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摘 要： 摘要：針對(duì)黑河流域中游張掖盆地水資源供需問題，采用宏觀經(jīng)濟(jì)模型和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)結(jié)合的方法，構(gòu)建了張掖盆地水資源系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，設(shè)計(jì)5個(gè)情景模擬張掖盆地20132050年水資源供需平衡狀況。結(jié)果表明：宏觀經(jīng)濟(jì)模型與系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的結(jié)合能更好地刻畫系統(tǒng)行為，準(zhǔn)
摘要：針對(duì)黑河流域中游張掖盆地水資源供需問題，采用宏觀經(jīng)濟(jì)模型和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)結(jié)合的方法，構(gòu)建了張掖盆地水資源系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，設(shè)計(jì)5個(gè)情景模擬張掖盆地2013—2050年水資源供需平衡狀況。結(jié)果表明：宏觀經(jīng)濟(jì)模型與系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的結(jié)合能更好地刻畫系統(tǒng)行為，準(zhǔn)確合理地預(yù)測(cè)需水量;預(yù)測(cè)期內(nèi)張掖盆地需水量逐年增長，年均總需水量為21.87×10一30.14×10m，缺水年的年均缺水量為4.03×10一7.64×10m，缺水時(shí)間占比為31.6%～92.1%，缺水年平均缺水指數(shù)為0.1413～0.2217;綜合考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城鎮(zhèn)化和水資源節(jié)約的情景S5是最符合可持續(xù)發(fā)展內(nèi)涵和原則的情景;水資源的可持續(xù)發(fā)展，不僅需要政府的政策引導(dǎo)，更需要公眾的參與，只有政府與公眾的協(xié)調(diào)一致，才能保證水資源和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
關(guān)鍵詞：系統(tǒng)動(dòng)力學(xué);宏觀經(jīng)濟(jì)模型;水資源供需;可持續(xù)發(fā)展;張掖盆地
1研究背景
人類長期以來對(duì)水資源的浪費(fèi)、污染及不合理利用與管理，導(dǎo)致水資源供需矛盾日益嚴(yán)峻，水資源短缺已成為制約中國社會(huì)可持續(xù)發(fā)展最重要的因素之一¨。中國已被聯(lián)合國列為13個(gè)貧水國家之一，中國水資源安全形勢(shì)嚴(yán)峻，水資源供需矛盾突出。中國乃至世界的水資源供需矛盾將隨人口與經(jīng)濟(jì)的增長進(jìn)一步加劇，正如聯(lián)合國在1997年《對(duì)世界淡水資源的全面評(píng)價(jià)》報(bào)告中指出的：“缺水問題將嚴(yán)重制約21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，并可能導(dǎo)致國家間的沖突”。因此，為加強(qiáng)水資源管理、維持水資源可持續(xù)發(fā)展，必須針對(duì)區(qū)域需水量進(jìn)行準(zhǔn)確合理的預(yù)測(cè)，掌握區(qū)域水資源的需求狀況，科學(xué)評(píng)價(jià)區(qū)域水資源的供需平衡，有針對(duì)性地采取“開源”與“節(jié)流”相結(jié)合的方式，有效地保證水資源的可持續(xù)利用與管理，進(jìn)而保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)健康、可持續(xù)發(fā)展。
