薛 敏，高 偉

(云南大學(xué) 生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，昆明 650091)

水是基礎(chǔ)性的自然資源，是制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展關(guān)鍵環(huán)境要素，水資源與城鎮(zhèn)化的協(xié)調(diào)又是推動(dòng)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵[1]。由于城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水資源的需求不斷增加，當(dāng)超出水環(huán)境承載能力時(shí)，就會(huì)對(duì)水環(huán)境系統(tǒng)產(chǎn)生壓力，水環(huán)境系統(tǒng)反過來制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。水環(huán)境承載力成為我國(guó)水環(huán)境政策制定的重要依據(jù)，開展水環(huán)境承載力的研究可為水環(huán)境保護(hù)管理部門提供重要的科學(xué)支撐。

水環(huán)境承載力的概念最早源于生態(tài)學(xué)中“承載能力”一詞，是自然資源承載能力的一部分[2]，但不同學(xué)者對(duì)水環(huán)境承載力的理解存在差異，目前尚未形成統(tǒng)一認(rèn)知的概念與內(nèi)涵。早期水環(huán)境承載力被認(rèn)為是某一時(shí)間、某一地區(qū)、某種狀態(tài)下水資源對(duì)人類活動(dòng)的支持能力[3-4]，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與環(huán)境關(guān)系認(rèn)知的深入，隨后發(fā)展出具有一定經(jīng)濟(jì)社會(huì)內(nèi)涵的定義，將水環(huán)境承載力的承載客體指向區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口規(guī)模的最大容量[5]。當(dāng)前的定義多是在保障區(qū)域水環(huán)境功能正常的前提下，研究水資源和水環(huán)境系統(tǒng)對(duì)人類社會(huì)的支持能力。城市作為典型的開放系統(tǒng)，與城市邊界外存在頻繁的物質(zhì)交換，其中水資源是重要的輸入物質(zhì)?？鐓^(qū)域調(diào)水在解決城市水資源和水環(huán)境問題中已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用。本研究認(rèn)為的城市水環(huán)境承載力是城市一定規(guī)模的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和技術(shù)條件下，綜合考慮本地與區(qū)間水資源交換條件時(shí)，水環(huán)境系統(tǒng)對(duì)人類活動(dòng)的支撐能力。

從研究方法看，目前還未形成完整統(tǒng)一的水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)體系[6]，主要的評(píng)價(jià)方法有多目標(biāo)評(píng)價(jià)法、綜合評(píng)價(jià)法、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)法、生態(tài)足跡法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[7-11]等。如齊心等采用壓力-狀態(tài)-響應(yīng)評(píng)估模型對(duì)北京市水環(huán)境承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出其水環(huán)境壓力逐漸增大而水環(huán)境狀況基本穩(wěn)定[12]；王秦等采用模糊綜合評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)研究區(qū)域水資源承載力及其他各項(xiàng)指標(biāo)承載力，并進(jìn)一步得出研究區(qū)域資源承載狀況[13]；Wang等結(jié)合層次分析法和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)法，評(píng)價(jià)了撫順市在不同發(fā)展模式下的水環(huán)境承載力及各方案可行性[14]；高偉等采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)牛欄江流域上流水資源承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)，并提出相應(yīng)措施[15]；秦海旭等通過對(duì)南京市環(huán)境承載力的評(píng)價(jià)，得出南京市水資源均處于不同程度的超載狀態(tài)，并提出了提高出水處理率、產(chǎn)業(yè)升級(jí)等措施[16]；崔丹等通過系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)法對(duì)昆明市水環(huán)境承載力進(jìn)行預(yù)警，結(jié)果顯示水環(huán)境難以支持社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，必須進(jìn)行相應(yīng)的排警決策[17]；藍(lán)希等對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶戰(zhàn)略下的武漢城市水環(huán)境承載背景進(jìn)行研究，得出提升武漢水環(huán)境承載力的關(guān)鍵因素是水污染控制[18]；崔丹等通過建立湟水流域結(jié)構(gòu)方程模型來評(píng)價(jià)污染物排放因素與水環(huán)境承載狀態(tài)的相關(guān)關(guān)系，并提出了分區(qū)精細(xì)化管理的措施[19]；夏繼勇通過建立SWAT模型，評(píng)價(jià)了不同水文狀況下過境水影響區(qū)域水資源承載力[20]。其中，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)(System Dynamics，簡(jiǎn)稱SD)模型是以反饋控制理論為基礎(chǔ)、以計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)為手段研究復(fù)雜的社會(huì)經(jīng)濟(jì)資源環(huán)境系統(tǒng)的行為和關(guān)系的方法[21], 具有靈活性、動(dòng)態(tài)性、直觀性及多變量等優(yōu)點(diǎn)[22]，因此目前在處理復(fù)雜、反饋和時(shí)變的水文水資源問題上具有一定的優(yōu)勢(shì)。

