水资源人口承载规模研究.docx

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1、水资源人口承载规模研究（水土保持研究杂志）2014年第三期区域特征与研究方法榆林市位于陕西省最北部，东经，北纬，总面积万，占全省总土地面积的。榆林地处中温带干旱、半干旱大陆性季风气候区，日照充足、四季分明。年均气温，全市多年平均年降水量为，是陕西省降水量最少的地区。地势从西向东、从西北向东南倾斜，境内平均海拔。全市地貌大体以古长城为界，北部为风沙草滩区，地势平缓，沙丘连绵，约占全市总面积的；南部为黄土丘陵沟壑区，地面支离破碎，易引发水土流失，约占总面积的。境内河流主要有黄河水系和陕西省唯一的内陆水系，黄河流经府谷、神木、佳县、吴堡、绥德、清涧县，共，其支流无定河为全市最大河流，流域面积占全市总

2、面积的；内陆水系较大的有八里河和红碱淖，北部风沙区还有大小不等的海子，分布在神木、定边县北部的沙漠闭流区，流域面积占全市总面积的。榆林地区土壤呈现较为典型的非地带性土壤分布，市域内植被主要有种类型，分别是草场植被、落叶阔叶灌丛、落叶阔叶林、沙生植被、草甸、盐生植被、沼泽及水生植被。榆林市水资源总量少，时空分布不均，北丰南贫、季差剧烈。全市多年平均水资源总量为亿，其中地表水资源量为亿，地下水资源量为亿，水资源可利用总量为亿，人均地表水资源量，仅为全国平均值的，耕地亩均水资源仅为，为全国平均值的，属资源性缺水地区。根据年的径流实测资料，全市平均降水量减小，地表水资源量减少了，主要河流近来的径流呈现

3、出减小态势，径流量削减量最大的皇甫川为。在煤、气、油等北部能源富集的榆阳、神木、府谷、横山、靖边、定边六县区水资源总量为亿，占全市总量的，水资源相对丰富，为北部县区能源开发建设创造了有利条件。相比之下，南部丘陵区地形破碎，且河流含沙量大，地下水埋藏深，可开采量小，开发利用难度较大，加之人口密度大，人均水资源量低，严重制约南部县区经济社会发展。水资源承载力的研究方法与模型本文所要讨论的水资源人口承载力是指流域在不同阶段的社会经济和技术条件下，在考虑区域水资源禀赋、开发利用潜力以及当地经济发展水安然平静构造、资源开发和利用的前提下，流域水资源能够维系和支撑的人口总量，即一个区域在水资源的约束下能够

4、到达的最大承载人口数量。关键指标的选取水资源承载力评价指标不仅是水资源承载力大小的评判根据，而且也是水资源承载力大小的决策工具，选取能反映社会经济系统发展规模的指标体系成为问题的核心。水资源承载力的大小遭到众多因素的影响，主要包括水资源禀赋、经济发展水平、人口与生态和环境状况等指标。指标的选取既要反映“水资源系统社会经济系统生态系统中的水资源数量与质量、开发利用状况及其动态变化对水资源承载力的影响，又要反映被承载的社会、经济系统发展规模、构造及发展水平变化对承载力的影响，以及水资源系统、社会系统、经济系统及生态环境系统之间的协调状况。在实际计算经过中，水资源承载力评价指标的选取有不同的做法。其

5、一从定义出发，直接选取可支持人口数量、产业发展规模等人口和社会经济发展指标，作为衡量水资源承载力大小的根据；其二从水资源可供水量、需水量、可承载人口规模等方面综合考虑建立水资源承载力评价指标体系。指标的选取直接关系着水资源承载力计算的结果，不同的指标选取，计算结果也大相径庭。以北京市为例，根据现有的计算结果统计，水资源人口承载力最大值为万人，最小值仅为万人，承载力值的宏大差异与水资源量指标的选取有密切关系，已有的研究中仅对水资源量这一指标就划分了天然水资源总量、供水总量、生活用水量三类，这三者之间的数量差异直接导致了水资源人口承载力的不同计算结果。建立评价模型国内外对资源承载气力化的计算方法大

6、体分成两大类：一是评价方法，从分析水资源承载力系统中的现象入手构建指标体系，构建评价方法及模型，综合评判水资源对某种发展规模的支撑程度，主要方法如模糊评价法、灰关联评价法、主成分分析法等，这类方法局限于水资源承载力系统中各个因素的表象上，在指标体系、评价标准和评价方法的选择上主观性较大，因而最终结果只能用于定性判定；二是规划方法，通常从水资源承载力系统中各个因素的互相作用关系入手，构建数学方程模拟各个因素的发展，通过变量将数学方程耦合成水资源承载气力化模型，目的在于计算最大承载规模。主要有常规趋势法、系统动力学法、多目的综合分析法、人工神经网络和遗传算法等，此类方法在探索各个因素的互相作用关系

