言, 各用水方面的最终目的是为了满足人的需求, 是以人为核心、为主体的, 是以人的价值观为出发点来考虑问题的。人的需求是多方面的, 假定社会对各方面的人均需求构成一个向量 (此需求应与用水对象是一致的) :
式中:Rtk为t时期第j方面的 (理想) 人均需求量, 它反映了区域生活水平。
对于生活用水而言, 因为支撑能力即为人口数量, 所以Rt即为 (理想) 人均生活需水量与生活用水功效系数的乘积。
无论是哪一个用水对象都是为了满足人的需求, 其用水的总功效是要满足一定的人口的需求, 为了更直观地判断一个区域的水资源承载力, 可用水资源承载的人口数作为承载力的综合性指标, 这与承载力的定义是一致的, 不仅直观, 而且也便于不同阶段及不同区域间水资源承载力的分析比较。这样区域水资源承载力的求解问题就是在不同的配水方案下承载的最大人口数量的优化问题。故区域水资源承载力的计算模型为:
式中:Pmt为t时期区域水资源承载的最大人口数量。
通过进一步的分析, 可得出上述模型的等价模型:
式中:P
2.3 区域水资源承载力的计算模型求解
由式 (9) - (13) 构成的水资源承载力计算模型, 对于一定区域的某一时期t, 在假定Wt, αt, UWt, R已定的情况下, Pmt的求解就是一个以β
式中:WSt为区域水资源总量;Wet为环境用水量。
若仅考虑生活、生产2个用水对象, 则水资源承载力模型的求解可用图1来描述。
3 区域水资源承载力模型的应用
廊坊市位于华北平原东北部, 京津两大城市之间, 全市国土面积6 429 km2, 总人口387.2万人, 耕地36.8万hm2。全市多年平均水资源总量为8.041亿m3, 人均水资源量为208 m3, 耕地平均水资源量占有量为2 115 m3/hm2, 均低于全省平均值, 人均水资源远低于国际公认的水资源极度紧缺标准500 m3。现用本文中提出的数学模型对廊坊市2005年水资源现状承载力进行分析。用水对象分为生活用水、农业用水、工业用水、第三产业用水和环境用水, 生活水平考虑现状和小康2种情况。根据相关资料确定廊坊市区域小康型生活水平指标为:人均生活用水量为80 L/ (人d) , 人均GDP为10 000元[18]。水资源可利用总量、现状用水功效系数、人均需求如表1、表2、表3所示。
由于环境用水量的功效很难进行定量量度, 因此将其作为优先满足的用水对象。将水资源可利用总量 (矿化度<3 g/L) 、环境用水量、用水功效系数、现状人均需求代入式 (14) , 即可推求出廊坊市区域不同需求下的现状水资源承载力 (见表4) 。
由表4中水资源承载力计算结果可以看出:在现状生活水平下, 按照现状生产力发展水平和产业结构, 现状人口数量超过了水资源所能支撑的最大人口数, 人口超标率为35.4%, 水资源承载力不足, 社会经济的发展规模超过了水资源承载力;在小康型生活水平下, 按照现状生产力发展水平和产业结构, 现状人口未超过水资源所能支撑的最大人口数, 人口超标率为-0.4%, 社会经济的发展规模未超过水资源承载力。
4 结 语
目前有关区域水资源承载力多目标数学模型已有一些研究成果, 但各种成果在目标函数、约束条件等方面的处理都不尽相同, 在概念的揭示、模型的求解方面也有较大的差异, 特别是, 有些模型较为复杂, 求解困难。文中在现有研究成果[17,18,19]的基础上, 对目标函数和约束条件进行了完善, 建立了以最大人口为目标的区域水资源承载力优化模型, 并给出了在简化条件下的简便解法, 应用实例表明该模型概念清楚, 求解方便。
摘要：对目前水资源承载力的研究方法进行了归纳和总结, 认为目前水资源承载力的研究方法可归纳为供需分析法、开发潜力分析法、情景分析法和多目标优化模型法。在现有研究成果的基础上建立了多目标优化模型, 并给出了简化条件下的简便解法。应用实例表明该法概念清楚, 简便可行。
区域水资源承载力研究 第5篇
河北省相对资源承载力与可持续发展问题研究
计算了河北省1978～1995年相对于全国的土地资源承载力、经济资源承载力和综合资源承载力,并对其演化过程进行了分析;①河北省的综合资源承载力呈现平稳的上升趋势,且始终处于富余状态;②土地资源对综合承载力的.贡献大于经济资源,是河北省人口的主要承载资源;③相对土地资源承载力与相对经济资源承载力的不协调发展是河北省在可持续发展战略中需要着重解决的问题;对河北省相对资源承载力的现状进行了计算分析,得出两个结论:①相对于东部地区而言,河北省的综合资源承载力超载;②以全国为参照,河北省的相对资源承载力地区差异明显.