需水量預(yù)測(cè)是水資源規(guī)劃與供水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度管理的重要組成部分，準(zhǔn)確合理預(yù)測(cè)需水量在解決水資源短缺問題中發(fā)揮著決定性的作用。黑河中游張掖盆地集中了全流域88.47%的人口和87.93%的GDP，是干旱半干旱流域的典型代表，具有晝夜溫差大、降雨量小(年均降雨量僅190mm)、蒸發(fā)量大(平均潛在蒸散發(fā)為1325mm)等特點(diǎn)J。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，張掖盆地的水資源利用量飛速增長，水資源承載能力逐漸不足。因此，只有在充分掌握需水量發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，才能采取更有針對(duì)性的措施，保障張掖盆地水資源承載力，保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展。
然而，傳統(tǒng)的需水量預(yù)測(cè)方法依賴于歷史數(shù)據(jù)來建立需水量和相關(guān)因素之間的定量關(guān)系¨¨J，忽略了需水量預(yù)測(cè)中的宏觀經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、技術(shù)和工程等因素之間相互影響、相互反饋的關(guān)系，無法捕獲需水量的系統(tǒng)行為。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)(SystemDynamics，SD)是美國麻省理工學(xué)院福瑞斯特教授于1958年為分析生產(chǎn)管理及庫存管理等企業(yè)問題而提出的系統(tǒng)仿真方法。sD是一門分析研究信息反饋系統(tǒng)的學(xué)科，也是一門認(rèn)識(shí)系統(tǒng)問題和解決系統(tǒng)問題的交叉綜合學(xué)科。它基于系統(tǒng)論，吸收了控制論、信息論的精髓，是一門綜合自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的橫向?qū)W科L1。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法和宏觀經(jīng)濟(jì)因素相結(jié)合，綜合了社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素和區(qū)域水文過程，為需水量預(yù)測(cè)提供了一個(gè)新的系統(tǒng)思路，能較準(zhǔn)確預(yù)測(cè)需水量，為決策者處理水資源可持續(xù)利用問題提供科學(xué)的依據(jù)和建議。
相關(guān)期刊推薦：《水資源與水工程學(xué)報(bào)》Journal of Water Resources and Water Engineering(雙月刊)曾用刊名：西北水資源與水工程，1990年創(chuàng)刊，為立足西北面向全國的有關(guān)水資源與水工程方面的綜合性學(xué)術(shù)類刊物。主要報(bào)導(dǎo)水資源與水工程領(lǐng)域的有關(guān)學(xué)術(shù)論文、專題述評(píng)、區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略與對(duì)策，以及水工程、水管理、水環(huán)境、水利經(jīng)濟(jì)等方面的科技成就。讀者對(duì)象主要是水利、環(huán)境、能源、交通、建筑、農(nóng)林、國土整治及地學(xué)等從事與水資源有關(guān)的科研、設(shè)計(jì)、施工、管理、教學(xué)的科技人員和大專院校師生。
近些年，尤其是2000年國家實(shí)施分水政策以來，黑河流域引起了眾多專家和學(xué)者的關(guān)注，做了大量的研究工作。其中針對(duì)張掖盆地的研究，主要集中在土地利用、景觀格局、水資源、植被覆蓋和沙漠化與綠洲化等方面-22]。毛彥成等n分析了張掖市甘州區(qū)土地利用/覆被變化的社會(huì)經(jīng)濟(jì)與自然驅(qū)動(dòng)力，認(rèn)為綠洲土地利用/覆被變化驅(qū)動(dòng)力因子具有綜合性與復(fù)雜性，其中社會(huì)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)力在甘州區(qū)LUCC(Land—UseandLand—CoverChange)中起到主導(dǎo)作用，自然驅(qū)動(dòng)力相對(duì)來說作用較小。石敏俊等¨2¨通過分析張掖市水資源供需時(shí)空變化及影響因素，揭示了黑河分水后張掖市水資源供需格局變化的驅(qū)動(dòng)因素及經(jīng)濟(jì)學(xué)機(jī)制。總體而言，目前針對(duì)黑河中游需水量預(yù)測(cè)的研究，并沒有系統(tǒng)考慮影響需水量的社會(huì)經(jīng)濟(jì)、工程技術(shù)等因素，沒能在一個(gè)模型中定量模擬這些因素及其之間相互作用、相互反饋的關(guān)系，因而這些研究都有一定的局限性。
