楊麗 劉海軍 王紅瑞 張睿齊 趙自陽

摘要：長江經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展，需要處理好水資源、水環(huán)境、水生態(tài)和水災(zāi)害“四水”與社會經(jīng)濟(jì)的耦合關(guān)系。利用2008～2019年長江經(jīng)濟(jì)帶“四水”以及社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，運(yùn)用系統(tǒng)動力學(xué)方法，構(gòu)建了“四水”與社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)動力學(xué)模型（SD模型），并進(jìn)行了參數(shù)敏感性分析;基于目前發(fā)展態(tài)勢和相關(guān)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展規(guī)劃，模擬預(yù)測了2035年長江經(jīng)濟(jì)帶“四水”與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的變化趨勢。研究結(jié)果表明：① 在保持當(dāng)前發(fā)展趨勢和滿足規(guī)劃的條件下，長江經(jīng)濟(jì)帶社會經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展，2035年長江經(jīng)濟(jì)帶GDP將是2019年的2.83倍;② 水生態(tài)環(huán)境條件有所改善，相較于2019年，2035年濕地面積、浮游動植物多樣性指數(shù)平均、COD、氨氮和總磷排放量將分別下降15%，26%，8%，10%和11%，但廢水排放總量將增加27%;③ 與2019年相比，2035提水災(zāi)害風(fēng)險降低，洪旱災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失占地區(qū)GDP比例將下降0.18%;④ 供水量和用水總量分別增加了288億m ?3 和310億m ?3 ，到2035年基本保持供需平衡。針對模擬結(jié)果，提出了“四水”與社會經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展情勢下的治理建議，包括加強(qiáng)污水處理設(shè)施建設(shè)、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)科研創(chuàng)新和推行節(jié)水行動。

關(guān) 鍵 詞：長江經(jīng)濟(jì)帶; 社會經(jīng)濟(jì); “四水”; 系統(tǒng)動力學(xué)模型; 模型構(gòu)建

中圖法分類號： ?F205

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： ?A

DOI： 10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.03.001

0 引 言

長江經(jīng)濟(jì)帶沿線包含9個省份和2個直轄市，2019年，長江經(jīng)濟(jì)帶地區(qū) GDP超過了全國總GDP的 46% ?[1] ，為國家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供了重要保障。然而，長江經(jīng)濟(jì)帶的過度開發(fā)也導(dǎo)致這一地區(qū)生態(tài)退化以及環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，水資源短缺、水環(huán)境惡化、水生態(tài)損害和水旱災(zāi)害（稱之為“四水”，下同）頻發(fā)問題突出 ?[2-5] ?！案哔|(zhì)量發(fā)展”在十九大中首次提出，同時在十九大報告中也明確指出：“以共抓大保護(hù)、不搞大開發(fā)為導(dǎo)向推動長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展?！币虼?，如何兼顧長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展和保護(hù)，是目前亟待解決的問題。

系統(tǒng)動力學(xué)（System Dynamics，簡稱SD），由美國麻省理工學(xué)院的Forrester教授于1956年始創(chuàng) ?[6] 。該方法能夠處理具有非線形和時變現(xiàn)象的系統(tǒng)問題，并能對其進(jìn)行長期性、動態(tài)性、戰(zhàn)略性的定量仿真分析 ?[7] ，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于企業(yè)管理 ?[8] 、建筑工程 ?[9] 和區(qū)域規(guī)劃 ?[10] 等領(lǐng)域。SD模型結(jié)合定性與定量分析，對多學(xué)科交叉和時變性的系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真，可對模型中部分缺失數(shù)據(jù)自動進(jìn)行線性差分，并通過不同情景的動態(tài)分析，為決策提供科學(xué)依據(jù)。目前，SD在“四水”與社會經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展方面也有相關(guān)研究。比如秦鐘等 ?[11] 利用系統(tǒng)動力學(xué)模型，模擬了廣東省經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境污染的變化情況。薛冰等 ?[12] 建立了天津市水資源承載力系統(tǒng)動力學(xué)模型，對天津市的水資源承載力進(jìn)行了評價。秦劍 ?[13] 構(gòu)建了北京市水資源供需平衡的系統(tǒng)動力學(xué)模型，對北京市水資源的供需狀況進(jìn)行了預(yù)測。Zare等 ?[14] 構(gòu)建了以水資源管理為核心的可持續(xù)發(fā)展的綜合模型。Yin等 ?[15] 利用系統(tǒng)動力學(xué)方法，對貴州省喀斯特地區(qū)的水安全開展了研究，并探討了水文氣候變化對水安全的影響。

