西藏年楚河流域水资源承载能力研究

钱晓燕，袁 鹏，颜志衡，黄 艳

（四川大学水利水电学院，四川 成都 610065）

年楚河流域地处西藏自治区中南部，是日喀则地区乃至整个西藏自治区重要的商品粮基地和农牧业发展基地。从目前年楚河流域发展情况来看，在水资源开发利用方面存在的主要问题是：水资源水环境保护与经济社会发展需水量日益增加之间的矛盾。西藏是国家的重要生态屏障，年楚河流域的经济发展要以保护好生态环境为前提，正确处理好水资源-生态环境-社会经济复合系统之间的相互关系，已成为未来年楚河流域全面建设小康社会面临的重大课题。因此，根据该地区社会经济可持续发展的要求，研究整个流域的水资源承载能力，实现以水资源的可持续利用支撑经济社会的可持续发展。

1 年楚河流域概况

年楚河是雅鲁藏布江右岸一级支流，发源于喜马拉雅山北麓康马县境内的桑旺湖，其上游称涅如藏布，向北流经马郎村，附近有支流龙马河汇入，然后折向西在江孜县附近有冲巴涌曲汇入，而后始称年楚河。经江孜、白朗县，于日喀则市汇入雅鲁藏布江，流域面积11 130km2，河长217km，平均坡降约0.6％。年楚河流域在行政区划上，包括日喀则地区的康马、江孜、白朗和日喀则三县一市的全部或大部，其中康马县为半农半牧的边境县，其余县市为粮食基地县，同时也是西藏“一江两河”地区的开发县。

年楚河流域属高原温带半干旱气候区，流域内降水量较少，根据年楚河江孜站和日喀则站1956～2004年实测降水量资料统计，流域内多年平均降水量在326mm左右，多年平均年降水总量36.23亿m3。年楚河流域水资源总量为17.96亿m3，其中地表水资源量17.96亿m3，地下水资源量9.00亿m3，地表水资源与地下水资源计算中相互之间的重复量为9.00亿m3。

2 水资源承载能力与评价模型

2.1 水资源承载能力的概念

由于年楚河流域的特殊地理位置，在计算其水资源承载能力时，应首先考虑其生态环境保护的要求。根据水资源承载能力的内涵，可定义年楚河流域水资源承载能力为：在一定的水资源开发利用情况下，维系整个年楚河流域水资源可持续利用和生态系统良性循环的最大社会经济规模。年楚河流域水资源承载能力是在水资源-生态环境-社会经济复合系统的有机协调运转下，达到满足水资源可持续利用、生态环境系统良性循环的要求时，水资源系统所能支撑的最大社会经济规模。

2.2 水资源承载能力评价模型的建立

根据水资源承载能力的概念及研究步骤，建立年楚河流域水资源承载能力优化模型[2]。以“水资源-生态环境-社会经济”复合系统为控制约束，以“支撑最大社会经济规模”（即这里代表水资源承载能力）为目标函数，把水资源利用转化关系方程、污染物排放运移转化方程、社会经济系统内部相互制约方程、水资源承载程度指标约束方程以及生态环境控制目标约束方程联合作为约束条件，建立起优化模型。在该模型中，水资源系统、生态环境系统、社会经济系统本身的复杂性和相互制约关系得到了体现，并且水资源承载能力概念所要求的“生态系统良性循环”也被作为约束条件包括在模型中。通过该优化模型的求解，得到的目标函数值就是水资源承载能力。

（1）水资源利用转化关系方程。针对年楚河流域，主要用水为农业、工业、生活和生态环境的用水，因此可以写出如下水资源利用转化方程组：

式中 W总消耗水量为总消耗水量；W可供水为可供水量；W工业为工业用水量；W农业为农业用水量；W生活为生活用水量；△W为剩余水资源量（剩余为正，不足为负）；W总需水为总蓄水量；W生态环境为河道外生态环境需水。

（2）污染物排放运移转化方程。日喀则地区年楚河流域为西藏粮食主要产区，耕地面积集中，化肥、农药的使用量大，经过雨水冲刷进入河道，造成水体氨氮含量的增大。江孜至日喀则一带城镇化水平较高，人口集中，城镇生活污水和工业废水的汇入，亦造成河道水体氨氮含量的增大，水体水质总体尚能达到地表水环境质量Ⅲ类标准。

目前年楚河污染物集中排放，只在年楚河日喀则市开发利用区东风大桥过渡区中有一个排污口，根据实际情况建立污染物排放量计算方程；同时，根据物质平衡原理建立水质模拟方程：

式中W总为污水处理后某污染物排放总量；W污水排放为污水排放量；μ为污水处理率；CD为污水处理后某污染物浓度；CW为污水某污染物浓度；Cm为稀释后污染物浓度；C1为稀释水污染物本底浓度；β为污染物综合消减率，对于难降解的污染物或降解时间较短，可取β=0。由于污染物排放主要集中在年楚河日喀则市东风大桥过渡区中，因此该区排污集中，可认为污染物降解能力较差，故可取β＝0；其余河段水质较好，除少数面源污染外，水质基本上能够达到地表水环境质量Ⅱ类标准。