7、上有所突破，但这种方法经过复杂，涉及的参变量不好把握，容易得出不合理的结论。本文基于可持续发展理论框架，在赵建世、石培基等学者提出的城市适度规模计算模型的基础上，运用模型，对水资源约束下的城市人口适度发展规模进行计算与分析，该模型指标量较少，容易获取，且全面反映了城市发展中缺水、污水等水资源问题，能够很好地解决城市发展经过中人口规模与水资源之间需求与制约的关系。值代表水资源的超载程度，当时，区域或流域处于超载状态，值越大，超载程度越严重；当时，讲明区域或流域的承载潜力大，值越小，其水资源的承载潜力越大，可包容的人口量越大。在应用上述方法模型时，需要考虑的关键因子是区域的水资源量、水资源可利用量

8、、不同水平年人均生活需水量、耗水量。榆林重点开发区水资源的人口承载量分析水资源承载力的各项指标分析榆林市供水量与供水构造分析供水量主要包括地表水源供水、地下水源及其他水源供水。在各供水水源中，地表水源供水量所占比例最大，占总供水量的，其中引水工程供水量占；集雨工程和污水处理再利用供水量相对较少，仅占；微咸水在榆林市利用率已到达。在年期间，研究区总供水量有较大增长，地表水源供水所占比例有所下降。年，全市各类水利工程年供水量亿，占全市水资源总量的；其中地表水亿，占总供水量的；地下水亿，占总供水量的；其他供水量约占亿附图。由于受地理位置影响，水利工程分布不均，造成各分区供水能力有余有缺。从人均供水能

9、力的空间分布情况来看，人均供水能力由北向南、由东向西呈现递减的趋势。各县区中人均供水能力最大的是榆阳区，为人；其次是横山县、神木县，人均供水能力均到达人以上；再次是米脂县和府谷县，人均供水能力均到达人以上，其余各县的人均供水能力都在人下面图。本文根据区域水资源情况、供水工程设施、来水条件、产业需水情况，结合引黄取水、区域调水工程，提出不同水平年不同降水条件下的区域可供水量。详见表。根据榆林市对国家级能源化工基地的建设要求，将来将新增大批煤炭开采、煤电转化、煤化工等产能，水资源需求将大幅增长；加之该地区属于半干旱地区，降雨量少，蒸发强烈，当地自产径流量少，水资源开发条件较差，将来水资源的缺乏势必

10、难以支撑国家能源化工基地建设的需求。榆林市用水量与用水构造分析用水量分为社会经济用水和生态系统用水，社会经济用水按生活、工业、农业部门划分。其中，榆林市用水大户为农田灌溉用水，占总用水量的，其次是工业用水，占总量的，林、牧、渔、畜业用水占，居民生活用水、城镇公共用水分别占，生态环境用水仅占。在年间，榆林市人均总用水量由下降到，单位用水量、工业用水指标、农田灌溉用水指标下降趋势显著，而城镇生活、农村居民用水指标则逐年略有上升。生活用水。生活用水包括城镇生活用水和农村生活用水。城镇生活用水包括城镇公共设施和流动人口用水，靠地表水供应；农村生活用水包括大小家畜饮水，以取地下水为主。由于农村住宅一般没

11、有给排水设施，用水定额低，耗水率较高，因而近似以为农村生活用水量基本是消耗水量。在年，随着人民生活水平不断提高，生活配套设施日益完善，生活用水定额呈现逐年上升趋势。人均城镇生活用水指标增长到，农村生活用水指标增长到，分别增长了，。从图中能够看出，年的城镇人均用水量表现出比往年减少的趋势。事实上，由于该年人口城镇化呈现爆发式增长，大量的农村人口转化为城镇人口，本来增加的城镇用水量在人均水平上呈现出降低的趋势。生活用水量占总用水量的比重较小，但对用水保证程度要求较高、对水质好坏也有较严格的标准。目前，榆林市的所有中小河流上改建的库坝已基本建成，解决水瓶颈制约的唯一出路，只能从黄河干流引水。生产用水