本文以張掖盆地為研究區(qū)域，定量化考慮影響需水量的各種因素，構(gòu)建張掖盆地水資源需求系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，采用情景分析法，對(duì)張掖盆地各部門的需水量進(jìn)行預(yù)測(cè)，研究不同情景下張掖盆地水資源供需平衡問題，據(jù)此提出緩解張掖盆地水資源供需矛盾的發(fā)展情景，為決策者提供科學(xué)可靠的依據(jù)和參考。
2研究區(qū)域與研究方法
2.1研究區(qū)概況
張掖盆地(圖1)位于河西走廊中段、黑河中游，農(nóng)牧業(yè)開發(fā)歷史悠久，享有“金張掖”之美譽(yù)，面積近9000km，東起民樂永固隆起，西止于清水～鹽池?cái)嘞菖璧兀c酒泉盆地相接。南北夾于祁連山和合黎山、龍首山之間，是一個(gè)沿SE—NW向展布的半封閉大型山間斷陷盆地』。從地貌上看，研究區(qū)屬流域中游走廊平原，包括盆地南部由黑河、梨園河等河流沖積形成的山前傾斜礫石平原，中部沖洪積細(xì)土平原及北部龍首山山前緩傾斜戈壁平原，是重要的農(nóng)耕區(qū)。研究區(qū)2012年人口約127×10，約占全流域人口的88%，其中農(nóng)牧民人口92.3×10，GDP總額約266×10元，約占全流域GDP的72%，大牲畜91.3×10頭，羊285.9×1O只，豬146×l0頭，家禽1087.7×10只，農(nóng)田面積l7.33×10hm，糧食總產(chǎn)量90×10t。
2.2研究方法
需水量分為生活需水量(DomesticWaterDe—mand，DWD)、T業(yè)需水量(IndustrialWaterDe—mand，IWD)、灌溉需水最(IrrigationWater1)emand，lrrWD)、牲畜需水量(LivestockWaterDemand，LWD)、林漁需水量(Forestry-andFishmyWaterDemand，F(xiàn)FWD)和環(huán)境需水量(EnvironmentalWaterDe.nland，EWD)、其中LWD采用用水定額法計(jì)算，F(xiàn)FWD和EWD足輸入變量，DWD、IWD和，rrD采用基于宏觀經(jīng)濟(jì)模型的方法計(jì)算
(1)生活需水量。DWD的預(yù)測(cè)與人口及人均收入增長有關(guān)：
式巾：咖是生活需水量年增長率;足總?cè)丝谀暝鲩L率;是人均同內(nèi)生產(chǎn)總值(GDPC，GDPpercapita)年增長率;Il，，是生活需水量收入彈性，衡量居民用水量隨人均收入增加而改變的傾向性，用來捕捉F}1于技術(shù)和管理的變化而對(duì)生活用水所產(chǎn)生的直接收入影響及節(jié)水效應(yīng);DWD(t)和DWD(t一,At)分別是t及t—At時(shí)刻的生活需水量，In;At是時(shí)間步長，a;咖(t一△￡)是t—At時(shí)刻的生活需水量年增長率。
(2)1一業(yè)需水量IWD的預(yù)測(cè)取決于收入和用水技術(shù)的進(jìn)步，與此相關(guān)的是丁業(yè)需水強(qiáng)度(IWDI，industrialwaterdemandintensity)，由CaiXiming式巾：IWDi為T業(yè)需水強(qiáng)度，m/10元;IWD為T業(yè)需水量，m;GDP為國內(nèi)生產(chǎn)總值，l0元;IWP為_l業(yè)水價(jià)，元/m;，尸E為T.~lk水價(jià)彈性;GDPC為人均GDP，10元;T為是時(shí)間變量，a，1995年設(shè)為95，2000年設(shè)為100，之后按線性關(guān)系外推;Ot為同歸關(guān)系的截距，Ill/10元;Ⅲ。為收入系數(shù)，(nl·人)/(10元)，反映工業(yè)需水強(qiáng)度如何隨人均GDP的變化而變化;為時(shí)間系數(shù)，Ill/(10元·a)，反映用水技術(shù)隨技術(shù)進(jìn)步而產(chǎn)生的變化。
(3)灌溉需水量，rrD指根據(jù)作物的水文及農(nóng)學(xué)特征來計(jì)算的作物需水量：
式巾：為作物指數(shù)，表示有多少種作物;st為作物生長階段指數(shù)，表示作物從播種到收獲共有多少個(gè)階段;kc為作物指數(shù);A為作物面積，hm!;ETo為參考蒸散發(fā)，mm/d;LR為鹽分浸j“因素，一般由土壤鹽度和灌溉水鹽度來刻畫，通常取值為灌溉水量的10%～15%;BE為流域效率系數(shù);ER為有效降水，mm;NlrrWD為作物凈灌溉需水量，m。
