03环境容量专题.doc

柘城县自然资源与环境容量研究第一章 基本概念1.1 承载力关于承载力的概念，国内外许多学者根据不同的研究角度给出了不同的定义。在本研究中，我们主要考虑的是柘城县的土地、水资源对其社会经济发展的可支撑程度，因此，对承载力的概念可定义为：在当前柘城县的发展阶段下，以可预见的技术、经济和社会发展水平为依据，以可持续发展为原则，以维护柘城的生态环境（安全）良性发展为前提，在自然资源合理配置和高效利用情况下，柘城县自然资源可承受的最大人口和城镇发展规模。1.2 环境容量环境容量的定义也有不同的说法，但反应的本质是一致的。其中一种说法是：环境容量是指某一环境区域内对人类活动造成影响的最大容纳量。就环境污染而言，污染物存在的数量超过最大容纳量，这一环境的生态平衡和正常功能就会遭到破坏。环境容量大小取决于两个因素。一是环境本身具备的背景条件，如环境空间的大小，气象、水文、地质、植被等自然条件，生物种群特征，污染物的理化特性等；二是人们对特定环境功能的规定。这种规定经常用环境质量标准来表述。另一种说法是：环境容量是指自然环境或环境要素（如水体、空气、土壤和生物等）在自然生态的结构和功能不受损害，人类生存环境质量不下降的前提下，对污染物的允许承受量或负荷量。其大小与环境空间大小，各环境要素的特性和净化能力、污染物的理化性质有关。环境容量一般由静态容量和动态容量两部分组成。静态容量是指在一定环境质量的目标下，一个区域内各环境要素所能容纳某污染物的静态最大量，它是由环境标准值和环境背景值决定；动态容量是在考虑输入量、输出量和自净量等条件下，区域内环境各要素在一定时段内对某种污染物所能容纳的最大负荷量。第二章 资源与环境现状2.1 土地资源现状2.1.1土地利用现状柘城县地处黄河冲积扇的东南翼，受黄河南泛冲积的影响，其南部和西南部质地多为粘土和重壤土，北部、东部和东北部质地多为沙壤土，东南部质地多为中壤土、重壤土和淤土。全县土壤共分二个土类，三个亚类，五个土属，十三个土种。主要为潮土类，面积为80950.99公顷，占土壤总面积的99.82%，其中淤土属占土壤总面积 的50.2%，两合土属占49%，沙土属占0.2%。据柘城县土地利用总体规划，截止2002年，柘城县有一级土地利用类型7个，二级类型26个。土地总面积104203.31公顷。 柘城县土地利用构成表 单位：公顷地类面积占总土地面积的百分比（%）耕地71485.568.6园地758.10.7林地3931.23.8居民点及工矿用地16965.816.3交通用地4244.74.1水域6336.96.1未利用土地487.10.5土地总面积104203.311002.1.2存在的问题建设用地需求量增加，人地矛盾突出随着人口的大幅增长，人均耕地急剧下降，人的矛盾突出，而经济建设的飞速发展、各项交通、水利等基础设施的不断完善和城镇化水平进一步提高，建设用地需求量日益增加，建设占用耕地量也日益严重。从而将会使人地矛盾更加突出。土地利用制约因素较多，土地利用效益低（1）中低产田面积大、分布，土壤质地差，肥力低，农业基础建设脆弱，投入不足有效灌溉面积小，抗御自然灾害能力不强，科技水平低下，限制了农业生产的发展。（2）土地利用结构不尽合理，潜力尚未充分发挥。柘城县未利用土地占土地总面积的0.5%，需要进一步改善土地利用结构和开发未利用土地。（3）部分行业盲目投资，低水平重复建设，造成建设用地需求的增加，大量耕地被占用和浪费。土地资源浪费破坏严重土地使用权的商品化、土地管理机制的落后致使土地利用效率地下，同时全县违法占地现象比较严重，虽然近几年经有关主管部门查处有所遏制，但仍时有发生。2.2 水资源与地表水环境现状2.2.1水资源现状全县平均水资源（其中地下水仅计算浅层地下水）总量为7.49亿立方米，其中地表径流多年平均0.84亿立方米，浅层地下水资源量多年平均为1.85亿立方米，重复计算0.2亿立方米；过境水年均总量约为5亿立方米。全县水资源包括天然降水、地下水及过境水三种。（1）天然降水：多年平均径流深82mm，相应径流量0.84亿立方米，地表径流多集中于汛期，利用较困难，易形成洪涝灾害。