提高水資源合理配置水平，充分合理利用有限的水資源，都離不開對水資源承載能力的了解與測量，本文主要探討水資源承載力評價方法。

　　《水利水文自動化》是由水利部南京水利水文自動化研究所主辦的期刊。全國性科技期刊。讀者對象主要是我國廣大水文站網(wǎng)工作者，水利、水文、水電、交通、能源、地質(zhì)、環(huán)保、化工、農(nóng)林、航運、水資源和水利電力工程等有關(guān)部門的工人、工程技術(shù)人員和院校師生等。

　　不同的土地利用方式對水資源的需求存在巨大的差異，以河北省黑龍港流域為例，進行了水資源承載力評價。為了使評價結(jié)果更加具有現(xiàn)實性和科學(xué)性，采用系統(tǒng)動力學(xué)建立仿真模型，構(gòu)建了基于土地利用的水資源承載力評價系統(tǒng)。通過主要變量仿真數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)的對比可以看出，模型仿真數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)的偏差在 10%以內(nèi)。對于一個復(fù)雜的基于土地利用的水資源承載力評價系統(tǒng)來說，這樣的擬合結(jié)果說明所建模型能夠較真實地反映實際的自然-社會復(fù)合系統(tǒng)。

　　水資源承載力(Water Resources Carrying Capacity – WRCC)是指在一定時期、一定區(qū)域內(nèi)，能夠支撐最大規(guī)模社會經(jīng)濟發(fā)展和維系良好生態(tài)環(huán)境所需要的水資源下限目標[1-2]，其大小隨空間、時間和條件變化而變化，具有動態(tài)性、地區(qū)性、相對極限性、模糊性等特點[3]。區(qū)域水資源承載力評價是開展區(qū)域水資源保護規(guī)劃工作和實現(xiàn)人水和諧發(fā)展的基礎(chǔ)，是區(qū)域綜合承載力評價的一個重要方面。水資源承載力的研究在一定程度上是土地資源承載力研究的進步[4]，研究方法已經(jīng)由過去單一指標、靜態(tài)分析發(fā)展到系統(tǒng)多目標、動態(tài)綜合分析。目前研究水資源承載力的方法很多，代表性研究方法主要有常規(guī)趨勢法、綜合評價法、系統(tǒng)動力學(xué)法及多目標分析法等[5]。

　　為了提高土地和水資源的合理配置水平，使水資源承載力評價結(jié)果更加符合現(xiàn)實同時具有科學(xué)性，本文以黑龍港流域為例，采用系統(tǒng)動力學(xué)建立仿真模型進行評價。仿真模型法主要是通過一階微分方程組來反映系統(tǒng)各個模塊變量之間的因果反饋關(guān)系，是目前應(yīng)用比較廣泛的一種環(huán)境承載力評價的量化方法。其基本步驟是：選擇合理的決策變量，通過調(diào)控變量的值，增加土地利用方式對水資源利用的影響;設(shè)計出多種水資源、土地資源和水土資源利用的模式，通過仿真模擬，定量研究黑龍港地區(qū)水土資源利用與社會經(jīng)濟發(fā)展、生態(tài)環(huán)境的相互關(guān)系;通過對比分析仿真結(jié)果，分別篩選出該地區(qū)水資源、土地資源和水土資源可持續(xù)利用的優(yōu)化模式，為地區(qū)制定經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略、區(qū)域發(fā)展規(guī)劃、水土保持生態(tài)建設(shè)等提供依據(jù)。

　　1基于土地利用的水資源承載力評價系統(tǒng)

　　自然-社會復(fù)合總系統(tǒng)包括人口、經(jīng)濟、水資源、土地資源、環(huán)境等子系統(tǒng)，總系統(tǒng)的層次之間和影響因素之間存在著復(fù)雜的制約關(guān)系，任何一個環(huán)節(jié)處理不好都會影響總系統(tǒng)的發(fā)展動態(tài)，甚至導(dǎo)致整個系統(tǒng)崩潰。因此，要使自然-社會復(fù)合系統(tǒng)始終處于相對穩(wěn)定的動態(tài)變化過程，就需要找到其反饋機制進行調(diào)控。