作 者：王月霞 郭爱请 作者单位：石家庄经济学院公共管理学院,河北,石家庄,050031刊 名：国土与自然资源研究 PKU英文刊名：TERRITORY & NATURAL RESOURCES STUDY年，卷(期)：“”(4)分类号：F062.1关键词：相对资源承载力 可持续发展 河北省
区域水资源承载力研究 第6篇
目前,我国关于资源环境承载力的研究主要集中在评价方法以及对某一特定区域的土地、水等单要素承载力评价研究方面,在研究的综合性、系统性以及信息化方面有很大的探索空间。本文从“注重实践应用,创新技术手段”的研究角度,通过对国内外区域资源环境承载力评价理论、指标体系以及评价模型方法的广泛、深入比较研究,在GIS技术支持下,设计开发了区域资源环境承载力评价信息系统(Evaluation Information System for Regional Resource and Environment Carrying Capacity,EIS/RRECC),旨在推动承载力研究的系统化、信息化程度,为国土规划、区域发展规划及战略决策的制定提供技术支撑。
1 系统研制目标
(1)以省或县为评价单元,提供各种分析评价工具,动态、持续地研究区域资源环境承载力时空变化过程,评价结果具有图、表等多种表达方式,形象直观地展示区域资源环境承载力空间特征和具体时间阶段的发展状态,为国土规划、区域可持续发展提供先进的技术支持和辅助决策信息。
(2)实现承载力研究基础资料及研究成果的查询管理,展示与制图输出。
2 系统技术路线
系统研制的技术路线如图1所示,显示了区域资源环境承载力评价的数据流向和实现逻辑,主要包括5个方面:资料收集与整理、评价概念选择与模型确定、数据库建立、系统功能与运行环境设计、系统调试与完善。
2.1 资料的收集与整理
资料收集包括3个方面:一是区域资源环境承载力的概念、评价理论、评价指标体系、评价方法的有关文献和报告;二是信息技术、空间技术、计算机技术、网络技术在承载力评价中的应用现状和潜力;三是社会经济、资源环境等统计数据和空间信息的采集和挖掘。
2.2 评价模型选择与构造
EIS/RRECC是一个以模型为驱动的系统,评价模型的选择与构造决定了系统的使用效率和使用范围,是系统发挥效益的关键所在,本文在对国内外概念、评价指标体系及评价方法系统地进行综合分析、比较和归纳的基础上,确定了区域资源环境承载力评价指标体系和评价方法。
2.3 系统功能与运行环境设计
EIS/RRECC具有文件管理、区域选择、指标计算、单项评价与分析、综合评价与分析、查询统计、结果输出等个功能模块。
2.3.1 系统硬件配置需求
本系统采用C/S模式并运行于局域网。服务器端配置性能较好的专用服务器,用于管理大量的空间数据和属性数据,进行复杂的逻辑计算与查询操作,同时将高速硬盘应用于数据的频繁存取操作。客户端采用主流的PC机即可满足应用需求。
2.3.2 系统软件平台要求
系统软件平台主要由Windows操作系统和GIS平台来组成。服务器端操作系统选用Windows Server2003,客户端可选择Windows系列操作系统。GIS平台选择了Map GIS软件。本系统中涉及文本、图形、图像等各种资料,分别归于属性数据、图形图像数据和空间拓扑数据等不同性质的数据类型。为了提高GIS软件对数据库管理的效率,将各类数据有机地集成起来。本系统利用MAPGIS-SDE(空间数据库引擎),将空间数据放在大型商用数据库SQLServer中管理,这样既可大大拓展空间数据的容量,又可以利用关系数据库的海量数据库管理、事务处理(Transaction)、记录锁定、并发控制、数据仓库等功能,使空间数据与非空间数据一体化集成。
3 系统功能设计
系统的软件结构模块设计如图2所示。
3.1 区域选择
该模块主要实现用户对研究区域的选择。按照省、县两个不同层次,在该系统中加载了相应的行政区划图,以矢量数据格式存放。
3.2 信息查询与统计
该模块提供目标属性查询和目标空间查询两种方式。实现各类原始数据及结果数据的图形、属性查询。并可统计各类基础数据和成果数据,生成多种统计图,以供分析、决策。
目标属性查询:用户可以通过在图层上选中目标点(线、面),来查询该目标点(线、面)的属性。
目标空间查询:用户可以通过输入目标点(线、面)的属性条件或限制条件或逻辑表达式,在图层上查询到所需的目标点(线、面)。
属性统计:对于图层上的点(线、面),用户不仅可以查询单个目标点(线、面),还可对满足条件的点(线、面)属性进行统计,生成统计图表等。
3.3 基本指标计算
该模块主要实现在评价过程中所使用的相对独立、具有一定社会含义和分析意义的指标计算,如人均耕地面积,人均粮食产量,人均矿产资源储量潜在价值,人均水资源量等,反映了区域人均自然资源拥有量(见图3)。计算结果可导出为Excel文件,生成直方图、线型图、柱状图等。
3.4 单要素承载力评价
单要素承载力反映的是土地、水等单一资源对于区域人口及经济社会发展的支撑能力。本系统集成了耕地资源人口承载力、矿产资源承载力、水资源承载力、海洋资源承载力等单要素承载力评价模块,提供现状评价分析功能,反映区域在某一方面的承载能力及问题。
3.5 综合承载力评价
目前,还没有一套公认的、成熟的指标体系运用于区域资源综合环境承载力评价。基于上述原因,系统提供了评价指标体系管理功能,可以根据需要增减修改评价因素(见图4)。主要包括指标的输入模块、指标批量导入导出模块、指标的标准化模块以及基本指标的有效性检查及计算模块。在确定指标体系的基础上,系统提供了德尔菲(Delphi)法和层次分析法进行权重设置,并可选择线性加权法和状态空间法两种模型进行评价,反映具体年份区域资源环境综合承载力的总体状况及空间格局。
