长江流域大型湖泊综合承载能力研究

前言
章  绪论
  节  湖泊综合承载能力的提出
  第二节  湖泊承载能力研究发展现状
  第三节  本书的研究内容和重点
  第四节  本章小结
第二章  湖泊综合承载能力的界定与影响因素分析
  节  承载能力概念的演变与发展
  第二节  湖泊综合承载能力的内涵与特性
  第三节  湖泊综合承载能力的影响因素分析
  第四节  本章小结
第三章  湖泊综合承载能力指标体系设计
  节  湖泊综合承载能力指标体系的设计思路
  第二节  基于属性约简方法的核心指标体系生成方法
  第三节  湖泊综合承载能力指标体系设计
  第四节  本章小结
第四章  湖泊综合承载能力多目标分析模型
  节  现有承载能力分析方法简介
  第二节  湖泊综合承载能力分析框架
  第三节  社会经济发展趋势分析模型
  第四节  水资源利用分析模型
  第五节  生态承载能力分析模型
  第六节  湖泊综合承载能力多目标分析模型
  第七节  本章小结
第五章  多目标分析模型的群决策方法
  节  多目标群决策方法研究概况
  第二节  求解多目标模型的交互切比雪夫方法
  第三节  基于群体多属性决策的多目标决策方法
  第四节  群体多属性决策方法
  第五节  本章小结
第六章  应用实例——鄱阳湖综合承载能力分析
  节  鄱阳湖概况
  第二节  鄱阳湖湖区社会经济发展趋势及水资源需求预测
  第三节  湖泊水环境约束
  第四节  水灾害防御能力
  第五节  生态承载能力分析
  第六节  鄱阳湖综合承载能力计算分析
  第七节  本章小结
参考文献

章
　 绪 　 论
节 　 湖泊综合承载能力的提出
区域的可持续发展表现为经济发展 、 社会进步和生态稳定三者的
有机结合与统一 ， 是人与自然系统相互作用的密切关联与和谐发展 。
一方面 ， 区域发展是否是可持续发展 ， 关键在于区域发展过程中人与
自然系统相互作用关系的合理性 ， 亦即人类活动及其影响是否被控制
在资源 、 环境和生态的承受范围之内 ； 另一方面 ， 区域可持续发展的
潜力如何则取决于人与自然系统相互作用关系所能达到的强度和
水平 ， 即取决于自然系统对人类活动及其影响的潜在承载能力 。
因此 ， 关于自然系统 ， 尤其是自然资源承载能力的评价与研究 ， 是区
域可持续发展战略研究的核心议题之一 。
水是一切生命生存与发展不可替代的物质 ， 水资源是人类生产与
生活的重要物质基础 ， 是生态环境的控制性因素之一 。 同时 ， 水又是
战略性经济资源 ， 是一个国家综合国力的有机组成部分 ， 水资源正日
益影响全球的环境和发展 。 随着人口增长和社会经济的发展 ， 人们对
水的质量和数量的需求越来越高 。 因此 ， 水资源供给和需求之间的矛
盾日趋尖锐 ， 水环境污染日益加剧 ， 水资源短缺和水环境破坏业已成
为全球性的严峻问题 。 我国是人均水资源短缺的国家 ， 加之水资源时
空分布不均 ， 水土资源的布局不相匹配 ， 水资源紧张的态势加剧 ， 水
资源已成为我国社会经济可持续发展的主要制约因素 。
在此背景下 ， 我国学者把承载能力的概念与水资源 、 水环境领域
相结合 ， 在水资源承载能力方面开展了诸多卓有成效的研究工作 ， 但
迄今为止仍未形成一个系统的 、 科学的理论体系 。 在水资源承载能力
概念的表述上 ， 学者们大都借鉴了联合国教育 、 科学与文化组织
（United Nations Educational ， Scientific and Cultural Organization
，
UNESCO ； 简称联合国教科文组织） 对资源承载能力的定义 ， 这些