　　結(jié)合黑龍港地區(qū)發(fā)展特點，對應(yīng)于自然-社會復(fù)合系統(tǒng)，在水土資源有限、人口經(jīng)濟在地域空間高度聚集的前提下，把基于土地利用的水資源承載力評價系統(tǒng)分為人口、經(jīng)濟、水資源、土地資源、環(huán)境等子評價系統(tǒng)，各子系統(tǒng)相互作用、相互影響、相互促進共同實現(xiàn)評價總系統(tǒng)的整體功能(圖1)。

　　2子系統(tǒng)的設(shè)計

　　基于土地利用的水資源承載力評價系統(tǒng)設(shè)計，最大的特點是子系統(tǒng)相互聯(lián)系和互為變量，子系統(tǒng)將其它子系統(tǒng)的輸出作為外部變量輸入到本系統(tǒng)，而自身內(nèi)部的變量也不斷輸出給其他子系統(tǒng)。以人口子系統(tǒng)為例，人口增長受政策因素影響較大，同時也受經(jīng)濟人口容量的影響，經(jīng)濟產(chǎn)值越大，經(jīng)濟人口容量越多，對人口數(shù)量約束越小;與此同時，人口數(shù)量的增加，需要更多的淡水資源和耕地，為滿足生存需要，會進一步開墾耕地、開發(fā)地下淡水資源。在區(qū)域經(jīng)濟人口承載力一定的情況下，人口飽和度可影響人口自然增長率，人口飽和度越高，人口自然增長率越小;而隨著人口數(shù)量的增加，生活污染物排放不斷增加，環(huán)境污染加大，當環(huán)境污染指數(shù)達到一定程度，威脅其生存環(huán)境，影響身體健康，從而導(dǎo)致死亡率增高，最終影響人口增長量[6]。通過對初步建立的模型不斷調(diào)試，最終確定子系統(tǒng)間因果關(guān)系，這是建立模型最重要的一步，直接影響總評價系統(tǒng)的模擬結(jié)果和結(jié)論。本研究設(shè)計的土地資源系統(tǒng)中變量及方程較以往水資源承載力評價做了較大調(diào)整。

　　子系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容如下。

　　(1)人口子系統(tǒng)。主要預(yù)測在人口控制政策及其它限制條件下人口的變化趨勢及其對水資源、土資源需求和經(jīng)濟、環(huán)境的影響。在人口子系統(tǒng)中，設(shè)定總?cè)丝凇⑷丝谧匀辉鲩L量、人口自然增長率、經(jīng)濟人口容量、人口飽和度等變量。

　　(2)經(jīng)濟子系統(tǒng)。主要研究在不同經(jīng)濟發(fā)展水平條件下經(jīng)濟的產(chǎn)出與水資源、土地資源和環(huán)境的關(guān)系，探索在水土資源有限、環(huán)境污染的約束條件下如何更好地發(fā)展經(jīng)濟的同時保持水資源和土地資源總量的動態(tài)平衡。在經(jīng)濟子系統(tǒng)中，設(shè)定經(jīng)濟總量、工業(yè)增加值、環(huán)保投資、土地整理投資、水土流失經(jīng)濟損失、環(huán)境污染經(jīng)濟損失、水土流失治理經(jīng)濟效益等變量。

　　(3)水資源子系統(tǒng)。主要研究在不同社會經(jīng)濟條件下供水量和需水量的變化趨勢及其對經(jīng)濟和環(huán)境的影響，探索在發(fā)展經(jīng)濟和保護環(huán)境的同時如何保障水資源的供需平衡。總供水量和總需水量差額的大小代表缺水程度，在一定程度上影響GDP增長率和人口增長率，進而影響經(jīng)濟產(chǎn)值和人口總量。在水資源子系統(tǒng)中，設(shè)定總供水量、總需水量、耕地面積、園地面積、林地面積、綠地面積、污水總量、GDP、凈 GDP、工業(yè)增加值、總?cè)丝凇⒊擎?zhèn)化率等變量。