目前，城市水環(huán)境承載力的研究區(qū)域主要關(guān)注區(qū)域自身資源環(huán)境約束，對(duì)外流域調(diào)水的影響考慮較少，特別是高原城市的水環(huán)境承載力研究關(guān)注不多。城市作為人類活動(dòng)強(qiáng)度較高的區(qū)域，存在高度的外部資源依賴性，因此考慮外部資源輸入的水環(huán)境承載力的影響具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

滇中城市群是云南省開發(fā)強(qiáng)度最高的經(jīng)濟(jì)核心區(qū)，也是水資源相對(duì)短缺和水環(huán)境污染較為嚴(yán)重的區(qū)域。研究該區(qū)域的水環(huán)境承載力對(duì)于揭示高原城市可持續(xù)發(fā)展制約因子十分重要。本研究以滇中城市群最大的城市——昆明市為案例區(qū)，構(gòu)建了以污染物排納為核心的水環(huán)境承載力SD評(píng)估預(yù)警模型，通過測(cè)試不同調(diào)水和環(huán)境經(jīng)濟(jì)發(fā)展情景，模擬昆明市未來的水環(huán)境承載力變化特征，識(shí)別關(guān)鍵制約因素，為高原城市可持續(xù)發(fā)展提供調(diào)控對(duì)策建議。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

昆明市是云南省政治和經(jīng)濟(jì)中心，地處云貴高原中部，位于云南省中東部(E102°10′-E103°40′，N24°23′-N26°22′)。昆明市中心海拔約1 891 m，總體地勢(shì)北部高，南部低，由北向南呈階梯狀逐漸降低。昆明市年平均氣溫為16.5℃,多年平均降水量為207.68×108m3，水資源總量為73.59×108m3。全市年均降雨量980.4 mm，5-10月份為雨季，降水量占全年的85%左右。全市河流分屬金沙江、南盤江、元江三大水系，位于昆明西南的滇池同盤龍江、寶象河、呈貢大河、柴河等13條河共同構(gòu)成滇池水系，多年平均徑流量為7.5×108m3。

2018年，昆明市人均水資源量950 m3，低于1 700 m3警戒線，且隨著人口增長(zhǎng)不斷下降。2018年，滇池全湖整體水質(zhì)為Ⅳ類，綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為57.7，營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)為輕度富營(yíng)養(yǎng)，與2017年相比水質(zhì)有所好轉(zhuǎn)。在35條入滇河道中，3條河道斷流，24個(gè)入湖斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)，8個(gè)入湖斷面水質(zhì)未達(dá)標(biāo)，綜合達(dá)標(biāo)率為75.0%。由圖1可知，為有效解決昆明市缺水和滇池污染問題，2013年底實(shí)施了牛欄江-滇池補(bǔ)水工程，年輸水量5.88×108m3，引水規(guī)模達(dá)34.9×108m3的滇中引水工程也進(jìn)入施工階段，水資源輸入成為支撐昆明市環(huán)境經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要條件。

圖1 研究區(qū)地理位置Fig.1 Geographical location of the study area

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文所建立的昆明市水環(huán)境承載力SD模型數(shù)據(jù)主要為經(jīng)濟(jì)社會(huì)參數(shù)、水資源參數(shù)和水環(huán)境參數(shù)。其中經(jīng)濟(jì)社會(huì)參數(shù)來源于《云南省統(tǒng)計(jì)年鑒》(2006-2018)、《昆明統(tǒng)計(jì)年鑒》(2006-2018)、《昆明市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》(2006-2018)、《昆明市生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》(2006-2018)；水資源參數(shù)來源于昆明市水資源公報(bào)和昆明市水資源總體規(guī)劃。水環(huán)境參數(shù)包括污水處理量、主要污染源排放量等，來源于昆明市生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院。

