（自然地理学专业论文）湛江市水环境可持续发展研究.pdf

f 山人学硕 j 学仿论殳：湛y 1 1 ij 水纠：境【l r 持续发展研究 摘要 随着全球水污染的加重，水资源短缺不断出现，人们逐渐意识到：水环境问 题是影响社会、经济发展的重要冈素，人类社会只有与环境协调共处，才能实现 可持续发展。近年，湛江市普遍存在水质逐年下降的趋势，主要河流、湖库监测 断面的有机污染超标严重；地下水也受到不同程度的污染；湛江也是我省最干旱 的地区，雷州半岛的无旱年份仅占6 一1 5 。因此，系统研究湛江市水环境可持续 发展问题，不仅为湛江市与同受水环境问题困扰的沿海地区经济发展和水环境管 理提供参考依据，还给更大尺度区域的水环境变化研究提供参考。 研究表明：( 1 ) 预测到2 0 1 7 年湛江市水环境删复到较优的水平，水环境与经 济、社会保持同步发展；到2 0 5 0 年，水环境可持续发展指数达到0 4 6 5 ，实现了 可持续发展。( 2 ) 到2 0 5 0 年，湛江市水环境的多项评价指标都朝有利方向发展， 如水资源供需比提高到0 1 0 4 9 ，污水治理赀占环保投资的3 9 6 ，回用水占废水 总量2 8 3 。( 3 ) 今后，湛江市水环境可分为三个发展阶段：2 0 0 0 2 0 1 0 年足湛江 市水环境可持续发展能力迅速提升的阶段，2 0 1 0 2 0 3 0 年是水环境可持续发展能 力逐步优化的阶段，2 0 3 0 2 0 5 0 年将是水环境可持续发展能力进一步提升，并能 实现可持续发展的阶段。 实现湛江市水环境可持续发展的策略是“节流优先、防污为本、多渠道开源”， 具体的对策措施与建议是：( 1 ) 合理划分地表水环境功能区，优先保护主要饮用 水源如鹤地水库、赤坎水库、大水桥水库等，水质目标应保障在i i 类及i i 类以上； 主要江河水质目标达到i i - i i i 类；加快在湛江市备地区的污水处理厂的建设：全 面实行排污申报登记制度，推行排污许可证制度；( 2 ) 加强地下水水源地的卫生 管理，合理建立卫生防护带，对地下水超采地区进行人工回补：( 3 ) 强化湛江市 环保局对水环境的监督管理作用；( 4 ) 调整湛江市的产业结构和建设高效节水防 污的现代产业体系，重点治理化工、水泥建材、酒精、制糖、造纸等行业污染大 户；( 5 ) 加强科技在水环境保护与水资源利用中的应用：( 6 ) 加强公民的环境教 育，树立可持续发展观，争创“同家环境保护模范城市”、“国家园林城市”和“国 家卫生城市”。 关键词：湛江市，水环境，可持续发展 。 】山火学顾1 学位论文：洪江l l j 水环境，j 持续发展研究 as t u d yo f ，a t e re n v i r o n m e n ts u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n to fz h a n j i a n gc i t y m a j o r ： n a m e ： s u p e r v i s o r ： p h y s i c a lg e o g r a p h y l i uy o n g - f e n g p r o f l i a oj i n - f e n g a b s t r a c t w i t ht h ea g g r a v a t i o no fg l o b a lw a t e rp o l l u t i o na n dt h es c a r e so fw a t e rr e s o u r c e s ， h u m a nb e i n gc a m et or e a l i z et h a t ：e n v i r o n m e n t a l i s s u e sa r ei m p o r t a n tf a c t o r st h a th o l d s o c i a la n de c o n o m i cd e v e l o p m e n tb a c k ；o n l yb u c k i n gf o rt h ec o e x i s t e n c ew i t hn a t t i r e i nh a r m o n y , c a nm a n k i n da t t a i ns u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t i nr e c e n t l yy e a r s , t h e r ev e r y o f t e ne x i s tp h e n o m e n ao ft h ed e t e r i o r a t i o no fw a t e rq u a l i t yi nz h a n i i a n gc i t y m o s t r i v e r sa n du n d e r g r o u n dw a t e ri sc o n t a m i n a t e db ys o m eo r g a n i cs e w a g e s ，f o re x a m p l e ， c o d ，t n ，p e t r o l e u me t c a l s o ，z h a n j i a n gc i t yi st h ed r o u g h t i e s tr e g i o ni ng u a n g d o n g p r o v i n c e i ti sr e p o r t e dt h a tt h ep r o p o r t i o no fd r o u g h tp e ry e a ri nl e i z h o up e n i n s u l ai s 0 8 5 0 9 4 t h e r e f o r e s t u d i e so nt h ei s s u e so fw a t e re n v i r o n m e n ts u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n ti nz h a n j i a n gh e l pt op r o v i d er e f e r e n c e st ob o t hz h a n j i a n gc i t ya n dt h o s e i n s h o r er e g i o n st h a to b s e s s e db yw a t e ri s s u e s a l s oc a np r o v i d ee x p e r i e n c e so f s t u d yo n l a r g e - s c a l er e g i o n a lw a t e re n v i r o n m e n t i s s u e s t h i sp a p e ru s e so n es y s t e md y n a m i cs o f t w a r e v e n s i m ”t oe s t a b l i s ha n ds i m u l a t e s t h ee v a l u a t i o ns y s t e mo fw a t e re n v i r o n m e n ti nz h a n j i a n gc i t y t h eb e s tw a yo f r e g i o n a lw a t e re n v i r o n m e n td e v e l o p m e n th a st h r e em e r i t s w h i c ha r e e x p l o i tn e w w a t e r , s e w a g et r e a t m e n ta n ds a v i n gw a t e r a n dt h er e s e a r c hs h o w s ：( 1 ) t h es t a t eo f w a t e re n v i r o n m e n tj nz h a n j i a n gw i l lt u r nt ob eg o o di n2 0 1 7 a n dw i l is y n c h r o n i z e w i t hs o c i a l ，e c o n o m i cd e v e l o p m e n t ；t h es u s t a i n a b i l i t yi n d e xo f w a t e re n v i r o n m e n tw i l l r e a c h0 4 6 5i n2 0 5 0 ，t h e nr e a l i z et h eg o a lo fs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ( 2 ) s e v e r a l e v a l u a t i o ni n d e xa r eg o i n gt od e v e l o pt o w a r d sf a v o r a b l ed i r e c t i o ni n2 0 5 0 ，f o re x a m p l e ， t h er a t eo fw a t e rr e s o u r c e s s u p p l yi s 0 10 4 9 s e w a g ed i s p o s ef e ea c c o u n t sf o rt h e i n v e s to fe n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o ni s3 9 6 r e u s ew a t e ra c c o u n t sf o rt o t a lw a s t ei s 2 8 3 ( 3 ) i fd i v i d e db yd e v e l o p m e n tp h a s e s ，t h e 曲i l i t yo fw a t e re n v i r o n m e n t d e v e l o p m e n ti nz h a n j i a n gw i l lb es t e pu pr a p i d l yi ny e a r2 0 