長江經(jīng)濟(jì)帶“四水”與社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)是一個包含經(jīng)濟(jì)、社會、水資源、水環(huán)境、水生態(tài)和水災(zāi)害的復(fù)雜系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)各因素之間共同作用、相互影響。因此，本次研究利用Vensim DSS軟件建立系統(tǒng)動力學(xué)模型，根據(jù)長江經(jīng)濟(jì)帶目前的發(fā)展態(tài)勢和經(jīng)濟(jì)社會相關(guān)規(guī)劃，模擬預(yù)測了2035年長江經(jīng)濟(jì)帶社會經(jīng)濟(jì)與“四水”的相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)模擬結(jié)果所暴露出來的問題提出了相關(guān)建議，可為長江經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃提供決策依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源及研究區(qū)概況

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文的研究數(shù)據(jù)主要來源于《中國統(tǒng)計年鑒》《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》《中國民政統(tǒng)計年鑒》《中國水利統(tǒng)計年鑒》《中國城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計年鑒》《水資源公報》以及《中國漁業(yè)生態(tài)環(huán)境狀況公報》等。

1.2 研究區(qū)概況

長江經(jīng)濟(jì)帶總面積約為205萬km ?2 ，約占中國國土總面積的21%。由年鑒和公報數(shù)據(jù)可知：到2019年，長江經(jīng)濟(jì)帶常住人口數(shù)為6.02億人，城鎮(zhèn)化率為 60.6% ，GDP為4.6×10 ?5 億元。位于長江經(jīng)濟(jì)帶東部地區(qū)的上海市、江蘇省和浙江省3?。ㄊ校〨DP占長江經(jīng)濟(jì)帶總GDP的44%，而西部的四川省、云南省和貴州省3個省份GDP僅占總GDP的19%。2019年，長江經(jīng)濟(jì)帶水資源總量為1.28×10 ?4 億m ?3 ，供水總量為2 645億m ?3 ，主要由地表水構(gòu)成。用水量主要由農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水和生活用水組成，三者各占用水總量的53%，30%和16%，生態(tài)用水僅占用水總量的1%。各省之間人均水資源總量差異較大，2019年，上海市人均水資源量僅為江西省人均水資源量的4.5%。2018年，長江經(jīng)濟(jì)帶廢水排放總量為318億t，COD排放總量為264萬t，NH ?3 -N排放總量為22.7萬t。11個?。ㄊ校┲校瑥U水排放總量、COD排放總量和NH ?3 -N排放總量均為江蘇省最大。2019年，長江經(jīng)濟(jì)帶濕地面積為1 154萬hm 2，城鎮(zhèn)綠化覆蓋面積為144萬hm 2。水利建設(shè)投資合計為3 379億元，其中，防洪投資占比最大，約占水利建設(shè)投資的1/3。2019年，長江經(jīng)濟(jì)帶洪災(zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到1 005億元。

2 模型構(gòu)建

2.1 系統(tǒng)邊界確定

長江經(jīng)濟(jì)帶“四水”與社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)動力學(xué)模型設(shè)置有社會經(jīng)濟(jì)、水資源、水環(huán)境、水生態(tài)和水災(zāi)害5個子系統(tǒng)。系統(tǒng)空間邊界為長江經(jīng)濟(jì)帶11個?。ㄊ校┑男姓吔?，即重慶市、四川省、貴州省、云南省、江西省、湖北省、湖南省、上海市、江蘇省、浙江省和安徽省的行政邊界;時間邊界為 2008～2035年，其中，2008～2019年為模型驗證期，2020～2035年為模型預(yù)測期，2025，2030年和2035年為規(guī)劃水平年，模型的時間步長為1 a。