ER是指下滲到根且可被作物利用的降水，取決于總降水、土壤含水量、作物參考蒸散發(fā)和土壤性質(zhì)，可按美同農(nóng)業(yè)部推薦的方法計(jì)算：
式中：是總降水量，mnl;ER是巾間量，mm;ET是作物蒸散發(fā)，mm～
3張掖盆地水資源供需模型
3.1概念模型
罔2是張掖盆地水資源系統(tǒng)概念模型圖，表達(dá)了供需水之間的定性關(guān)系。需水系統(tǒng)由農(nóng)業(yè)、生活、T業(yè)、環(huán)境與林漁需水組成，農(nóng)業(yè)需水受氣象條件、灌溉面積、牲畜數(shù)量及用水定額的影響，生活需水由總?cè)丝诩叭丝诘挠盟?xí)慣決定，T業(yè)需水取決于T業(yè)總產(chǎn)值和用水技術(shù)。供水系統(tǒng)由地表水、地下水及污廢水回用組成，水資源現(xiàn)狀決定了地表水和地下水可供水量，污廢水處理與回用技術(shù)決定了其回用量。供需不平衡會(huì)造成缺水問題，而缺水在一定程度上影響農(nóng)業(yè)、生活和工業(yè)需水。缺水程度可以反映張掖盆地水資源短缺的嚴(yán)重程度，以定量的方式衡量張掖盆地水資源利用狀況。
3.2模型的系統(tǒng)流圖
系統(tǒng)流圖是系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本變量和符號(hào)的有機(jī)組合，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部各因素之間因果關(guān)系設(shè)計(jì)流圖，可將系統(tǒng)內(nèi)部各因果關(guān)系中未能反映出來的不同變量的性質(zhì)和特點(diǎn)反映出來，通過流圖中關(guān)系的定量化就能達(dá)到政策模擬的目的。張掖盆地水資源系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，與人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等因素關(guān)系密切，因此把它劃分為人口、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、水環(huán)境和水資源5個(gè)子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)相互聯(lián)系、相互影響，共同構(gòu)成了張掖盆地的水資源系統(tǒng)(圖3)。
3.3模型的設(shè)定與校準(zhǔn)
本文的研究區(qū)是張掖盆地，包括5個(gè)區(qū)縣(甘州、民樂、臨澤、高臺(tái)和山丹)。模擬時(shí)間(2000—2050年)分為校準(zhǔn)階段(2000—2012年)和預(yù)測(cè)階段(2013—2050年)，前者對(duì)模型進(jìn)行校準(zhǔn)，獲得模型參數(shù)，以供后者使用;后者利用前者獲得的參數(shù)，對(duì)研究區(qū)需水量進(jìn)行預(yù)測(cè);時(shí)間步長和結(jié)果的輸}}J間隔都是1a。模型中參數(shù)的種類有常數(shù)、表函數(shù)和初始值，估計(jì)方法有：(1)經(jīng)調(diào)查獲得第一手材料;(2)從部分變量間關(guān)系中確定;(3)分析已掌握的系統(tǒng)知識(shí)估計(jì);(4)根據(jù)模型的參考行為特性估計(jì)。表1是模型校準(zhǔn)階段的常數(shù)和初始值
表2是主要流位變量的校準(zhǔn)結(jié)果，對(duì)于絕大多數(shù)年份，流位變量的相對(duì)誤差均小于5%，說明校準(zhǔn)是比較成功的，結(jié)果能比較準(zhǔn)確刻畫模型的系統(tǒng)行為。圖4是生活、工業(yè)、牲畜和灌溉需水量的模擬結(jié)果與歷史數(shù)據(jù)比較圖。總體來說，除灌溉需水量外，其余需水量模擬結(jié)果與歷史數(shù)據(jù)擬合較好，但在某些年份這二者還存在差異。生活、工業(yè)及牲畜需水量占比較小，且均表現(xiàn)出增長趨勢(shì)，這與研究區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的客觀情況相吻合。而灌溉需水量則受到氣象條件、灌溉方式影響，表現(xiàn)出一定的波動(dòng)性，模擬結(jié)果與歷史數(shù)據(jù)還有一定的差異，但模擬結(jié)果能刻畫出灌溉需水量的變化趨勢(shì)。
