城市水資源可持續(xù)利用理論與實(shí)證研究——以上海為例.pdf

1、水是生命的源泉，水資源更是一個(gè)國(guó)家重要的戰(zhàn)略資源之一。由于人口增加、污染加劇以及管理不善，世界許多國(guó)家和地區(qū)都面臨著不同程度的水資源可持續(xù)利用問題所帶來(lái)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。城市是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的核心，城市水資源的可持續(xù)利用對(duì)保障整個(gè)國(guó)家和地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。因此，合理界定和分析城市水資源可持續(xù)利用問題，提出切合實(shí)際的水資源可持續(xù)利用模式具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 從已有文獻(xiàn)來(lái)看，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)水資源問題已經(jīng)做了大量

2、研究工作，但其研究工作還存在以下幾點(diǎn)不足：(1)關(guān)于水資源管理研究大多從流域、國(guó)家、區(qū)域等較為宏觀的角度研究水量和水質(zhì)問題，城市水資源研究的案例較少；從水資源技術(shù)，角度研究較多，從市場(chǎng)、經(jīng)濟(jì)、管理角度研究的相對(duì)較少；(2)在水資源配置方面，一部分是從提高水資源供給效率角度來(lái)分析的；另一部分則從提高灌溉效率，機(jī)器使用效率等技術(shù)角度分析，而從經(jīng)濟(jì)角度，經(jīng)濟(jì)手段來(lái)合理配置水資源，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，發(fā)展適水型產(chǎn)業(yè)的研究相對(duì)較少。此外，目前對(duì)建

3、立水權(quán)交易市場(chǎng)、合理制定水價(jià)、水資源貿(mào)易、中水回用等問題還有待作進(jìn)一步的深入研究。 為彌補(bǔ)上述水資源研究方面的不足，本文將從國(guó)家戰(zhàn)略資源的高度出發(fā)，對(duì)中國(guó)城市水資源可持續(xù)利用問題進(jìn)行系統(tǒng)研究，并以上海為代表城市，運(yùn)用本文所建立的城市水資源可持續(xù)利用模型進(jìn)行實(shí)證分析。最后，本文將結(jié)合實(shí)證分析的結(jié)果，提出系統(tǒng)化的城市水資源可持續(xù)利用管理的政策建議。 其主要研究成果及結(jié)論如下： 1、從水資源定義和城市分類的角度，分析不

4、同規(guī)模城市的用水特征。從水資源需求與水資源供給角度，界定水資源可持續(xù)利用的概念，并通過建立綜合模型，提出基于可持續(xù)發(fā)展的中國(guó)城市水資源經(jīng)濟(jì)可持續(xù)利用、社會(huì)可持續(xù)利用和生態(tài)可持續(xù)利用分析框架。針對(duì)中國(guó)城市水資源現(xiàn)狀，根據(jù)相應(yīng)的指標(biāo)分析，將中國(guó)城市水資源分為三類，即資源型、工程型和水質(zhì)型。本文的研究實(shí)例上海即為水質(zhì)型缺水的城市。 2、運(yùn)用可持續(xù)發(fā)展理論和指標(biāo)體系的基本建立原則，創(chuàng)立水資源可持續(xù)利用的指標(biāo)體系。并以上海市作為代表，以可

5、操作性和精確評(píng)估為原則，篩選與上海的水文條件、社會(huì)環(huán)境建設(shè)、歷史用水性質(zhì)密切相關(guān)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)三大類一級(jí)指標(biāo)和綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，以及各大類的分類指標(biāo)。通過實(shí)證數(shù)據(jù)的擬合和歸一化處理，得到水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)函數(shù)表達(dá)式，作為水資源可持續(xù)評(píng)價(jià)的依據(jù)。 3、利用單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法對(duì)上海周邊流域的水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，運(yùn)用價(jià)值核算方法對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)作了預(yù)測(cè)。并給出總體的評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)和對(duì)策建議。本文指出，上海市主要河流水污染屬有機(jī)污染

6、型，以高錳酸鹽、化學(xué)耗氧量、石油類和總磷為主；上海市水質(zhì)普遍劣于水環(huán)境功能區(qū)要求的Ⅰ～Ⅱ類水，河流綜合評(píng)價(jià)級(jí)別多為Ⅳ～Ⅴ級(jí)。其內(nèi)河的水污染狀況和發(fā)展趨勢(shì)令人擔(dān)憂；黃浦江上游來(lái)水水質(zhì)和自身污染有日趨嚴(yán)重之勢(shì)，不容樂觀；惟有長(zhǎng)江之水，因水量大，內(nèi)陸地段污染尚不足以構(gòu)成嚴(yán)重威脅，江心水體仍為Ⅱ類，但要大規(guī)模利用，尚需深入研究和興建大量的水利工程。 4、通過對(duì)水資源可持續(xù)利用需水管理和供給管理發(fā)展模型的探討，建立水資源需求和供給預(yù)測(cè)模型

