关于水资源承载力需要厘清的几点认识

王建华，何 凡，何国华

（中国水利水电科学研究院，流域水循环模拟与调控国家重点实验室，100038，北京）

水资源承载力研究是典型的由现实问题与实践需求所驱动的科学命题。 从概念提出到现在，水资源承载力研究已有近四十年的发展历程，从理论方法到模型技术都取得了丰富的研究成果，对促进流域和地区的水资源可持续利用与经济社会的发展发挥了重要作用。 但由于水资源承载主客体系统及其过程关系的复杂性，发展至今，无论是对水资源承载力的内涵，还是评价的对象，乃至于评价结果的表征，学术界和管理界仍存在诸多分歧， 需要进一步辨析厘清， 一方面有利于解决科学认知问题，另一方面也有利于支撑和引导管理实践。 基于此考虑，本文面向当前我国水资源主要问题和治理思路，从概念内涵、机理表征、术语辨析、研究尺度、现实需求等不同层次，梳理了关于水资源承载力的八方面认识，以期为推动学界达成共识提供助力，为水治理实践提供科学参考。

一、水资源承载力理论基础

承载力研究的出发点和落脚点都是认识和解决现实出现的一系列资源环境超载问题，水资源承载力研究亦是如此。 因此，准确把握现实水问题、治水需求及其演变趋势是开展水资源承载力研究的实践基础，而理论认识基础应当把握以下方面。

1.水的多维资源属性是水资源承载力的客观基础

水的资源属性本质上是水为人类社会存续提供生活生产资料与服务功能的能力。 水的资源属性会随着经济社会的发展和人们生产生活的需求而不断丰富拓展。 在农业社会时期，水主要用于灌溉、生活和航运，被利用的主要是水的生物学生理学属性、 污染携带去除属性和水力学特性。 进入工业社会，水的资源属性被进一步挖掘，包括作为吸热介质的冷却水、作为工业原料的工艺水，以及用作清洗原料和产品的洗涤水等不同类型。 水资源在被利用的同时，含有多样杂质和多余热量的废水重新被排入水体中，改变了水体的天然理化性质。 除将水自河道取出服务于生活与工农业生产之外，人们还在水域空间内开展经济社会活动，包括修建水电站进行水力发电、利用水体空间进行水产养殖，甚至是改变水体属性进行围垦和城镇建设等。

可以看出， 随着经济社会的发展，水作为基础性资源所承载的对象和内容不断丰富，发展至今，水的资源属性已从取用和消耗水资源量（量），拓展到用于污染物排放和受纳（质）、水域空间占用（域）、水能资源开发（流），以及水热容量利用（温）等多个维度。 随着人类需求多元化和技术手段的提高，未来水的资源属性还可能会被不断拓展和丰富。

2.水的任何资源属性被过度开发都会造成相应的超载现象

水的资源属性容量是有限的，因此水资源在“量-质-域-流-温”任何一个物理维度上的过度消耗，都会造成水资源的超载问题，但表现形式可能存在一定差异： ①过量取耗水，即地表水或地下水取耗水量超过水资源可利用量的上限， 将造成河湖生态用水被挤占，或地下水超采问题；②超量排污， 即入河污染物超过水体自净能力或是环境容量， 将导致水体环境质量下降和水污染问题； ③对水域空间的过度开发占用， 造成自然水生态空间侵占与转换； ④水能资源过度或不合理开发，导致自然河道水文过程或流态的变化；⑤超限排热，即过多热量随着温排水进入水体，可能造成热污染。 基于上述角度，水的资源属性拓展必将伴随超载形式的多样化。

3.水资源各类超载现象最终都会表现出水生态系统退化问题

水生态系统依存于水资源系统生存和演进，以上水量、水环境容量、水域空间、水动力、水热容量五大资源属性， 无论哪个维度上的超载，最终都会传导和作用于水生态系统。 其中水量维度以保障和维护河湖基本生态需水、 地下水生态水位为阈值，水质维度以其河湖水体自净能力为阈值，水域维度以特定水生态目标的生境空间条件为阈值，水动力维度以不同水生生物对流态基本要求（如洄游、鱼卵漂流等）为阈值，水热容量维度以不同水生生物生存繁衍对水温忍受范围为阈值。 正因为水资源任一维度上的超载最终都会以水生态系统退化表现出来，所以水生态系统健康状况可以作为水资源超载与否的“指示器”。