2.2 系統(tǒng)流圖建立

社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)分為人口和經(jīng)濟(jì)2個部分，主要反映長江經(jīng)濟(jì)帶的人口和經(jīng)濟(jì)變化情況，包括常住人口、城鎮(zhèn)化率和地區(qū)GDP等變量。水資源子系統(tǒng)主要由供水部分和需水部分構(gòu)成，主要反映長江經(jīng)濟(jì)帶的水資源供需情況。水環(huán)境子系統(tǒng)主要由廢水排放量、COD排放量、NH ?3 -N排放量和總磷排放量4個部分構(gòu)成，主要反映長江經(jīng)濟(jì)帶的水環(huán)境情況。水生態(tài)子系統(tǒng)由生態(tài)用水、濕地面積和浮游動植物多樣性指數(shù)平均3個部分組成，主要反映長江經(jīng)濟(jì)帶的水生態(tài)狀況;水災(zāi)害子系統(tǒng)分為洪旱治理投資和洪旱災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失2個部分，主要反映長江經(jīng)濟(jì)帶水災(zāi)害損失和投資情況。各個子系統(tǒng)之間相互耦合，構(gòu)建的系統(tǒng)動力學(xué)系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

2.3 模型參數(shù)及主要方程確定

模型中預(yù)測年份參數(shù)的設(shè)定依據(jù)為《國家人口發(fā)展規(guī)劃（2016～2030年）》《長江流域綜合規(guī)劃（2012～2030年）》《長江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》和《國家節(jié)水行動方案》等關(guān)于“四水”與社會經(jīng)濟(jì)的相關(guān)規(guī)劃，以及根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。參數(shù)設(shè)定情況如表1所列。依據(jù)長江經(jīng)濟(jì)帶統(tǒng)計數(shù)據(jù)及其真實(shí)邏輯關(guān)系，得到長江經(jīng)濟(jì)帶“四水”與社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的模型方程。但由于方程較多，因此只展示主要變量方程，如表2所列。

3 模型檢驗

3.1 結(jié)構(gòu)一致性檢驗

結(jié)構(gòu)一致性檢驗就是檢驗?zāi)Ｐ椭械淖兞吭O(shè)置、因果關(guān)系、變量方程是否合理，以及方程兩邊的量綱是否一致，該檢驗可以直接在建模時實(shí)現(xiàn)。經(jīng)VensimDSS軟件檢驗，長江經(jīng)濟(jì)帶“四水”與社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)動力學(xué)模型通過了結(jié)構(gòu)一致性檢驗，滿足模型運(yùn)行要求，可以進(jìn)行系統(tǒng)仿真。

3.2 歷史檢驗

選取2008～2019年研究區(qū)域內(nèi)人均GDP、總用水量和廢水排放總量的模擬值與實(shí)際值進(jìn)行比較，以驗證模型的可靠性和準(zhǔn)確性，檢驗結(jié)果如表3所列。通過比較可以發(fā)現(xiàn)：模擬值與實(shí)際值基本吻合，相對誤差的絕對值均小于5%，滿足模型的精度要求。因此，模型通過了歷史檢驗，具有較高的可靠性。

3.3 靈敏度檢驗

一個結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、強(qiáng)壯性良好的模型對大多數(shù)參數(shù)的變化是不靈敏的 ?[16] 。本文研究通過調(diào)節(jié)參數(shù)的輸入值，觀察參數(shù)變化對模型輸出變量的影響來分析模型的靈敏度。靈敏度計算公式如下 ?[17] ：