總體來說，將這4者與環(huán)境、林漁需水量相加，總需水量模擬結(jié)果與歷史數(shù)據(jù)吻合較好，說明模型是有效的，能較準(zhǔn)確刻畫、模擬研究區(qū)的系統(tǒng)行為，可用于下一階段的預(yù)測(cè)。
4結(jié)果與分析
4.1情景設(shè)計(jì)
在進(jìn)行情景設(shè)計(jì)之前，必須提煉出合理的假設(shè)條件：(1)氣象數(shù)據(jù)以2000—2012年的歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用重復(fù)使用的形式，生成2013—2050年的數(shù)據(jù);(2)牲畜和作物的種類保持不變;(3)各作物生長過程保持不變，各作物的面積采用2012年的值且保持不變，各牲畜用水定額也保持不變;(4)2012年的模擬結(jié)果作為情景分析的初始輸入數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)了5類情景：
(1)S1：現(xiàn)狀保持型。S1假設(shè)常參數(shù)保持和校準(zhǔn)階段相同，表函數(shù)則根據(jù)現(xiàn)狀階段系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和發(fā)展政策，假設(shè)有一個(gè)適度的發(fā)展趨勢(shì)。根據(jù)研究區(qū)實(shí)際狀況，2030和2050年的經(jīng)濟(jì)增長率分別設(shè)定為5%和3%，城鎮(zhèn)化率分別設(shè)定為55%和70%，總?cè)丝谠鲩L率分別設(shè)定為2%o和1%。。
(2)s2：經(jīng)濟(jì)發(fā)展型。S2假設(shè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展是未來的重中之重，GDP增速保持較高水平，人口增長也有相應(yīng)的提高。2030和2050年GDP增速設(shè)定為10%和12%，總?cè)丝谠鏊僭O(shè)定為5%o和7%o，其余參數(shù)保持和s1相同。
(3)s3：城鎮(zhèn)化發(fā)展型。在“一帶一路”倡議下，地處“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”的張掖盆地，必將迎來社會(huì)經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展的良機(jī)，而在此過程中，城鎮(zhèn)化必然是社會(huì)各界及政府決策層討論的熱點(diǎn)。城鎮(zhèn)化的加快，將使很大一部分農(nóng)業(yè)用地轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)及生活、居住用地，由此帶來農(nóng)業(yè)需水量的減少及工業(yè)、生活需水量的增加。S3將作物面積各減少30%，2030和2050年GDP增速設(shè)定為7%和10%，總?cè)丝谠鏊僭O(shè)定為5‰和7%o，其余參數(shù)保持和s1相同。
(4)S4：水資源節(jié)約型。S4主要從節(jié)約用水、采取節(jié)水措施的角度來進(jìn)行預(yù)j貝4，將4種牲畜的用水定額均減少40%，其余參數(shù)保持和s1相同。
(5)S5：可持續(xù)發(fā)展型。s5同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展、“一帶一路”倡議下的城鎮(zhèn)化加速、水資源節(jié)約措施的實(shí)施。具體來說，2030和2050年GDP增速設(shè)定為7%和10%，總?cè)丝谠鏊僭O(shè)定為4.5%e和6.0%e，作物面積各減少30%，4種牲畜的用水定額均減少40%，其余參數(shù)保持和S1相同。
4.2模擬結(jié)果分析
需水量是模型中最重要的模擬結(jié)果，預(yù)測(cè)期內(nèi)各種情景下生活和工業(yè)需水量均呈現(xiàn)增長趨勢(shì)，而農(nóng)業(yè)需水量呈現(xiàn)隨氣象條件變化而變化的波動(dòng)性，受此影響，總需水量也呈現(xiàn)類似波動(dòng)性。總需水量大小關(guān)系是S2>S1>S4>S3>S5，即S5所需用來支撐社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水最少，而S2則最多。到2050年，S2的生活和工業(yè)需水量分別為0.98X10和6.99×10m，在所有情景中最大;S4的生活和工業(yè)需水量分別為0.72x10和2.59x10nq，在所有情景中最小，而S5結(jié)果處于中間水平。