（3）社会经济系统内部相互制约方程。以水资源作为纽带，建立年楚河流域水资源与人口-工业-农业系统关系方程：

式中Y工业为工业增加值；A农业为有效灌溉面积；a工业，a农业，a城镇，a农村，a牲畜，分别为工业万元增加值用水量、农业灌溉定额、城镇居民人均用水定额、农村居民人均用水定额、农村牲畜头均用水定额；θ工业，θ农业，分别为工业进步系数和农业进步系数；μ工业，μ农业，μ生活，分别为工业用水输水系数、农业灌溉水利用系数、生活用水输水系数；W城镇，W农村，W牲畜，分别为城镇居民生活净用水、农村居民生活净用水、农村牲畜净用水；P农业，P非农业，分别为农业人口和非农业人口；d为农村人均牲畜拥有量。根据年楚河流域实际情况，现状年d=4，规划水平年取d=5。

（4）生态系统良性循环控制目标方程。水资源承载能力计算的前提是要保持“生态环境系统良性循环”。生态环境良性循环是一个较模糊的概念，难以有统一的标准进行定量衡量。文中采用污染物浓度控制在要求的水域功能标准内，并且满足河道基本生态需水量作为 “生态环境系统良性循环”的量化指标。即污染物浓度控制方程和河道基本生态需水量约束方程：

式中Cs为水域功能等级所对应的水质标准。年楚河开发利用区水域功能等级要求为《地表水环境质量标准》规定的Ⅲ类水标准，故Cs即为该标准规定的Ⅲ类水水质标准。

（5）目标函数。按照水资源承载能力的定义，“水资源承载能力”为水资源支撑的最大社会经济规模，故把“最大社会经济规模”作为模型的目标函数。在很多情况下，对于水资源研究习惯用“人口数”单一指标来表示[2]，然后通过“社会经济系统内部相互制约方程”，它能够制约人口-工业-农业主要指标之间的关系，从而确定最大人口数的同时，也确定了相应的其它指标。因此目标函数确定为：Max（P）。其中，P为年楚河流域所能承载的最大人口数量。

3 计算参数输入及计算指标

根据之前建立的年楚河流域水资源承载能力评价指标体系，该次水资源承载能力评价选择其中一部分主要参数（选择17个，如表1所示）作为计算的输入，以2004年为现状水平年，计算得到水资源承载能力指标，包括总人口和国内生产总值。

表1 年楚河水资源承载能力计算输入参数及计算结果一览表

4 计算结果与分析

根据之前建立的年楚河水资源承载能力计算模型和水资源承载指标，分析可供水量与承载能力的变化关系，计算结果见表2。

表2 年楚河流域近期规划水平年（2010年）水资源承载能力分析

由表2可知，在近期规划水平年（2010年），水资源承载规模均小于预测的承载规模。根据之前预测的可供水量，到2010年只能支撑人口18.82万人，与相应的社会经济发展预测人口相比，将超载0.79万人，超载比例为4.2％。为了提高年楚河流域的水资源承载能力，还必须提高当地的供水能力，当可供水须达到或超过39 246万m3时，才可支撑预测的未来人口规模。

表3 年楚河流域远期规划水平年（2020年）水资源承载能力分析

由表3可知，在近期规划水平年（2020年），水资源承载规模均小于预测的承载规模，根据之前预测的可供水量，到2020年只能支撑人口20.52万人，与相应的社会经济发展预测人口相比，将超载1.13万人，超载比例为5.5％。为了提高年楚河流域的水资源承载能力，还必须提高当地的供水能力，当可供水须达到或超过42 329万m3时，才可支撑预测的未来人口规模。

5 结论

随着年楚河流域经济社会和人口的快速增长，在规划水平年条件下，年楚河流域人口和经济发展对水资源的需求超过了水资源的承载能力。从水资源承载能力结果上看，未来年份年楚河流域需开源节流，一方面增加供水能力，另一方面加大节水力度，并通过有效的可持续水资源管理来提高水资源承载能力，促进地区的可持续发展。

［1］Odum E P.Fundamentals of Ecology ［M］.Philadelphia:WB Saunders，1972.

［2］左其亭，等.城市水资源承载能力—理论方法应用［M］.北京：化学工业出版社，2005.

［3］余卫东，闵庆文，李湘阁.水资源承载能力研究的进展与展望［J］.干旱区研究，2003，20（1）：60-66.

［4］阮本清，梁瑞驹，王浩，杨小柳.流域水资源管理［M］.北京：科学出版社，2001.

［5］冯尚友.水资源持续利用与管理导论［M］.北京：科学出版社，2004.

［6］夏 军.水资源安全的度量：水资源承载力的研究与挑战［J］.自然资源学报，2002，（3）：262-269.

［7］施雅风，曲耀光.乌鲁木齐河流域水资源承载能力及其合理利用［M］.北京：科学出版社，1992.