S= ?Δ Q X ??0 ??Q ??0 ?Δ X? （1）

式中：S為輸出變量Q對參數(shù)X的靈敏度;X ?0 和Q ?0 分別為初始條件下X和Q的值; Δ X和 Δ Q分別為X改變量的絕對值和對應(yīng)的Q改變量的絕對值。

在實(shí)際計算中，存在多個狀態(tài)變量（即多個時間節(jié)點(diǎn)），同時，為了提高靈敏度的準(zhǔn)確度，選取k組參數(shù)改變量ΔX分別計算靈敏度再取平均。因此，定義任意參數(shù)X在不同狀態(tài)下的平均靈敏度如下 ：

S ??X = 1 k? 1 T ???k ??i=1 ????T ??j=1 ??S ??i，j ??X ?（2）

式中： S ??X 是參數(shù) X的平均靈敏度;k為參數(shù)改變次數(shù);T是時間階數(shù)，即時間節(jié)點(diǎn)的數(shù)量; S ??i，j ??X 表示參數(shù) X在第 i組參數(shù)中時間節(jié)點(diǎn)為第 j個時候的靈敏度。

選擇模型的最終輸出變量來檢驗參數(shù)改變時的靈敏度情況。在模型運(yùn)行歷史時段內(nèi)（2008～2019年），每次變化其中一個參數(shù)（逐年增加和減少10%和20%），運(yùn)行模型，加上原始情況，共得到5組數(shù)據(jù)，再根據(jù)公式（1）和公式（2）來計算靈敏度。

由此，公式（2）中參數(shù)的選擇如下：時間階數(shù) T =12，其中2008年對應(yīng)第1個時間節(jié)點(diǎn)，2009年對應(yīng)第2個時間節(jié)點(diǎn)以此類推;參數(shù)的改變次數(shù) k =4。

計算結(jié)果如圖2所示。由圖2可以看出：33個參數(shù)中僅有常住人口、城鎮(zhèn)化率、二產(chǎn)增加值增長率、萬元工業(yè)增加值用水量和城鎮(zhèn)污水排放系數(shù)5個參數(shù)靈敏度達(dá)到或超過10%，說明系統(tǒng)對大多數(shù)參數(shù)不敏感，穩(wěn)定性較強(qiáng)，也說明這5個參數(shù)對模型影響較大，為影響長江經(jīng)濟(jì)帶“四水”社會經(jīng)濟(jì)的決定因子。

綜合結(jié)構(gòu)一致性檢驗、歷史檢驗和靈敏度檢驗，可以認(rèn)為該模型有效性較好，可以用于長江經(jīng)濟(jì)帶“四水”與社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)動力學(xué)模擬。

4 模型運(yùn)行結(jié)果分析

4.1 社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)

經(jīng)濟(jì)社會子系統(tǒng)的預(yù)測結(jié)果如圖3（a）所示。到2035年，預(yù)計一產(chǎn)增加值達(dá)到4.74×10 ?4 億元，二產(chǎn)增加值達(dá)到3.66×10 ?5 億元，三產(chǎn)增加值達(dá)到9.12×10 ?5 億元，地區(qū)GDP達(dá)到1.33×10 ?6 億元，人均GDP達(dá)到21.49萬元。一產(chǎn)、二產(chǎn)、三產(chǎn)增加值和地區(qū)GDP、人均GDP分別為2019年的1.55，2.01，3.73，2.90倍和2.83倍。地區(qū)GDP以及人均GDP直接反映了區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度的高低。由圖1以及利用Vensim軟件查看原因圖可以發(fā)現(xiàn)：地區(qū)GDP和人均GDP的增加主要是由于三產(chǎn)增加值的增加，說明服務(wù)業(yè)的增加對長江經(jīng)濟(jì)帶經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響較大。

4.2 水資源子系統(tǒng)

