以傳播城市化專業知識為己任
2024年11月24日
星期日
設為首頁
|
加入收藏
搜索
水資源是人與其他生命系統不可缺少的一種寶貴資源,是社會經濟發展的基本支撐條件。通過影響農業生產、工業生產、居民生活和環境質量,水資源影響著城市的社會經濟水平。在改革開放以來的30年內,北京經歷了快速的國民經濟發展,但這也對水資源造成了更大的壓力,使得北京成為世界上嚴重缺水的大城市之一。由于未來的經濟和人口發展規劃對水資源供給提出更高的要求,因此,論文利用系統動力學(SD)的原理和方法,首先構建了氣候干旱和經濟發展雙重壓力下的北京水資源承載力模型,進而在中國北方干旱化大背景和北京城市規劃目標的基礎上,設計了規劃發展情景、氣候干旱情景和適應對策情景并進行了模擬分析。1990~2005年的模型檢驗結果表明該SD模型具有一定的可靠性,能在一定程度上模擬北京水資源的復雜變化過程。2006~2020年的模擬結果顯示氣候干旱下北京水資源可供應量減少到29·88×108m3,比起2005年減少了7·62%,遠低于按規劃目標發展下的水資源需求量52·83×108m3。在水資源的約束下,人口和經濟發展受到限制,北京可承載農業總產值、工業總產值和人口分別為128·05×108元、3 152·69×108元和1 167·18×104人,遠低于北京城市總體規劃設想。比較3種適應對策,開展調水工程對人口承載力影響最大,依靠科技進步對經濟發展影響最大,產業結構調整的作用比較小。綜合各種適應對策和氣候干旱作用之后,水資源可供應量、人口和經濟發展承載量接近或超過規劃目標要求。
水資源是人與其他生命系統不可缺少的一種寶貴資源,是社會經濟發展的基本支撐條件。在城市地區,水資源主要靠影響農業、工業生產、居民生活和環境質量影響城市的社會經濟水平,從而影響城市的發展,所以城市區域的水資源承載力受到廣泛的關注。關于承載力的研究最早可追溯到1921年,之后承載力概念被廣泛用于人口學、資源學和環境科學領域。目前,區域水資源承載力的估算主要有兩種觀點:一是水資源對該地區生態與環境系統和社會經濟系統的“最大支撐能力”的觀點,是從分析水資源承載力系統中的現象入手構建指標體系,采用評價的方法與評價標準比較,得出“最大支撐能力”。最主要的方法有模糊評價法、灰關聯度評價法和主成分分析法等,但這種方法往往局限于單因素的表現,不能深刻反映多因素間的關系,并且評價指標體系建立有一定的主觀性,因此最終結果大多作為定性判斷;二是水資源對該地區生態與環境系統和社會經濟系統的“最大支撐規模”,即某一地區的水資源,在一定社會歷史和科學技術發展階段,在不破壞社會和生態系統時,最大可承載的農業、工業、城市規模和人口的能力,為水資源承載力。主要研究方法包括:①常規趨勢法;②系統動力學法;③多目標綜合分析法。由于沒有全面考慮影響水資源承載力中各要素的相互制約和作用關系,常規趨勢的結果很難準確反映真實情況,而多目標非線性規劃問題由于求解技術比較困難,往往將目標簡化,所以較難反映系統內部的復雜關系。系統動力學是1956年由美國麻省理工學院Forrester JW創立的一門分析研究信息反饋的學科,具有高階次、非線性、多變量、多反饋等特點,利用此模型可較好把握系統的各種反饋關系,并對系統進行模擬和預測。雖然系統動力學法對參量和數據的需求量比較大,但其能反映復雜系統反饋的優勢很早就被承載力研究者注意。上個世紀60年代末,由美國麻省理工學院的梅多斯等學者組成的“羅馬俱樂部”,就利用系統動力學模型對世界范圍內的資源(包括土地、水、糧食礦產等)環境與人的關系進行評價。構建了著名的“世界模型”和經濟的“零增長”發展模式。近來的研究表明,在水資源承載方面,系統動力學模型是分析變化原因、模擬變化過程和預測變化結果的有力工具,同時為規劃和政策制定提供了可參考的信息。徐建華等利用系統動力學構建了綠洲型城市生態經濟系統模型,對新疆奎屯市的持續發展進行了模擬;左其亭等將系統動力學模型與其它定量模型進行耦合,形成人水系統演變的嵌入式系統動力學模型。