預(yù)測(cè)期內(nèi)平均來說(圖5)，S1的生活、1二業(yè)、農(nóng)業(yè)和總需水量分別為0.62X10、1.75X10、26.21X10和28.58x10m。，s2的相應(yīng)結(jié)果分別為0.69x10、3.24×10、26.21x10和30.14X101TI，S3的相應(yīng)結(jié)果分別為0.65X10、2.15X10、19.51X10和22.31×10m，s4的相應(yīng)結(jié)果分別為0.62×10、1.71x10、25.77x10和28.10X10m，S5的相應(yīng)結(jié)果分別為0.64×10、2.16×10、19.07×10和21.87x10m。
農(nóng)業(yè)是張掖盆地最主要的用水部門，圖6列出了5種情景下2013—2050年生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)需水量占總需水量的比例。從圖6中可看出，農(nóng)業(yè)需水量所占比重呈下降趨勢(shì)，而生活和工業(yè)需水量所占比重則呈上升趨勢(shì)。s1～s5下，生活需水量所占比重的平均值分別為2.24%、2.33%、2.97%、2.28%和3.O3%，工業(yè)需水量的該值分別為6.26%、10.42%、9.57%、6.23%和9.86%，而農(nóng)業(yè)需水量的該值分別為91.50%、87.25%、87.46%、91.49%和87.11%。預(yù)測(cè)末期相比于初期，3種需水量所占比重的變化率是不同的：從S1到S5，生活需水量所占比重變化率分別是40.88%、62.58%、9O.28%、43.o9%和92.73%，工業(yè)需水量的該值分別是320.20%、845.44%813.37%、315.24%和841.70%，而農(nóng)業(yè)需水量的該值分別是一8.5%、一21.63%、一21.39%、一8.57%和一22.43%。這說明了農(nóng)業(yè)需水量所占比重在下降，而生活和工業(yè)需水量所占比重則在上升。
需水量所占比重則在上升。缺水指數(shù)是缺水量與總需水量之比，衡量缺水量占總需水量的比值，其值為正說明存在缺水問題，大小表示缺水的嚴(yán)重程度;而若不存在缺水，則其值為零。圖7列出了2013—2050年各情景下的缺水指數(shù)，從圖7中可看出，缺水指數(shù)曲線呈現(xiàn)出與總需水量類似的波動(dòng)性，各情景下缺水指數(shù)大小總體的關(guān)系為S2>S1>S4>S3>S5，S5具有最小的缺水指數(shù)。表3統(tǒng)計(jì)了5種情景下缺水的年數(shù)及相關(guān)數(shù)據(jù)，可看出，S1～S5中缺水年數(shù)分別為34、35、12、32和12，占總模擬年數(shù)的比重分別為89.5%、92.1%、31.6%、84.2%和31.6%，即s1下有89.5%的時(shí)間是缺水的，而s5下只有31.6%的時(shí)間是缺水的，相比而言下降了58%。由于灌溉需水量計(jì)算受氣象條件制約，農(nóng)業(yè)需水量總是會(huì)表現(xiàn)出較大波動(dòng)性，導(dǎo)致需要徹底解決缺水問題幾乎不可能。因此，能大幅減少缺水的時(shí)問，是非常令人興奮的結(jié)果。同時(shí)從表3可看出，S1～S5下缺水年份的平均缺水量分別是6.66x10、7.64×10、4.50×10、6.58×10和4.03×10m。，相應(yīng)的缺水指數(shù)分別是0.2019、0.2217、0.1559、0.2008和0.1413，s5的缺水量和缺水指數(shù)均是最小的。雖無法徹底解決缺水問題，但s5較好地降低了缺水的程度，將缺水的影響降到了最低。
綜上所述，在預(yù)測(cè)期內(nèi)S5每年平均需水量為21.87×10Ill3，小于其余情景(分別為28.58×10、30.14x10、22.31×10及28.10×10m);農(nóng)業(yè)需水所占比重為87.11%，小于其余情景(分別為91.50%、87.25%、87.46%和91.49%);缺水時(shí)間占比為31.6%，缺水年平均缺水量為4.03×10m，缺水年平均缺水指數(shù)為0.1413，這幾項(xiàng)與缺水有關(guān)的指標(biāo)均是5種情景里最低的。綜合比較來看，綜合考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、“一帶一路”倡議下城鎮(zhèn)化的影響和水資源節(jié)約的情景s5，是最符合可持續(xù)發(fā)展內(nèi)涵和原則的情景，也是研究區(qū)在未來應(yīng)該采取的發(fā)展方案。