0 0 2 0 1 0 ，a n dw i l lb e o p t i m i z e dg r a d u a l l yd u r i n gy e a r2 0 1 0 - 2 0 3 0 ，t h e nw i l lb ef a r t h e ra d v a n c e dd u r i n gy e a r 2 0 3 0 2 0 5 0a n df i n a l l yr e a c ham o r ei d e a ls t a t e t h es t r a t e g yo fw a t e re n v i r o n m e n ts u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ti nz h a n j i a n gc i t yi s “f i r s ts a v i n gw a t e r , b a s e do ns e w a g ep r e v e n t i o na n de x p l o i tn e ww a t e ri nd i f f e r e n t w a y s c o m b i n e dw i t ht h ei n s t a n c e so f t h er e g i o n s o m ep r i m a r ym e a s u r e sa n da d v i c e s c a l lb ed r a w na sf o l l o w s ：f nf u n c t i o n a ls e c t i o n so f w a t e re n v i r o n m e n tm u s tb ed i v i d e d ； - - l ji i j 人、瑚 ，学侍沦文：湛江 “水环境町持续发展研究 s o u l c e so fp o t a b l ew a t e rs h o u l db e p r o t e c t e dp r i o r i t y , t h ew a t e rq u a l i t yo fh e d i r e s e r v o i qc h i k a nr e s e r v o i ra n dd a s h u i q i a or e s e r v o i ra n do t h e r ss h o u l dr e a c hc l a s si i o rs u p e r i o r t o c l a s s1 1 ；a n d t h eq u a l i t y o f m a i nr i v e r ss h o u l dr e a c h c l a s si i i i i a l s o 1 i c e n s es y s t e mo fs e w a g ed i s c h a r g ew i l lb ec a r r i e di n t oe x e c u t i o n ；i n d u s t r i a ls e w a g e a n dc l e a nm a n u f a c t u r i n gt ob et h o u g h tm u c ho f ；s o m es y s t e m ss u c ha sl i c e n s eo f s e w a g ed i s c h a r g es h o u l db ep u ti n t op r a c t i c e i na d d i t i o n ，s e w a g e sd i s p o s a lp l a n t s s h o u l db ec o n s t r u c t e da sq u i c k l ya sp o s s i b l ea r o u n dt h ew h o l er e g i o n ( 2 ) t or e i n f o r c e u n d e r g r o u n dw a t e rp r o t e c t i o n ，t op r e v e n ts e a w a t e ri n t r u d i n ga n dt h es i n k i n go ft h e g r o u n db yr e s t o r i n gw a t e ri n t ot h eg r o u n d ( 3 ) t oe m p h a s i z ef o r c e so fe n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o nb u r e a uo f z h a n j i a n go ns u p e r v i s i n gt h em a n a g e m e n to f w a t e re n v i r o n m e n t ( 4 ) t oa d j u s tt h ei n d u s t r ys t r u a u r e s ，a n dt oc o n s t r u c to n eh i g h e f f i c