水资源安全的度量：水资源承载力的研究与挑战论文

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1、水资源安全的度量：水资源承载力的研究与挑战论文摘要：本文首先讨论了水安全和水资源承载力问题，指出变化环境下的水文循环时空变化规律、可持续发展理论、“水-生态-社会经济”复合系统理论是水资源承载力研究的理论基础，对水资源承载力研究的基本内容、评价指标体系的建立和评价方法进行了概括和总结。针对目前水资源承载力研究的不足，认为RS、GIS等信息技术和现有模型方法的结合是促进水资源承载力研究深化的必然技术手段，而将区域合理配置(包括水土资源配置，上、中、下游的城市与产业合理布局，水源保护区区域范围内的人口、产业布局等)纳入水资源承载力研究的范畴，不但是水

2、资源承载力研究的一个重要方面-区域差异研究的需要.freeleetingbasicneeds）（2）保护生态（protectingecosystems）（3）食品安全（securingthefoodsupply）（4）水资源共享（sharing3的可比单位水资源量，有对应的水资源承载力的各个分量，即：上述公式中的就是流域系统第i个水资源承载力分量。例如，F1的单位量纲是每亿m3的人口数目，说明该流域每亿m3可利用水资源量能够承载的最大人口数。同理，F2的单位量纲是每亿m3的GDP，它说明该流域每亿m3可供水资源量能够承载的经济发展最大规模的GDP

3、。同理，流域的综合水资源承载力（F）是其分量的集成。例如：F=人均GDP/亿m3=(GDP/p)/2，占全国的39%，总人口约1亿，占全国的8%。涉及西北内陆河流域（包括新疆的部分外流河流域）、黄河流域、长江流域和澜沧江流域。本文讨论的范围，界定在西北内陆河干旱地区。西北干旱区水资源承载力综合研究的关键问题有：变化环境的流域水循环模拟研究，生态需水研究，社会经济可持续发展的水资源需求研究，流域水资源承载力的计量，西北干旱区水资源承载力综合。下面重点讨论水循环模拟，生态需水和指标体系问题。（1）变化环境的流域水循环模拟研究水文循环是联系地球系统地圈

4、~生物圈~大气圈的纽带，是全球变化三大主题碳循环、水资源和食物纤维中的核心问题之一，它受自然变化和人类活动的影响，决定水资源形成与演变的规律。因此，人类活动经济开发和影响剧烈地区的水循环与水资源安全研究，是21世纪资源环境学科领域一个十分重要的方向性问题。目前水科学发展的前沿问题突出反映在：水文循环的生物圈方面，自然变化和人类活动影响下的水资源演变规律，水与土地利用土地覆被等社会经济相互作用影响等。因此，水文循环需要考虑地球生物圈、全球变化以及人类活动等方面的影响。国际地圈生物圈计划（IGBP）代表国际地球学科发展前沿，水文循环的生物圈方面(Bi

5、osphereAspectsofHydrologicalCycle，简称BAHC)是IGBP的核心之一。它注重陆面生态-水文过程与空间格局的变化规律和受人类活动影响的关键问题。进入90年代末，变化环境（即全球变化与人类活动影响）下的水文循环研究成为热点。人类活动对水文过程的影响，集中表现在对下垫面的改变上，改变流域下垫面的地形、地貌、土壤、植被等条件，可概括为土地利用和土地覆被的变化。下垫面条件发生变化了，水文过程的各环节也相应发生变化，如蒸发、入渗、产流的量会加大或减小，水循环的路径和速率也会发生变化，也就是说，利用原来的降水-径流关系不能反映

6、土地利用/土地覆被变化后的流域降水径流形成规律和水文循环过程，分析人类活动（土地利用/土地覆被变化）对流域径流形成规律的影响成为当水资源承载力研究的基础问题。以河西走廊的黑河流域为例，由于中游引水等人类活动的剧烈影响，已经完全改变了流域中下游水循环关系，造成下游流量减少和断流，产生严重的生态环境问题。为了说明黑河干流的水资源变化，我们将黑河干流上游出流控制水文站（莺落峡站）及下游输水控制水文站（正义峡站）1959年以来的实测流量资料进行了分析比较。根据1959-1998年实测资料统计，黑河莺落峡多年平均流量49.83m3/s，相当于年径流量15.

7、71×108m3，正义峡多年平均流量31.05m3/s，相当于径流量9.80×108m3，莺落峡流量高于正义峡流量18.78m3/s，相当于区间多年平均每年损耗水量5.92×108m3。从两站流量多年变化趋势看，莺落峡站水量历年变化平稳，年际变化不大，甚至还稍有上升。正义峡站水量不仅远远小于莺落峡站，且水量在逐年减少（图2），两站水量年均差值越来越大（图3）。图2黑河莺落峡及正义峡历年径流量变化图图3莺落峡-正义峡年均流量差值图造成下游水资源量减少的原因：中游张掖地区人口持续增长，工农业生产迅速发展，用水量急剧增加，导致黑河干流水资源大量损耗，水

8、资源的变化与人类活动的关系密不可分。因此，深入研究自然变化和人类活动影响下的黑河流域水循环规律，是建立黑河流域水资源承载力模型的重要基础