概念一定程度上反映了水资源承载能力的内涵 ， 但总体上看 ， 尚无公
认的 、 统一明确的界定 。 这些概念所针对的具体研究区域主要集中于
某个地区或某个流域 ， 尤其是位于我国西北和华北的干旱 、 半干旱地
区 。 而除了水资源承载能力终度量指标的区别之外 ， 从概念所形成
的研究内容上看 ， 大都采用了系统的观点关注水资源的综合承载能
力 ， 即在承载主体方面综合了水量和水环境的承载能力 ， 而在承载客
体 （即承载对象） 上对各承载分量 （如人口 、 经济 、 环境等） 进行
合成 。
冯尚友 （2000） 强调水资源丰缺程度不同的区域 （丰水区 、 脆弱
区 、 紧缺区 、 贫水区） 具有不同的承载能力内涵 ， 需要分别对待 ， 并
在分析区域水资源承载能力时 ， 把水资源承载能力分成水资源量的承
载能力 、 水资源质 （水环境） 的承载能力和灾害的防御能力三个组成
部分 ， 但未把三者综合在一个共同的系统框架内进行分析 。
天然湖泊湿地作为一种独特的自然系统 ， 是人类重要的环境资
源之一 。 长江流域湖泊资源丰富 ， 湖泊总面积约为 15 200km2 ， 接近
中国湖泊总面积的 1／5 。 按地理分布 ， 主要集中在长江中下游平原湖
区 、 滇北黔西高原湖区和江源湖区 。 中国五大淡水湖 ， 即鄱阳湖 、 洞
庭湖 、 太湖 、 洪泽湖 、 巢湖 ， 均与长江相通 ， 但是 ， 随着人口的增
长 ， 以及自然 、 人为因素等的影响 ， 湖泊水体退化萎缩 、 洪涝旱灾并
存 、 水质不断恶化 、 水土流失严重 、 湖泊功能退化等一系列与水有关
的问题日益突出 ， 制约着湖区的可持续发展 。 因此 ， 研究和评价湖泊
水资源乃至整体生态系统的承载能力 ， 对维持湖泊生态功能及促进湖
区社会经济可持续发展战略的制定和实施具有现实的指导意义 ， 拥有
广阔的发展前景 。
国内外关于水资源承载能力的评价研究已取得了一些丰富的成
果 ， 虽仍未达成共识 ， 但对进一步发展 、 完善水资源承载能力的理论
体系起到了积极作用 。 而关于湖泊水资源承载能力 ， 当前国内相关研
究主要集中对各个承载分量进行专项研究 。 例如 ， 针对湖泊富营养化
严重 、 有机污染加剧等问题 ， 进行湖泊水体环境容量的研究 ； 针对湖
泊渔业资源过度利用的状况 ， 对湖泊渔业资源的捕捞量进行研
究 ； 针对湖泊面积不断萎缩 、 洪灾频率不断增加的趋势 ， 把水资源作
为承载客体 ， 进行湖泊水文承载能力的研究 。 而用整体 、 系统的观点
研究湖泊综合承载力的成果很少 。 国外的研究状况类似 。 其中 ， 北美
湖 泊 管 理 协 会 （ North American Lake Management Society ，
NALMS） 从生物学 、 商业 、 生态学 、 水质等不同角度对湖泊承载能
力进行了定义 。 虽然该定义按湖泊的不同功能对承载能力进行界定 ，
但只孤立地考虑湖泊水资源的各承载分量 ； 另外 ， 研究的区域仅局限
于湖泊的水面和湖岸线 ， 忽视了与湖泊状态息息相关的滨湖地区 。 国
外其他的相近研究主要集中于水库 （流域） 的规划 、 规划算法和
管理政策评价等较为微观的方面 。
从系统角度来看 ， 湖泊水资源与其他生态要素 、 湖区经济 、 社会
共同组成了一个复杂的复合系统 ， 不能仅从水资源这一单因子出发考
虑其对某承载分量的承载能力 。 因此 ， 针对目前国内外研究的现状和
不足 ， 本书以鄱阳湖为研究对象 ， 从天然湖泊综合功能 、 独特特征着
手分析影响湖泊综合承载能力的因素 ； 以复杂系统理论为框架 ， 建立
湖泊综合承载能力评价的多目标优化模型 ； 探讨模型的群决策方法 。