i e n ts y s t e mo f s a v i n gw a t e ra n da g a i n s tp o l l u t i o ni nz h a n j i a n g e m p h a s i ss h o u l db ep a i da t t e n t i o nt o t h ei n d u s t r i e so fc h e m i c a l ，p o w e r p l a n t ，c e m e n t ，a l c o h o l ，s u g a rm a k i n g ，p a p e r m a n u f a c t u r i n g ，a n da l s oi ns o m eo t h e re n t e r p r i s e st h a td i s c h a r g es e w a g e se x c e s s i v e l y ( 5 ) t os t r e n g t h e nt h ea p p l i c a t i o no fh i g h t e c hi nw a t e rp r o t e c t i o na n dw a t e rr e s o u r c e s u s a g e ( 6 ) t oi n t e n s i f yt h ee n v i r o n m e n t a le d u c a t i o na n db u i l du pt h ev i e w o f s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ta m o n gt h el o c a lp e o p l e k e yw o r d s ：z h a n j i a n gc i t y 、w a t e re n v i r o n m e n t 、s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t 儿i - h i 学倾i 位论文：湛f 】川j 水州：境i 玎持续发艇研究 第一章引言 二十世纪以来，出现r 人口膨胀、资源枯竭、环境污染、温室效应、灾害频 发等一系列严重的全球性环境问题，全球每年有6 7 万平方公里的土地变成沙 漠，每年从河流向海洋流失的土壤达2 5 4 亿吨，约1 0 的河流遭污染，全世界有 1 0 亿多人常常饮用被污染的脏水，平均每天约2 5 万人死_ 丁因污水引起的符种疾 病自= 十吐纪六十年代丌始，人类开始对人类发展历程进行反思，逐渐认 识到全球正砸i 临着社会自然支持系统的有限性问题以及保护环境、寻求自然与 社会协调发展的极端重要性。因此，谋求可持续发展就成为国际社会关注的热点。 水是包括人类在内所有生物赖以生存和发展的基础，是经济发展的命脉。水 是一种动态的、可更新的资源，但水环境的容量是有限的。在我国，快速的城市 化、工业化极大的破坏1 r 自然生态系统，导致江河、湖泊、近海环境污染剧增， 水资源过度开发利用。2 0 0 1 年全国废水排放总量6 2 0 亿吨，比1 9 8 0 年3 1 5 亿吨 几乎翻了一倍，水环境成了人类生产、生活过程中产生的废弃物的容纳场所。目 前，7 8 条主要河流有5 4 条受污染，七大水系全部被不同程度地污染，水质为i i 类的断面仅占4 6 3 ；水污染导致了相对可利用的水资源减少，加剧了水资源 的供需矛盾，目前缺水城市已达3 0 0 多个，严重歃水城市达1 1 4 个。这些在城市 化与工业化进程中存在的水环境问题己或多或少地困扰着我国区域经济社会的 发展，不仅限制着城市的人口规模与经济发展，还严重威胁着城市的生存与发展。 在我国大陆最南端的湛江市，水环境问题也不断突现。近年，湛江市的水污 染不断加重，大多数河流短小，环境容量小，污染鞍突出，如c o d 、b o d 、n h 4 - n 污染加剧；主要饮用水源水库受不同程度污染，水质有所下降；菜些港湾如湛江 港、乌石港、安铺港等海水c o d 、石油类超过国家海水水质二类标准。湛江也是 我省干旱最为严重的地区，雷州半岛有8 5 以上的年份发生冬春连旱，无早年份 仅占6 一1 5 ”。此外，湛江市的水环境问题不仅关系着水污染、缺水、水土流失 等生态环境问题，还极大地制约着湛江市的礼会经济发展。 数据来源干2 0 0 2 年中囝环境状况公报。 数据来源于湛江i m 工河流域综合规划报告书。 m h 夫? 硕j 学俯i 宅丈：堪玎 j 水珥镌叮持续发展蜗宄 从水环境与社会经济发展的关系看，水资源在经济活动内部可作为经济财富 使用，水环境作为经济活动的基础，足间接的经济财富，但却是人口、社会和经 济发展的基本环境。水、承资源和水环境的关系如图i i 所示当水环境质量好 时，才能作为一种可供人类利用的资源：当水环境质量不好，就会酿成水灾害， 成为区域进一步发展的不利冈素。 图1 - 1 水、水赍源和水环境的关系“ 概况说，“人口、水资源、水环境、经济发展”_ 四位一体舶高度协调构成了区 域水环境可持续发展的基本内容，正迫切需要加以研究和解决。故本文对湛江市 的人口、水资源、水环境与社会经济发展之间的关系进行研究，探讨湛江市水环 境可持续发展之路。 