3.6 综合分析
综合分析是系统的核心部分,前面的几项功能都是针对单一指数进行计算,反映区域在某一方面的承载力状况、问题及潜力,综合分析评价模块提供了一系列片段和整体分析工具,从时间和空间上进行点与线的交叉分析。包括以下功能:
(1)区域排序,对综合承载力进行排序,反映区域资源环境承载力在上一空间范围所处的位置。如图5为2007年全国省级区域资源环境综合承载力评价结果排序。
(2)空间分区,根据评价结果(承载力水平的高低),采用聚类法,系统自动进行空间分区,揭示区域承载力的空间分布特征和规律。
(3)承载力发展轨迹,所得结论在某时间断层上是静态的,对描述对象而言反映了其发展过程特性,揭示了区域资源环境承载力的特点、类型及未来变化趋势。
(4)区域发展协调度分析,反映区域可持续发展要求协调经济社会与自然资源利用以及生态环境的关系。包括水土协调度,资源环境协调度,资源环境与经济社会发展协调度。
(5)统计分析,对分析结果进行统计制图,结果表达不具备空间特性。
3.7 文件管理与结果输出
这两个模块主要实现系统对矢量数据和统计数据的直接调用和混合调用,以及文件的存储、打印等常规管理。结果输出采用可视化的表达方式,包括专题图制作和报表生成等方式。
4 结语与展望
EIS/RRECC是一个建立在Map GIS开发组件基础上的工具型评价系统,具有基础信息的查询检索更新功能,数据的统计分析功能以及承载力评价分析功能。系统的设计开发,使我国区域资源环境承载力评价工作,在高新技术支持下向着动态、定量和持续进行的方向迈进。但区域资源环境承载力评价和衡量标准是一个极为复杂的过程,EIS/RRECC赖以建立的概念模型、指标体系及其算法,就其合理性与完整性而言,还存在需要进一步商榷和改进的地方。
(1)进一步调整评价载体。本研究考虑中国国情,以行政单元为载体,有利于问题的解决和可持续发展战略的实施,忽视了不同区域因自然条件差异导致的制约因子不同。在下一步的研究中,将增加信息源到分区的一体化功能,采取行政区划和自然区划双重研究,因地制宜地建立多种评价指标体系衡量区域的承载力状况。
(2)进一步发展评价方法。资源环境承载力研究涉及资源、人口、环境、社会经济以及技术、政策等诸多方面,是一个因子众多的复杂反馈系统,随时间的不断变化而相应变化,应用系统动力学进行区域系统承载力整体研究具有明显优势。今后,要在线性模型评价的基础上,探索系统动力学在区域承载力评价中的应用。
(3)进一步扩充系统功能。在扩充评价数据库,建立模型库、方法库的基础上,为用户提供问题求解的框架流程式评价操作平台,形成功能更丰富的区域承载力空间决策支持系统。
参考文献
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区域生态系统承载力评价方法研究 第7篇
1 区域生态系统承载力的含义
区域生态系统承载力是指正常情况下, 区域生态系统维系其自身健康、稳定发展的潜在能力, 主要表现为区域生态系统对可能影响甚至破坏其健康状态的压力产生的防御能力、在压力消失后的恢复能力及为达到某一适宜目标的发展能力。
区域生态系统是地球生态系统的一个组成部分, 而地球生态系统却是一个封闭的生态系统。因此, 从全球角度来讲, 区域生态系统可获得的外界物质输入和废物转移仍然是有限的。当这种输入与转移的速度不能满足区域生态系统的生存与发展需求速度时, 便会产生阶段性特征的生态环境问题, 而当这种胁迫累积至一定限度仍无减弱或消失的趋势时, 超过了其承受能力, 将导致区域生态系统崩溃而难于恢复。同时, 区域生态系统区别于自然生态系统的是其承载对象是社会经济自然复合生态系统, 在结构上包含了大量的人工环境成分, 在功能上更侧重于服务人类社会的供给功能, 并且通过人工的主观努力可以提高区域生态系统的自然调控与恢复力。
2 区域生态系统承载力的评价模型
区域生态系统承载力 (Region Ecological System Bearing Capacity) 是一种维系区域生态系统健康发展的能力, 是一个相对概念而不是一个绝对值, 因此很难对某一区域生态系统到底能承受多大的压力而进行绝对化的评价。区域的发展是要发挥人类的能动作用, 实现社会经济发展与区域生态承载力相适应, 所以, 我们可以通过区域生态系统支撑力与相应的压力之间的关系而获得一相对值, 并通过一段时期的时间序列值的变化情况获知系统是否保持或向健康方向发展。
2.1 区域生态系统承载力指数
区域生态系统支撑力 (Region Ecological System Holdin g Power) 由自然支撑力和获得性支撑力耦合而成, 自然支撑力包括生态弹性、资源供给和环境容量等方面;获得性支撑力包括社会经济发展、居民生活质量等方面。区域生态系统压力 (Region Ecological System Pressure) 是相对于区域生态系统支撑力存在的, 压力产生的根源是区域人口的增加和经济活动的加强, 主要包括人类经济发展、人口增加、环境污染、生态破坏等要素对生态系统产生的压力。
区域生态系统承载力指数 (R S B CI) =区域生态系统支撑力指数 (RSHPI) /区域生态系统压力指数 (RSPI)
R S B CI<1, 说明区域生态系统的社会经济活动产生的压力超过了目标值, 超出了区域生态系统的承载能力, 并且该值越大表明超载的程度越大, 区域生态系统遭受破坏的可能性越大;RSBCI=1, 说明区域生态系统的社会经济活动产生的压力与系统的支撑力相等, 处于承载能力范围之内;RSBCI>1, 说明区域生态系统的社会经济活动产生的压力与目标值距离较远, 处于区域生态系统可承载的能力范围之内, 区域生态系统健康稳定地发展。
