摘要：明确水资源承载能力具有时空、可持续、社会经济和生态4个方面的内涵，指出水资源承载能力具有自然和社会双重属性，涉及水资源系统、社会经济系统和生态环境系统之间的复杂相互作用关系，建立了考虑社会经济发展、生态环境保护和水资源合理利用的水资源承载能力的多目标分析评价模型；利用所建立的模型，分析评价了江苏省张家港市的水资源承载能力，包括现状水资源承载能力评价和未来2010年水资源承载能力预测，给出了合理的评价结果。

关键词：水资源；承载能力；社会经济；生态环境；多目标评价模型

中图分类号：x824 文献标识码：a 文章编号：1004—6933(2006)06—0009—05

水资源是基础性自然资源，是生态环境的控制因素之一；同时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。随着社会经济的快速发展，水资源短缺和水环境恶化问题日益显现出来，水资源已成为制约我国社会经济和生态环境可持续发展的关键因素之一。建立水资源承载能力分析评价模型、开展水资源承载能力研究具有重要的理论意义和实用价值。

水资源承载能力是指：在一定区域内，在某一具体发展阶段下，以可预见的技术和社会经济发展水平为依据，以可持续发展为原则，经过合理优化配置，水资源支持社会经济和生态环境发展的能力。

水资源承载能力具有自然和社会双重属性，其大小受生产力水平、社会经济结构、生态环境状态以及科技水平等众多因素的影响，涉及到水资源系统、社会经济系统和生态环境系统之间的复杂相互作用关系。为此，本文在探讨水资源承载能力概念与内涵的基础上，研究建立了考虑社会经济发展、生态环境保护和水资源合理利用的水资源承载能力多目标分析评价模型。

1 水资源承载能力的内涵

水资源承载能力具有以下4个方面的内涵。

a．时空。空间内涵表现在相同数量的水资源在不同区域上的承载能力是不相同的。时间内涵包括两重意义：①某一具体时段上的承载能力；② “不同的时间尺度”上的承载能力，主要体现在未来不同时段，相同数量的水资源的承载能力是不相同的[1]。

b．可持续。可持续内涵主要体现在两个方面。①水资源承载能力以可持续发展为研究原则，包含了水资源应能满足社会经济和生态环境的可持续发展；②水资源承载能力的增强是可持续的，即随着社会的持续发展，水资源承载能力的增强总是持续的。

c．社会经济。水资源承载能力的社会经济内涵主要表现在两个方面。① 水资源承载能力是“经过合理的水资源优化配置”而得到的，而水资源优化配置是一种社会经济活动行为；② 水资源承载能力的最终表现之一为区域社会经济发展规模，体现了水资源承载能力的社会经济内涵[2]。

d．生态。水资源承载能力的生态内涵主要表现在水资源所承载的综合效用具有生态上的极限，水资源的开发利用应以不超过这种极限为前提[3]。

2 水资源承载能力分析评价模型

2．1 模型的结构

水资源承载能力具有自然和社会双重属性，涉及水资源系统、社会经济系统和生态环境系统之间的复杂相互作用关系。对于这样一个复杂的大系统，试图用一个数学模型或用一个目标来描述，并用某一个最优化技术求解，是非常困难的[4]，也难以反映水资源的承载能力。为此本文将整个系统分解为水资源、社会经济和生态环境3个子系统，在每个子系统中分别建立一个分析模型。各子系统模型既可单独运行，又可配合运行，子系统模型之间通过多目标核心模型的协调关联变量相连接。

基于以上分析，可构建上下两层复合模型，底层为社会经济系统、生态环境系统和水资源系统的单一模型，采用单目标优化理论求解；顶层为社会经济系统、生态环境系统和水资源系统三者的多目标复合模型，采用多目标决策理论求解。单一模型为复合模型提供决策目标，复合模型的分析成果反映区域水资源的承载能力，模型结构框如图1所示。

2．2 目标函数及约束条件

模型的分析求解离不开目标函数和约束条件的建立，而建立合理的目标函数和约束条件则能正确、全面地评价水资源承载能力。根据建立的模型结构，第一层每个子模型设定一个目标函数，第二层多目标模型中的目标函数直接取用第一层每个子模型的目标函数。

2．2．1 社会经济系统模型

在社会经济系统模型中，选取人均国内生产总值(gdp)最大为研究目标，其目标函数

模型主要约束条件为社会总产出约束，即：模型必须在满足特定区域规划水平年社会总产出这一总目标的前提下进行优化，其约束方程为[5]。

2．2．2 生态环境系统模型

由于目前对生态环境的评定还缺乏一个统一的标准，并且也没有综合的定量评价指标，本文拟对生态环境采用定性评价，共分三个层次：较好、一般和较差，本系统的目标就是要使生态环境尽量达到最佳。其目标函数

由于生态环境影响因素众多，其约束条件可能也多种多样，从水资源对生态环境的影响来看，模型的约束条件主要考虑水环境约束[6]。在反映水环境的指标中，生化需氧量(bod)不仅与生产有关，而且与生活有关，普遍适用于描述城市污水排放量与污水治理的关系以及河流的水质情况。据统计数据显示，在城市地区，bod与化学耗氧量(cod)具有较好的相关关系，在农村地区，bod与氨氮总量也具有较好的相关关系[7]。因此，一般情况下，以bod作为区域水环境约束的控制指标是合理的。其约束条件为

2．2．3 水资源系统模型

在水资源系统模型中，选取单方水资源综合效益最大为研究目标，综合效益包括社会经济效益和生态环境效益。其目标函数

本模型的约束条件主要为水资源总量约束[6、8]，由于在一定的社会发展阶段和社会科学技术发展水平条件下，区域的水资源总量是一定的，因此，应在水资源总量约束的前提下，合理安排社会经济用水和生态环境用水。该约束也是一个关键约束，其表达式为

2．2．4 多目标复合模型

根据水资源承载能力拟定的模型结构以及各单一模型的目标函数，可确定多目标模型的向量目标函数

3 实例研究

水资源承载能力研究属于分析评价和预测