（2）地下水：浅层地下水资源埋藏浅，估计储量为23.3亿立方米，矿化度小于2克/升，水质好，适宜食用和灌溉，是可供开采的主要地下水源，多年平均补给量1.79亿立方米，允许开采量1.36亿立方米。慈圣、远襄、牛城、陈青集一带属富水区或中等富水区，占全县总面积的76%，起台、胡襄、申桥、安平一带属贫水区，占全县总面积的42%。（3）过境水：境内共有10平方公里以上的大小河道41条，分布均匀。在这41条河道中，只有涡河、惠济河常年有水，其他均为季节性河道，地表过境水年均总量约为5亿立方米，可直接用于农业灌溉。2.2.2污水来源现状工业污水排放均达到国家污水综合排放标准二级以上，没有超标排污水工业企业。生活污水污染问题十分严重，污水直接入城镇下水道，对局部区域造成污染。缺少污水处理设施，生活垃圾设有综合利用用作，没有经过无害化处理。柘城县域污染主要是河道污染，河道污染现象很严重，河道污染多是来自上游的污染，河流基本失去水体功能；由于废污水排放量大，污水未经处理或简单处理直接排入河道，使河道基本成为排污河道。惠济河是柘城县重要的河道，从开封入睢县携带大量的污染物，加上睢县的城镇污水和工业废水未经处理直接排入河道，造成水体黑臭，有机污染严重，超标物为溶解氧、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、氟化物，从睢县夏楼到出境柘城砖桥断面整个河段水质类别大于V类。2.2.3现状水环境评价流经城区的惠济河、废黄河、余河坡上游水质均超地面水V类标准，地下水污染较重。水体污染的主要因素是工业排放的废水及生活污水，尤其在余河坡下游污染较严重，城区的污水排出主要是排进余河坡及北旧湖。2.3 大气环境现状大气污染大气污染主要为燃煤废气污染和汽车尾气污染，城区以煤烟型为主的大气污染比较严重，加之机动车辆增多致使有害气体排放增大。第三章 分析方法从各种因素的影响程度来看，当前和今后制约柘城县经济发展和城市化进程最主要的因子是土地资源和水资源，以及由此而带来的一系列环境问题，主要是水环境、大气环境的恶化问题。因此，对柘城的环境容量进行分析从土地资源、水资源对城镇发展建设的承载力和水环境容量、大气环境容量两方面着手，估算和分析柘城的人口和城镇发展规模和水与大气的环境容量。鉴于环境条件和污染物排放的复杂性，准确计算一定环境的环境容量是十分困难的，一般可借助数学模拟估算一定条件下的环境容量。就浓度而言，特定区域的某种污染的绝对容量（R）可用环境标准浓度值（W）和环境中已存在的浓度值即背景值（B）之差来表示，即R=W-B。这种方法只能粗略的估算一个地区的环境容量，要比较精确的计算区域环境容量必须在多年环境监测数据的基础上，根据国家相关要求，通过建立相应的数学模型来实现。对于不同的地区，对环境容量的计算可能有不同的算法。鉴于柘城县环保部门已做出环境容量报告，本专题将予以引用，不再另行计算。环境容量资源承载力分析环境容量分析土地资源承载力水资源承载力水环境容量大气环境容量得出人口容量得出污染物排放量图3-1分析方法示意图第四章 自然资源承载力分析4.1 土地资源承载力分析传统意义上土地承载力的研究大多是围绕耕地食物人口而展开的，它以耕地为基础，以食物为中介，以人口容量的最终计算为目标，将“土地承载力”的研究划分为土地生产潜力估算阶段和土地承载能力研究阶段。这对特定历史阶段和特定区域中的食物自给、粮食安全，挖掘耕地潜力，以及确保国民经济的协调发展有着十分重要的意义。但是，这些研究中往往将土地承载力系统作为一个孤立、封闭的系统，强调其空间的限制性而忽略其开放性。对于一个国家，在某一特定时期内，考虑粮食安全是必要的。可是，在当前经济全球化的背景下，如果仍遵循以土地的产出粮食为切入点，以承载的人口数量为落脚点，就可能会脱离实际。因为，该项研究中一个最不现实的假设，是忽视了区域贸易的影响，在区域贸易已经渗透到世界各地的今天，通过货币媒介，所有资源（含非物质性知识、服务等）从理论上说均可换回粮食。再加上人口大规模的区际流动，尤其在我国沿海发达地区更是如此，许多地区的现实人口数量早已远远超出了本地粮食所能供养的理论“承载人口”规模。因此，传统的土地承载力计算思路已经不适合社会实际的发展，必须在理论上突破传统的区域空间和时间的界限。