2.2 模糊综合评判法
由于区域生态系统支撑力和压力是多层次的动态系统, 涉及评价绩效的因素众多, 为了能够更好地反映各因素间的联系, 我们采用模糊综合评判, 来对区域生态系统支撑力和压力进行综合评价。
2.2.1 设定区域生态系统支撑力和压力的综合评价指标集为U, 把U按指标体系划分成n个子集合, 我们在这里假定为4个, 记作U1, U2, U3, U4。另外, 设M为评定程度等级的模糊集合, M={M1, M2, M3, M4}={优, 良, 中, 差}。
2.2.2确定区域生态系统支撑力和压力各评价指标体系中的各指标权重。我们采用A H P法来进行权重的计算, A H P法的基本步骤不再赘述。其中, 主因素层权数分别为:K=[K1, K2, , K4], 子因素层权数分别为:
2.2.3模糊矩阵的统计确定。应用专家评判法与统计方法确定模糊矩阵。区域生态系统支撑力和压力的评价二级指标模糊矩阵统计如下:选择一定数量的咨询专家, 在评语集上相应的某个评语下面画“√”。评判人员在某个评语等级下画的人数与总人数的比值为评定专家对被评价技术第j项评价指标给第i级评定程度, 也称为隶属度。这样, 便得到一个隶属度矩阵, 也叫做模糊矩阵。
2.2.4区域生态系统支撑力和压力的模糊决策。设综合评价矩阵为T, 则T=KR= (K1, K2, , K4) 。在式子中, 我们用到的合成运算的模型通常有三种, 即。在实际中, 如果权重最大的因素起主导作用, 可以选用模型1和模型2, 如果总体因素比较均衡, 可以选用模型3。也可以选用几种模型进行评价后再比较结果。
得出运算结果后, 就可以计算出区域生态系统支撑力指数和压力指数, 进而得出区域生态系统支撑力如何, 并根据不同时间点的运算, 找出纵向的发展趋势, 使政府做出相应的决策。
3 案例研究
以唐山市生态系统承载力评价为例。在对唐山市发展现状进行具体分析以后, 考虑唐山市的环境、资源特点和社会经济发展水平, 特别是指标数据的可获得性, 参考20002006年的《河北经济年鉴》和《唐山统计年鉴》等资料, 依据科学性、代表性、可操作性、可比性等原则, 选取了评价指标, 分别构建了生态系统支撑力评价指标体系和生态系统压力评价指标体系。各项指标体系具体如下。
生态系统支撑力评价指标体系由生态弹性、资源供给、环境容量和社会经济发展四部分构成。生态弹性指标包括生物丰富度、植被覆盖度、水域密度、土地退化程度。资源供给指标包括人均水资源量、人均耕地面积、人均典型矿产资源量。环境容量指标包括空气环境质量达标率、集中饮用水水质达标率、噪声达标区覆盖率。社会经济发展指标包括人均G D P、人均可支配收入、城市人才密度指数、人均居住面积。生态系统压力评价指标体系由资源消耗和环境污染两部分构成。资源消耗指标包括单位GDP能耗、单位G D P水耗、单位G D P电耗、单位G D P占用土地面积。环境污染指标包括万元工业产值废水排放量、万元工业产值废气排放量、未达标污水排放量、环保投资占GDP的比重。
以选取数据的初始年度2000年为基准, 按照前述介绍的方法 (选用模型3) 对唐山市不同年份的生态系统支撑力和压力进行了综合评价。20002006年唐山市生态系统支撑力指数分别为0.746, 0.775, 0.803, 0.798, 0.811, 0.832, 0.841;生态系统压力指数分别为0.918, 0.912, 0.879, 0.866, 0.873, 0.854, 0.838;得出生态系统承载力指数分别为0.812636, 0.849781, 0.913538, 0.921478, 0.928981, 0.974239, 1.00358。
上述的计算结果表明, 唐山市生态系统承载力呈现波动上升的趋势。唐山市是资源型重工业区域, 随着节能降耗的推广和循环经济发展模式的实施, 经济发展和社会生活水平提高带来的压力呈缓慢、波动下降的趋势。由于获得性支撑力的不断提高, 唐山市区域生态系统支撑力呈缓慢上升的趋势, 但是, 唐山市矿产资源分布不均匀、开发过度, 环境污染较严重等问题, 亦成为区域生态系统良性发展的根本障碍。虽然现在区域生态系统承载力逐年上升, 若不对系统发展的均衡性加以控制, 逐渐降低压力指数, 将来会导致区域系统发展的停滞不前, 甚至是下降。唐山市应实施资源保护与资源节约政策;调整产业结构、提升区域经济能级、实现优势转换, 以保证系统发展的均衡, 逐渐提高区域生态系统的承载力。
摘要：本文定义了区域生态系统承载力, 构建了“区域生态系统承载力评价模型”, 并通过支撑力与压力的相对变化趋势表达区域生态系统维系其健康水平的能力。以唐山市为例, 计算了唐山市2000—2006年区域生态系统承载力指数, 结果表明, 唐山市基本上处于一种经济发展与区域生态系统承载力同步发展的良性状态。
关键词：区域生态系统,承载力,模糊综合评判法,唐山市
参考文献
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区域水资源承载力研究 第8篇
新疆地处欧亚大陆腹地、我国最西部, 国土面积占全国土地面积的1/6, “三山夹两盆”涵盖了新疆全部的地貌类型。新疆干旱区面积占我国干旱区面积的2/3, 全疆95%的人口集中在仅占全疆土地总面积4.3%的绿洲上, 人口密度达到215人/平方公里, 因而新疆是典型的绿洲经济。本文所作的主体功能区划以新疆的绿洲作为研究、区划对象。
