太湖流域水資源承載力與經濟社會發展適應性評價

卞錦宇 夏玉林 毛學謙 張海濱

摘要：為客觀判斷太湖流域水資源承載力與支撐經濟社會發展布局的匹配關系，促進經濟社會發展與流域水資源承載力相適應，在提出水資源承載力與經濟社會適應性發展的內涵基礎上，構建由目標層、準則層及指標層構成的太湖流域水資源承載力與經濟社會發展適應性評價指標體系，包括反映水資源承載力水平的4個指標和反映經濟社會發展水平的7個指標。采用發展適應性協調度測算方法，對太湖流域2018年水資源承載力與經濟社會發展適應性進行了評價分析。結果表明：① 2018年太湖流域水資源承載力與經濟社會發展協調度為0.81，已處于適應性發展水平，但離優質適應性發展還有一定的差距;② 水資源承載力發展水平相對滯后于經濟社會發展水平，水資源承載力水平較低主要表現在流域水功能區水質達標率較低、水體富營養化等方面。

關鍵詞：水資源承載力; 經濟社會發展; 適應性評價; 協調度; 太湖流域

中圖法分類號：TV213.4 文獻標志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.04.005

文章編號：1006 - 0081（2022）04 - 0031 - 07

0 引 言

太湖流域是中國江南著名的水網地區，河流縱橫交錯，湖蕩星羅棋布。流域內河道總長約12萬km，河道分布密度達3.25 km/km2，是全國河道密度最高的地區。水鄉河網孕育著流域的社會經濟發展，但是由于人口、經濟的快速發展，污染物排放量超過了污染消納和自凈能力，流域水資源矛盾依然存在，水質型缺水問題突出。主要表現為：① 本地水資源量不足，太湖流域多年平均水資源總量為176.0億m3，流域人均本地水資源僅為全國的1/5;② 用水效率低，2018年太湖流域總用水量342.9億m3，人均用水量562 m3，萬元工業增加值用水量67 m3，高于全國平均水平，與先進地區還有一定差距;③ 水污染問題較為突出，2018年太湖流域省界斷面Ⅲ類及以上占比為42.5%，Ⅳ，Ⅴ類及劣Ⅴ類占比57.5%，湖泊水體處于中度富營養狀態[1]。經過多年來的水環境綜合治理，太湖水環境狀況雖有所改善，但平原湖泊水體流動弱、水體置換較慢，自凈能力差，生態功能退化，水質型缺水問題難以在短期內解決，已成為制約太湖流域經濟社會發展的瓶頸[2]。造成這些問題的主要原因是人口經濟社會發展布局與水資源不匹配、與水生態格局不協調、水資源承載負荷不均衡。在嚴峻的水資源形勢下，迫切需要開展太湖流域水資源承載力與經濟社會發展適應性評價，建立科學有效的評價體系，客觀判斷水資源承載力與支撐小康社會建設、經濟社會發展布局的匹配關系，并采取有效的管控措施，遏制對水資源的不合理使用和對水環境的污染，以此促進經濟社會發展與流域水資源承載力相適應。

1 相關研究進展

目前，對太湖流域承載力已有一定的研究，大多側重于水環境承載力[3-5]，從水資源系統角度的研究尚不多見。在適應性評價方面，國內外學者針對環境與經濟、資源與經濟、科技與經濟方面協調發展問題進行了一定的探索，建立了資源、環境、生態等要素與經濟協調發展評價指標體系，構建了資源、環境等與經濟發展水平之間的協調度模型，綜合評價資源、環境等多要素下的系統協調度水平并分析其發展狀態。Oleg[6]，Bithas等[7]、吳躍明等[8]、廖重斌[9]等國內外不同學者[10-12]通過構建各類“環境-經濟”協調模型，測算了社會發展系統中環境與經濟發展協調度。張曉東等 [13]建立了環境承載力與經濟發展水平之間的協調度模型。近年來，水資源與社會經濟協調發展的研究逐步開展，相關學者通過構建水資源系統和經濟社會系統耦合評價指標體系，進行了區域水資源和社會經濟協調度的耦合情況分析[14-15]。一些學者[16-19]基于水資源與社會經濟協調發展理論，建立水資源與社會經濟協調度計算模型或評價指標。劉楊等[20]將水資源作為子系統與社會系統及經濟系統相結合，開展了水資源-經濟-社會復合系統協調度研究，綜合評價了復合系統的協調度水平。如上所述，國內外學者在環境、生態與社會經濟協調發展方面進行了一定的探索，對水資源與經濟社會協調發展評價研究也有了一定進展，但從承載力角度探討水資源與經濟社會協調發展及適應性評價的研究尚不多見。因此，本文針對2018年太湖流域水資源承載力與經濟社會發展適應性進行了評價分析。

