陜北延河流域水土資源承載力評價研究

姜 鋒，王麗霞，孫 燁

(1.西北大學 城市與環境學院，陜西 西安710069;2.長安大學 地球科學與資源學院，陜西 西安710054)

進入20世紀，隨著人口的增長和經濟的快速發展，人類對水土資源利用的廣度和深度在不斷加強，從而導致了全球性資源短缺、環境污染和生態破壞等一系列問題的產生，很大程度上削弱了自然生態環境的承載能力。因此，水土資源的利用問題已經成為區域發展中亟待解決的重大課題之一，而水土資源承載力評價研究是解決這一問題的關鍵［1-3］。其中水資源承載力是對水資源安全的一個基本度量，其對于認識和建設水資源安全保障體系，協調水資源利用與人口、經濟和生態環境的可持續發展具有重要意義［4-9］;土地資源承載力是對土地資源開發利用特征的一個基本度量，其對于區域規劃、決策、經濟計劃和協調人地關系開辟了有效途徑［10-12］。

延河流域地處我國西北干旱半干旱地區，經濟發展相對滯后，生態環境十分脆弱。水土資源作為生態和環境的核心要素，不僅具有自然、生態、經濟和社會屬性，而且其生態屬性更為明顯。因此，研究該區域的水土資源承載力，對于揭示流域水土資源對人口、經濟和生態環境的可持續發展的支撐和制約作用關系具有重要意義。本文中，筆者依據《國家人口發展功能區工作技術導則》，選用相應的水資源和土地資源承載力測評模型，計算延河流域水土資源的承載力和承載指數，并對比評價了流域各區縣的水土資源承載現狀。

1 研究區概況

延河發源于靖邊縣天賜灣鄉周山，由西北向東南流經志丹縣、安塞縣、寶塔區、延長縣四縣(區)，最終匯入黃河，全長286.9 km，流域面積7 680 km2，屬于黃河一級支流(圖1)。延河流域(36°27'～ 37″58'N，108″41'～ 110″29'E)是黃河中游水土流失最嚴重的區域之一，其地勢西北高而東南低，平均海拔高度950 m，年均降水量500 mm，年均水面蒸發量1 000 mm，年均氣溫9.2℃。以安塞縣縣的化子坪和寶塔區的甘谷驛為界，可以將流域劃分成上、中、下游河區。上游為梁峁丘陵溝壑區，地形陡峭，河谷狹窄，植被稀少，侵蝕劇烈;中游為峁狀丘陵溝壑區，河谷明顯展寬，階地發育;下游多為破碎塬區，沖溝發育。流域多年平均徑流總量為2.89億m3，徑流年內分配很不均勻，年際變化大，夏季徑流量占全年徑流總量的50%以上。多年平均輸沙量為0.82億 t，相應侵蝕模數為1.12萬 t/km2。

2 數據來源及研究方法

2.1 數據來源

本文數據主要來源于《陜西省水資源公報》、《陜西省“十一五”水資源開發利用及保護規劃》、《延安市統計年鑒》等。為消除偶然因素的影響，水土資源數據采用2000-2009年的平均值。

2.2 研究方法

依據國家人口和計劃生育委員會編寫的《國家人口發展功能區工作技術導則》中對水土資源承載力的評價方法，采用水資源承載力和承載指數以及土地資源承載力和承載指數，對區域水土資源所能承載的人口規模進行測評。

3 水土資源承載力測評模型

3.1 水資源承載力測評

水資源承載力是指在區域社會、經濟和環境可持續發展前提下，根據一定的經濟技術水平和社會生產條件，水資源天然產出量的允許開發水量維持的人口、社會經濟發展能力［13］。因此，水資源承載力是一個度量區域社會經濟發展而受水資源制約的閾值，它通常用滿足生態需水的可利用水量與社會經濟可持續發展有限目標需求水量的供需平衡退化到臨界狀態所對應的單位水資源量的人口規模來表達。根據《國家人口發展功能區技術導則》，水資源承載力的測評模型為:

式中:WCC為水資源承載力(人/km2);W為水資源可利用量(m3)，以2000-2009年延河流域水資源可利用量的平均值計算;Wpc為人均綜合用水量(m3/人)，根據技術導則人均用水標準以500 m3/人計。

水資源承載指數是指區域人口規模與水資源承載力之比，反映區域水資源與人口的關系。水資源承載指數及相關指標的測評模型為:

式中:WCCⅠ為水資源承載指數;WCC為水資源承載力;Pa為流域現實人口數量，以流域2000-2009年的平均值計算;Rp為水資源超載率;Rw為水資源盈余率。

3.2 土地資源承載力測評

土地資源承載力是指在一定時空范圍內，在可預見的自然技術、經濟及社會諸因素綜合制約下的土地資源生產能力，以及能持續供養的、具有一定生活水準的人口數量［14］。土地資源承載力是對區域土地、糧食和人口關系的系統透視。因此，土地資源承載力可以用一定糧食消費水平下，區域土地生產力所能持續供養的人口規模來度量。根據《國家人口發展功能區技術導則》，其測評模型為:

式中:LCC為土地資源承載力(人/km2);G為土地生產力(kg)，以流域2000-2009年均糧食產量計算;Gpc為人均糧食消費標準，根據技術導則糧食消費標準以400kg/人計。

土地資源承載指數是指區域人口規模與土地資源承載力之比。土地資源承載指數及相關指標的測評模型為:

