西藏年楚河流域水資源承載能力研究

錢曉燕，袁 鵬，顏志衡，黃 艷

（四川大學水利水電學院，四川 成都 610065）

年楚河流域地處西藏自治區中南部，是日喀則地區乃至整個西藏自治區重要的商品糧基地和農牧業發展基地。從目前年楚河流域發展情況來看，在水資源開發利用方面存在的主要問題是：水資源水環境保護與經濟社會發展需水量日益增加之間的矛盾。西藏是國家的重要生態屏障，年楚河流域的經濟發展要以保護好生態環境為前提，正確處理好水資源-生態環境-社會經濟復合系統之間的相互關系，已成為未來年楚河流域全面建設小康社會面臨的重大課題。因此，根據該地區社會經濟可持續發展的要求，研究整個流域的水資源承載能力，實現以水資源的可持續利用支撐經濟社會的可持續發展。

1 年楚河流域概況

年楚河是雅魯藏布江右岸一級支流，發源于喜馬拉雅山北麓康馬縣境內的桑旺湖，其上游稱涅如藏布，向北流經馬郎村，附近有支流龍馬河匯入，然后折向西在江孜縣附近有沖巴涌曲匯入，而后始稱年楚河。經江孜、白朗縣，于日喀則市匯入雅魯藏布江，流域面積11 130km2，河長217km，平均坡降約0.6％。年楚河流域在行政區劃上，包括日喀則地區的康馬、江孜、白朗和日喀則三縣一市的全部或大部，其中康馬縣為半農半牧的邊境縣，其余縣市為糧食基地縣，同時也是西藏“一江兩河”地區的開發縣。

年楚河流域屬高原溫帶半干旱氣候區，流域內降水量較少，根據年楚河江孜站和日喀則站1956～2004年實測降水量資料統計，流域內多年平均降水量在326mm左右，多年平均年降水總量36.23億m3。年楚河流域水資源總量為17.96億m3，其中地表水資源量17.96億m3，地下水資源量9.00億m3，地表水資源與地下水資源計算中相互之間的重復量為9.00億m3。

2 水資源承載能力與評價模型

2.1 水資源承載能力的概念

由于年楚河流域的特殊地理位置，在計算其水資源承載能力時，應首先考慮其生態環境保護的要求。根據水資源承載能力的內涵，可定義年楚河流域水資源承載能力為：在一定的水資源開發利用情況下，維系整個年楚河流域水資源可持續利用和生態系統良性循環的最大社會經濟規模。年楚河流域水資源承載能力是在水資源-生態環境-社會經濟復合系統的有機協調運轉下，達到滿足水資源可持續利用、生態環境系統良性循環的要求時，水資源系統所能支撐的最大社會經濟規模。

2.2 水資源承載能力評價模型的建立

根據水資源承載能力的概念及研究步驟，建立年楚河流域水資源承載能力優化模型[2]。以“水資源-生態環境-社會經濟”復合系統為控制約束，以“支撐最大社會經濟規模”（即這里代表水資源承載能力）為目標函數，把水資源利用轉化關系方程、污染物排放運移轉化方程、社會經濟系統內部相互制約方程、水資源承載程度指標約束方程以及生態環境控制目標約束方程聯合作為約束條件，建立起優化模型。在該模型中，水資源系統、生態環境系統、社會經濟系統本身的復雜性和相互制約關系得到了體現，并且水資源承載能力概念所要求的“生態系統良性循環”也被作為約束條件包括在模型中。通過該優化模型的求解，得到的目標函數值就是水資源承載能力。

（1）水資源利用轉化關系方程。針對年楚河流域，主要用水為農業、工業、生活和生態環境的用水，因此可以寫出如下水資源利用轉化方程組：

式中 W總消耗水量為總消耗水量；W可供水為可供水量；W工業為工業用水量；W農業為農業用水量；W生活為生活用水量；△W為剩余水資源量（剩余為正，不足為負）；W總需水為總蓄水量；W生態環境為河道外生態環境需水。

（2）污染物排放運移轉化方程。日喀則地區年楚河流域為西藏糧食主要產區，耕地面積集中，化肥、農藥的使用量大，經過雨水沖刷進入河道，造成水體氨氮含量的增大。江孜至日喀則一帶城鎮化水平較高，人口集中，城鎮生活污水和工業廢水的匯入，亦造成河道水體氨氮含量的增大，水體水質總體尚能達到地表水環境質量Ⅲ類標準。

目前年楚河污染物集中排放，只在年楚河日喀則市開發利用區東風大橋過渡區中有一個排污口，根據實際情況建立污染物排放量計算方程；同時，根據物質平衡原理建立水質模擬方程：