張掖盆地地處西北干旱半干旱區(qū)，降水量少、蒸發(fā)量大導(dǎo)致的缺水問題會(huì)極大制約當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。“一帶一路”倡議的提出和國家相關(guān)扶持政策的出臺(tái)，給張掖盆地各區(qū)縣提供了良好的發(fā)展機(jī)遇。在現(xiàn)有水資源的狀況下，一味發(fā)展經(jīng)濟(jì)而不顧水資源的承載能力，必然是不可持續(xù)的，也與黨中央的政策初衷相違背。張掖盆地未來發(fā)展模式的選擇，既要考慮經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度和規(guī)模，又要保護(hù)水資源等自然資源。本文中的情景s5既保證了人口和經(jīng)濟(jì)有一個(gè)適當(dāng)?shù)脑鏊伲植扇×艘欢ù胧﹣肀Ｗo(hù)水資源，可極大減緩缺水程度及影響，是符合可持續(xù)發(fā)展理念和內(nèi)涵的發(fā)展模式，適合研究區(qū)未來的發(fā)展。可以給政策制定者提供科學(xué)有效的參考。
5結(jié)論
地處西北干旱半干旱區(qū)的張掖盆地的發(fā)展，受到水資源的制約。對(duì)于未來需水量的預(yù)測(cè)和缺水問題的研究，是解決張掖盆地水資源可持續(xù)發(fā)展的重要和有效途徑。
本文通過將系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法和宏觀經(jīng)濟(jì)模型相結(jié)合，細(xì)化了需水量的計(jì)算方法，在此基礎(chǔ)上建立張掖盆地水資源利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。對(duì)該模型進(jìn)行了定量化的處理，獲得了模型中各變量之間的定量化方程。通過對(duì)各情景模擬結(jié)果的比較和分析，選出最符合可持續(xù)發(fā)展內(nèi)涵的原則的發(fā)展情景，為政策制定者提供科學(xué)有效的參考。本文主要得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：
(1)基于宏觀經(jīng)濟(jì)模型的需水量計(jì)算方法考慮了影響需水量的各種社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素，將它與系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法結(jié)合，能更好地刻畫研究區(qū)的系統(tǒng)行為，準(zhǔn)確合理地預(yù)測(cè)未來的需水量。
(2)伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，張掖盆地需水量會(huì)越來越大。預(yù)測(cè)期內(nèi)(2013—2050)，5種情景(s1～s5)下每年平均總需水量分別是28.58×10、30.14×10、22.31×10。、28.10×10和21.87×10I,i1，缺水時(shí)間占總時(shí)問的比例分別為89.5%、92.1%、31.6%、84.2%和31.6%，缺水年的平均缺水量分別為6.66×10、7.64×10、4.50×10、6.58x10和4.03×10m。，缺水年的平均缺水指數(shù)分別為0.2019、0.2217、0.1559、0.2008和0.1413。因此，綜合考慮經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、城鎮(zhèn)化的影響和水資源節(jié)約的情景s5是最符合可持續(xù)發(fā)展內(nèi)涵和原則的情景，是研究區(qū)未來應(yīng)該采取的發(fā)展方案。研究區(qū)的決策者在制定經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展及水資源保護(hù)等政策時(shí)，應(yīng)該考慮情景S5所提出的方案。
(3)水資源的可持續(xù)發(fā)展，不僅需要政府的政策引導(dǎo)，更需要社會(huì)公眾的參與。政府在“開源”方面的作用比較大，而公眾則更多地充當(dāng)“節(jié)流”的主力軍。只有政府與公眾的協(xié)調(diào)一致，才能保證水資源和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