2 水資源承載力與經濟社會發展適應性內涵

水資源承載力與經濟社會發展適應性是指在一定時期和科學技術條件下，水資源利用、水環境和水生態狀態同經濟社會發展之間保持理想的協調狀態。根據系統動力學的基本原理，兩者適應性發展的關鍵在于水資源、水環境、水生態與經濟、社會等諸要素的平衡匹配。水資源承載力和經濟社會發展存在相互影響、相互制約的關系。

經濟社會發展作為水資源承載客體，對水資源承載力有多重影響，隨著經濟發展和城鎮化水平的提高，對水資源需求量增加的同時廢污水產生量也相應增加，必定會增加水資源的承載負荷，即增大對水資源承載主體的壓力需求，但同時經濟實力增強和經濟政策的推動可為提高水資源承載力提供財力、物力和科技支撐，推動水資源開發利用程度及水環境水生態的保護改善，以此提高水資源承載能力。因此，經濟社會發展對水資源承載力的影響是多方面的，通過影響承載負荷及承載主體，最終作用于水資源承載力。

水資源作為承載主體，對社會經濟的發展起到支撐或是制約作用，豐富的水資源和良好的水環境可為社會經濟的良性發展提供基礎資源條件，反之則會制約社會經濟發展。水資源承載力對經濟社會發展的重要作用是保障國家水安全和生態安全，如果水資源承載力不足則會制約經濟發展和人們生活質量的提高，實現兩者適應性發展需要趨利避害，科學利用水資源。優美的水環境、繁榮的經濟、和諧的社會是水資源承載力與經濟社會發展適應的集中體現。

3 流域水資源承載力與經濟社會發展適應性評價指標

3.1 評價指標選取

水資源承載力與經濟社會發展適應性水平，是通過對水資源開發、水環境保護、經濟發展、社會發展相關的重要指標適應程度分析，判斷水資源承載力與經濟社會發展相互適應協調狀況，通過建立一個科學合理的評價指標體系進行定量分析。本文根據水資源承載力與經濟社會發展的相互關系，通過甄選已有水資源與社會經濟協調發展的共性指標[14-19]，同時結合太湖流域水資源與社會經濟發展特征選取特性指標，從經濟社會發展水平、水資源承載力水平兩方面共選取了11項二級指標，對水資源承載力與經濟社會發展適應性進行評價，以期對太湖流域水資源承載力與經濟社會適應發展狀況作出定量化判斷，為太湖流域水資源保護和水環境治理、促進流域人水和諧發展提供科學依據。基于評價指標要具備科學性、代表性和可獲性的原則，分析篩選出科學合理、層次分明、簡明實用、與評價目的一致的指標，構建水資源承載力與經濟社會發展適應性程度的評價指標體系。在水資源承載力方面，選擇用水總量、水功能區達標率、水體富營養化指數、實際換水周期等4個評價指標;在經濟社會發展方面，選擇人均GDP、萬元GDP用水量、萬元工業增加值用水量、人均生活用水量、第三產業占GDP的比重、城鎮化率、污染治理投資占GDP比重等7個評價指標。

3.2 評價指標體系構建

水資源承載力與經濟社會發展適應性是一個復雜的系統，按照系統遞階分解的理念，評價指標體系是一個分層的樹狀結構。本文設計的評價指標體系由3層構成，頂層是目標層，即水資源承載力與經濟社會發展適應性;第二層為準則層，分別由水資源承載力水平和經濟社會發展水平兩類指標構成;第三層為指標層，根據評價指標選擇的原則，經過對眾多評價指標的篩選，共選取11項指標，構成水資源承載力與經濟社會發展適應性評價指標體系，見表1。

3.3 評價指標定義與計算

水資源承載力與經濟社會發展適應性評價指標定義與計算見表2。

3.4 數據來源

評價指標體系中11個要素指標的現狀值主要取自太湖流域各省、市統計年鑒，《太湖流域及東南諸河水資源公報》《太湖健康狀況報告》《中國城市統計年鑒》等統計資料，《太湖流域水環境綜合治理總體方案》《太湖流域水資源綜合規劃》等有關規劃。

本文采用相關規劃值、目標值（期望值）作為標準值，其數據主要來自水利部《規劃和建設項目節水評價技術要求》《“十三五”太湖流域水環境綜合治理行動方案》《太湖流域水資源及其開發利用》相關研究成果并參考其他相關規劃推算。