在改革開放以來的20多年內,北京經歷了快速的人口和經濟發展,但這也對水資源造成了更大的壓力。北京現在的水資源人均占有量約300 m3,是世界人均水資源量的1/30,遠低于國際行動人口組織提出的人均1 000 m3的下限,為世界上嚴重缺水的大城市之一。水資源的可持續利用是保證可持續發展的重要基礎,近年來,北京地區的干旱和污染造成水資源進一步緊缺,水資源已經成為影響區域發展的重要限制因素。有的研究者分析了氣候變化對北京水資源的影響,如劉中麗分析了降水和溫度對北京水資源的影響,認為水資源主要受大氣降水制約,而溫度通過間接的方式影響水資源量;張慶云分析了1880年以來華北降水量和水資源的變化趨勢,認為其存在明顯的年際和年代際變化;陳惠娟等比較了北京、上海和廣州的水資源消耗和經濟、氣候的關系,認為溫度是影響城市氣候耗水量的主要因子。有的研究者分別研究了用水結構、節水狀況、境外調水、用水價格調整等政策和對策對北京水資源承載力的影響。如馮海燕等利用系統動力學模型衡量了
北京水資源在不同情景下可承載的工業、農業總產值和人口數量,認為延續現狀的用水模式,未來的水資源承載力將非常脆弱;范英英等模擬了5項水資源政策對水資源承載力的影響,認為調水工程對水資源承載力意義重大;王雙等模擬了水資源約束下的北京土地利用變化,發現水資源通過限制經濟和人口發展將更直觀和深刻地影響北京的土地利用狀況。通過對已有研究綜合分析,可以看出目前大多數系統動力學模型正嘗試綜合考慮自然條件和社會經濟對系統的綜合影響,但能同時評價氣候系統和社會經濟系統兩者作用下的水資源承載力模型還比較少見。同時,對氣候系統和社會經濟系統雙重壓力下水資源
承載力變化的適應對策的定量模擬分析也非常缺乏。因此,本文利用水資源承載力理論和系統動力學的方法,構建自然和人為雙壓力下的水資源承載力模型,分析水資源對社會經濟系統的約束作用。并且利用情景分析方法,試圖通過不同政策/對策的發展情況設置,氣候干旱和經濟發展雙重壓力下的北京水資源承載力變化情景模擬研究。
(1)在氣候干旱與經濟發展雙重壓力下,北京水資源的供需矛盾存在進一步加劇的風險。本文利用系統動力學的原理和方法,構建了氣候干旱化和經濟發展雙重壓力下的北京水資源承載力情景模型。1990~2005年的模擬結果表明該模型具有一定的適用性和有效性,有助于理解氣候系統和社會經濟系統雙重壓力對北京水資源承載力變化過程的可能影響。在此基礎上,模擬分析了2006~2020年不同情景下的北京水資源承載力的動態變化過程。
(2)在假定的華北地區氣候持續干旱的情景下,地表濕潤指數將下降0·06,到2020年北京水資源可供應量減少到28·38×108m3,比起現狀年份(2005年)減少了7·62%。遠低于按規劃目標發展下的水資源需求量52·83×108m3。在水資源的約束下,人口和經濟發展受到限制,北京可承載農業總產值、工業總產值和人口分別為128·05×108元、3 152·69×108元和1 167·18×104人,遠低于規劃的172·59×108元、5 005·06×108元和1 800×104人設想。
(3)研究表明,調水工程、科技進步和產業結構調整均是目前北京有效減輕水資源短缺、提高水資源承載能力的方法。對于人口承載力,調水工程影響較大;而對于經濟承載力,科技進步的影響較大。但是,科技進步通過開源節流的方式增加水資源量,對其他地區依賴性較小;調水工程對其他地區依賴過重,可能成為發展的隱憂。綜合氣候變化和人為影響,發現綜合調水工程、科技進步和產業結構調整對策能減輕干旱化帶來的北京水資源短缺壓力,并且能承載接近或超過規劃目標的人口和經濟發展水平。