由于现阶段经济社会和城市化进程的发展，土地资源的主要功能已经发生了根本地变化，由以前的粮食供给转变为工业和城市建设用地供给，土地的生产方式和价值已经发生了改变，因此，从生物生产和粮食生产方面来研究柘城的土地承载力意义不大。而且，对于柘城县域这样一个小区域来说，粮食、蔬菜等生物消费品不存在自给自足的问题，可以通过外围的支持得到解决。从区域生态良性循环，各类用地合理配置，尤其是绿地用地的保证方面来研究城市的土地资源对人口的承载能力可能更有现实意义。因为任何一个城市，人口规模过大和人口密度过高，城市生态压力超载，必然带来许多城市生态问题。一个适宜人类居住和工作的城市生态环境，必定存在一个人口容量的限制问题。城市化进程的加快将加剧有限土地资源的利用矛盾，而土地资源的自身特点和利用（消耗）方式决定着土地资源承载力的高低，我们就从这个角度来分析柘城县的土地承载力。从适合城市发展建设的视角来看，可以将该地区土地划分为三大类：第一类是不可利用的土地，主要包括水域等；第二类是禁止利用的土地，主要包括基本农田和生态敏感保护区；第三类是可利用的土地，主要包括已利用土地和未利用土地，其中未利用土地又主要包括园地、荒草地和可利用的其它未利用地（主要指废弃地和荒地，包含可转化的用地）等。具体见图4-1所示：土地总面积禁止利用土地不可利用土地地可利用土地河流、湖泊等基本农田生态敏感区已利用未利用园地、荒草地等其它用地等图4-1 柘城城镇建设发展土地分类 根据这个分类原则，汇总柘城县土地利用情况现状如下表4-1：表4-1 柘城县土地资源利用情况（2000年，单位：公顷）总面积不可利用禁止利用可利用河流、湖泊等基本农田生态敏感区已利用未利用104203.316336.971485.54689.321110.5487.1其中，基本农田是指柘城县土地利用总体规划确定的规划保护面积，生态敏感区包括水源涵养保护区（其面积与其它用地类型有重复）。 表4-2 柘城县城镇建设发展可利用土地面积统计（2000年，单位：公顷）总面积可利用面积（占总面积百分比）已利用面积（占总面积百分比）未利用面积（占总面积百分比）104203.3121597.6（20.9%）21110.5（20.4%）487.1（0.5%）根据前面的分析，把柘城县土地资源承载力的主要研究内容概括为：在柘城县域范围内，从城市发展建设角度来看，所有的土地面积除了不可利用和禁止利用部分外，在保证城市化生产、生活和建设过程中人们生态安全的前提下，以可持续发展预测为指导，该区域现在和将来可能承载的人口和城镇发展的最大规模。那么，由表可见，柘城县除了不可利用和禁止利用的土地外，可以用来发展城镇建设的土地总面积为21597.6公顷，其中，21110.5公顷已经被利用。据国际相关研究，城市满足人类生存发展和享受的土地需求为人均140200m2，只有大于或等于这个指标，人类的城市生活基本需求（包括交通、居住、绿化以及日常生活活动等）空间才能满足，否则，就会造成人口密度过高，城市生活和生态压力超载。有人曾经做过统计，美国城市人均使用土地面积大于160 m2，绿色城市莫斯科为100 m2，我国平均为110 m2（尤斯曼，1992）。根据这个指标，柘城县土地可承载力的城镇人口计算结果见下表4-3。另外，根据我国国家建设部城镇人均使用面积指标，要求城镇人均建设用地面积为60120 m2，据此，我们也可以相应地计算出柘城县可承载的城镇人口，具体也见表4-3。表4-3 柘城县不同标准土地承载力（以2005年为基准年）总面积（公顷）可利用面积（公顷）国际标准承载力（人口）（单位：万）国内标准承载力（人口）（单位：万）140 m2200 m260 m2120 m2104203.3121597.6154.3108360180由此可见，如果以国际标准计算，柘城土地的承载力是108万人，根据2005年人口统计数据（94.1万人）可以看到，这个承载力相对于现在人口来说，还有一定剩余。如果以国内的标准计算，那么柘城县土地可承载的城镇发展人口为180万人，县域土地相对于现在的人口数量来说都还有较多的富余。4.2 水资源承载力分析水作为资源来看，和土地一样，也具有经济价值和使用价值，它包含质和量双重含义。