通过结合实际区域状况，本文尝试对湛江市水环境的质量评价及水环境可持 续发展能力的分析，初步从经济、规划设计和管理等方面提出些湛江市水环境 可持续发展的途径与建议。故本文的研究目的足试图丰富可持续发展理论，以期 给湛江市以及同受水环境问题困扰的沿海地区的经济发展和水环境管理提供参考 依据，具有一定的参考和现实意义。 l i t t l l 人二“- i f 似沦文：泄江i 1 j 水环境i ，r 持续发展研究 第二章水环境可持续发展研究综述 2 1 可持续发展理论 发展是人类永恒的主题。通常，“增长”为数量和速度的增加或体积的增大等， 并不强调增长的质量和可持续性；“发展”则不仅重视数量与速度的增加，更强调 “增长”的质的改善。1 9 8 0 年，国际自然资源保护联盟( i u c n ) 、联合国环境暑 ( 删e p ) 与世界自然基金会( 聊f ) 共嘲发表了世界自然资源保护大纲，首次 提出“地球不是我们从父辈目i l u l 继承下来的，而是我们从自己的后代那儿借来的” 和“可持续发展”的沦点。 到只前为止，关丁可持续发展的定义很多，但最具有权威性的、被备国学者 和研究机构广泛接受的是由联合国提出的。1 9 8 7 年，联合国环境与发展世界委员 会( w c e d ) 发表了由布伦特兰夫人领导并主持编写的我们共同的未来( o u rc o n z n o n f u t u r e ) ) ，其将可持续发展定义为：“既能满足当代人的需求，叉不对后代人满足 其需求的能力构成威胁的发展”。1 。 可持续发展与以往片面强调经济发展的传统方式，忽视人口、资源、环境、 经济、社会诸方面的协润发展形成了鲜明的对比，其基本原则有三个，即公平性 原则、持续性原则与和谐性原则。根据可持续发展的组成要素，区域可持续发展 可分为人口、资源、环境、社会经济四个方面“。”。 衡量某一区域发展是否可持续，需要建立一套恰当的评价指标。但区域可持 续发展是一个比较复杂的系统组织，而难以简单穷尽描述系统特点，所以对可持 续发展的度量至今仍无公认的衡量方法和体系。为衡量区域可持续发展的状况， 通常需要建立可持续发展指标体系以及各类评价模型。目前，影响较大的可持续 发展评价模型有人文发展指数( 1 i d ) 、生态足迹( e f ) 模型、环境经济持续发展 模型( e e s d ) 、“压力一状态一响应”模型、可持续发展度模型( d s d ) 等“”。 2 2 可持续发展与水环境的关系 ”1 人类对环境的错误认识导致了水污染的不断，m 重和水资源p l 益短缺。为实现 1h 大学硬f j 学位论丈：滋7 f 水环境旧持缝发屣埘 究 区域可持续发展，必须重视水环境保护和水资源的可持续利用，正确处理水环境 与可持续发展之间的关系。 1 合理的水资源利用是实现可持续发展的基础 从水资源与可持续发展的关系来看，要保证水资源开发利用的永续性和持久 性，及能尽量满足社会经济不断发展的需求。只有对水资源的合理开发利用，才 能实现可持续发展，最终谋求社会的全面进步。 2 良好的水环境质量是实现可持续发展的保障 水环境对污染物有一定的容纳能力，但在一定的生产力发展水平及自然地理 条件下，其容纳能力毕竟是一定临界限度的；一超人类经济社会活动突破这“限 度，势必导致水体的受污染，造成社会经济发展的不可持续。 3 可持续发展的标志之一是良好的水生态环境 要实现可持续发展，就要使水资振的消耗速孝低丁其再生速率，并通过发展 模式的优选，解决水环境污染问题，减少因发展造成的水生态环境退化的成本和 资源被破坏的成本，降低资源破坏与环境退化对经济增长的影响， 4 可持续发展是水环境保护蜉必由之路 从我国水环境保护的发展历程来看，可持续发展是水环境保护工作发展到一 定程度的必然要求，是人类历经沧桑后对水环境保护认识的升华。人类对水环境 的保护，是从无到有：从先污染后治理，到预防为主，防治结合；从末端治理， 到过程控制，实施清洁生产；直到在可持续发展目标下的水环境保护，即将水环 境保护纳入社会经济发展规划中，实现水环境的可持续发展。 2 3 水环境可持续发展研究动态 水环境可持续发展问题最初是由水污染频发而引起的，若单从控制水污染的 技术进程看，主要经历了浓度控制阶段和总量控制阶段。但从可持续发展的角度 看，关于对水环境可持续发展的研究，国外主要是水环境整治及其予项的研究较 多，内容可化解为水环境管理、污水回用、水环境评价等j l 方面，但有关水环境 与社会经济影响冈紊的综合关系的研究还不太多。国内学者分剐从水环境容量、 水环境承载力、水环境与社会经济可持续发展的关系、水环境可持续利用战略等 相关领域进行研究有所涉及，但涉及不深，属丁薄弱环节。 。 | 山人4 坝i 学化论文：湛“f ij 水环境r 持续发展研究 2 3 1 国外研究现状及趋势 从二十世纪五十年代到七十年代，主要是可持续发展的概念和理论探讨的阶 段。西方学者综合各学科相关研究成果和先进分析方法对日益恶化的全球人口、 经济、生态、资源问题的理论探讨，为可持续发展观的形成提供了直接的思想来 源与理论依据，并逐步拓展到水环境。 随着社会经济发展，通过污染浓度控制己不能有效控制水污染的恶化。