2 研究方法

2.1 水環(huán)境承載力評(píng)估方法

根據(jù)水環(huán)境承載力的定義，水環(huán)境承載力是區(qū)域污染物排納關(guān)系的綜合體現(xiàn)?；谀就霸?，選擇約束較大的環(huán)境因子作為反映區(qū)域綜合承載狀態(tài)的指數(shù)，本研究定義水環(huán)境承載力綜合指數(shù)作為評(píng)價(jià)區(qū)域是否超載的定量指標(biāo)，其計(jì)算公式為：

(1)

式中：WECI(Water Environment Carrying Capacity Index)為水環(huán)境承載力綜合指數(shù)(無量綱)；WPD(Watershed Pollutant Discharge)為污染源的污染物入河總量，t/a；WECC(Water Environment Carrying Capacity)為水環(huán)境容量，t/a；下標(biāo)i為常見污染物類型(化學(xué)需氧量、氨氮)。

計(jì)算兩種污染物的排放與容納關(guān)系，選取排納比最大(即承載壓力最大)的指標(biāo)表征水環(huán)境承載狀態(tài)。當(dāng)WECSI等于1，說明研究區(qū)承載力與壓力平衡；小于1，說明尚有承載余量；大于1，說明超載；數(shù)值WECSI-1表示超載的倍數(shù)。

污染物入河總量可采用如下公式：

WPDi=PDi·PICi+NPDi·NICi

(2)

式中：PD為點(diǎn)源污染物排放量，t/a；PIC為點(diǎn)源入河系數(shù)；NPD為非點(diǎn)源污染物排放量，t/a；NIC為非點(diǎn)源入河系數(shù)。

水環(huán)境容量考慮本地水資源的環(huán)境容量和調(diào)水帶來的環(huán)境容量。參考《水域納污能力計(jì)算規(guī)程》(GB/T25173-2010)，昆明市主要河流為流量小于150 m3/s的中小型河段，可采用一維模型計(jì)算環(huán)境容量，湖庫(kù)的納污能力采用零維模型計(jì)算。水環(huán)境容量的計(jì)算公式如下：

WECCi=WCRi+WCLi+WCIi

(3)

式中：WCR為河流水環(huán)境容量，t/a；WCL為湖庫(kù)水環(huán)境容量，t/a；WCI為輸入水資源的水環(huán)境容量，t/a。

河流的水環(huán)境容量計(jì)算公式如下：

(4)

式中：WCR為河道水環(huán)境容量，t/a；RL為河段的縱向距離，m；u為設(shè)計(jì)流量下的河道斷面平均流速，m/s；Q為設(shè)計(jì)流量，m3/s；K為污染綜合衰減系數(shù)，1/d；CO為斷面初始濃度值，mg/L；CS為水質(zhì)目標(biāo)濃度值，mg/L。

水庫(kù)和湖泊的水環(huán)境容量采用零維模型計(jì)算。具體公式如下：

WCLi=31.536·(CSi·Q+K·CSi·RV/86400)

(5)

式中：WCL為湖庫(kù)水環(huán)境容量，t/a；Q為設(shè)計(jì)出庫(kù)(湖)流量，m3/s；V為死庫(kù)容或設(shè)計(jì)庫(kù)容，104m3。

水資源輸入帶來的水環(huán)境容量主要考慮稀釋能力，參考灰水足跡計(jì)算方法[23]，調(diào)入水量帶來的水環(huán)境容量計(jì)算公式如下：

WCIi=100·WI·(CSi-CIi)

(6)

式中:WI為調(diào)水水資源量,108m3/a;CS和CI分別為本地地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和調(diào)入水的水質(zhì)濃度，mg/L。

2.2 水環(huán)境承載力模擬關(guān)鍵指標(biāo)

城市水環(huán)境承載力變化主要承載主體和客體的相對(duì)變化影響，即受到經(jīng)濟(jì)社會(huì)和水環(huán)境調(diào)控影響。將水環(huán)境承載力系統(tǒng)分為經(jīng)濟(jì)社會(huì)和水環(huán)境調(diào)控兩個(gè)模塊。經(jīng)濟(jì)社會(huì)模塊中的評(píng)價(jià)指標(biāo)為人口年均增長(zhǎng)率、城鎮(zhèn)化率年變化、工業(yè)增加值年變化率、大牲畜存欄量年增長(zhǎng)率、豬出欄量年增長(zhǎng)率、羊存欄量年增長(zhǎng)率、家禽出欄量年增長(zhǎng)率、化肥施用量增長(zhǎng)率；環(huán)境調(diào)控模塊受到水資源影響，由于本地水資源量相對(duì)穩(wěn)定，因此關(guān)鍵調(diào)控指標(biāo)為跨流域輸入水量，在本研究中為牛欄江調(diào)水量和滇中調(diào)水量。