新疆在全国经济发展中具有重要的资源战略地位、沿边开放地位、生态安全地位和多民族聚居区的特殊地位。新疆自然生态环境和社会经济发展的状况在全国特别是西部民族地区的主体功能区划分中极具代表价值, 进行新疆主体功能区研究对全国和省级主体功能区的划分具有普遍的重大意义。“十一五”规划《纲要》提出的主体功能区划分不同于一般的经济区划, 它在考虑经济活动的同时, 深入研究资源环境与社会经济活动的相互影响。本文借鉴毛汉英、余丹林等提出的状态空间法, 探讨新疆的主体功能区划。
二、新疆主体功能区划分标准体系及其定量化方法
(一) 新疆主体功能区划分指标体系
根据“十一五”规划《纲要》, 资源环境承载力、现有开发密度和发展潜力因素是划分主体功能区的关键标准。根据新疆实际, 按照可获得性、可应用性以及科学性原则, 选取12个代表性分量指标对新疆进行主体功能区划分;考虑各指标对区域承载状况不同贡献, 通过专家打分, 并运用层次分析法对各指标相对于区域承载力重要程度进行赋权 (如图1) 。
(二) 新疆主体功能区划指标量化方法
经分析、比较, 构建新疆主体功能区划分指标量化方法, 定量表示以全疆15个地州市的区域相对承载力状况, 作为划分依据。其具体原理与计算过程如下:
以单个地州市为基本空间单元, 则第j个地区的承载状况可用12维空间向量undefined表示, 式中:undefined;j=1, 2, , 15) 表示衡量第j个地区综合承载状况的第i个分量指标, 相应各分量指标权重用空间向量undefined表示, 其中undefined表示第i个分量指标权重值。考虑到所要比较的是新疆区域内不同地州市相对承载状况, 以全疆区域承载力水平作为参照标准, 用空间向量undefined表示, 式中undefined表示全疆区域承载状况的第i个分量指标值, 作为衡量各地州市综合承载状况相应分量的标准值。
根据各分量指标对区域承载状况的正负影响, 划分为正向和负向指标两类, 标准化为:正向指标标准化值为undefined, 负向指标标准化值为undefined。经转换, 比较一下两个向量:
undefined
, 以二者的模undefined (第j个地州市的区域承载现状值) 与undefined (全疆区域承载水平) 的大小来确定区域承载状况。当undefined时, 则第j个地州市区域承载状况是超载, 反之, 则说明是可载;当两者相等时, 是满载。
三、主体功能区划方案
(一) 新疆主体功能区划分标准
根据上述定量化表示方法, 可计算出全疆平均区域承载力水平和15个地州市2001年与2006年相对承载状况值, 全疆平均区域承载力水平undefined为30.27。2001年区域相对承载力较高的地区是克拉玛依市、乌鲁木齐市和石河子市, 其余地区由高到低依次为克孜勒苏柯尔克孜自治州、吐鲁番地区、和田地区、哈密地区、巴音郭楞蒙古自治州、阿克苏地区、喀什地区、昌吉回族自治州、博尔塔拉蒙古自治州、伊犁州、塔城地区、阿勒泰地区。2006年的状况总体上与2001年波动不大, 大部分地区的区域相对承载力水平变大, 其中巴音郭楞蒙古自治州、喀什地区和和田地区变大的趋势渐为明显, 吐鲁番地区、阿勒泰地区和克孜勒苏柯尔克孜自治州有明显减小的趋势。
进一步, 以全疆平均水平作为标准, 新疆15个地州市中区域承载现状超过全疆平均水平的主要有乌鲁木齐市、克拉玛依市、石河子市、喀什地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州、和田地区;其余地州市区域承载现状均优于全疆平均承载力水平。显然, 若以全疆区域承载力水平为标准, 则大部分地市处于不饱和状态, 不利于对其进行主体功能区划分。根据各地州市区域承载力现状值与全疆区域承载力水平的偏差对平均区域承载力加以修正, 确定区域承载力上限值L为划分标准:若某地区承载现状值超出上限值, 则界定该地区相对承载状况较差, 对区域资源环境所造成的压力较大;反之, 则反之。承载力水平上限值确定步骤:
1.由于第j个城市的区域承载现状可用15维空间向量undefined表示, 则区域承载现状的均值为undefined, 式中:undefined、undefined分别为2001年与2006年的区域承载状况。
2.求2006年各地州市区域承载现状值与均值undefined的偏差undefined, 进而确定该偏差的标准差undefined, 式中undefined表示偏差均值。将承载现状值代入, 得Sd=7.64, 则区域承载力上限值undefined。
(二) 新疆主体功能区划分方案
新疆主体功能区划分方案对于禁止开发区, 可直接根据各类自然保护区域进行划定;而对于优化开发、重点开发和限制开发区, 划分方法和原则为:
1.考虑到新疆实际和各种实际因素, 新疆主体功能区类型应划分为6类, 即优化开发区、 Ⅰ类重点开发区域 (省级重点开发区域、优先重点开发区域) 、Ⅱ 类重点开发区域 (市、县级重点开发区域) 、Ⅰ类限制开发区域 (短期限制开发区域) 、Ⅱ类限制开发区域 (长期限制开发区域) 和禁止开发区域。