伴随 着对可持续发展模式的探索，西方国家从二_ 卜世纪六十年代始研究如何进行水环 境污染物排放总量的控制。近年，就某一地区水污染控制，发达国家已从单纯的 末端治理发展到生产全过程实施清洁生产，从点源治理到面源控制，从污染源的 模拟到流域管理的虚拟现实研究1 。 西方国家将简单处理后的废水用于农业灌溉方面已有很多年的实践经验，但 污灌容易造成更为严重的二次污染。二十世纪九十年代中期，意大利等嗣家尝试 通过联合使用紫外线、臭氧、高氯酸多次消毒的方法净化城市废水，处理后的废 水水质不仅达到了世界卫生组织( w h o ) 的标准，且处理成本不高，解决r 城市废 水处置与农业灌溉需水的问题”。”1 。 随着环境问题的不断突现，人们发现水环境是有一定的环境容量与承载力的。 b i s h o p 在环境管理中的承载力指出“环境承载力表明在维持一个可以接受的 生活水平下，某区域能承载的人类或的强烈程度”，并强调“环境承载力是自然环 境在不受严重退化影响下，对人口增长的容纳能力”“。 1 9 9 4 年，在荷兰首都剐姆斯特丹举行了以“与水共存( l i v i n g w i t h w a t e r ) ” 为题的国际会议，提出城市水务管理应转向于应用水质恶化、干燥、生物生境骤 减而引起的区域水问题，并着重解决整合水务管理过程中的信息、制度和社会政 策三大瓶颈，实现城市用水的可持续性“。 关于水体质量指数的确定，存在着多种方法。为拟定各类随机水体水质的优 化管理对策，k u n a m i 等引用h ，控制理论，设计了一种定量诠释因重金属和n 、 p _ 引起水体污染的动态水质指数，若为b o d 等其他污染物引起的水污染，则在h 。 控制方法的基础上使用相应的差分方程表示水质指数“。”3 。 p m j r e r p s t r a l 认为信息社会水环境问题的形成足由于大量生活污水排放 导致，对生活用水水质分级回用的城市可持续用水模型进行了模拟研究，发现在 不影响生活质量的前提下，则可减少4 6 4 7 2 6 的生活用水，减少了生活污水 - h jj 大学明卜但i 仑莛：堪汀j h 水环境j j j j 毒续发展研究 的排放量，降低了生活污水造成的环境影响，并能创造出相当可观的经济效益， 实现可持续发展”。 d a n i e lh e l l s t r u m 等通过定义一套涵盖卫生与健康、社会与文化、环境、经 济与技术各层面的可持续能力指标，用系统分析方法研究了城市水环境的可持续 发展问题，强调可持续发展能力的多维性。最后，针对瑞典的城市水环境的社会 环境效应，进行了简要的分析，分析过程如图2 - i 所示脚。 图2 - i基干瑞典“可持续城市水管理”系统分析的方案描述 与其他学科一样，不少新的数学方法不断应用到水环境规划中。h o n g 与s o n g 根据a h p 法原理，在流域水环境规划中建立各层次模型，并以府河流域为例，通 过对流域中不同断面水质状况排序，确定水质优劣次序，为污染优先控制奠定基 础”“。m a r g a r e t al u n d i n 和g r e g o r ym m o r r i s o n 以生命周期评估( l i f ec y c l e a s s e s s m e n t ) 方法选取反映水环境可持续能力的评价指标，并以此作为分析的基 础，分另研究发达地区和欠发达地区的案例，研究结论有助于环境可持续能力指 数( e s i ) 的范围界定，其分析的迭代过程见图2 - 2 ，最后定性地确定区域水环境 可持续能力的水平”“。 h 1 1 人1 产坝i + 7 何沦叟：湛江i b ，k 环境l l j 持续发展研究 图2 - 2 水环境可持续发展系统评价的迭代过程 为保障每个人都能享有用水的权利，最仕的办法足将水变成有货币价值的商 品，设立合适的税制以确保不同社会阶层、不同用途用水之问的公正性。目前， 污染者付费( p p p ) 和用水者付赀( u p p ) 等经济原则已在o e c d 国家中广为应用。 p e t e rr o g e r s 等重点强调水价政策能提高经济效益，保持社会平等，冈减少用水 而间接提高了环境质量的作用，并认为按地区差异原则制订水价和收缴制度、完 善排污费和使用制度、建立相应基金等多元水价政策符合了2 1 世纪议程关丁 环境可持续能力的论述1 。 f e r r i e r 和e d w a r d s 通过研究大尺度t 业区内的流域、湖泊和河口水质，提 出若能降低区域内的点源污染，将能大幅度降低区域水质污染物的浓度，并通过 利用苏格兰5 6 个水质检测站的数据和g i s 建立起区域水质动态影响网，为实现社 会经济与水环境之间的可持续发展提供了参考。“。 在复杂系统研究方面，系统动力学方法已能较好地解决大型复杂的非线形系 统问题，目前已被用于解决环境评价、环境承载力计算及其他涉水方面的问题。 系统动力学( s y s t e md y n a m i c ) 足以反馈控制理论为基础，定性与定量相结合， 以计算机模拟技术为手段的研究复杂系统问题的处理方法。1 9 5 6 年，系统动力学 是由美国麻省理工学院斯隆管理学院的福瑞斯特( j a yw f o r r e s t e r ) 研究和创 立。