水資源子系統(tǒng)的供用水量和水資源供需指數(shù)變化趨勢如圖3（b）所示。用水量主要來源于地表水供水量、地下水供水量和再生水回用量，用水量主要包括工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水、生活用水和生態(tài)用水。水資源供需指數(shù)為供水量與用水量的比值，水資源供需指數(shù)大于1時，基本能保障充足用水。到2035年，預(yù)計供水量和用水總量將分別達(dá)到2 952億m ?3 和2 985億m ?3 ，與2019年相比，供水量和用水總量分別增加了288億m ?3 和310億m ?3 。利用Vensim軟件查看原因圖和靈敏度分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：總用水量的增加主要是由于工業(yè)增加值的增加使得工業(yè)用水量增加，而工業(yè)用水量的增加則是由于二產(chǎn)增加值的增加導(dǎo)致了工業(yè)增加值的增加，供水量的增加主要是增加了地表水供水量。由此可知，2035年之前，水資源基本能達(dá)到供需平衡。

4.3 水生態(tài)子系統(tǒng)

生態(tài)用水主要為人工生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水，濕地面積由自然濕地和人工濕地組成，浮游動植物多樣性指數(shù)平均為地區(qū)浮游動物多樣性指數(shù)和浮游植物多樣性指數(shù)的平均值。當(dāng)生態(tài)用水、濕地面積和浮游動植物多樣性指數(shù)平均指標(biāo)升高時，表示區(qū)域水生態(tài)條件更好。如圖3（c）所示，預(yù)計到2035年，生態(tài)用水將達(dá)到47億m ?3 ，比2019年增加82%。2035年濕地面積將達(dá)到1 320萬hm 2，浮游動植物多樣性指數(shù)平均達(dá)到 3.5 ，分別比2019年增加了15%和26%，說明長江經(jīng)濟(jì)帶的水生態(tài)條件有所改善。

4.4 水災(zāi)害子系統(tǒng)

水災(zāi)害子系統(tǒng)洪旱治理投資和洪旱災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失變化趨勢如圖3（d）所示。洪旱治理投資包括洪澇治理投資和灌溉投資，洪旱治理投資的增加可以降低區(qū)域受到水災(zāi)害時的損失。洪旱災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失包括洪災(zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失和旱災(zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失。到2035年，洪旱治理投資將達(dá)到5 728億元，為2019年的3.3倍;洪旱災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失預(yù)計為775億元，為2019年的0.7倍。洪旱治理投資的增加主要是由于地區(qū)GDP的增加，投入相應(yīng)增加。2035年，洪旱治理投資和洪旱災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失占地區(qū)GDP比例分別為0.43%和 0.06% ，洪旱治理投資占地區(qū)GDP比例和2019年相比增加了0.05個百分點(diǎn)，洪旱災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失占地區(qū)GDP比例和2019年相比下降了0.18個百分點(diǎn)。

4.5 水環(huán)境子系統(tǒng)

水環(huán)境子系統(tǒng)的預(yù)測結(jié)果如圖3（e）所示。水環(huán)境子系統(tǒng)各項指標(biāo)越低，代表區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量越好。預(yù)計到2035年，廢水排放量將達(dá)到4.11×10 ?6 萬t。與2019年相比，廢水排放量增加了27%，廢水排放量增加主要是由于人口增加以及二產(chǎn)增加值增加導(dǎo)致的工業(yè)用水增加;COD、氨氮和總磷排放量分別達(dá)到2.41×10 ?6 ，2.12×10 ?5 ，2.75×10 ?4 ?t，比2019年分別低8%，10%和11%。在廢水排放量增加的情況下，COD、氨氮和總磷排放量仍減少，說明單位廢水中污染物排放量顯著降低。

5 討 論

長江經(jīng)濟(jì)帶包括中國11個?。ㄊ校m然國土面積只占全中國的21%，但2019年人口數(shù)和GDP分別達(dá)到了全中國的43%和46%，水資源總量也達(dá)到了全中國的44% ?[1] 。近年來，國家針對長江經(jīng)濟(jì)帶的高質(zhì)量發(fā)展出臺了一系列措施，比如2016年發(fā)布了《長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展規(guī)劃綱要》、2017年發(fā)布了《長江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》、2020年頒布了《中華人民共和國長江保護(hù)法》等，這些都說明了中國對于長江經(jīng)濟(jì)帶的發(fā)展非常重視。