把重点开发区域分成两类的原因:按照同一标准确定的重点开发区域, 事实上也存在较大差异。Ⅰ类重点开发区域是省级重点开发区域, 其区位条件优越、发展基础较好、空间相对连片、分布面积较大, 对周边广大腹地具有明显的极化或辐射带动作用, 发展潜力巨大, 极有可能发展成为省级或大区域中心, 例如新疆的天山北坡经济带;Ⅱ 类重点开发区域是市、县级重点开发区域, 资源环境承载力较大, 但具备发展成市级或县级区域中心的潜力。本文是以地州市为划分单元, 相对较粗, 故对Ⅱ类重点开发区域不作讨论。把限制开发区域分成两类, 主要基于区域发展需留足后备空间和区域发展的梯级推进需要一个过程。Ⅰ类限制开发区域生态极为脆弱, 可根据未来建设的需要, 通过严格的审批程序分阶段、分区域转化为重点开发区域, 以控制开发次序;而设立的Ⅱ类限制开发区域, 是指资源环境承载力较小或者发展潜力较小的地区, 或者具有特定功能的地区, 该类型区应长期限制开发, 不要轻易改变方向。
2.比较各地州市区域承载现状值与区域承载力上限值的差距, 若承载现状值大于全疆区域承载力上限值, 且“十五”期间区域承载现状值变大, 则将该地州市划为优化开发区;若承载现状值小于或接近于全疆区域承载力上限值, 且“十五”期间区域承载现状值变小或变化不大, 则将该地州市划为Ⅰ 类重点开发区;若承载现状值大于或等于全疆区域承载力上限值, 且“十五”期间区域承载现状值变小或变化不大, 则将该地州市划为 Ⅰ 类限制开发区;Ⅱ 类限制开发区是指根据“十一五”规划纲要提出的新疆阿尔泰山地森林生态功能区、新疆塔里木河荒漠生态功能区、新疆阿尔金草原荒漠生态功能区等具备特定功能的生态区。
根据上述原则和方法, 划分结果为:优化开发区包括克拉玛依市、乌鲁木齐市和石河子市;Ⅰ类重点开发区包括吐鲁番地区、哈密地区、昌吉州、伊犁州直属县 (市) 、塔城地区、阿勒泰地区、博州、巴州、阿克苏地区;Ⅰ类限制开发区包括南疆三地州。
四、新疆各主体功能区发展战略
对于克拉玛依这样的资源型城市, 应采取扭转型战略, 培育发展一产和三产, 逐步向多元产业驱动转变, 随着“奎-克-乌”经济区中产业重组, 逐步化解资源环境对社会经济发展的压力。乌鲁木齐市应重点协调其在“乌鲁木齐城市经济圈”的七个城市 (乌鲁木齐市、昌吉市、米泉市、阜康市、五家渠市、吐鲁番市和石河子市) 中的核心作用和与其它六城市的功能互补, 将乌鲁木齐市内技术含量低、劳动密集型、污染相对较重的企业逐步迁出, 促进经济快速持续发展。以石河子为中心的玛纳斯河灌区是新疆最发达的农业地区, 应积极发展集约型的生态农业, 实现石河子市的可持续发展。
重点开发区包括了新疆15个地州市中的9个, 范围很广, 经济发展条件较好。2007年2月发改委宏观经济研究院的课题组完成了报告《我国主体功能区划分及其分类政策研究》, 提出国家层面11个重点开发区域中, 就包括天山北坡经济带。重点开发区要充实基础设施, 改善投资创业环境, 促进产业集群发展, 加快工业化和城镇化, 实行优先重点开发、以部分带动总体的发展战略, 承接优化开发区域的产业转移, 限制开发区域和禁止开发区域的人口转移。
Ⅰ类限制开发区包括南疆三地州, 该区集聚经济能力相对较弱, 区域综合承载力相对较差, 国土开发密度相对较低, 生态脆弱。可根据未来建设的需要, 通过审批程序分阶段、分区域转化为重点开发区, 以控制开发次序。Ⅱ类限制开发区域, 根据“十一五”规划纲要初步确定的新疆阿尔泰山地森林生态功能区、新疆塔里木河荒漠生态功能区等部分限制开发区。坚持保护优先、适度开发, 发展特色产业, 并建立规范可行的生态补偿机制。
根据“十一五”规划《纲要》, 禁止开发区主要指依法设立的湿地、动物、文物、地质等保护区以及风景名胜区、森林公园等。据统计, 截至2006年, 新疆共建成各类自然保护区35个, 其中国家级自然保护区8个, 约占新疆土地面积的13.27%。禁止开发区其功能定位主要是资源和环境保护, 应根据法律法规和相关规划对其实行强制性保护, 在保护自然、生态的前提下, 严格按照核心区、实验区、外围区等管理标准, 适度发展生态旅游等产业。
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区域水资源承载力研究 第9篇
关键词：区域综合承载力,承载力评价,系统动力学
0 引言
近年来，频繁爆发的资源短缺、环境污染、生态破坏等危机严重制约了区域经济和社会发展，这使得承载力研究愈来愈引起国内外众多学者和政府的重视，成为国内外热点研究问题之一。区域综合承载力通常指特定区域内所有资源总和 (物质资源、能量资源、信息资源、空间资源、人力资源、社会资源等) ，可提供给该区域综合发展的能力，亦即相当于限制该区域发展水平的最终目标函数。区域综合承载力是制订区域规划、进行区域决策、实施区域管理的基本依据。
1 国内外研究现状及发展动态分析
1.1 承载力概念演进及指标体系构建的相关研究进展及评述
随着人们对自然界的认识在深度和广度上的不断拓展，承载力的概念及其相应理论在不同的阶段也在不断发展之中[1]。1921年，帕克 (Park) 和伯吉斯 (Burgess) 首先提出承载力概念[2]。其后，土地承载力、人口承载力、水资源承载力、矿产资源承载力、环境承载力等概念研究也应运而生。1949年，美国的Allan将土地承载力定义为：“在维持一定水平并不引起土地退化的前提下，一个区域能永久地供养人口数量及人类活动水平”。Peng等认为“资源环境承载力是环境系统所能承受的人类各种社会经济活动的能力”[3]。Schneider认为，“环境承载力是自然或人造环境系统在不会遭到严重退化的前提下, 对人口增长的容纳能力”[4]、Seidal等[5]认为，“在生态环境保护与资源持续利用之间应寻求适度承受能力的动态平衡临界点”。在我国，任美锷最早注意到承载力研究的重要性，在20世纪40年代首先计算了土地承载力。1986年中科院综考会开展的“中国土地生产潜力及人口承载量研究”是我国迄今为止进行的最全面的土地承载力研究。