4.“空间均衡”是水资源可承载的状态表征与超载治理的目标准则

为保障水安全，中央确立了“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水思路。 其中“空间均衡”主要针对水资源承载而言，就是要在空间上实现经济社会的水压力与水资源系统的支撑力二者平衡，避免水资源超载问题的发生。 要实现空间均衡，首要的原则是要坚持以水资源承载力作为刚性约束，优化调整产业结构与布局，发挥资源与生产要素的集聚集约效应， 提高用水效率与效益，降低经济社会的水压力，另一方面要优化水资源配置， 实施水资源综合调度，开发非常规水源或实行淡化水替代，提升水资源支撑能力，最终实现水资源荷载均衡。 水资源承载力研究就是要在厘清什么是空间均衡的基础上， 立足于自然与社会经济规律，回答空间上哪里不均衡？ 为什么不均衡？ 如何实现均衡？ 水资源超载治理的逻辑与准则见图1。

图1 水资源超载治理的逻辑与准则

二、对水资源承载力的八点认识

1.水资源承载力内涵随着水的资源属性拓展不断丰富

水的资源维度是水资源承载问题认知的科学基础，任何一个维度功能的缺失都会导致水资源承载力认知的片面性。 传统人类社会对水资源的利用主要体现在取水和排污两大途径，因此早期的水资源承载能力通常包含量和质两方面，由此派生出水资源承载能力和水环境承载能力两个概念。 随着人类对水的利用内涵的增加， 发展至今至少应包括量、 质、域、流、温五个维度，水资源承载力也因此成为一个多维复合的概念。

以长江上游地区为例，该地区水量丰沛， 年径流量达到4515 亿m3，2018年河道外用水量仅为449 亿m3，水资源开发程度较低，入河排污总量也不太大。 该地区的水资源超载主要发生在水流维度，具体表现在河流梯级开发和小水电建设过多导致天然水文过程发生强烈变异、水生态系统退化严重。 据审计署公告，截至2017 年年底， 长江经济带10 省已建成小水电站2.41 万座， 最小间距仅100 m；有333 条河流出现不同程度的断流，断流河段总长1017 km。同时，还出现流水性鱼类资源持续减少，产漂流性卵鱼类繁殖规模急剧下降等生态问题。

2.水资源承载力、水环境承载力、水生态承载力的内涵差异显著，应当科学使用

与水相关的承载力有水资源承载力、水环境承载力、水生态承载力，三个术语常常并行或混合使用。事实上，这三个术语的内涵差异显著。 三者之间的差别与联系主要有以下方面。

水资源承载力是面向水的资源属性的概念，是指在维护水资源可再生性和水生态环境健康友好的前提下，水资源系统所能够承受的最大开发利用规模或者最大扰动，即如前所述的现阶段水资源承载力主要包括的量、质、域、流、温等五个维度资源利用的上限。 一般而言，水资源承载能力和水资源承载力可作为同一内涵的术语使用。

水环境承载力是水资源承载力的组成部分，是水资源承载力在环境容量维度的内涵表征，主要包括水环境纳污容量、水环境热容量等。 由于水热容量研究的较少，通常所说的水环境容量多指水体自净能力对应的水体纳污能力， 这与水体的规模、流态等因素相关。

水生态承载力的概念和内涵相对比较模糊，与水资源和水环境承载力的边界也不清晰。 对于这个概念的内涵探讨，可从其缘起——生态承载力的内涵找到答案。 承载力进入资源环境领域，最早的概念就是生态承载力，是指一个特定草原生态系统（草场）可持续供养的最大载畜量，为便于统一度量和比较，可换算“标准羊”进行表征。 在具体计算过程中，大致可以草场一年能够产出的牧草量除以每只羊一年的牧草食用量计算得到，其中还要考虑二者时间与空间匹配过程。 可以看出，草原生态承载力的核心是在维持草场质量不退化的前提下，一般年份牧草正常生长的可消费量。 以此为参照，河湖的水生态承载力应当是指在维持河湖生态系统不退化的前提下，每年能够持续提供的水生态产品数量。 如果河湖水生态产品主要是鱼、虾、贝类的话，那就是河湖一年允许的最大渔获量。 由此可以看出，水生态承载力是水资源承载力的后端生态产出，与水资源承载能力不是同一领域的概念。

3.水资源承载力评价对象主要包括支撑力、压力、承载状态三个方面

水资源承载系统包括承载主体和承载客体两大基本构成，承载主体是提供水资源的自然水循环系统，承载客体是开发利用水资源的经济社会系统。 因此，水资源承载力评价对象通常包括主体系统的支撑能力、客体系统施加的水压力，以及二者的均衡状态等三个方面，即支撑力、压力和承载状态。