4 水資源承載力與經濟社會發展適應性評價方法

4.1 協調度

協調度是度量系統或要素之間協調程度的指標，水資源承載力與經濟社會發展適應性可以用協調度來反映，表示在一定的發展階段區域水資源承載力與經濟社會發展協調程度，可定量分析區域水資源承載力與區域經濟社會發展之間的耦合程度。

根據定義，設[X1]，[X2]，…，[Xm]為描述區域水資源承載力特征的[m]個指標，[Y1]，[Y2]，…，[Yn]為區域經濟社會發展特征n個指標，則：

[fx=i=1maiXi]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

[gy=j=1nbiYj]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

式中：[fx]與[gy]分別為水資源承載力評價函數和經濟社會發展綜合評價函數;[ai]和[bi]為區域水資源承載力系統和經濟社會發展系統各評價指標的權重值;[Xi]和[Yj]分別為水資源承載力指標與經濟社會發展指標的標準化值。水資源承載力與經濟社會協調發展主要表現為[fx]與[gy]的離差，兩者離差越小，表示越協調，反之則越不協調。

要實現水資源承載力與經濟社會協調發展，則[fx]與[gy]的離差越小越好，用離差系數表示：

[Cv=S1/2fx+g（y）]? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（3）

式中：S為標準差，[Cv]為離差系數。使離差越小越好的充分條件是：

[c=f（x）g（y）1/2fx+g（y）2]? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（4）

計算區域水資源承載力與經濟社會發展協調度，水資源承載力系統與經濟社會發展系統越協調，其評價值就越接近，其離差系數就越小，c則越大。二者協調發展最終追求的是水資源承載力與經濟社會發展相互促進、共同發展。

為了使計算的協調度具有一定層次性，本文給出水資源承載力與經濟社會發展協調度的計算公式：

[C=f（x）g（y）1/2fx+g（y）2K]? ? ? ? ? ? ? ? ? （5）

式中：[K]為調節系數，[K≥2];[C]為協調度，[O≤C≤1]，表明水資源承載力與經濟社會系統各因素之間協調狀況。

4.2 發展適應性協調度

由于協調度僅能反映各因素相互協調的狀況，并不能反映系統所處的發展水平，因此，采用發展適應性協調度（D）來衡量水資源承載力與經濟社會協調發展程度。發展適應性協調度可以反映水資源承載力與經濟社會的協調發展的綜合水平，用式（6）計算。

[D=C×T]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （6）

式中：T為水資源承載力與經濟社會發展系統綜合評價指數，[T=αf（x）+βg（y）];[α]與[β]為權重，[α+β=1];D為發展適應性協調度。水資源承載力與經濟社會協調發展程度主要取決于兩大因素：① 水資源承載力程度與經濟社會發展水平差距大小;② 水資源承載力水平和經濟社會發展水平的高低。

4.3 發展適應性水平評判標準

以發展適應性協調度來衡量流域水資源承載力與經濟社會發展適應性水平，本文參考相關研究成果[20-21]，按發展適應性協調度的大小將水資源承載力與經濟社會發展適應性水平分為適應發展、基本適應發展、不適應和極不適應4種狀態，見表3。

5 太湖流域水資源承載力與經濟發展適應性評價

5.1 評價指標現狀值

評價指標體系中11個要素指標的現狀值以2018年為基數，具體見表4。

5.2 評價指標標準值確定

評價指標的標準值（目標值或期望值）是衡量水資源承載力與經濟社會適應發展狀況的相對尺度，用未來某個時期的規劃目標值（期望值）作為評價標準，也可參照發達國家在相同發展水平時的指標值作為標準值。本文采用相關規劃值、目標值（期望值）作為標準值，具體見表5。

5.3 權重確定

在多指標綜合評價中，指標權重的確定方法有主觀賦權法和客觀賦權法。主觀賦權法根據咨詢專家或研究人員的實踐經驗和主觀判斷獲得，如德爾菲法（Delphi法）、層次分析法（AHP法）等;客觀賦權法則是根據原始數據運用統計方法計算獲得，如二項系數加權法、變異值法、嫡值法等。本文采用德爾菲法經驗判斷法確定，邀請水資源、水環境、水生態、經濟、社會學專家共25位，對各項指標進行權重打分，經匯總整理后確定的各項指標權重見表6。考慮承載力水平與經濟社會發展同等重要，水資源承載力水平和經濟社會發展水平采用等權重，即α，β均取0.5。