高吉喜认为，“生态承载力是生态系统自我维持、自我调节能力，资源与环境系统的供容能力及其可维育的社会经济活动强度和具有一定生活水平的人口数量”[6]。《国家“十一五”海洋科学与技术发展规划纲要》中首次出现了“综合承载力”这一概念，这是对承载力概念的一次重大发展。综合承载力从其内涵来看，包括资源、环境、生态、经济、社会承载力5方面内容。在承载力指标体系研究方面，刘子刚、蔡飞通过主成分分析等方法筛选出58个指标，构建了区域水生态承载力评价指标体系[7]。邬彬等构建了深圳市水环境承载力评价指标体系，并采用河道一维模型和多极关联评价模型分别对深圳水环境容量及其承载力进行了评价[8]。上述研究表明：一方面，国内外学者在对承载力的认识和指标体系构建方面已经取得了丰硕成果;另一方面，以往的研究成果大多集中在单一资源承载力方面 (如：水资源承载力，土地承载力等) , 不同学者构建的承载力指标体系也具有较大的差异，且往往受限于评价指标不确定性因素的影响。目前，承载力研究对象正逐步从单一要素转向复合系统。人们更加关注“资源-环境-社会-经济”复合系统的可持续发展，在研究过程中涌现出一系列管理科学问题。
1.2 承载力评价方法的相关研究进展及评述
近年来，国内外学者关于承载力的评价与测算研究主要从压力角度 (即用种群数量、环境污染强度、人口数量等指标来表征承载力) 和支持力角度 (即以资源供给量或环境容量指标直接表征) 两方面展开[9]，提出了多种方法，主要有：生态足迹法、综合指标评价法、供需平衡法、系统动力学方法、神经网络评价法等。20世纪90年代初, 加拿大生态经济学家William和Wackernagel提出“生态足迹”方法评价承载力，将其定义为:任何已知人口的生态足迹是生产这些人口所消费的所有资源和吸纳这些人口所产生的所有废弃物所需要的生物生产土地的总面积和水资源量[10,11]。英国爱丁堡大学Slesser教授提出采用ECCO模型作为新的资源环境承载力的计算方法[12]，来综合反映人口、资源、环境与发展之相互关系。杨怡光建立了武汉城市圈人口数量与生态承载力的动力学仿真模型[13]。付强等、陈乐天等分别采用权重求和及状态空间法，得到反映承载力状况的综合参数[14]。高吉喜从供需平衡角度来衡量承载力状况[15]。张万顺等研究了模糊数学方法与系统动力学方法在承载力评价上的差别[16]。黄常锋等采用相对指数评价方法对新疆可持续发展进行了静态和动态分析[17]。刘爱珍等建立了滨海区域综合承载力评价模型，并以天津滨海区域综合承载力评价的对比研究检验模型的有效性[18]。上述研究表明，目前承载力的评价与测算方法偏重于对承载力的静态评价，在承载力的动态评价方面尚显不足。上述研究大多是在确定性条件下进行的，对于具有随机性、模糊性的指标变量，其取值往往是凭经验或感觉给定的。事实上，指标变量取值往往是随机性与模糊性相互交织、不可分割，这就对上述评价与测算方法造成了极大地困扰。
1.3 承载力系统动力学分析及其预测的相关研究进展及评述
系统动力学在资源、能源、以及可持续发展等方面已取得丰硕成果。Roger F.naill (1992) 构建的美国能源供需系统动力学模型并用之于对国家能源政策分析。高新才等建立了黑河流域水资源承载力、人口承载力的系统动力学模型[19,20]，并利用Vensim软件, 预测了间黑河流域水资源在三种发展模式下的承载能力及人口承载力的演化情况。王海宁等建立了陕西省地下水资源承载力的系统动力学模型，预测了陕西省不同发展策略下水资源承载力的数值[21]。解海静等针对密云水源地水环境承载力系统的复杂性，建立水环境承载力系统动力学模型，并进行了模拟与预测[22]。王勇等建立了天津市水资源承载力系统动力学模型, 并通过比较4中发展模式下水资源承载力的演化特征[23]。范英英等[24]建立北京市水资源系统动力学模型，研究了北京市5项水资源政策对水资源承载力的长期影响。上述研究表明，在承载力研究中，用系统动力学建模具有建模规范、方法简单灵活、计算量小等特征。利用Vensim软件上机模拟，便于搜寻影响承载力演化的关键变量以及更清晰的理解各个子系统之间的内在联系，能够有效实现对承载力的演化预测，为承载力预警管理奠定基础。然而，利用系统动力学研究大尺度区域上的综合承载力演化规律的案例还比较缺乏，关于不确定条件下的系统动力学建模的理论与方法有待进一步研究。
2 研究展望
水资源承载力的研究方法分析 第10篇
水资源承载力是承载力在水资源领域中的具体应用, 从物理学角度来看, 承载力是指物体在不受到外界破坏的基础上, 所能够承受的最大压力。随着人口数量的增加、资源环境问题的严重, 承载力这一概念逐渐受到社会各界的广泛关注。但是国外针对水资源承载力的研究有限, 通常情况下, 都是将研究局限在水资源的可持续发展中, 而国内关于水资源承载力的研究主要集中在对其基本内涵、评价指标中。
就目前来看, 水资源承载力这一概念并没有得到统一, 国内的学者面对这一问题, 也都是仁者见仁智者见智。但是从整体上来看, 可以将水资源承载力的基本概念简单的分为三大类, 第一:将水资源承载力定义为水资源能够承受的最大支撑力;第二, 将水资源承载力定义为水资源补给的最大规模;第三, 将水资源承载力定义为水资源可开发的最大容量;这三种观点各有利弊。它们虽然从三个不同的角度的处罚, 但是从内部联系来看还是有一定联系的, “最大支撑力”更加适合评价水资源目前或者在不久的将来社会、经济发展规模的支撑程度和承受能力, 而不能精确的反应出可承受的最大范围;而“最大规模”能够满足这一要求;“最大开发容量”能够间接反应出最大的发展规模。