本研究对完善水资源承载能力评价理论 、 方法与技术体系具有重要的
理论意义 ， 特别是对湖泊承载能力的研究具有开拓性意义 。
由于湖泊是一个天然的集水区 ， 水资源在湖泊自然资源中处于核
心地位 ， 是湖泊演化和发挥各种独特生态功能的决定性因素 ， 也是滨
湖地区社会经济发展的主要推动力和制约因子 （图 1-1） ， 所以 ， 在
研究湖泊承载能力时 ， 必须以湖泊水资源为主 ， 综合考虑湖泊其他资
源 ， 并涉及滨湖地区的宏观经济 、 湖泊资源和环境等方面 ， 即把湖泊
作为一个系统整体 ， 进行湖泊水资源量承载能力 、 湖泊水环境承载能
力 、 湖泊水灾害防御能力和湖泊生态承载能力的定性和定量综合分
析 。 因此 ， 界定湖泊综合承载能力的内涵是本书要解决的个主要
问题 。
图 1-1 　 湖泊水资源影响因素
　 　 注 ： 湖泊水面 —— 水量 、 水环境 、 水文等 ； 湖泊湿地 —— 生物多样性 、 湖滩草洲等 ；
滨湖地区 —— 防洪抗旱 、 水土资源利用 、 种植业 、 牧业 、 林业 、 工业等社会经济活动 。
湖泊生态系统对人类具有多种功能和效用 ， 湖泊的开发利用涉及
的利益相关者众多 ， 人们对其价值的选择和实现方式存在多样性 。 因
此 ， 影响湖泊综合承载能力的因素也错综复杂 、 多种多样 ： 既有湖泊
资源和环境等自然因素 ， 又有湖区社会 、 经济 、 文化等因素 。 此外 ，
湖泊综合承载能力是随着时间 、 空间 ， 资源 、 技术条件的变化 ， 以及
人们偏好选择的改变而发生变化的 。 因此 ， 从承载主体和承载客体的
角度确定湖泊综合承载能力的影响因素和特性是本书要解决的第二个
主要问题 。
在此基础上对湖泊综合承载能力进行分析评价 ， 则是本书要解决
的第三个主要问题 。 湖泊水资源的开发利用涉及经济发展 、 社会福
利 、 水资源保护和生态环境质量等多方面的目标 ， 需要综合水文 、 水
环境 、 生态 、 经济 、 法律等不同学科领域的分析 。 近年来 ， 随着数学
规划理论和计算机软 、 硬件的发展 ， 决策优化模型因其能够综合多学
科分析的特点 ， 在水资源系统规划问题中得到了普遍应用 ， 并且随着
水资源规划所要考虑的范围不断扩大 ， 所涉及系统的复杂性不断增
强 。 水资源系统的多目标规划与决策方法正逐步取代传统的 、 以经济
效益为主要依据的单目标规划方法 。 水资源系统规划除了具有多目标
的特性外 ， 还涉及许多利益与偏好不一致的相关群体和部门 ， 其决策
模式与决策过程存在着许多需要协调的矛盾冲突 。 因此 ， 以水资源系
统规划和可持续利用为前提的湖泊综合承载能力分析是一个多目标 、
群决策的问题 。 为此需要解决以下五个相关问题 ： ① 表征湖泊综合承
载能力的指标是什么 ； ② 如何建立湖泊综合承载能力评价的多目标模
型体系 ； ③ 采用何种方法求解多目标模型 ； ④ 如何解决利益相关群体
的矛盾冲突 ； ⑤ 怎样结合多目标模型求解方法和冲突解决方法 ， 以确
定出协调方案并依此进行湖泊综合承载能力的评价 ？
第二节 　 湖泊承载能力研究发展现状
●一 水资源承载能力研究进展
水资源承载能力是资源承载能力概念在水资源研究领域的延伸和
具体应用 。 为突出水资源在西北地区生态经济系统中的瓶颈作用 ， 我
国的科研工作者在 20 世纪 80 年代末就专门提出了水资源承载能力的
概念 （朱一中等 ， 2002） ， 但迄今为止仍未形成一个系统的 、 科学的
理论体系 。 水资源承载能力概念的表述大都借鉴了联合国粮食及农业
组织 （Food and Agriculture Organization of the United Nations ，