系统动力学解决问题的过程与步骤大体可分为五步，主要的过程与步骤如图 2 - 3 所示”。 e h 久学倾卜纠口沦定：洪江 1 】水环境可持续发展| f i 】f 究 图2 - 3 系统动力学解决问题的过程与步骤 具体步骤足：首先运用系统动力学的理论、原理和方法对研究对象( 系统) 进行任务调研，确定需要解决的问题。 其次进行系统的结构分析，划分系统层次与子块，确定总体的与局部的反馈 机制，作出系统的流图，找出系统中的状态变量、速率变量、辅助变量和外生变 量之间的关系，建立关系式。 第三步，建立数学的、规范的模型，并输入参数。 第四步，藉助计算机模拟语言进行模拟，以进一步剖析系统得到更多的信息， 如s t e l l a 、v e n s i m 、n d t r a n 等。其中，v e n s i m 是美国v e n t a n as y s t e m s 公司丁二 二十世纪八十年代末开发的。与其他系统软件相比，v e n s i 一的功能尤最，具有运 行速度快，优化能力更强，对模型大小没有任何实际限制等的优点，适合于构造 各种商业、科学、环境和社会系统的模型，现已成为在w i n d o w s 操作系统下运行 的优秀系统软件+ 。 第五步，检验评估模型，并根据模拟结果进行分析。 + 资料来源于v e n t a n a 。s y s t e m s 网站h t t p ：w w w , v e n s i m c o m 中的v e n s i m p l eq u i c k r e f e r e n c ea n dt u t o r i a l 和v e n t a n as i m u l a t i o ne n v i r o n m e n t - - v e n s i mu s e r sg u i d ev e r s i o n5 。 川j 人硕竹论虹：湛f 川j 水环境i q 持续发腠删究 综合以一h 国外对水环境研究的动态，得出其趋势将是如何使水环境可持续发 展战略更具有可操行，也就是需要解决以下4 个方面的问题：可持续发展具有 跨学科、跨专业的特点，如何打破这一障碍，提高可操性? 作为一个社会过程， 如何很好地运作水环境可持续发展系统? 如何解决运作过程中出现的关于道德 等方面的障碍? 水循环是不分国界的，如何实现全球水环境保护的合作? 2 ，3 2 国内研究现状及趋势 研究水环境问题是可持续发展课题的一个分支，就必须研究区域人口、社会、 经济、水环境潇系统的可持续发展问题。早期国内学者对可持续发展的研究，为 研究水环境问题铺平了道路。早在1 9 8 4 年，马世俊与工如松在提出社会一经济一 自然复合生态系统概念的基础上，把可持续发展归纳为“总体、西调、再生”“。 黄秉维提出地球系统科学足可持续发展的科学基础，并探讨中国陆地系统科学与 区域可持续发展战略问题“。叶文虎”“ i t q - - 文元。”等分别从二二：维、时空耦台系统、 环境承载力理论、协调发展论等方而，对可持续发展的概念和理论进行了贴切的 论述和深层次的探讨。 中国工程院“2 l 世纪中国可持续发展水资源战略研究”项目组指出当前我国 水环境面临的问题是：水资源的紧缺与用水的浪费并存；水土资源过度开发造成 对生态环境的破坏：水环境恶化和水质污染迅速扩展，已到极为严重的程度。提 出在人口达到零增长后，需水应逐步达到零增长；并以水资源的可持续利用支持 经济的可持续发展；同时必须进行水资源管理体制、水资源投资机制和水价政策 的改革：重视治污，降低水质性缺水对发展的影响，从末端治理为主向源头控制 为主的战略转移，加强对点源、画源和内源污染的综合治理o “1 。 珠江三角洲经济区是我省水质性缺水最严重的地区，随着区域经济发展速度 越快，水污染越严重。如图2 - 4 所示，工业废水排放量与工业总产值成线性相关。 朱照宇等首次提出用于宏观评价水资源承载力和水环境可持续性的“水资源质量 损失系数”、“水资源质量修复系数”和“水资源质量损失量”的概念及计算方法， 据此对2 0 0 2 、2 0 1 0 和2 0 2 0 年珠江三角洲经济区水资源净损失量进行预算，计算 结果显示损失量分兄j , f b l 专丁该区约7 3 1 4 万、1 0 1 1 4 万和11 6 1 2 万人的年生活用水 总最。 r i i 人学硕t 学位论文：湛汀1 1 j 水环境【持续冀z 展研究 工矗 莲各 弈幺 鏊。 钰 j 业总产值，亿元 0 u 蠢黼 丞2 0 。0 。 免1 。 d1 0 d 呦呦伽5 。o 鳓 均毕生蒲逝水排敬址t 图2 - 4 珠三角经济区社会、经济发展与废水排放量的关系 秦莉云等通过对水污染防治与区域经济出调发展机制( p r e e 系统) 进行定性 分析，提出健全水环境污染控制机制，以实现流域水污染防治与社会经济的叮持 续发展。”。林道辉，杨志峰利用定量方法，采用了内梅罗指数公式计算水质综合 指数( 见式2 一1 ) ： 扣、f j 。- - , l 1 2 2 受 ( 式2 一1 ) 其中：i 。为水体第j 类用途的水质综合指数； c ，为i 污染物的实测值： l 。为i 污染物的第j 类用途的水质标准； c j l j ，为第i 类水质指标的等标指数。 