12、。农业用水包括灌溉用水和林牧渔用水两部分。年，全市农业用水量呈缓慢上升趋势，年均增长率为；农田实灌面积增加了万，农田灌溉用水量增加了万；林牧渔业面积呈增长趋势，由年的万发展到年的万，用水量增加了万。随着农业灌溉技术的改良和农业构造的调整，单位面积灌溉用水量下降了。历年农业用水情况见表。工业用水包括火电和一般工业用水。年，榆林市工业用水量总体呈增长趋势，年均增长率达，全市工业用水量在间增加了倍。从行政分区来看，工业用水量增长最快的是神木县，年均增长到达；全市生产用水量占总用水量的。随着工艺的改良和产业构造的调整，万元产值用水量明显下降，来降低了，单方水产出增加了倍。遭到产业构造调整、企业经营状况

13、、用水管理水平及节水水平等因素的影响，各年份及各地区的增长率并不平衡。历年主要工业部门用水情况见表生态用水。年间，随着城市化进程的不断推进，对城市的绿化及景观环境建设的力度也不断加强，生态环境用水量呈逐年上升趋势，从年的万增至年的万。年均增长最快的是神木县，其余各县在经济发展的同时，也相应地加大了对生态环境需水的重视。人均用水量法预测供、需水量根据榆林市统计年鉴数据分析，从年改革开放初期到如今，榆林市人口发生了很大的变化。年榆林市人口净增量为万人，常住人口年均自然增长率，年平均增长率为，榆阳区人口增长率最高，为，最低为吴堡县。年以来城镇人口年均增长，农业人口从年开场逐年减少，市内出现了以榆林主

14、城区为中心，以神木、靖边、绥德为副中心，以其他县城和中心城镇为重点，构成劳动力转移和人口集聚格局。由于能源化工基地的建设与高速发展，神木县、榆阳区等经济迅速膨胀，吸引大量外来人口流入，造成这些地区人口呈不稳定、急速增长的态势。根据用水类型进行预测，将水资源需求划分为生活需水、河道外生产需水、河道外生态环境需水以及河道内需水。以年为基准年，采取人均用水量法分别预测近远期水平年年和年的需水量。计算公式如下：根据社会经济、国民经济发展指标、水价水平，结合生活用水习惯和现状用水水平，参照建设部门已制定的城镇用水标准，同时借鉴国内外同类地区或城市生活用水定额，拟定城镇和农村居民生活用水定额，并以年的生活

15、需水量为基准，采用人均综合用水量加趋势微调方法对年、年在不同保证率下的需水量进行预测，根据人均用水量的变动趋势对预测值加以修正，以保证预测成果愈加接近实际。生活需水量。以年为基准年，年和年各县区常住人口根据（榆林市国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要）确定的年均自然增长率进行预测。榆林市各县区城镇常住人口数根据城镇化率预测，年、年城镇化率分别为，。根据（城市居民生活用水量标准），根据经济社会发展水平、人均收入水平、水价水平、节水器具推广与普及情况，结合生活用水习惯和现状用水水平，参照建设部门已制定的城市镇用水标准，参考国内外同类地区或城市生活用水定额，分别拟定各水平年城镇和农村居民生活用水定

16、额，建议年城镇生活需水定额取人，农村生活需水定额取人；年城镇生活需水定额为人，农村生活需水定额为人。经测算，到年、年榆林市生活需水量分别为万和万附图。生产需水量。生产需水量包括农业需水、工业需水、建筑业需水和第三产业需水。考虑到榆林市灌溉面积比拟分散，已经处于较高的灌溉水平，要进一步提高灌溉效率，降低亩均用水量的难度很大，因而建议农业用水维持现状不变，即农业的增长主要靠技术进步、制度创新、管理水平提高等因素完成。根据榆林市农业发展指标和拟定的定额，预测各规划水平年的需水量统计结果如表所示。工业需水预测中，分别将采掘业、火力发电、煤化工、盐化工作为主要耗水户进行测算。榆林市用水量较大的采掘业主要

17、包括煤炭、石油、天然气的开采，单位产品用水定额采用（陕西省行业用水定额）年修订的规定值；火力发电用水量根据装机容量、年利用小时数和装机取水定额确定，年利用小时数根据计，装机取水定额根据（陕西省行业用水定额）确定；煤化工和盐化工由于产品诸多，且缺乏部分产品的用水定额，通过借鉴并引用历年煤炭及转化、盐化工产业的发展趋势进行预测。建筑业需水量预测采取万元产值用水量指标计算。榆林市年建筑业用水指标为万元，随着施工技术进步，年和年可分别根据节水和计算。通过分析，采用年建筑业总产值序列作为回归样本，通过线性回归进行趋势外推年和年的总产值，预测榆林市第二产业的需水量，年为万，年为万。第三产业需水采用万元产值