2.3 SD模型的構(gòu)建與驗(yàn)證

2.3.1 模型構(gòu)建

在剖析水環(huán)境承載力及其各影響因子反饋機(jī)制的基礎(chǔ)上,利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)Vensim軟件,建立研究區(qū)水環(huán)境承載力SD模型(圖2)。該模型共有129個(gè)變量，其中狀態(tài)變量8個(gè)，輔助常量50個(gè)，常量47個(gè)。與現(xiàn)有水環(huán)境承載力SD預(yù)警模型相比，本研究引入了調(diào)水模塊，調(diào)水對(duì)區(qū)域水環(huán)境承載力的影響主要體現(xiàn)在其提供了水環(huán)境對(duì)污染物的承載能力，在模型中以水環(huán)境容量指標(biāo)體現(xiàn)。

圖2 城市水環(huán)境承載力SD模型流圖Fig.2 SD model flow diagram of urban water environmental carrying capacity

2.3.2 模型靈敏度測(cè)試

參數(shù)靈敏度檢驗(yàn)結(jié)果表明，模型主要變量對(duì)參數(shù)變動(dòng)的靈敏度較低，平均為0.191，表明模型的穩(wěn)定性較好(表1)。

表1 SD模型主要變量靈敏度測(cè)試結(jié)果Tab.1 Sensitivity test results of major variables of SD model

2.4 預(yù)警情景設(shè)計(jì)

水環(huán)境承載力預(yù)警是在一定的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和環(huán)境治理情景下的模擬，因此需要設(shè)置相應(yīng)參數(shù)體現(xiàn)未來可能出現(xiàn)的政策環(huán)境。根據(jù)水環(huán)境承載力的關(guān)鍵指標(biāo)，設(shè)置以下4種情景：

1) 歷史趨勢(shì)情景：該情景是用于模擬水環(huán)境承載力下限，即不采取進(jìn)一步環(huán)境調(diào)控措施，在保持經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的歷史趨勢(shì)下，模擬未來的水環(huán)境承載力變化。

2) 經(jīng)濟(jì)社會(huì)約束情景：限制經(jīng)濟(jì)規(guī)模和發(fā)展速度，但不考慮水資源的調(diào)控，將經(jīng)濟(jì)社會(huì)各參數(shù)規(guī)劃目標(biāo)作為計(jì)算參數(shù)設(shè)置情景，模擬限制經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水環(huán)境承載力的影響。

3) 環(huán)境調(diào)控約束情景：外流域調(diào)水是昆明市環(huán)境調(diào)控的重要措施?？紤]水資源的調(diào)控，但不限制經(jīng)濟(jì)規(guī)模和發(fā)展速度，將水資源調(diào)控規(guī)劃目標(biāo)作為計(jì)算參數(shù)設(shè)置情景。

4) 共同約束情景：既限制經(jīng)濟(jì)規(guī)模和發(fā)展速度，又考慮水資源的調(diào)控，將經(jīng)濟(jì)社會(huì)和水資源調(diào)控規(guī)劃目標(biāo)作為計(jì)算參數(shù)設(shè)置情景。

在不同的發(fā)展與治理水平情景下，承載力的計(jì)算結(jié)果不同。采用情景分析方法，設(shè)計(jì)以下4種預(yù)警情景(表2)：

表2 昆明市水環(huán)境承載力預(yù)警情景方案Tab.2 Kunming Water environment carrying capacity early warning scenario

3 結(jié)果與討論

3.1 現(xiàn)狀水環(huán)境承載力評(píng)估

模擬結(jié)果表明，2018年(基準(zhǔn)年)昆明市化學(xué)需氧量承載力指數(shù)為1.195，氨氮承載力指數(shù)為1.143。根據(jù)水環(huán)境承載力指數(shù)的計(jì)算公式，承載力指數(shù)取約束較大的因子，故2018年昆明市水環(huán)境承載力指數(shù)為1.195，呈超載狀態(tài)，超載0.195倍。在一定程度上表明，昆明市水環(huán)境無法承載當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)模。若要滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，昆明市必須采取有效的節(jié)水、治污、減緩經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等降低水環(huán)境承載力的政策與措施。

