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水资源是地区经济社会发展的重要支撑,是不可或缺的战略资源,也是人民生活离不开的自然资源。因此,提高水资源承载力是促进经济社会快速发展,保障人民生活水平的必然选择。同时,水资源系统并非独立存在、单独发展,其承载力大小必然与经济、社会、生态等方方面面的因素相关联。 当前,由于不同研究者的研究区域和研究目的不同,水资源承载力上没有明确统一的定义。同时,在研究水资源承载力方面,由于水资源系统与经济、社会等多方面密切相关,很多研究仅仅关注某一方面而忽视了其他因素的影响,使得研究结果不完善。在这样的背景下,本文以系统动力学理论为基础,研究水资源承载力。 由于系统动力学被广泛应用于处理具有高度非线性、多变量、高阶次、多种反馈机制问题的复杂耦合系统。系统动力学模型适于处理多变复杂的系统,在系统动力学中可以纳入多个子系统,通过子系统之间的反馈关系建立模型,而在水资源系统正与多方系统有密切关联,所以很适宜采用系统动力学理论进行研究。此外,系统动力学模型可以进行动态预测,通过调整时间参数,能够模拟和预测不同时间节点水资源承载力的情况,使研究更有针对性。 本文从人口、经济、生态环境与水资源角度,分布建立4个子系统,通过分析子系统之间以及子系统内部各因子之间的逻辑,从定量地角度确定关系,同时利用系统动力学软件Vensim建立水资源承载力系统动力学模型。在模型中,以水资源供需差额为评价指标,根据水资源供需差额的大小来评价甘肃省的水资源可持续发展情况。同时,根据针对当前发展中存在的问题,提出维持现状型、调整结构型、开源节流型和综合发展型四种不同方案,将这些方案通过系统动力学模型进行模拟并对比分析,从而找出最优方案。同时,为了验证模型的合理性,研究了甘肃省2006年以来的水资源承载力变化情况,并预测了2025年之前甘肃省水资源承载力变化情况。所取得的成果如下。 (1)利用VensimPLE软件平台构建了甘肃省水资源承载力系统动力学模型。该模型包括人口、经济、生态环境与水资源4个子系统。以2010年为基准年,2010-2025年作为模型模拟时间段,用2010-2015年的真实数据进行历史检验,绝大部分数据相对误差小于5%,模型与实际情况的拟合度较好,能够较为真实地反映现实情况。 (2)设计并模拟了维持现状型、调整结构型、开源节流型与综合发展型4种发展方案下的水资源承载状况。通过改变决策变量的取值,进行不同条件下的预测与分析。通过对水资源供需差额、用水量、生活用水量、工业用水量以及供水量的分析,确定综合发展型方案是最优方案。在维持现状发展型方案中,2020年甘肃省出现水资源缺口0.48亿立方米,2025年达到5.46亿立方米。在综合发展型方案中,水资源不会出现短缺问题,能够较好地解决用水问题,2025年水资源供需差额16.32亿立方米。通过对比发现,在甘肃省当前经济发展速度和结构前提下,单纯通过调整产业结构不能有效缓解水资源压力,单纯通过开源节流也不能很好的协调好经济社会发展与提升水资源承载力之间的关系。 (3)对甘肃省提高水资源承载力提出了若干建议:在生活用水方面,加强宣传引导,普及节约用水常识;加强节水型用水设施建设,减少水资源浪费;实施阶梯式水价制度倒逼良好行为习惯养成。农业用水方面。在农田用水方面,需要改善农田灌溉方式,提高水资源利用效率。在工业用水方面。降低万元工业生产总值用水量、提高工业用水重复利用率、降低工业发展速度可以有效减少工业用水量。对于水资源依赖程度大的行业,要科学制定用水定额标准,并严格落实,对于高消耗、高污染、低效益的产业进行改造或淘汰。大力发展以互联网为代表的新兴产业,通过建立科技产业园区、创业孵化园等项目基地,为产业结构调整提供硬件与软件的双重保障。同时,提高污水与雨水的回收利用率,增加水资源供给。 本文的创新点在于建立了与人口、经济、生态与水资源相联系的水资源系统动力学模型,通过一些可控变量将水资源供需问题进行量化,可以提供具体的数据参考,同时为制定经济社会发展政策提供理论依据。 当然,本文也存在一些不足,比如在阐述第三产业发展对于城镇化率提高的作用时,没有从定量的角度进行考量;比如在以甘肃省为研究区域时,仅从省域角度进行考量,没有考虑甘肃省内部不同区域之间的水资源分布差异和利用程度差别。 不过,本文的研究内容和方式依然有一定的现实意义,值得后续继续深入研究。这也是未来学习和工作中可以不断完善和发展的地方。