生态环境承载力的一种量化方法研究

生态环境承载力的一种量化方法研究——以海河流域为例（夏军王中

根左其亭）

时间：2007-04-06 15:37:43 来源：《自然资源学报》

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摘要：在可持续发展原则的指导下，基于多因素关联分析理论，提出一种生态环

境承载力的定量分析方法。内容包括：（1）建立指标体系和多级关联评价模型，量化

社会、经济、生态环境的发展质量（2）提出可持续发展的综合测度函数，量化研究区

可持续发展质量（3）建立生态环境承载力量化分析模型。通过模型调整人口数量和

GDP，在保持一定生态环境质量前提下，在满足水资源量供需平衡和可持续发展的要求

下，得到适宜研究区生态环境的人口数量和GDP。将模型应用到海河流域，以1998年

为现状年，考虑到南水北调工程、生态环境的修复和用水效率的提高，设计出6种情

景方案。结果表明，提高海河流域的可供水能力（如南水北调工程等）和用水效率，

是解决海河流域水生态环境危机的一个重要途径。

关键词：生态环境；承载力；水资源；海河流域

中图分类号：X171.1 文献标识码：A 文章编号：1000-3037（2004）06-0786-09

1 引言

生态环境承载力是指在满足一定的生态环境保护准则和标准下，在一定的经济、

技术水平条件下，在保证一定的社会福利水平要求下，利用当地（和调入）的水资源

和流域“社会—经济—生态环境”系统其他资源与环境条件，维系良好生态环境所能

够支撑的最大人口数量及社会经济规模。

生态环境承载力决定着一个流域（或区域）经济社会发展的速度和规模。如果在

一定社会福利和经济技术水平条件下，流域（或区域）的人口和经济规模超出其生态

环境所能承载的范围，将会导致生态环境的恶化和资源的匮竭，严重时会引起经济社会不可持续发展。当前海河流域所面临的水生态环境危机[1-3]，正是生态环境超载的反映。海河流域作为我国的政治、经济、文化中心，具有举足轻重的地位。如何恢复海河流域生态环境？如何实现海河流域社会、经济、生态环境可持续协调发展？其中关键的一步是要定量研究海河流域生态环境承载力的大小，分析产生问题的根本原因，寻找治理的措施。在生态环境可承载的约束下，筛选出最优化的发展方案，拟定出适宜海河流域的人口数量和合理的经济结构与发展规模。

承载力概念最早源自生态学，其特定含义是指在一定环境条件下某种生物个体可存活的最大数量[4]。Irmi Seidl和Clem A.Tisdell 对承载力概念的起源进行了探索，认为在人类生态学和生物生态学领域承载力概念最早可追溯到马尔萨斯的“人口理论”

[5]。后来，有很多人从不同方面进行研究[6、7]。随着资源短缺和环境污染问题的日益加重，生态环境的安全被提到人类生存与发展的战略高度。探讨资源与环境承载力同人口、经济发展相协调的问题，成为可持续发展的支撑理论。

但是，以往关于承载力的研究，多数局限于生态环境中的某一资源要素上，如水资源承载力、土地资源承载力、水环境承载力等等[8-10]。随着社会经济发展和对人类生存环境提出的要求，目前迫切需要从“社会—经济—生态环境”更宏观的系统层面上，探讨流域（或区域）生态环境的承载力，实现“人与自然”协调发展。

本文研究正是以实现可持续发展为主要目标，提出生态环境承载力的量化方法，最终为流域（或区域）发展拟定出一套合理的人口数量与经济发展规模。

2 生态环境承载力的量化方法

生态环境承载力的研究，需要在“社会—经济—生态环境”复合系统中，在可持续发展原则的指导下进行。具体的量化方法包括: 部分内容：

（1）量化社会、经济、生态环境各个子系统的发展质量，包括建立各部分评估

指标体系和确定量化方法。

（2）提出“社会—经济—生态环境”复合系统可持续发展的综合测度函数，量

化流域（或区域）可持续发展的质量。

（3）建立生态环境承载力量化分析模型，通过模型调整人口数量和经济规模，

在保持一定生态环境质量前提下，使得“社会—经济—生态环境”复合系统具有较高的发展质量。此时对应的人口数量和经济规模，便是研究区生态环境承载能力。

2.1 社会、经济和生态环境发展质量的量化

2.1.1 量化指标

量化社会、经济、生态环境的发展质量，是定量分析流域（或区域）生态环境承载力的第一步。社会系统的发展质量用“社会福利”综合性指标来表示，“社会福利”又是由众多的可以量化的指标来衡量。在以水资源短缺为制约的流域生态环境承载力分析中，评估“社会福利”的具体指标，分别从反映生活质量和人均水土资源占有量的指标中筛选。同理，经济系统的发展质量用“经济技术水平”综合指标来表示，评估“经济技术水平”的具体指标来自反映经济结构和生产技术与用水效率等方面。“生态环境质量”表示生态环境系统的发展质量状态，针对研究区的生态环境问题，筛选出评估“生态环境质量”的指标。具体指标体系如下：

（1）社会福利：人均GDP、饮用水水质、人均水资源量、人均耕地面积等。

（2）经济技术水平：单方水GDP、单位粮食产量、单位GDP排污量、第三产业比重、城镇化率等。

（3）生态环境质量：河道断流长度、湿地面积比、地下水开采系数、河流水质级别、土壤侵蚀模数、森林植被覆盖率等。

2.1.2 量化方法

社会福利、经济技术水平、生态环境质量均属于综合性指标，本文采用多极关联分析方法进行定量评估。该方法由夏军等发展和完善[9]，最早应用于水环境质量多目标综合分析中，后来被成功应用于生态环境质量等复杂系统的定量评价[11]。

多极关联分析方法具有以下特点：（1）研究的对象可以是一个多层结构的动态系统；（2）指标标准的级别可以用连续函数表达，也可以采用在标准区间内做离散分级；（3）方法本身具有很强的可操作性，易与现行方法对比。

多极关联分析方法的基本原理如下：依据评价样本与质量标准序列间的几何相似分析和关联测度的计算来度量评价样本中多个序列相对某一标准级别质量序列的关联