水资源系统支撑力评价主要是水资源数量、 质量与流态的本底评价， 其中水资源数量与质量是基础，水的流态会影响水体纳污能力与热传导能力。

图2 水资源承载力评价内涵

水资源压力的评价包括直接评价和间接评价。 直接评价主要是对水资源开发利用规模进行评价，包括河道外取用耗水量、 入河排污与排热量、天然水域空间被利用（占用）量、水能资源开发量与开发利用方式等；间接评价包括经济社会发展规模与水资源开发利用效率水平等。

水资源承载状态主要包括超载、临界超载、不超载。 对于承载状态的评价依据主要包括两方面，一是水生态环境系统的完整性及其健康状况，包括水体环境质量是否达标，水生生物多样性是否受到影响等；二是水资源可再生性维持状况，如多年平均条件下开采量是否超过补给量，是否存在地下水水位持续下降现象（见图2）。由于水资源与水生态系统的弹性，超载与否的科学判断有时难以在较短时期内形成，需要通过累计的状态响应来识别。 但这种状态响应有时是不可逆的，因此加强水生态系统承载的机理研究十分重要。

4.将“水资源的最大可开发规模”作为水资源承载力的评价结果不仅物理意义明确，也更具可操作性和现实意义

水资源承载力的评价结果通常有两种表征方式，一是“水资源的最大可开发规模”，即最多可以用多少；二是“水资源可以支撑的经济社会最大发展规模”。 前者是从承载主体——水资源系统的角度出发，后者是从承载客体——经济社会系统的角度出发，二者相互关联。 对于生态领域，这两者之间的关系可以简单换算得到， 承载力用后者表征更为直观，如一片草场可以养多少只羊？ 一个池塘可以养多少条鱼？ 但将这一概念直接移植到水资源领域则会出现问题，因为对不同地区而言，支撑同等规模的人口和经济产值所需的水资源差别极大， 这与当地的产业结构、经济水平、气候条件和用水方式等多种因素有着极大关系。 即使对于同一地区，也会因这些要素发生变化而不断变化。

一个典型的例子就是北京市水资源承载力的研究结果，仅统计2000年以后的研究成果，对北京水资源可承载的人口规模依然有很大分歧，计算结果从最小的130 万人到最大的1800 万人。 而2019 年北京常住人口已达到2153 万，《北京城市总体规划（2016 年—2035 年）》确定北京市人口目标是控制在2300 万人以内。 这也反映了由于路径的复杂性，“水资源可以支撑的经济社会最大发展规模”存在高度不确定性。因此，对于一个地区而言， 以水资源系统为出发点，从量、质、域、流、温等维度去衡量 “水资源的最大可开发规模”，并以此作为水资源承载力的表征，不仅物理意义明确，也更具可操作性和现实意义。

当然，“水资源的最大可开发规模” 在一定时期内是相对稳定的，但随着水资源演变和水生态保护目标的变化，也是动态的。

5.水资源承载力研究时空尺度应以多年平均和流域单元为基础

如同应从多年平均的尺度评估当地水资源条件一样，由于水资源在时间分配上具有年际变化大的特点，无论是水资源支撑力还是水资源承载状态均宜在一个较长的时间尺度上进行衡量， 包括要引入来水频率和供水保证率的概念。 不能仅由于某一年极端干旱造成的地下水超采或者河道生态流量不足，就视为水资源处于超载状态，应考虑水文系统的丰枯特性和水生态系统韧性。 当然，在具体分析节水水平、工程能力等单向性发展的指标因素时，需重点考虑现状值。

在空间尺度上，由于流域是陆地水循环的基本单元，流域水资源具有整体性，因此水资源支撑力和水资源承载状态均宜在流域尺度上进行衡量。 当然，以行政区划为研究单元有很强的现实需求，此种情况下可置于流域单元尺度，加入可用水指标等因素后再进行具体分析综合研判。 需要指出的是，对于当前许多以城市为对象的承载力研究，其供水水源很大一部分是过境水和外引水，不能简单以当地水资源量来计算承载能力，否则就会出现诸如上海、南京等沿江城市地区水资源承载力低的谬断。

6.虚拟水在水资源承载力研究中有着特殊的价值与意义

在水资源承载力的调控策略和方法研究中，虚拟水理论存在一定争议。 不支持虚拟水理论的观点主要是因为经济活动决策、资源配置、产业布局是受多种投入要素共同决定的；仅仅按照虚拟水的研究结果，从水的角度提出的政策建议，理论上是片面的，实践中是不符合事实的。 同样，单纯从改变虚拟水通量和流向的角度去制定政策无疑是缺乏可操作性的。