5.4 發展適應性協調度測算

水資源承載力水平與經濟社會發展適應性協調度的評價結果，是各項評價指標根據標準值（期望值）標準化后的得分與其權重系數乘積之和，將協調度得分與協調度評判標準進行對比，通過相關數據計算，2018年水資源承載力水平評價函數f（x）和經濟社會發展綜合評價函數g（y）得分分別為0.71和0.82，用式（5）計算水資源承載力水平與經濟社會發展適應性協調度C=0.96。用式（6）計算水資源承載力水平與經濟社會發展協調度D=0.81，按表3中的評判標準，太湖流域總體上達到較好適應性發展水平，但水資源承載力水平函數f（x）得分0.71，小于經濟社會發展評價函數g（y）得分0.82，表明水資源承載力水平相對滯后于經濟社會發展水平，主要表現在水功能區達標率低，水體富營養化程度較高，太湖水質難以達標、氮磷營養鹽過剩的狀況尚未得到根本扭轉，長期超負荷輸入是太湖營養化程度較高的根本原因，這與入湖污染物總量與湖體環境容量不平衡、多目標統籌協調優化調度機制尚未完全形成等因素有關。因此，要實現水資源承載力水平與經濟社會適應發展目標，必須著力加強污染物入湖削減力度，提高入湖污染物治理能力及排放標準，同時提高水環境容量，逐步改善水環境、水生態狀況。

6 結論與討論

（1） 水資源承載力與經濟社會發展適應性評價是相對的。水資源承載力與經濟發展適應性協調度的大小主要取決于兩個方面：① 水資源承載力狀況與經濟社會發展水平差距的大小;② 水資源承載力和經濟社會發展水平的高低。水資源承載力與經濟社會發展適應性協調度的評價結果與標準值（目標值或期望值）的選取密切相關。評價指標的標準值（目標值或期望值）是衡量水資源承載力與經濟社會發展適應性程度的相對尺度，用未來某個時期規劃目標值或期望值作為評價標準，也可參照發達國家在相同發展水平時的指標值作為標準值。因此，評價結果是相對目標值或期望值而言的。

（2） 太湖流域總體上處于適應發展水平，離優質適應發展還有一定的差距。評價結果表明：相對于確定的一定階段內太湖流域水資源承載力目標和經濟社會發展目標而言，2018年太湖流域水資源承載力與經濟社會發展協調度為0.81，達到適應性發展水平的低值，但離優質適應性發展還有一定的差距;水資源承載力評價函數得分為0.71，經濟社會發展評價函數得分為0.82，表明水資源承載力發展水平相對滯后于經濟社會發展水平。水資源承載力水平低主要表現在流域水質、水生態方面。總體上，評價結果與太湖流域實際情況是相符的，反映了太湖流域水量、水質、水生態等基本情況，由于過境水量充沛，水資源量能夠承載當地的人口和經濟發展，但水污染問題仍然突出，太湖藍藻仍頻繁爆發，尚未得到有效遏制，水質、水生態狀況改善仍是太湖流域未來治理的重要任務和方向。

（3） 開展綜合整治，促進太湖流域水資源承載力與經濟社會發展水平優質適應發展。當前太湖流域水資源承載力水平相對滯后于經濟社會發展水平，主要表現在水環境、水生態承載能力較弱，應針對入湖污染物總量遠超水體環境容量這一根本原因，從源頭控制、過程治理、水環境擴容等方面開展綜合整治，促進太湖流域水資源承載力與經濟社會發展水平向優質適應發展。建議加強非點源治理，注重湖西區等太湖上游區域的污染防治，推進節水減排、產業結構綠色轉型升級，開展以望虞河后續工程等骨干工程構成的國家水網體系建設，科學實施以引江濟太為重點的流域水資源綜合調度，更好地落實河長制湖長制，加強太湖水生植被恢復，強化入湖污染物濃度和總量雙控，提升水資源承載能力。

參考文獻：

[1] 水利部太湖流域管理局.太湖流域及東南諸河水資源公報[R].上海：水利部太湖流域管理局，2018.

[2] 卞錦宇，宋軒，耿雷華，等 .太湖流域水資源承載力特征分析及評價研究[J].節水灌溉，2020（1）：73-78，83.

[3] 汪嘉楊，翟慶偉，郭倩，等.太湖流域水環境承載力評價研究[J] .中國環境科學，2017，37（5）：1979-1987.

[4] 許玲燕，杜建國，劉高峰.基于云模型的太湖流域農村水環境承載力動態變化特征分析——以太湖流域鎮江區域為例[J] .長江流域資源與環境，2017，26（3）：445-452.