同时，利用水环境与社会经济发展的协调度公式( 见式2 - 2 ) ，计算得出密云 水库水环境保护与库区社会经济可持续发展间存在着较大的矛盾。 c ：( g n ) 1 0 t ( g 一n ) o ( 式2 - 2 ) e 1 。 其中：c 为水环境与社会经济发展协调度： ( g n ) 。为研究区域的人均g d p ： ( g n ) 。为参照区域的人均g d p ； i 为水环境质量综合指数。 为缓和该矛盾并促使水库水环境与库区社会经济可持续发展，林道辉等提出 了一些针对性措施”。 张杰从水的自然循环与水的社会循环关系出发，沦述了人类社会活动与自然 界的协调发展，指出水环境恢复和维系的基础足建立并维持健康的社会水循环， 并首次提出系统的水环境恢复原理和方略”“。 袁洪锋对囡人1 、社会、经济等因素作用形成的水环境压力进行了全面的定 。p l | 1 人学硕i 忙沦史：洪汀1 1j 水珂、境u 】抽嘻卖发展研究 量评估，通过对水环境压力等诸指标的计算，分析，吲内各省水环境压力与人口、 社会、经济等因素的相关关系和地区分布特征o ”。此外，焦锋，秦伯强使用偏相 关分析方法探讨了影响水环境的社会经济因子，进面找出主要污染源，提出可行 的水环境治理措施1 。 李柞泳，邓新民采用遗传算法优化不同水质指标的指数公式中的参数，得到 对多项指标通用的水质普适指数公式，将计算得的水质综合指数成功地应用于多 处水质评价，具有了客观性、可比性和通用性的特点。”1 。 黄漪平在隧域水环境现状调查的基础卜，利用动态聚类分析方法对太湖水质 指标作相对类别的分区。来厂解水质指标空间分别态势，以便水域环境保护管理 机构针埘水质分区的特点，寻求进一步控制污染物质的有效途径”。此外，不少 学者利用w a s p 、 u a l 2 e 等水质模型，分析、预测地表水体的污染状况。 在水环境的可持续发展研究方面，不少学者从可持续发展评价指数、环境容 量、环境承载力等角度研究水环境。杨十弘，郭恒亮建立了城市生态环境町持续 发展评价体系，采用f u z z y 多级综合评价方法，对广州城市生态环境要素发展水 平进行评价，计算了广州市生态环境可持续发展指数； 可持续发展指数= 城市生态环境可持续发展水平指数x 系统协调度 在计算出生态环境可持续发展指数值后，用等距划分方法，依据发展的连续 性和阶段性，将可持续性划分为极弱可持续强可持续的5 个等级。该研究对城 市水环境系统有很大的借鉴意义1 。 环境承载力研究是在环境容量的基础上进行的。环境容量原是生物学术语， 指某给定生态系统所能容纳某物种的最大个体数：在环境科学中，是指在人类生 存和自然不致受害的自口提下，环境所能容纳的污染物的最大负荷量( 见中国大 百科全书环境科学) 。但环境容量反映的只足环境消纳污染物的能力，具有局 限性。而环境承载力就是在某一时期、某种状态或条件下，某地区的环境所能承 受人类活动作用的阈值，其研究内容包括区域环境承载力的指标体系、区域环境 承载力大小表征模型及求解等。目前，有关环境承载力的研究在国外较少，但较 早的研究仅论述了环境承载力在不同地区或不同政策行为f 的大小比较。关_ ：r 环 境承载力综合评价的方法肓专家评分法、层次分析法、模糊综合评判法、i 二成分 分析法、系统动力学方法等；具体的模趔有综合环境承载力评估模型，环境要素 的承载力模型，以及可持续环境承载力( e c c s ) 等”。 f 1 人冀颈卜z 位沦必：洪江水环境可持续发腥研究 唐剑武，叶文虎认为环境承载力是环境科学的一个重要i f i j 又区别1 j 其他学科 的概念，能很好地反映环境与人类的相互作用关系( 见图2 5 ) ，在环境科学的许 多分支学科可以得到广泛的应用；并结合实例。探讨了环境承载力的本质特征及 其自身的量化研究，以此用于同一地区不同时期及不同发展战略下环境承载力的 变化1 。 图2 - 5 环境系统与人类社会、经济系统的相互作用 崔风军则指出城市水环境承载力是指某一城市( 禽郊区) 、某一时期、某种状 态下的水环境条件对该城市的经济发展和生活需求的支持能力，它是城市水环境 系统结构性的一种抽象表示方法，可作为衡量城市经济发展活动与水环境条件适 配程度的指标；并利用系统动力学模拟手段对城市水环境承载力进行实证研究”2 。 关于环境承载力的计算，彭再德等提出以下计算方法。区域i 选取m + n 个指 标e j 为发展类变量指标个数，n 为限制类变量指标个数，则区域综合环境承载力 评估模型如式2 - 3 所示”。 ( 2 - 3 ) 其中，w ，是第j 项指标的权重值。 当各项指标取上限值时，区域环境承载力就是这种状态下的理想值，综合环 境承载力评估模型如式2 4 所示。 阱酾 ( 2 - 4 ) 磊。= 营忡e 其中， 2 i 。 郭怀成根据水环境系统的特点，选用系统动力学模型建立了城市水环境系统 的预测与决策模型，模型在水资源开发利用和水环境质量控制的基础上，分为人 口、工业、农业、水污染控制和水资源利用等5 个子模型( 见图2 - 6 ) ，在1 8 8 个 i i1 1 1 人。1 剐受i 学 盘沦文：湛江f l j 水环境町持续发展研究 参、变量中选定9 个与水环境承载力的大小成正比关系的指标，进行水环境承载 力定量化描述，提出并论证水环境对经济发展具有较高支持能力的方案来研究水 环境与可