经典的水资源定义为：地球上目前和将来人类可直接或间接利用的水体和水量，它包括以下几种要素：水量、水质、水深、体积以及储藏等。通过前面的分析我们知道，制约柘城县社会经济进一步发展的除了土地以外，就是（淡）水资源。对于柘城来说，水资源限制最主要的就是量和质方面的限制。按照水环境功能区划，如果某区域水质标准超过五类，这部分水资源就会因为水质太差而不能利用。而在柘城县，由于近几年环境保护工作的加强，水环境污染得到初步遏制，没有出现严重污染问题，因此，我们在计算该区域水资源总量时，也就没有减去这部分因污染而损失的水资源量。柘城县水资源主要由以下几部分组成：地表水、地下水、引用水、入境水。具体见下表4-4：表4-4 柘城县可利用水资源情况表（单位：亿m3）地表水地下水引用水及入境水合计0.841.85（重计0.2）57.49根据世界资源研究所研究，人均可重复使用的淡水资源总量低于1000m3，是水资源“数量压力”指数的临界标志。另外，根据中国环境科学院牛文元等（牛文元，1992）的研究，每年每平方公里可重复使用淡水资源20万m3，即径流深200毫米，是水资源的“空间压力”指数的临界标志，我们在这里同时选择这两个指标来共同反映水资源压力指数。如果两个指数同时为零，则水资源压力总指数为零；其中一个不为零，总压力指数取不为零的一个；若均不为零，则总压力指数在形成较大压力的基础上进行复合式统计加权。我们把柘城县水资源压力指数和承载力计算如下表4-5： 表4-5 柘城水资源压力指数及其承载力人均水资源量（单位：千m3）数量压力指数单位面积水资源量（单位：万m3）空间压力指数承载力（人口）（单位：万）0.80.871.9074.9由此可见，柘城县水资源的承载力为74.9万人。从目前现有的人口数量来看，柘城县水资源已严重短缺，水资源将是人口和城镇发展的瓶颈。4.3 综合承载力分析关于区域多种资源综合承载力的计算，不同的学者提出不同的计算方法，最具有代表性的主要有三种，第一种是综合权重法，就是根据计算区域对不同自然因子的依赖程度给出不同的权重，然后进行综合计算（刘殿生，1995）；第二种是利用系统动力学模型估算法，就是以区域资源环境为对象，研究它同人类发展和社会活动之间的关系，建立相应的数学模，求出最优解，这方面的应用以麻省理工大学D.梅多斯等组成的“罗马俱乐部”为最早（Meadows D.H，1984）；第三种就是最简单但是也是最实用的方法，叫最低底线法，它的实质就是将各个资源环境因子的单要素承载力先求出来，然后找出它们之间的最小容量作为综合承载力。该方法的优点就是简单易操作，缺点是不能够动态的综合地反映计算区域内各种资源的优化效果。但是，作为一种底线的限制，从概念规划的角度来看，该方法却是最有效也是最实用的。因此，本文采取最低底线法阐述柘城县自然资源对人口和城镇发展的最低限制，而且给出相对剩余容量，具体见表4-6，表4-7。表4-6 柘城县自然资源综合承载力 单位：万人土地资源承载力（国内标准）土地资源承载力（国际标准）水资源承载力最低底线综合承载力（国内标准）最低底线综合承载力（国际标准）18010874.974.9（水）74.9（水）注：括号内为限制因子表4-7 柘城县剩余人口容量分析 单位：万人最低底线综合承载力（国内标准）最低底线综合承载力（国际标准）现有人口（2005年）剩余容量国际标准剩余容量国内标准74.974.994.1-19.2-19.2由以上计算结果可以得出，柘城县的自然资源承载力主要受水资源的影响，但目前综合承载力已严重超标。在目前94.1万人的情况下，已有19.2万人的超标容量。第五章 环境容量分析5.1 地表水环境容量分析水环境容量是指在特定的条件下,在水体功能目标约束下,某一特定的水体控制单元所能容纳的某一污染物的限值水环境容量的大小不但受社会经济活动对水体功能要求的约束，还与河流自身的水动力学特点及污染物类型有关。流经城区的惠济河、废黄河、余河坡上游水质均超地面水V类标准，地下水污染较重。水体污染的主要因素是工业排放的废水及生活污水，尤其在余河坡下游污染较严重，城区的污水排出主要是排进余河坡及北旧湖。这些因素使得柘城县水环境的承载力不容乐观。5.2 大气环境容量分析