7、。通過分析上海地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀和近幾年來(lái)的用水情況，揭示城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和水資源的關(guān)系，運(yùn)用最優(yōu)化理論和線性規(guī)劃法，提出在上海城市水資源可持續(xù)利用新模式約束下的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整分析，對(duì)優(yōu)化配置上海水資源提出建設(shè)性意見。 5、在對(duì)建立城市水市場(chǎng)體系的分析中，將水權(quán)及水交易市場(chǎng)作為合理配置水資源的有效途徑和手段，提出水權(quán)轉(zhuǎn)讓制度的建設(shè)框架，并用實(shí)例分析水權(quán)轉(zhuǎn)讓制度和水交易市場(chǎng)優(yōu)化配置水資源的過程。 6、本文提出了“虛擬水”戰(zhàn)略可

8、成為平衡城市水資源短缺的有效工具，并根據(jù)中國(guó)的實(shí)際情況，分析虛擬水戰(zhàn)略在我國(guó)的應(yīng)用。本文認(rèn)為除了通過建設(shè)實(shí)際水利工程來(lái)解決城市水資源可持續(xù)利用問題，我們不妨從虛擬水貿(mào)易的角度考慮解決城市水資源短缺的問題。針對(duì)我國(guó)的水資源總量與分布情況，虛擬水貿(mào)易應(yīng)有巨大的利用空間。 7、從循環(huán)經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，提出推行城市中水回用系統(tǒng)，使污水資源化。中水雖然不能飲用，但可以替代自來(lái)水作為工業(yè)和生活等低質(zhì)用水，從而改變城市水資源短缺的局面，緩解城市

9、用水的供需矛盾，達(dá)到污水資源化。目前，在我國(guó)推行中水回用，還有一系列的制約因素，本文也通過分析目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀提出相應(yīng)的措施。 通過以上研究，本文的創(chuàng)新點(diǎn)可歸納為如下幾個(gè)方面： 1、提出了適應(yīng)于城市水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。以上海為例進(jìn)行實(shí)證分析，實(shí)證數(shù)據(jù)的獲取，指標(biāo)閥值的計(jì)算，指標(biāo)函數(shù)擬合和歸一化處理以及綜合分析評(píng)價(jià)等一系列過程，揭示了城市水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)的完整流程，為基于城市范疇的水資源利用狀況評(píng)價(jià)提供了參考依

10、據(jù)。 2、通過研究國(guó)內(nèi)外城市水資源可持續(xù)利用需求和供給管理模式，提出了基于可持續(xù)理論的水資源可持續(xù)利用發(fā)展新模式。通過研究，將水資源需求劃分為居民生活、生態(tài)需水和經(jīng)濟(jì)需水三個(gè)子系統(tǒng)，并將經(jīng)濟(jì)需水劃分為第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)三個(gè)二級(jí)子系統(tǒng)，并對(duì)未來(lái)15年上海地區(qū)的水資源需求和供給量進(jìn)行預(yù)測(cè)。 3、建立基于最優(yōu)化理論的線性規(guī)劃模型和資源經(jīng)濟(jì)學(xué)理論的城市水資源優(yōu)化配置模型，將實(shí)際可用水量作為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的約束條件，建立效益函數(shù)，

11、在實(shí)際可用水總量的限制條件下，通過水資源在各個(gè)行業(yè)的分配，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益最大的優(yōu)化結(jié)果： 效益函數(shù)=用水行業(yè)的產(chǎn)值一行業(yè)內(nèi)用水處理成本-行業(yè)內(nèi)用水制造成本。 假設(shè)進(jìn)行規(guī)劃的行業(yè)數(shù)為N，則每個(gè)行業(yè)i的效益函數(shù)可以表示為：П<,i)=f<,i>(Xi)-a<,i>*X<,i>λ<,i>-P*X<,i>其中，X<,i>為該行業(yè)的投入水量；f<,i>X<,i>表示該行業(yè)在投入X<,i>水資源后的產(chǎn)值；a<,i>表示排水量系數(shù)；λ<