18、用水量指标计算。结合用水现状分析，预测各规划水平年的需水定额，进行需水量的预测。以年第三产业总产值序列为样本进行趋势外推，估计榆林市第三产业的需水量，年为万，年为万。河道外生态环境需水。河道外生态环境需水主要包括城市生态环境需水和农村生态环境需水，农村生态环境需水已经在农村居民生活用水定额中考虑，在此不再重复计算。考虑到河道内需水量不介入河道外水资源供需平衡分析，因而在预测分析中不予计算。城镇生态环境美化根据城市人口多少及人均生态环境美化需水量确定。结合榆林市实际情况，根据经济和社会发展的规模及需要，城市生态环境需水主要考虑绿地需水，估计年和年榆林市城镇人均绿地面积分别为和，估计榆林市生态环境

19、需水量，年为万，年为万。综合榆林市生活、生产和生态环境三大用水户需水量，在不同保证率下需水量统计结果见表。代表年的需水量年为万，年为万，年为万；代表年的需水量年为万，年为万，年为万；代表年的需水量年为万，年为万，年为万。人均水资源量变化趋势分析根据年的人均水资源量统计数据，榆林市水资源与人口的空间分布极不平衡，全市水资源总量较少，人均用水量在全国属于相对较低水平。榆林市人均占有水资源量由年的下降到年的图，年均递减，仅为全省人均占有量的，为全国人均占有量的。全市有的县区人均水资源量低于，现已经到达国际公认的缺水标准，人均水资源量最低的子洲县，只要。人口与水资源矛盾表现最为突出的为吴堡县，人均水资

20、源量多年平均值仅为人，居民的日常生活用水得不到保障；神木县的水资源量相对较丰富，人均水资源量多年平均值为人，其次是榆阳区，值为人；定边县与靖边县处于周期性用水紧张状态。榆林市水资源承载人口规模计算本文以年的水资源数据、社会经济统计数据作为基础数据，从供用水量、人均水资源量两个角度分析水资源对人口发展的可持续条件，结合不同水平年的需水量预测结果，运用水资源承载力及城市人口适度规模模型，计算榆林市水量承载能力人、水质承载能力人、城市适度规模人以及超载度。模型参数确实定，人均污水排放量取年榆林市人均排放量，为人；一般来讲河流具有自净能力的径污比最低限为，河流自净能力可按计算。模型计算结果如表所示。根

21、据对榆林市水量、水质承载力的计算，榆林市将来将以水量超载型为主。通过对超载度的计算，值为，水资源的人口承载力均处于超载状态，超载程度随时间的增大呈现出加重的趋势。以年作为基础参照数据，根据对人口增长趋势的一元线性回归分析，计算出将来水资源的城镇、农村人口承载力，如表所示。结果显示，在将来内，榆林市城镇人口处于超载状态，随着时间的增加，超载状态居高不下；而农村人口在将来内人口在水资源承载范围之内，且呈现出承载能力逐步加强的趋势。到年，水资源能够承载的城镇人口的超载程度到达；到年，超载程度降至，超载形势严峻。由于城镇化是将来必然的发展趋势，因而将来区域经济的集聚势必会造成人口的增长，进而加重人与水

22、资源之间的矛盾，城镇化与水资源互相制约的作用会愈加明显。结论与讨论水资源人口承载力作为衡量人与自然协调程度的重要指标之一，其水量和水质的承载力对人口、经济发展和生态环境保护同样具有深远影响。本文通过对水资源承载力的概念、内涵、指标体系、模型方法进行理论总结，结合榆林市实例，利用人口适度发展规模预测模型对区域水资源人口承载力进行分析计算。结果表明，在将来内，榆林市水资源处于水量型超载状态，在超载人群中，尤以城镇人口为重，且超载程度随时间呈现出加重的趋势，超载度高达，农村人口尚有承载余地。可见，榆林市作为能源化工基地在一味强调城镇化和追求人口数量并不能保障区域可持续发展。相反，设定过高的城镇化率对

23、城市良性发展造成障碍：将来生活、工业用水量的增长势必会挤占农业灌溉用水，部分原设计农业灌溉功能的水库改为以生活供水或工业供水为主，使得本来存在供水缺口的农业用水无法得以保证。再者，大规模的资源开发不仅给国民经济各用水部门之间造成很多矛盾，而且产生宏大的生态环境压力。在将来的研究中，为进一步缓解榆林市这个重度缺水、其产业布局又以煤化工、盐化工、煤电等高耗水行业为主的地区在将来水资源的人口超载情况下的恶性发展问题，应将水资源的产业承载力、生态承载力纳入研究中，会使得研究结果愈加准确；此外，可以从产业经济和生态环境的角度，以人口中心迁移和空间布局为重点，侧面解决人水压力，进而提高水资源承载力的潜力，为打造能源化工基地水资源保障体系提供科学根据。