[5] 陳海濤.太湖流域近20年水環境承載力動態評價[J] .浙江農業學報，2015，27（12）：2186-2192.

[6] OLEG E. Economic growth with environmental damage and technical progress[J]. Environmental and Resource Economics， 1994（4）：241-249.

[7] BITHAS K， NIJKAMP P. Environmental-economic modeling with semantic insufficiency and factual uncertainty[J]. Environmental Systems，1996，25（2）：167-183.

[8] 吳躍明，張子珩，郎東鋒. 新型環境經濟協調度預測模型及應用[J] . 南京大學學報（自然科學版），1996，32（3），466-473.

[9] 廖重斌.環境與經濟協調發展的定量評判及其分類體系——以珠江三角洲城市群為例[J] .熱帶地理，1999，19（2）：171-177.

[10] 仇方道，顧云海. 區域經濟與環境協調發展機制——以徐州市為例[J] .經濟地理，2006，26（6）：1022-1025，1050.

[11] 尹曉波，李雪萍. 我國東中西部三地區環境與經濟系統發展的協調度研究[J] .經濟地理，2009，29（4）：589-594.

[12] 王新杰，薛東前，延軍平，等.西安市城市化與生態環境動態關系分析[J].地球與環境，2010，38（1）：43-48.

[13] 張曉東，池天河. 90年代中國省級區域經濟與環境協調度分析[J] .地理研究，2001，20（4），507-515.

[14] 蔡振饒，李旭東，李玉紅，等. 貴陽市經濟發展與水資源環境耦合研究[J].人民長江，2018，49（6）：39-43.

[15] 張鳳太，蘇維詞. 水資源與經濟社會系統耦合協調時空分異研究——以貴州省為例[J].人民長江，2016，47（10）：25-30.

[16] 謝永紅，張云英. 云南省水資源與經濟社會發展協調趨勢研究[J] .人民長江，2014，45（23）：80-83.

[17] 胡勝祥，潘爭偉，周戎星.水資源與社會經濟協調發展水平分析[J].人民珠江，2018，39（2）：79 -81，89.

[18] 杜俊平，陳年來， 葉得明. 干旱區水資源與區域經濟協調發展時空特征研究——以河西走廊為例[J] . 中國農業資源與區劃，2017，38（4）：161-169.

[19] 李偉紅. 大連市水資源與社會經濟協調發展及水資源優化配置研究[D].大連：遼寧師范大學，2009.

[20] 劉楊，戚國強，盧靜. 水資源-經濟-社會復合系統協調度研究[J]. 人民黃河，2018，40（10）：51-56.

[21] 太湖流域水資源保護局.太湖流域水資源保護與經濟社會發展關系分析[R].上海：水利部太湖流域管理局，2014.

（編輯：江 文）

Adaptability evaluation of water resources carrying capacity and economic and social development in Taihu Lake Basin

BIAN Jinyu1， XIA Yulin2， MAO Xueqian2， ZHANG HaiBin1

（1.? Key laboratory of Water Resource and Hydraulic Engineering， Nanjing Hydraulic Research Institute，Nanjing? 210029， China;

2. Changzhou Branch of Jiangsu Province Hydrology and Water Resources Investigation Bureau，Changzhou? 213002， China）

Abstract： In order to objectively judge the matching relationship between the water resources carrying capacity of Taihu Lake Basin and the economic and social development， and promote the adaptability of economic and social development to the water resources carrying capacity， based on the connotation of water resources carrying capacity and economic and social adaptive development， this paper constructed an evaluation index system of water resources carrying capacity and economic and social development adaptability for Taihu Lake Basin， which was composed of target layer， criterion layer and index layer， including 4 indexes reflecting the level of water resources carrying capacity and 7 indexes reflecting the level of economic and social development. By using the calculation method of development adaptability coordination degree， the adaptability of water resources carrying capacity and economic and social development in Taihu Lake Basin in 2018 was evaluated and analyzed. The results showed that the coordination degree of water resources carrying capacity and economic and social development in Taihu Basin in 2018 was 0.81， which was at the adaptive development level， but there was still a certain gap from the high-quality adaptive development. The development level of water resources carrying capacity lagged behind the level of economic and social development. The low level of water resources carrying capacity was mainly reflected in the low quality up-to-standard rate of water functional areas in the basin， water eutrophication and so on.

Key words：? water resources carrying capacity; economic and social development; adaptability evaluation;coordination degree; Taihu Lake Basin