從目前來看，國家的一系列政策都起到了非常積極的作用，長江經(jīng)濟(jì)帶在穩(wěn)步發(fā)展的同時，生態(tài)環(huán)境狀況得到了明顯改善。從模型運(yùn)行結(jié)果可以看出：到2035年，長江經(jīng)濟(jì)帶的經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步穩(wěn)定提升，預(yù)計2035年長江經(jīng)濟(jì)帶人均GDP為2019年的2.83倍。習(xí)近平總書記在關(guān)于《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》的說明中指出：“到2035年實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)總量或人均收入翻一番，是完全有可能的”。長江經(jīng)濟(jì)帶作為中國重要的經(jīng)濟(jì)發(fā)展圈，其天然資源、工業(yè)基礎(chǔ)和運(yùn)輸條件優(yōu)越 ?[18] ，對中國經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重大意義。

2035年水生態(tài)環(huán)境條件有所改善，濕地面積和浮游動植物多樣性指數(shù)平均值都有一定提高，COD、氨氮和總磷排放量相較于2019年分別下降8%、10%和11%，下降幅度較小，但要看到隨著長江經(jīng)濟(jì)帶經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，廢水排放總量較2019年增加了27%。孫才志等 ?[19] 研究表明，2000～2013年，中國水風(fēng)險呈現(xiàn)出由高向低的發(fā)展態(tài)勢。Pan等 ?[20] 也研究表明，由于生態(tài)保護(hù)政策的實(shí)施，2008～2015年長江中游山區(qū)生態(tài)明顯改善，但是在農(nóng)業(yè)和工業(yè)地區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)仍處于衰退狀態(tài)。Zhou等 ?[21] 也研究表明，環(huán)境管控和經(jīng)濟(jì)合作，使得2000～2018年長江經(jīng)濟(jì)帶水污染物減少，但是城市化發(fā)展過快使得水污染物排放減少有限。

模型研究結(jié)果表明：隨著國家對于洪旱治理投資的加大，水利基礎(chǔ)設(shè)施和水災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)日趨完善，水災(zāi)害風(fēng)險越來越小。Peng等 ?[22] 研究了2000～2015年長江經(jīng)濟(jì)帶的水災(zāi)害風(fēng)險特征，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)的水災(zāi)害平均危害、暴露性和脆弱性分別增加了3.62%、 1.28% 和2.07%，但城市的韌性可以使長江經(jīng)濟(jì)帶與水相關(guān)的災(zāi)害風(fēng)險降低14%～25%，說明相關(guān)措施可以有效降低水災(zāi)害風(fēng)險。但值得注意的是，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用水量增幅明顯。楊倩等 ?[23] 也研究表明，長江經(jīng)濟(jì)帶10%的區(qū)域面臨高水資源壓力。習(xí)近平總書記在黨的十九大報告中指出：“以共抓大保護(hù)、不搞大開發(fā)為導(dǎo)向推動長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展”，應(yīng)控制長江經(jīng)濟(jì)帶的水資源開發(fā)利用率。因此，基于長江經(jīng)濟(jì)帶目前的發(fā)展趨勢以及國家相關(guān)規(guī)劃，長江經(jīng)濟(jì)帶社會經(jīng)濟(jì)與“四水”整體朝著更好的態(tài)勢發(fā)展，但仍有改善的空間。本文研究利用SD模型，將長江經(jīng)濟(jì)帶作為整體進(jìn)行分析，對于不同省份之間經(jīng)濟(jì)社會和“四水”的問題差異，將會在下一步的研究中逐步展開。