從現(xiàn)狀各污染源產(chǎn)污狀況(圖3)可以看出，畜禽養(yǎng)殖是昆明市首要污染來源，減小畜禽養(yǎng)殖規(guī)模、規(guī)模化養(yǎng)殖替代散養(yǎng)對(duì)減少污染和改善昆明市水環(huán)境承載力至關(guān)重要。其次，化肥流失導(dǎo)致的氨氮污染也是氨氮排放的重要來源之一，降低化肥施用量或灌溉水收集處理可作為控制氨氮污染的重要措施。總體來看，農(nóng)業(yè)面源污染是影響昆明市水環(huán)境承載力的關(guān)鍵因子，昆明市應(yīng)當(dāng)合理推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，為地區(qū)經(jīng)濟(jì)與水資源的協(xié)調(diào)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖3 現(xiàn)狀污染源產(chǎn)污狀況圖Fig.3 Diagram of current pollution source′s pollution production

3.2 情景預(yù)測(cè)與分析

通過決策參數(shù)的設(shè)定與調(diào)整，運(yùn)用Vensim.DSS軟件,得到4種預(yù)警情景下的水環(huán)境承載力指數(shù)變化趨勢(shì)圖(圖4)。

圖4 不同情景下的水環(huán)境承載力指數(shù)Fig.4 Water environmental carrying capacity index under different scenarios

1) 歷史趨勢(shì)情景：在歷史趨勢(shì)情景下，水環(huán)境承載力指數(shù)由2018年的1.195增長(zhǎng)到2030年的2.915，超載1.915倍。若按現(xiàn)狀水平發(fā)展，昆明市水環(huán)境承載力指數(shù)將以較快的速度增大，即水資源短缺與水污染問題將迅速加重，所面臨的的水環(huán)境問題將十分嚴(yán)峻。

2) 經(jīng)濟(jì)社會(huì)約束情景：在經(jīng)濟(jì)社會(huì)約束情景下，水環(huán)境承載力指數(shù)由2018年的1.195增長(zhǎng)到2030年的2.168，超載1.168倍。通過對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展速度與規(guī)模的控制，即控制人口的增長(zhǎng)速率和工業(yè)畜牧業(yè)規(guī)模，水環(huán)境承載力指數(shù)上升速度明顯減緩。若該情景發(fā)展，昆明市水資源短缺與水質(zhì)惡化的問題可得到一定控制。

3) 環(huán)境調(diào)控約束情景：在水環(huán)境約束情景下，水環(huán)境承載力指數(shù)由2018年的1.195增長(zhǎng)到2030年的2.255，超載1.255倍。通過調(diào)水，昆明市水環(huán)境承載力指數(shù)在短時(shí)間內(nèi)迅速降低，隨后又以較快的速度開始上升。這說明調(diào)水只能在短時(shí)間內(nèi)改善水質(zhì)，但不能從根本上解決昆明市水資源短缺與水污染問題。

4) 共同約束情景：在共同約束情景下，水環(huán)境承載力指數(shù)由2018年的1.195增長(zhǎng)到2030年的1.677，僅超載0.677倍。在經(jīng)濟(jì)社會(huì)調(diào)控和調(diào)水共同作用下，水環(huán)境承載力指數(shù)以最慢的速度增長(zhǎng)，符合預(yù)期結(jié)果。

雖然共同約束下水環(huán)境承載力呈現(xiàn)最好的狀態(tài)，但其所需成本也是最高的。對(duì)比經(jīng)濟(jì)社會(huì)約束和水環(huán)境約束發(fā)現(xiàn)，在2029年之前，調(diào)水對(duì)水環(huán)境承載力的影響優(yōu)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)調(diào)控對(duì)水環(huán)境承載力的影響；但在2029年之后，經(jīng)濟(jì)社會(huì)調(diào)控對(duì)水環(huán)境承載力的影響則優(yōu)于調(diào)水。故從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮來看，控制經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展速度與規(guī)模更利于昆明市水環(huán)境承載力的改善。

