基于水资源承载力的鄂尔多斯煤炭产业研究

【摘要】本文通过对鄂尔多斯现状的分析，介绍了研究思路，并在水资源承载力研究现状基础上，采用系统動力学仿真模型对鄂尔多斯水资源承载力和煤炭产业布局进行定量计算和動态模拟，利用vensim软件，以水资源供需平衡为核心，建立了水资源约束下鄂尔多斯市煤炭产业发展的系统動力学模型，并对模型的有效性进行检验。

【关键词】水资源承载力　煤炭产业布局　系统動力学

一、研究背景

鄂尔多斯煤炭基地资源丰富，赋存条件优越，是国家重要的能源基地。其合理开发建设不仅能缓解我国的能源短缺问题，更能加快西部大开发的步伐，促进我国区域经济的协调发展。但是，建设鄂尔多斯煤炭基地是一项极其复杂的系统工程，由于地处内陆腹地，当地降水量少、水资源贫乏，加之近年来区域经济迅速发展，水资源需求日益增加，匮乏的水资源条件已成为制约发展的“瓶颈”，且这种制约因素将持续一定时期。亟须开展水资源承载力的计算，科学、合理地对区域水资源进行优化配置，建立水资源合理、高效利用的新秩序，推行最严格的水资源管理制度，以客观的水资源承载条件积极引导产业发展的方向。

二、研究思路

核心问题是要解决鄂尔多斯市煤炭产业发展的目标定位、规模、结构、布局是否在所研究区域的水资源可承载能力范围之内，换言之就是鄂尔多斯市的水资源条件可否承载煤炭产业发展带来的开发强度。

本研究在水资源与煤炭产业关系系统分析的基础上，探讨水资源约束下煤炭产业结构发展规模，并在案例分析中将所建立的sD模型进行具体应用，调整和优化产业布局，提高水资源承载能力，使水资源与社会经济协调发展。

三、模型方法

(一)水资源承载力

在我国，关于水资源承载力的研究始于20世纪80年代后期，施雅凤明确提出了水资源承载力的概念，国内不少学者进行这方面的研究，已有的研究大多是根据区域或流域特征以及社会经济发展状况，从水资源的自然和社会属性角度人手，循着可持续发展的方向，借助相关学科和领域的理论及知识，应用已有的和创新的方法来解决水资源承载力问题。但是迄今为止仍然没有形成一个系统的、科学的理论体系，即便是关于水资源承载力的定义，国内外也没有统一的认识。

学者关于水资源承载力的研究，大致可以分为两类，一个是纯理论的研究，一个就是结合一个地区做实证研究，很少通过水源承载力去研究煤炭产业规模和产业布局等等。

(二)系统動力学模型

1　模型介绍

系统動力学的方法基于系统理论，吸收了控制论、信息论的精髓，结合耗散结构理论、协同理论、突变理论等脱颖而出的一门新兴交叉学科。用系统動力学来模拟复杂的、存在非线性关系的水资源一社会一经济一生态环境复合系统是可行的。

分析系统内部和系统主要的因果关系以及反馈回路是系统動力学解决问题的实质。应用系统動力学解决问题需要以下步骤：

(1)明确问题，确定系统的边界。这一过程的工作需要明确所需解决的问题，建立模型的目的。通过收集数据资料，初步划定系统的边界。

(2)系统结构分析。这一步的主要任务是分析系统总体与局部的反馈机制，划分系统的层次与子块，并确定变量，分析变量问的关系，确定回路及反馈关系。

(3)建立数学的规范模型。即建立方程，并赋值。

(4)运行与调整模型。模型试运行的目的是发现问题与矛盾，经过对系统的结构和功能、系统边界合理与否的再分析，对模型进行修改与调整。

(5)检验模型与评估。这一项内容包括模型的结构适应性，模型的行为适应性、模型结构及行为与实际系统的一致性检验和评估。最后，在此模型的基础上，用设定的多种决策方案在计算机上仿真模拟，从而得到有价值的趋势型结果，以此作为决策调控的依据，并进行综合结果的分析。

2　因果分析模型

图1为因果关系图的建立打下基础。

(三)水资源约束下鄂尔多斯市煤炭产业发展的系统動力学模型构建

基于系统動力学理论，以及对鄂尔多斯市水资源、社会经济、人口和生态环境四个子系统的剖析，利用vensim软件，以水资源供需平衡为核心，建立鄂尔多斯市水资源承载力系统動力学模型，并对模型的有效性进行检验。模型构建在两个尺度下进行，一是全市范围，二是重点发展区域。前者主要关注宏观水资源的承载力能否满足全市的发展规模，后者关注中观尺度下承载力的空间分配和产业布局能否协调。

利用构建的模型，选择煤炭产业发展的规模、结构为调控变量，设计四种方案：现状发展型、经济发展型、节水治污型、可持续发展型，对鄂尔多斯市的水资源承载力进行仿真模拟，为鄂尔多斯市的煤炭产业发展提供政策建议。

四、技术路线(见图2)

五、结论与展望

本研究的预期成果就是水资源约束下鄂尔多斯市煤炭产业发展的决策理论。本文还在实地调研阶段，缺乏数据的支撑，所以下一步的工作就是把实地调研的数据用于模型计算，得出更精确的结论。