6 結(jié) 論

本文針對到2035年長江經(jīng)濟(jì)帶的“四水”和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展存在的問題，開展了模擬分析和研究，根據(jù)研究結(jié)果提出了相應(yīng)的建議。

（1） 加強(qiáng)污水處理設(shè)施建設(shè)。長江經(jīng)濟(jì)帶在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時，要同時兼顧環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。從目前來看，若保持規(guī)劃中的經(jīng)濟(jì)增速，廢水排放量將顯著上升（比2019年高27%），廢水中主要污染物排放量雖然有所下降，但是下降幅度不大（COD、氨氮和總磷排放量分別比2019年低8%，10%和11%）。說明基于現(xiàn)在的發(fā)展規(guī)劃，污水處理水平有限。

（2） 調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。從目前來看，預(yù)計到2035年，用水總量顯著增加，雖然未出現(xiàn)明顯的供需缺口，但隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，用水量進(jìn)一步增加。因此，為了保證經(jīng)濟(jì)增速，在保障糧食安全和工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)上，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，優(yōu)先發(fā)展用水量較低的高科技產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)，增加水重復(fù)利用率，降低單位產(chǎn)值的耗水率。

（3） 加強(qiáng)科研創(chuàng)新。針對目前萬元工業(yè)增加值用水量和耕地實(shí)際灌溉畝均用水量較高的情況，有效利用科研單位的研究成果，推行節(jié)水技術(shù)和工藝，提高水資源利用效率。同時尋求更便利有效的污水處理措施，降低廢水中所含的污染物質(zhì)。

（4） 推行節(jié)水行動。由于長江經(jīng)濟(jì)帶水資源豐富，而導(dǎo)致當(dāng)?shù)鼐用窆?jié)水意識較為淡薄。但從研究結(jié)果來看，隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，長江經(jīng)濟(jì)帶也會出現(xiàn)水資源供需缺口。因此，政府可以開展節(jié)水宣傳或通過調(diào)控水價，來提高當(dāng)?shù)鼐用竦墓?jié)水意識。

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（編輯：趙秋云）

Construction and application of system dynamic model for ‘four water and socio-economic ?in the Yangtze River Economic Belt Ⅰ：model construction and verification

YANG Li 1，LIU Haijun 1，WANG Hongrui 1，ZHANG Ruiqi 2，ZHAO Ziyang 1

（ 1.Beijing Key Laboratory of Urban Hydrological Cycle and Sponge City Technology，College of Water Sciences，Beijing Normal University，Beijing 100875，China; 2.School of Mathematical Sciences，Beijing Normal University，Beijing 100875，China ）

Abstract：

Based on the coupling relationship between four-water （water resources，water environment，water ecology，water disasters） and socio-economics，a system dynamics model for four-water and socio-economic system was constructed using the four-water and socio-economic data of Yangtze River Economic Belt from 2008～2019，and some parameters of four-water and social development of Yangtze River Economic Belt in 2035 were simulated and predicted based on the current development trend and some plans.The study results show that under the conditions of maintaining the current development trend and planning，the GDP of Yangtze River Economic Belt is expected to be 2.83 times that of 2019 by 2035.Water eco-environment conditions would be improved，compared to 2019 wetland area，average phytoplankton and zooplankton diversity index，COD，NH3-N，and total phosphorus emissions decreasing by 15%，26%，8%，10% and 11% respectively in 2035，but total wastewater emissions increasing by 27% compared to 2019.Water disaster risk would reduce，and direct economic losses due to floods and droughts as a percentage of regional GDP would decrease by 0.18 percentage points compared to 2019.The total water supply and water consumption would increase by 28.8 billion m3 and 31 billion m3 respectively，the supply and demand would basically be balanced by 2035.Finally，in response to the simulation results，four suggestions were made，including strengthening the construction of sewage treatment facilities，adjusting the industrial structure，strengthening scientific research and innovation，and implementing water conservation actions.

Key words：

Yangtze River Economic Belt;socio-economics;four-water;system dynamics （SD） model;model construction