FAO） 和 UNESCO 对资源承载能力的定义 。 这些概念一定程度上反
映了水资源承载能力的内涵 ， 但从总体上看 ， 尚无公认的 、 统一明确
的界定 。 若从承载的对象 ， 即研究客体的角度进行划分 ， 水资源承载
能力概念大致可以分成以下四种类型 ： 人口数量 ， 社会经济发展规
模 ， 人口 、 环境与经济协调发展的规模 ， 生态经济系统良性发展 （人
类社会系统作为生态系统的一个子系统） 。
国外对水资源承载能力的专门研究较少 ， 除了水环境容量之外 ，
在现有文献中尚未见到有关水资源承载能力的专门定义和专项研究 。
国外相近的研究主要集中在以下两个方面 ： 一是在进行水资源工程系
统的可持续性研究中 ， 把水资源工程系统的承载能力作为约束条件或
可持续标准之一 ； 二是在进行人口承载能力或区域承载能力的研究
时 ， 把水资源作为影响承载能力大小的主要限制因子之一 。 美国陆军
工程兵团 （U. S. Army Corps of Engineers ， USACE） （1998） 在对
佛罗里达 Keys 流域的承载能力进行研究时 ， 定义流域承载能力为流
域的生态系统及其各个组成部分对土地发展行为所造成影响的支撑能
力 ， 并把水质作为自然资源类别中的一个主要分析因素 ， 依据生态完
整性的需要定义水质参数的容忍限度 ， 同时分析土地发展行为 、 人口
数量与水质之间的关系 。 Susiarjo （2002 ） 在研究全球人口承载能力
时 ， 把可利用水资源量作为人类消费函数的一个自变量 ， 认为土地资
源和水资源是食物可持续性的两个主要因子 ， 并构建了层次模型以
分析这两个因子的相对重要程度 。 模型的运行结果表明 ， 水资源是全
球人口承载能力的主要限制因子 。 Joardar （1998 ） 从城市供水和
污水处理的角度对城市基础设施的承载能力进行研究 ， 为能够有效地
度量承载能力 ， 用四个模型 （水供给的资源支持能力 、 污水净化和处
理能力 、 污水处理的资源支持能力 、 设施供给的制度能力） 探讨了评
价指标体系的构建问题 。 Rijsberman 和 Van de Ven （2000） 在研究
城市水资源基础设施的规划和可持续性评价时 ， 把支撑 （生态） 系统
的承载能力作为城市水管理可持续性的衡量标准 ， 并强调承载能力方
法必须和比率中心法 （如多属性评价） 、 社会中心法 （定性评价） 、 生
态中心法 （如生态条件法） 相结合 。 Harris 和 Kennedy （1999） 把可
利用水资源量作为主要限制因素之一 ， 研究了主要粮食产量的增长曲
线 ， 以及由此决定的全球或区域的人口承载能力 。 Oh 等 （2005） 基
于地理信息系统 （geographic information system ， GIS） ， 从水资源
供给 、 污水处理系统等七个影响因素出发 ， 对城市综合承载能力进行
了评价 。
（一） 水资源可持续利用与水资源承载能力研究
1987 年 ， 世界环境与发展委员会 （World Commission on envi-
ronment and Development ， WCED） 在 《我们共同的未来》 报告中
提出了公认的可持续发展定义 ： “可持续发展是既满足当代人的需求
又不危及后代人满足其需求的发展 。” （WCED ， 1987） 1992 年 ， 世
界环境与发展大会通过一系列决议和文件 ， 并制定了 《21 世纪议
程》 ， 把可持续发展的提出 、 形成 、 演化由概念推向行动 。 至此 ， 可
持续发展思想已成为世界各国制定社会经济发展战略的主要依据 。