唐山市水资源生态承载力研究

唐山市水资源生态承载力研究

【摘要】唐山市是一个用水紧张的重工业城市。通过应用生态足迹模型建立了唐山市水资源生态足迹和承载力计算模型，经计算分析发现唐山市并不是一个总量上缺水的城市，但是其用水结构严重不合理。

【关键词】重工业城市生态足迹模型生态承载力

1.引言

水资源是人类生存与发展所依赖的关键资源，近年来国内许多城市的发展已明显受到水资源短缺的制约。唐山市是我国北方重要的工业城市，以钢铁产业为主的重工业是唐山近年来实现快速发展的主导产业，而这些产业也是矿资源、能源和水资源消耗极大的产业，加之快速的城市发展等因素都使得唐山成为水资源供需矛盾突出

的城市。因此，研究唐山水资源生态承载力的状况对于唐山实现可持续发展具有重要意义。

承载力是一个力学概念，后被引用到种群生态学研究中，用来表示某一生物区系内各种资源能维持某一生物种群的最大数量。承载力具备能较好量化的优点，因而得到了广泛的研究和应用探索，资源承载力、环境承载力、人口承载力等单要素承载力和综合承载力（生态承载力）成为研究的热点。本文将以唐山市为研究对象，通过调查研究来评价唐山市水资源承载力基本状况，为相关决策提供科学依据。

2.水资源承载力研究状况评述

20世纪80年代初，联合国教科文组织提出的资源承载力的概念为:“一个国家或地区的资源承载力是指在可预见的时期内，利用本地资源及其他自然资源和智力、技术等条件，在保护符合其社会文化准则的物质生活水平下所持续供养的人口数量”。

rijsberman[1](2000)用水资源承载力作为城市水资源安全保障的衡量标准。水资源生态承载力在国际上研究成果相对较少，主要针对特定区域围绕虚拟水［2］、生态足迹方法［3］、投入－产出模型与生态足迹模型结合［4］展开研究。我国新疆水资源软科学课题组[5]（1885）对新疆的水资源承载能力和开发战略对策进行了研究，提出水资源承载能力是水资源可开发利用量在满足维护生态环境用水要求的条件下，所能支撑的工农业最大的产值和人口数量。近年来，随着生态承载力成为研究热点，水资源承载力概念和评价等问题得到了诸多学者较为深入的研究，但对于水资源承载力的概念如同生态承载力的概念一样还存在着诸多分歧与争议，各种水资源承载力的定义大致分四类[6，7]:第一类表现为可承载的人口数量；第二类表现为水资源可利用量；第三类则表现为区域水资源所能支撑的综合指标，包括人口、经济和环境三方面因素，即以社会经济环境系统外部效应定义其为在流域水环境系统结构特征与功能不发生变化的前提下，流域水环境所能承受的最大外部作用；第四类表现为在水资源合理开发利用的条件下，区域人口增长与经济发展的最大容量。水资源承载力的研究方法目前以供需分析法、概念模型法、生态足迹法和指标体系法为主，其他还有一些研究采用

了能值分析法、系统动力学模型和多目标决策分析法等方法[7]。本文认为，尽管生态足迹法在目前还存在着评估不够完整、忽视生活质量追求等问题，但其概念形象、内涵丰富，不失为衡量生态系统的重要方法。因此，本文以生态足迹法为研究手段，通过计算唐山市水资源承载力和水足迹来判断唐山市水资源供需矛盾的基本

状况，从而为相关决策提供科学依据。

3.水资源生态足迹和生态承载力计算模型

水资源生态足迹是在一定的人口和经济规模条件下维持水资源

消费和消纳水污染所必需的生物生产性面积。把生态足迹中的水域扩大为水资源用地，将消耗的水资源转化为相应账户的水域面积，然后对其进行均衡化，最终得到可用于全球范围内不同地区相互比较的均衡值。本研究中，水资源生态足迹包括生活用水生态足迹、生产用水生态足迹和农业用水生态足迹[8]。

(1)生活用水生态足迹(fd)，指城市生活用水和农村生活用水及家畜用水在研究时间段的需求

（1）

式中:wfd为人均生活用水生态足迹(hm2/人)；n为人口数；aaj 为人均水域面积(hm2/人)；adw为生活用水消耗量(m3)；pw为全球水资源平均生产能力(m3/hm2)。

(2)生产用水生态足迹(fi)，企业在生产过程中用于制造、加工、冷却、洗涤和其他生产过程中对水资源的需求

（2）

式中:wfi为人均生活用水生态足迹(hm2/人)；aiw为生产用水消耗量(m3)。

(3)农业用水生态足迹(fag)，指用于农业生产过程中对水资源的需求

（3）

式中:wfag为人均生活用水生态足迹(hm2/人)；aag生活用水消耗量(m3)。

(4)水资源生态足迹以水资源生产性土地的面积来表达，水资源生态足迹计算公式为

（4）

(5)水资源承载力的计算必须综合考虑生态环境以及社会生产，由于同类生物生产性的土地生产力在不同地区之间存在差异，因而各地区同类生物生产性的土地的实际面积不能直接对比。此外，在计算水资源生态足迹时应扣除12% 的面积用于生物多样性保护的生态补偿。水资源承载力wc为

（5）

式中:wc为人均水资源承载力(hm2/人)；aw为水资源的全球均衡因子；rw区域水资源产量因子；qw水资源总量(m3)；pw水资源全球平均生产力(m3/hm2)。

(6)水资源生态赤字和水资源生态盈余

水资源生态盈余(或赤字) =wc-wf。当wc > wf时，为水资源生态盈余；当wc =wf时，为水资源生态平衡；当wc < wf时，为水

资源生态赤字。

4.唐山市水资源承载力及生态足迹计算结果及分析

收集整理和分析唐山市近年的统计年鉴和《唐山市地质环境监测报告》等水资源指标数据，按照上述模型计算唐山市水资源承载力和生态足迹，得到2007年唐山市人均水资源承载力和生态足迹计算结果，如表1所示。

该计算结果表明唐山市总体上处于水资源生态盈余状态，是一种比较安全的状态。但从唐山水资源利用的具体情况[9]看又不容乐观，特别是地下水开采过度致使全市范围内形成了6个大型的区域水位降落漏斗，总面积达2032 km2，形成7个地下水位超采区，超采面积达3322 km2，其中严重超采面积达2097.7 km2。该结果表明唐山水资源利用方面的主要问题是用水结构不合理。

唐山市科技局2010年度软科学研究项目《唐山市资源环境承载力与市域同城发展研究》，编号10150201c-9。

参考文献：

［1］rijsberman m a，van de ven f m h. different approaches to assessment of design and management of sustainable urban water system[j].environment impact assessment review，2000,20(3):333-345.

［2］hoekstra a y，chapagain a k.the water foot-prints of morocco and the netherlands: global water use as a result of domestic consumption of agricultural