但虚拟水对于水资源承载力领域的研究仍然有独特的价值，借助虚拟水研究有助于更全面地认识到特定地区的水循环通量构成特征及背后的驱动因子，在识别这些驱动因子哪些是可调控的、哪些是必须接受的之后，可以提出更加科学合理的水资源承载力调控方案。 例如虚拟水研究十分关注的粮食贸易格局，通过测算其中伴随的虚拟水通量，可以更为全面地认识到承载某一地区的经济社会和生态系统的“水”究竟从哪里来，未来的发展趋势将如何演变等问题。因此，在水资源承载力研究中，科学主动应用虚拟水的概念与认知有其自身的意义。

7.水资源承载力研究的着眼点要从计算“能承载多少人”转到“如何实现空间均衡”上来

水资源承载力研究是一类源于实践又要用于实践的科学命题，关键要回答如何将水资源作为最大约束、实现水资源“空间均衡”等现实问题。面对这一问题，不同主体有不同的需求和思路。 从资源环境行业管理角度， 侧重于确定可利用水资源量、水环境容量等上限， 按照这一上限确定合理的用水指标和排污管理指标，例如划定用水总量控制红线、水功能区限制纳污红线等。 另一种则是地方主政者视角， 侧重于在水资源约束条件下， 选取什么样的发展模式与路径， 既要实现既定的经济社会发展目标， 同时还要约束水资源不超载或不突破相关红线指标。因此，水资源承载力研究的最大实践意义，在于回答水资源开发规模控制在合理阈值的前提下，要承载预期规模的人口和GDP，究竟选择什么样的路径和采取什么样的措施，才能实现水资源的空间均衡，包括城市布局要如何优化， 产业结构要如何调整，用水效率要如何提升，供水设施要如何完善等等一系列问题。如果能做到空间均衡，则可以承载；如果不能，则就要调整规划目标，这就是“将水资源作为最大约束”的要义所在。 可以看出， 水资源承载力的研究不是为了约束区域发展， 而是要为区域实现高质量发展科学谋划空间均衡的路径与策略。

例如，《北京城市总体规划（2016年—2035 年）》 提出了北京市人口目标要长期控制在2300 万人， 这背后实际上是南水北调中线一期工程通水、高达80%的第三产业占比、超过60%的再生水回用率、 国际领先的节水效率等条件共同支撑的。 仅仅单方面以水论水是难以科学回答“能承载多少人”这样的问题的，也不是水资源承载力研究的核心要义。

8.防治水资源超载、实现空间均衡要立足“三观”综合，对症施策

从表现形式和驱动因素看，我国各地区水资源超载形式不一，原因也各异。 水量超载主要存在于海河、辽河、黄河、西北内陆河等流域，主要是由于产业结构不合理、特别是水土资源不协同所造成的；水环境容量超载主要存在于海河、辽河、黄河、淮河、太湖等流域，主要是由于高污染产业过度聚集， 总体规模过大导致的；水域空间资源超载主要存在于城镇周边地区，主要与空间竞争、国土空间管控不到位有关；水流动力开发超载主要存在于长江上游和西南诸河，主要与我国水能分布特征及产业技术水平有关；水环境排热容量超载主要分布在沿江内陆安徽、湖南、湖北等省份，主要是水温变异监评方法和标准不完善导致。

可以看出，造成我国水资源超载的原因包括三个层次，一是宏观上产业规模结构布局与水资源自然禀赋条件不相协调，特别是土地资源和水资源非协同开发；二是行业监管不到位，包括取水总量控制、入河排污控制、水域空间监管、水电开发利用等；三是节约与保护工程技术供给不足，如节水工程技术体系不完善、点面源治理工程技术能力不足、水资源综合调度管理技术能力不足、河湖水生态廊道保护修复工程技术不成熟等。 因此，防治水资源超载、实现水空间均衡的视域要从宏观、中观、微观“三观”齐发。 宏观上树立水资源刚性约束的思想，以水定产、以水定地、以水定城，以水定人，优化区域水资源平衡路径， 统筹水资源条件与粮食安全、 产业布局与城市发展的关系；中观上强化水资源开发利用行为的监管以及水资源承载状态的监管，推进水资源的合理配置与科学调度，防止水资源无序与过度开发；微观上要完善水资源节约与水生态保护工程技术体系，提升用水效率，减少河道外取耗水和入河排污量，推进水利工程生态化升级。

三、结 语

水资源承载力是一个生发于现实问题、服务于治水实践的科学命题。在我国水资源问题和治理思路均发生深刻变化的新历史时期，对水资源承载力研究更要坚持问题导向与目标导向。 以上几点认识是阶段性成果和一家之言， 随着形势演进和研究深入，这些认识有的需要纠正，有的需要深入，有的需要拓展。希望本文能对深化水资源承载力理论认知和落实“空间均衡”治水思路有所帮助。