　　(4)環(huán)境子系統(tǒng)。主要關(guān)注環(huán)境污染，在一定的環(huán)保投資比水平和經(jīng)濟發(fā)展速度下，預(yù)測環(huán)境質(zhì)量的變化趨勢，并探討在不同的環(huán)保投資水平和經(jīng)濟發(fā)展速度下環(huán)境質(zhì)量水平及環(huán)境污染對經(jīng)濟的影響。在環(huán)境子系統(tǒng)中，設(shè)定污染量、排放量、治理量、污染存量、環(huán)保投資、環(huán)境污染經(jīng)濟損失等變量。

　　(5)土地資源子系統(tǒng)。是本次研究和設(shè)計的重點，主要研究在不同社會經(jīng)濟條件下耕地面積總量的變化趨勢及其對經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的影響，探索在發(fā)展經(jīng)濟和保護環(huán)境的同時如何保障耕地資源總量的動態(tài)平衡。在土地資源子系統(tǒng)中，選擇耕地面積作為表征土地資源可持續(xù)利用的指標，設(shè)定耕地面積、園地面積、林地面積、農(nóng)用地面積、建設(shè)用地面積、用地面積、土地總面積、土地開發(fā)利用程度、水土流失面積、水土流失治理量、水土流失增加量、退耕還林面積、森林覆蓋率、GDP、凈 GDP、水土保持投資、水土流失經(jīng)濟損失、水土流失治理增加經(jīng)濟效益、總?cè)丝凇⒊擎?zhèn)化率等變量。針對不同土地利用特點方式設(shè)計了每一個變量的方程式(表 1)，還對方程式進行了結(jié)構(gòu)適合性和行為適合性檢驗。

　　3評價系統(tǒng)的模型檢驗

　　在對所建模型進行結(jié)構(gòu)適合性和行為適合性檢驗，以及模型結(jié)構(gòu)與實際的自然-社會復(fù)合系統(tǒng)一致性檢驗的前提下，進行了模型行為與實際系統(tǒng)一致性檢驗，為模型的可靠性和準確性作出判斷提供依據(jù)。根據(jù)建模目的和統(tǒng)計資料數(shù)據(jù)，本次選取總?cè)丝凇�GDP、總供水量、總需水量、耕地面積、建設(shè)用地面積七項指標進行歷史檢驗。檢驗時間以2001年起，到2008年止，驗證時間為8年(表2)。

　　通過主要變量仿真數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)的對比可以看出，模型仿真數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)的偏差在10%以內(nèi)，系統(tǒng)擬合程度較好(系統(tǒng)動力學(xué)模型的誤差允許范圍一般在 10%以內(nèi))，對于一個復(fù)雜的基于土地資源利用的水資源承載力評價系統(tǒng)來說，這樣的擬合結(jié)果可以說明模型能夠較真實地反映實際系統(tǒng)。

　　4結(jié)論

　　土地利用方式對水資源承載力評價起著很大的影響作用，水資源是整個生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中的重要組成部分，。本文以黑龍港地區(qū)為例，采用系統(tǒng)動力學(xué)方法，定量化綜合研究基于土地利用的水資源承載力。根據(jù)黑龍港地區(qū)發(fā)展特點將黑龍港地區(qū)評價模型劃分為人口子系統(tǒng)、經(jīng)濟子系統(tǒng)、水 資源子系統(tǒng)、土地資源子系統(tǒng)和環(huán)境子系統(tǒng)。對所建模型進行結(jié)構(gòu)適合性和行為合適性檢驗，以及模型結(jié)構(gòu)與實際系統(tǒng)一致性檢驗的前提下，進行了模型行為與實際系統(tǒng)一致性檢驗。檢驗結(jié)果偏差在10%以內(nèi)，可以看出其結(jié)果真實可靠，較真實地反映了實際情況。