觀察化學(xué)需氧量和氨氮承載力指數(shù)變化趨勢(shì)可以發(fā)現(xiàn)(圖5)，在基準(zhǔn)年氨氮承載力指數(shù)略低于化學(xué)需氧量承載力指數(shù)，在預(yù)測(cè)年份內(nèi)氨氮承載力指數(shù)則以高于化學(xué)需氧量承載力指數(shù)的增長(zhǎng)速度成為昆明市水環(huán)境承載力的首要限制因子。在歷史趨勢(shì)情景和環(huán)境調(diào)控約束情景下，兩種污染物承載力指數(shù)均處于較高的增長(zhǎng)速度；在經(jīng)濟(jì)社會(huì)約束和共同約束情景下，兩種污染物承載力指數(shù)增長(zhǎng)速度有所減緩，仍表明控制經(jīng)濟(jì)社會(huì)各項(xiàng)指標(biāo)更利于昆明市水環(huán)境承載力的改善，但對(duì)于嚴(yán)重缺水而必須依靠外流域水資源輸入型城市，調(diào)水仍是必不可少的一項(xiàng)措施。

圖5 不同情景下COD、氨氮承載指數(shù)Fig.5 COD and ammonia nitrogen carrying indexes under different scenarios

3.3 調(diào)水對(duì)城市水環(huán)境承載力的影響

調(diào)水可改善水資源時(shí)空分布不均勻的問題，是實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化配置最有效的措施, 跨流域調(diào)水已成為我國(guó)干旱缺水城市解決水資源短缺的重要措施之一[24-25]。因此，除了研究如何有效利用本地區(qū)的水資源、提高水資源綜合利用效率外，跨流域調(diào)水也應(yīng)在有條件地區(qū)進(jìn)行研究和展開。在對(duì)西北干旱區(qū)水資源約束型城市發(fā)展研究中，跨區(qū)調(diào)水對(duì)城市化發(fā)展起決定性作用[26]。本研究預(yù)警結(jié)果顯示，通過調(diào)水，城市水環(huán)境承載力指數(shù)在短時(shí)間內(nèi)大幅下降，由2018年的1.195下降到2019年的1.078，下降9.8%，水環(huán)境承載力呈現(xiàn)好轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，但隨后水環(huán)境承載力指數(shù)又開始上升，呈惡化趨勢(shì)。調(diào)水影響水環(huán)境承載力的機(jī)制是通過增大水量來稀釋污染水體，提高水體污染物容量，對(duì)水環(huán)境承載力的改善具有顯著效果，但其存在問題是作用時(shí)間短，治標(biāo)不治本，且成本較高。

結(jié)合昆明市現(xiàn)有調(diào)水規(guī)劃，在水環(huán)境承載力預(yù)警模型中增加調(diào)水模塊，體現(xiàn)了水資源綜合利用率和水環(huán)境容量的統(tǒng)一，使得模型模擬結(jié)果更符合實(shí)際情況。不足之處在于調(diào)水水質(zhì)的不確定性，使得調(diào)水環(huán)境容量處于動(dòng)態(tài)變化，水環(huán)境承載力也隨之變動(dòng)，降低了預(yù)警結(jié)果與承載力變化趨勢(shì)的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)論與展望

1) 通過將水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)模型與SD模型耦合，建立了水環(huán)境承載力的預(yù)警模型，并設(shè)置了4種發(fā)展情景，預(yù)測(cè)不同發(fā)展模式下的水環(huán)境承載力變化，綜合分析得出共同約束情景下水環(huán)境承載力呈現(xiàn)最佳狀態(tài)，該情景更有利于緩解昆明市水資源短缺問題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)與水環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展。

2) 分析污染物承載力可以發(fā)現(xiàn)，氨氮承載力總是高于化學(xué)需氧量承載力，這說明研究區(qū)域氨氮負(fù)荷較高，對(duì)研究區(qū)水環(huán)境承載力起決定性作用，因此控制氨氮污染物的排放對(duì)控制水環(huán)境承載力至關(guān)重要。

3) 目前應(yīng)采取的主要措施為:調(diào)水引水緩解昆明市水資源短缺現(xiàn)狀，減緩人口增長(zhǎng)、放緩經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展速度規(guī)模、畜禽養(yǎng)殖規(guī)模化以減少污染物排放，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)發(fā)展。

水資源是水環(huán)境承載力形成的重要基礎(chǔ)，目前水環(huán)境承載力分析偏重于污染物指標(biāo)，未來的分析有必要耦合水資源和水環(huán)境模塊，綜合分析城市水環(huán)境承載力的制約因子。