湖泊水环境承载力方法

本文是一篇水环境论文范文,水环境方面专升本毕业论文开题报告,关于湖泊水环境承载力方法相关学士学位论文范文。适合水环境及承载力及社会经济方面的的大学硕士和本科毕业论文以及水环境相关开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。

【摘 要】湖泊水环境与社会经济的协调发展是解决水环境问题的根本途径,而前提在于确定湖泊水环境系统所能持续支撑的人口总量和经济规模,因此,湖泊水环境承载力成为区域可持续发展研究的热点之一.本文即分析了湖泊水环境承载力的内涵,然后详细阐述了湖泊水环境承载力的研究方法.

【关 键 词】湖泊水环境；承载力；影响因素；指标体系；系统动力

一、湖泊水环境承载力的内涵概述

“承载力”一词源自物理力学中的一个物理量,指物体在不产生任何破坏时所能承受的最大负荷.人们最早借用承载力的概念是应用于生态学领域研究,提出生态承载力概念,其含义是在一定的环境条件下某种生活个体存活的最大数量[1].但由于人类过快的发展,人类对环境的破坏和污染不断增大,环境对人类的支持也存在一个最大量的问题,因此,承载力逐渐被人类引用到环境科学领域,然后再分化成大气、水、土壤等各承载力的分支.

水环境承载力的定义目前还没有统一的提法,但综合目前学者所做的研究可以把对水环境承载力大致分为两类：广义水环境承载力与狭义水环境承载力.广义水环境承载力系指某生产力水平下,某一区域水环境对人类活动的最大支持能力；狭义水环境承载力等同于“水环境容量”、“水环境容许污染负荷量”等,即在一定水域,其水体能够被继续使用并仍保持良好生态系统时,所能够容纳污水及污染物的最大能力[1].

由此可见,可将湖泊水环境承载力定义为：在某一特定的生产力状况和满足特定环境目标下,以及区域湖泊水体能够自我维持,自我调节并可以可持续的发挥作用的前提下,所能支撑的人口、经济及社会可持续发展的最大能力.

二、湖泊水环境承载力的主要影响因素

(一)水环境质量标准

与水环境承载力密切相关的是水环境质量标准,该标准是为保护人类健康、社会物质财富和维持生态平衡,对一定空间和时间范围的水环境中有害物质和浓度所作的规定[2].显然,水环境对污染物的容纳能力是相对于水环境满足一定的水环境质量标准而言的.一般情况下执行的标准不同,其容纳污染物能力的大小也就不同,在确定水环境承载力时,必须以相应的环境质量标准为依据.

(二)水环境容量

环境容量是环境科学的基本理论问题之一,也是环境管理中重要的实际应用问题.在实践中,环境容量是环境目标管理的基本依据,是环境规划的主要约束条件,也是污染物总量控制的关键技术支持.它反映了水环境在自我维持、自我调节的能力和水环境功能可持续正常发挥条件下,水环境所能容纳污染物的量.水环境容量的差异,直接导致水环境承载力的不同.

(三)水环境自净能力

是指水体接纳污染物之后,因水环境物理的、化学的、物理化学的、生物化学的各种特性,使得污染物能被迁移、扩散、分解、沉降,或者在水体内迁移转化,使水体的水质得到部分甚至完全恢复的能力[2].水环境的这种自净能力是水环境具有自我维持、自我调节、抵抗各种压力与扰动能力的根本所在,是水环境承载力具有弹性力的内在原因.

(四)流域（区域）水资源量

由于自然地理条件的不同,水资源在数量上有其独特的时空分布规律,水资源的开发利用程度及方式也会影响社会生产可利用水资源的数量.在一定程度上,水资源量决定了流域（区域）水环境容纳污染物量的变化范围,同时,又影响了水环境承载力的大小.

三、湖泊水环境承载力研究方法

目前计算水环境承载力的指标方法的有：向量膜法、模糊综合评价法和主成份法.

1.向量模法

向量模法将水环境承载力表示为n维空间的一个向量.这一向量随人类社会经济活动方向和大小的变化而不同,然后以归一化后的向量模表征水环境承载力的大小[3].该方法简单易行,广泛应用于水环境承载力早期研究；但由于忽视了水环境承载力概念的模糊性和向量所具有的方向性,而且一般采用均权数法确定指标权重,忽略了指标相对大小对承载力的贡献,进而影响了评价结果的可靠性.

2.模糊综合评价法

模糊综合评价法是将环境承载力视为一个模糊综合评价过程,通过合成运算,可得出评价对象从整体上对各评价等级的隶属度,再通过取大或取小运算就可确定评价对象的最终评语.模糊综合评价法综合考虑了水环境承载力概念的模糊性和指标信息的随机不确定性,提高了水环境承载力评价的准确性和可操作性.但模糊综合评价法是一种对主观产生的“离散”过程进行综合的处理,其方法本身存在缺陷,取大取小的运算法则会遗失大量有用信息.

3.主成份分析法

主成份分析法在力保数据信息丢失最小的原则下,对高维变量系统进行最佳综合与简化,以少数综合变量取代原始多维变量,同时客观地确定各综合变量的权重,避免了主观随意性.因此主成分分析法不失为一种评价的好方法,而且在一定程度上克服了上述方法的缺陷；但在评价参数分级标准的制定和对主成分、控制点的选取方面存在一定的困难.

这种方法的主要特点是通过一阶微分方程组来反映系统各个模块变量之间的因果反馈关系.在实用中对不同发展方案采用系统动力学模型进行模拟,并对决策变量进行预测,然后将这些决策变量视为环境承载力的指标体系,再运用前述的指数评价方法进行比较,得到最佳的发展方案及相应的承载能力[3].

系统动力学的优点在于有利于处理高阶次、非线性、多重反馈、复杂性的系统问题.而水环境承载力涉及社会、经济、资源、环境等诸多要素,并且要素之间存在着相互影响、相互制约的动态联系,因此,系统动力学方法较适用于水环境承载力的评价与预测,并具有较强的可操作性.

多目标优化法是采用大系统分解―协调的分析思路,将研究区的水环境―人类社会、经济系统划分成若干个子系统,并采用数学模型对其进行刻画,各子系统模型之间通过多目标核心模型的协调关联变量相连接,并事先确定需要达到的优化目标和约束条件,结合模型模拟和对决策变量在不同水平年上的预测结果,就可解出同时满足多个目标整体最优的发展方案,其所对应的人口或社会经济发展规模即为研究区的水环境承载力.

承载率评价法引入环境承载量（EBQ）和环境承载率（EBR）的概念.环境承载量是指某一时刻环境系统实际承受的人类社会和经济系统的作用量；环境承载率是环境承载量与环境承载力（EBC）的比值,即EBR等于EBQ/EBC[4].当E-BR>l时,表明环境承载量超出环境的承受阈值,即超载,将可能引发相应的环境问题；EBR<1时,表明环境系统还有一定的承载能力.

由以上的分析可以看出水环境承载力的具体量化方法是多样的,并且各有利弊,因此在计算确定的区域水环境承载力时要根据具体的水域状况,规划目标的选择合适的计算方法.

四、结语

综上,纵观整个研究进程,水环境承载力研究的深度、可操作性和应用性不断提高,但是水环境承载力还没有形成完整的理论体系,研究中仍然存在一些问题.因此要加强水资源优化配置、水环境管理和社会经济优化等应用研究.依据水环境承载力的大小和动态变化,确定水资源开发利用、污染排放和社会经济发展的最优规模,选择最优发展策略,发挥水环境承载力对区域发展的指导作用.