水资源承载力分析必须要建立在可持续发展的基础上, 实现水资源的科学利用和高效循环, 为生态环境留有充足的水资源, 维持大自然的生机和活力, 剩下的一部分才用于社会经济的发展。
综上所述, 水资源承载力就是在一定的社会、经济条件下, 在满足社会生态发展基本需要的前提下, 使水资源系统保持合理规模, 以实现可持续发展。
2水资源承载力的研究措施
国内外学者在对水资源承载力进行了长时间的分析研究后, 开始形成全新的研究思路, 并形成了全新的研究成果。促使水资源承载力的研究方措施开始发生大幅度转变, 由之前单一的、静态分析模式转变成了多样的、动态分析模式。就目前来看, 流行于界内的研究措施还是有很多种, 极具代表性的研究措施在此进行重点阐述, 主要包括多目标分析法、系统动力学法和综合评价法、常规趋势法等。
第一, 多目标分析法。它在实际应用中, 需要确定周围的人口信息、经济发展情况和生态环境信息, 只有明确了这些基本信息, 才能分别列出这些指标的具体要求, 才能在坚持可持续发展的基础上, 不过分强调单个目标的最大化, 而是追求整个效益的最大化。多目标分析法是一种典型的规划方法, 它和综合评价法的不同表现在:评价模型第一步要求设计科学的方案, 才能进一步对承载力进行综合评判, 需要建立多目标模型, 才能计算出最精确的答案, 而多目标分析法主要是利用降维手段, 把计算中遇到的问题和困难按照一定转化方式变成单目标规划, 利用优化算法求解, 在此项计算过程中, 如何确立目标函数、如何精确选择降维算法都是计算中的重点和重点。而具体的计算模型如下:
第二, 系统动力学。这是1956年, 由麻省理工学院设计的一种计算机仿真实验, 在实际应用过程中, 适用于研究复杂系统, 将定性和定量分析融入在内, 形成了系统性、综合性分析。系统动力学建立在动力学基础上, 将水资源承载力模型经过微分方程进行科学模拟, 完成对当前社会经济、生态环境的非线性的预测, 将社会经济、资源环境作为一个整体, 对承载力进行动态分析。系统动力学具有明显的系统性, 并且操作快速有效;但是其应用方式较为复杂, 对数据精确度要求更严格。具体模型如下:
首先, 对系统中组成部分的因果关系进行科学分析。也就是说系统内部各组成部分在运行过程中, 存在着密切的、复杂的因果关系, 这种因果关系在很大程度上影响着系统运行、发展规律。
其次, 需要绘制出精确可靠的系统流程图;在绘制过程中, 将系统当做信息反馈工具, 对内部所有组成部分以及因果关系的管理控制, 用专门的图案或符号进行描述, 通过这种方式得到的流程图被业界称为系统流图。
最后, 需要成立系统方程式, 在系统动力学模型中, 对水准变量的变化情况进行了明确的描述, 一般形式为:Lk=Lj+ (IRjk-ORjk) ×DT, 其中Lk, Lj是kj时刻的水准, IRjk, ORjk是kj时刻中间时段的流入和流出速度, DT为k、j中间的时段。
第三, 综合评价法。这种方法需要建立适当的评价指标体系, 并在该体系的指导和约束下对水资源承载力进行科学的综合评价, 从而获得一个相对全面、精确的水资源承载力判断结果。
其评判过程通常情况下有选择评价指标、确定指标权重、选择评价方法之分。在现代社会中, 综合评价法有很多类型, 都有着不同的优点和缺点, 其适用范围也不同, 这些综合评价方式已经广泛的应用到水资源承载力的研究分析中, 但是在实际应用过程中, 这些方法都过分依赖正确的评价指标, 只有确保评价指标的真实性, 才能更加准确、真实地检测出水资源承载力的大小, 如今, 评价指标的确立很多情况下, 都是根据专家的主观经验和认识来确定的, 尚未形成统一的、明确的规定, 对这方面的研究还有待深入, 在此我们将模糊综合评判模型作为典型措施, 阐述此方法在对水资源承载力进行综合评价时应用方式。
假设两个不同的有限论域U={u1, u2, …, un}和V={v1, v2, …, vn}, 其中U代表评价指标的集合, 而V代表评语的集合, 模糊综合评判为以下模糊变换, B=A*R, 其中A代表模糊权向量, 就是各评价指标的相对重要性, B作为V的模糊子集, 代表评价对象对特定评语的总隶属度, 其中R代表U对V的隶属度。第i行、第j列元素则代表被评价对象从指标角度看对等级模糊子集的隶属度, 而*属于一种合成运算, 代表着{×, +}, {^, ⅴ}。
第四, 常规趋势法, 它是基于统计分析的研究方法, 可以在实际应用中选择一个多项或者单项指标。这是体现一定范围内水资源现状、阈值的最简单、最直接的方法。例如, 用固定范围内的人均水资源占有量及其开发利用率, 对水资源的承载能力进行概括总结, 这些指标能够在很大程度上反映出区域水资源的承载能力, 并且具有很强的直观性和便捷性, 但是, 从另外一个角度来看, 此方法并不能完全依据每项指标就对承载力进行正确的综合判断, 因为其在运行过程中, 在一定程度上忽略了各项指标之间的相互关系, 这种方式并不能全面的反应出区域水资源的承载力。
对上述方法进行总结, 我们可以看出, 水资源承载力的计算措施, 大体上可以被分为两类, 其一评价性措施, 主要对水资源的发展规模、支撑程度进行综合性评判;其二规划行措施;这两种措施在一定程度上对应了承载力的“最大支撑能力”、“最大支撑规模”要求, 将两者有效结合是未来水资源承载力计算而得重要趋势, 也是得到有效评价、获得最佳方案的重要途径, 当前研究领域, 就有很多计算方法是在此基础上出现的, 比如遗传算法以及粒子群优化算法等。
参考文献
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