式中W總為污水處理后某污染物排放總量；W污水排放為污水排放量；μ為污水處理率；CD為污水處理后某污染物濃度；CW為污水某污染物濃度；Cm為稀釋后污染物濃度；C1為稀釋水污染物本底濃度；β為污染物綜合消減率，對于難降解的污染物或降解時間較短，可取β=0。由于污染物排放主要集中在年楚河日喀則市東風大橋過渡區中，因此該區排污集中，可認為污染物降解能力較差，故可取β＝0；其余河段水質較好，除少數面源污染外，水質基本上能夠達到地表水環境質量Ⅱ類標準。

（3）社會經濟系統內部相互制約方程。以水資源作為紐帶，建立年楚河流域水資源與人口-工業-農業系統關系方程：

式中Y工業為工業增加值；A農業為有效灌溉面積；a工業，a農業，a城鎮，a農村，a牲畜，分別為工業萬元增加值用水量、農業灌溉定額、城鎮居民人均用水定額、農村居民人均用水定額、農村牲畜頭均用水定額；θ工業，θ農業，分別為工業進步系數和農業進步系數；μ工業，μ農業，μ生活，分別為工業用水輸水系數、農業灌溉水利用系數、生活用水輸水系數；W城鎮，W農村，W牲畜，分別為城鎮居民生活凈用水、農村居民生活凈用水、農村牲畜凈用水；P農業，P非農業，分別為農業人口和非農業人口；d為農村人均牲畜擁有量。根據年楚河流域實際情況，現狀年d=4，規劃水平年取d=5。

（4）生態系統良性循環控制目標方程。水資源承載能力計算的前提是要保持“生態環境系統良性循環”。生態環境良性循環是一個較模糊的概念，難以有統一的標準進行定量衡量。文中采用污染物濃度控制在要求的水域功能標準內，并且滿足河道基本生態需水量作為 “生態環境系統良性循環”的量化指標。即污染物濃度控制方程和河道基本生態需水量約束方程：

式中Cs為水域功能等級所對應的水質標準。年楚河開發利用區水域功能等級要求為《地表水環境質量標準》規定的Ⅲ類水標準，故Cs即為該標準規定的Ⅲ類水水質標準。

（5）目標函數。按照水資源承載能力的定義，“水資源承載能力”為水資源支撐的最大社會經濟規模，故把“最大社會經濟規模”作為模型的目標函數。在很多情況下，對于水資源研究習慣用“人口數”單一指標來表示[2]，然后通過“社會經濟系統內部相互制約方程”，它能夠制約人口-工業-農業主要指標之間的關系，從而確定最大人口數的同時，也確定了相應的其它指標。因此目標函數確定為：Max（P）。其中，P為年楚河流域所能承載的最大人口數量。

3 計算參數輸入及計算指標

根據之前建立的年楚河流域水資源承載能力評價指標體系，該次水資源承載能力評價選擇其中一部分主要參數（選擇17個，如表1所示）作為計算的輸入，以2004年為現狀水平年，計算得到水資源承載能力指標，包括總人口和國內生產總值。

表1 年楚河水資源承載能力計算輸入參數及計算結果一覽表

4 計算結果與分析

根據之前建立的年楚河水資源承載能力計算模型和水資源承載指標，分析可供水量與承載能力的變化關系，計算結果見表2。

表2 年楚河流域近期規劃水平年（2010年）水資源承載能力分析

由表2可知，在近期規劃水平年（2010年），水資源承載規模均小于預測的承載規模。根據之前預測的可供水量，到2010年只能支撐人口18.82萬人，與相應的社會經濟發展預測人口相比，將超載0.79萬人，超載比例為4.2％。為了提高年楚河流域的水資源承載能力，還必須提高當地的供水能力，當可供水須達到或超過39 246萬m3時，才可支撐預測的未來人口規模。

表3 年楚河流域遠期規劃水平年（2020年）水資源承載能力分析

由表3可知，在近期規劃水平年（2020年），水資源承載規模均小于預測的承載規模，根據之前預測的可供水量，到2020年只能支撐人口20.52萬人，與相應的社會經濟發展預測人口相比，將超載1.13萬人，超載比例為5.5％。為了提高年楚河流域的水資源承載能力，還必須提高當地的供水能力，當可供水須達到或超過42 329萬m3時，才可支撐預測的未來人口規模。

5 結論

隨著年楚河流域經濟社會和人口的快速增長，在規劃水平年條件下，年楚河流域人口和經濟發展對水資源的需求超過了水資源的承載能力。從水資源承載能力結果上看，未來年份年楚河流域需開源節流，一方面增加供水能力，另一方面加大節水力度，并通過有效的可持續水資源管理來提高水資源承載能力，促進地區的可持續發展。

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