式中:LCCⅠ為土地資源承載指數;LCC為土地資源承載力;Pa為流域現實人口數量，以流域2000-2009年的平均值計算;Rq為土地資源超載率;Rg為糧食盈余率。

4 水土資源承載力測評結果及分析

4.1 水資源承載力測評結果及分析

《國家人口發展功能區工作技術導則》中，水資源承載指數和人水平衡關系如表1所示。根據此標準，評價流域水資源承載狀況，結果如表2所示。

由表2可以看出，延河流域各區縣均屬于水資源超載區，其中延長縣和志丹縣的水資源承載狀況均為過載，水資源超載率分別為356.01%和104.88%;流域中游寶塔區和安塞縣的水資源承載狀況均為嚴重超載，其水資源超載率高達1 208.07%和401.82%，由此說明了延河流域人口、經濟、生態環境復合系統已經處于較弱的可持續發展狀態，一方面這些區縣的生態環境本底就十分脆弱，因此需要保障生態環境用水，另一方面流域鼓勵發展農林牧漁產業，工農業用水也會不斷增加，這就意味著不僅延河流域的水資源現狀已遠遠不能滿足人口和經濟發展的需要，而且水資源緊缺的形勢會愈加嚴峻。

表1 基于水資源承載指數(WCCⅠ)的水資源承載力評價

表2 延河流域各區縣基于全國統一標準的水資源承載指數

4.2 土地資源承載力測評結果及分析

《國家人口發展功能區工作技術導則》中，土地資源承載指數和人糧平衡關系如表3所示。根據此標準，評價流域土地資源承載狀況，結果如表4所示。

表3 基于土地資源承載指數(LCCⅠ)的土地資源承載力評價

由表4可以看出，延河流域各區縣的土地資源承載狀況存在一定的地域差異性。寶塔區和延長縣的土地資源承載狀況均為嚴重超載，土地超載率分別為68.77%和91.88%;安塞縣和志丹縣的土地資源承載狀況均為平衡有余，其糧食盈余率分別為4.74%和6.80%，由此說明了延河流域上游的土地資源承載狀況較中、下游要好，主要是由于流域中游地區的寶塔區是延安的政治、經濟和文化中心，隨著城市化進程的加快，人口大量聚集，同時耕地資源迅速減少，這樣人均耕地資源的占有量就會減少，勢必導致土地資源的嚴重超載。延長縣的土地資源超載主要是由于糧食單產較低，2000-2009年，延河流域的平均糧食單產為210.53 kg/hm2，而延長縣僅為131.54 kg/hm2，表明延長縣的土地資源利用效率極為低下。同時，流域存有較多待開墾的荒地和待改造的鹽堿地，亟待通過綜合技術的組裝配套，開發利用這些潛在的土地資源，從而有效促進糧食生產能力的提高。

表4 延河流域各區縣基于全國統一標準的土地資源承載指數

5 結論

目前，一些研究者從不同的角度對水資源和土地資源的承載力進行定義，并提出相應的指標體系和測評模型，這就使得基于不同方法進行的水土資源承載力的測評結果存在多樣性和不確定性。而實際中，水土資源承載力可以綜合理解為某一地區的水土資源在一定時期、一定生活水平和生產技術條件下，通過合理配置所能承載的人口數量。因此，選取統一標準的測評模型是準確把握水土資源承載現狀，協調區域之間資源平衡的關鍵。本研究中，選擇了基于全國統一標準的《國家人口發展功能區工作技術導則》中的測評模型，計算延河流域各區縣的水土資源承載力和承載指數。這一模型不僅遵循了生態環境和社會經濟的協調發展原則，同時，其測評結果在全國范圍內具有可比性。這樣可以通過以水定土的方式實現水土資源在縣域之間、省際之間等不同級別行政區域中的合理均衡和分配。

研究結果表明:①延河流域各區縣均屬于水資源超載區，其中延長縣和志丹縣的水資源承載狀況均為過載，水資源超載率分別為356.01%和104.88%;寶塔區和安塞縣的水資源承載狀況均為嚴重超載，其水資源超載率高達1 208.07%和401.82%。②延河流域各區縣的土地資源承載狀況存在一定的地域差異性。寶塔區和延長縣的土地資源承載狀況均為嚴重超載，土地超載率分別為68.77%和91.88%;安塞縣和志丹縣的土地資源承載狀況均為平衡有余，其糧食盈余率分別為4.74%和6.80%。

由此說明延河流域的水土資源承載狀況存在超載甚至是過載的現象，特別是寶塔區，水土資源的承載狀況均為嚴重超載。水土資源的有限性與人口增長的必然性決定了流域水土資源的負荷會日益加重。因此，調整流域水土資源的利用結構和方式，提高水土資源利用效率，優化配置現有水土資源，保證生態用水和經濟用水的均衡配置，是流域目前亟待解決的重大問題。

需要指出的是本文在計算水資源可利用量和土地資源生產力時，均是以2000-2009年流域的平均值為參考的，該測評結果反映了流域近年來水土資源承載力的平均狀況。而在實際中，極端的氣候條件、國家的政策法規、人類的生產活動等因素都會對區域或流域水土資源承載狀況產生影響。因此，基于較長時間尺度的水土資源承載力的動態分析和預測以及承載力變化的驅動機制研究還有待繼續深入，這也是后續研究工作的重點。

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