沈阳市水资源的可持续发展的分析.doc

摘要：
本文在研究水循环和水量转换的基础上，以沈阳市为研究范围，根据供水系统和需水系统相互制约关系的理论内涵，对常用的水资源利用政策在社会经济环境系统中的作用，进行系统动力学的动态仿真模拟，并对模拟结果进行多个因素的综合评价，能够从定量的角度说明政策在系统中的长期影响。这不仅可以使决策者根据实际情况选择相应的政策。而且可以决定政策推行的进程以及进行政策的最佳组合。对水资源利用政策的理解从定性分析转向定量化比较，即沈阳市需要尽快采取节约用水的政策，可以在短期内收到较好的效果。但是从长期来看，必须进行污水治理，推广中水回用，开源于节流并重，才能跟上社会经济持续发展对水资源的需求增长。

关键词：水资源 可持续发展 系统动力学的动态仿真模拟 定量评估

Abstract:

This text takes sun City as range of research in studying the foundation that water circle and water measure a conversion, according to supply water the system relate to with need water system a check and supervision mutually of theories content, to the in common use water using of resource policy is in the function in the social economic environment system, the dynamic state which carries on system dynamics imitates true emulation, and to imitate result carry on several factor of comprehensive evaluation, can from fixed amount of angle elucidation the policy is in the system of long-term influence. This policy that not only can make the decision maker correspond according to the actual circumstance choice. And the progress canned decides the policy promotes and carry on the best combination of policy. Change direction fixed amount to turn a comparison from the qualitative analysis to the comprehension of water using of resource policy, then sun City needs to adopt an economy to use an aqueous policy as soon as possible, can receive better result in the short date. But see from the long-term, have to carry on dirty water to manage, water returns to use in the expansion, opening to come from to reduce expenses to lay equal stress on, then can keep up with social economy keep on developing to the need growth of water resources.

Key words: water resource; sustained development; SD model; fix quantify evaluation.、

目录
摘要： 1
一．前言 5
二． 我国城市水资源利用状况及政策 6
2.1 我国城市水资源利用现状及存在的问题 6
2.2 我国城市水资源利用政策 7
三． 城市水资源合理利用政策实施效果的定量化研究方法 8
3.1 城市水资源合理利用的定量化综合模型 8
3.2 水资源可持续开发的系统动力学（SD）模型 10
3.3 城市水资源可持续发展能力评价指标体系 13
四．  应用实例——沈阳水资源可持续开发动态仿真与评估 16
4.1  沈阳市概况 16
4.2  沈阳市水资源利用的动态仿真模型 17
4.3 仿真结果的可持续发展评估 20
五． 结论 22
参考文献： 24
附录： 24
致谢： 26

一．前言

第十届全国人民代表大会第四次会议中，国务院总理温家宝作政府工作报告。报告中提出，加快建设环境友好型社会，加强对水源等自然资源的生态保护。重点搞好辽河等流域污染防治。大力推行清洁生产，加强工业废水治理工程建设。抓好重点城市污水处理。继续实施自然生态保护工程。强化环境和生态保护执法检查，健全环境保护的监测体系、评价考核和责任追究制度。

对水资源利用政策进行定量化研究，就是在研究水循环和水量转换规律的基础上，，以城市为研究范围，根据水资源量、水资源可利用量、工程的规模和数量确定的供水系统与生活、生产、生态（“三生”）需水系统相互制约关系的理论内涵，；找出影响水资源系统可持续发展的主要控制因素，建立水资源系统动力学模型，进行动态仿真模拟，得到实施不同利用政策对水资源系统影响后果的定量数据，并建立评价指标体系对定量结果进行科学评估，得到一定时间范围内的预测综合指标值，；在此基础上分析不同政策的实施在未来一定时间尺度内对水资源可持续利用能力的影响，为城市水资源合理开发利用提供科学依据。

二． 我国城市水资源利用状况及政策
2.1 我国城市水资源利用现状及存在的问题
在由人口—资源—环境—经济构成的复杂发展系统中，资源系统处于基础而重要的地位。而在资源系统中，与其它自然资源相比，水资源的重要特点之一是它直接关系到人类生存和社会经济发展的战略属性。本研究所探讨的水资源是指淡水，即含盐分极少的能饮用水、养殖和灌溉的水。人类真正能利用的淡水只占地球总水量的0.26%，然而世界耗水量却在不断增加，导致目前世界上有80个国家的15亿多人严重缺乏淡水。我国是世界上水资源最为紧缺的国家之一，人均占有的水资源量仅为世界人均的1/ 4，排在世界的110位[4]。
我国城市水资源的现状更由于我国地理位置的特殊性、地质地貌的复杂性、气候条件的季风性、生态系统的多样性，加之人口众多、经济增长加快和城市工农业用水的不断迅速增长，而加剧了水资源在数量和质量、时间与空间上的巨大变异性和极端不均衡性的矛盾。在我国640个城市中，有300多个城市缺水，其中严重缺水的城市有114个，日缺水量达1600万吨，全国每年缺水造成直接经济损失2000多亿元[5]。特别是在我国北方干旱、半干旱的地区，由于地下水的过量开采及污染物的任意排放，在某些地方已造成地下水位持续下降及水质的不断恶化，导致了诸如水源枯竭、地面沉降、海水入侵以及土地的沙漠化等环境问题，也大大降低了地下水的适用性，使有限的地下水资源变得更少。
2.2 我国城市水资源利用政策
在可持续发展的理念下，水资源的开发利用必须遵循两个原则：一方面，水资源的开发与利用应该是不断的和可持续的，另一方面，水资源的开发与利用应该满足社会和经济发展的需要。为缓解水资源供需矛盾，实现经济社会可持续发展的目标，在水资源的开发利用过程中，首先必须强调水资源的内涵式发展，即不断提高用水效率、发掘节水潜力，在此基础上再考虑外延式发展，依靠工程措施相应地发展和提高供水能力。此外，水资源需求不可能脱离水资源条件和供水工程条件保持增长，而必须考虑资源环境与经济社会的承受能力，在一定的范围之内适度增长。
针对我国水资源利用状况，国家有关部门颁布了相关政策法规，包括《环境保护法》、《水法》、《水污染防治法》、《水土保持法》、《防洪法》、《河道管理条例》和《取水许可制度实施办法》等，国内学者对此也从不同角度提出各种合理开发利用政策，总的概括为“节流、治污、开源”三个重要环节。“节流”是降低供水投资，减少污水排放，提高资源利用率的最合理选择，是由我国人均水资源少、社会需求量大的基本水情、国情决定的。具体措施体现在调整产业结构和工业布局，大力开发和推广节水器具、节水工业技术，创建节水城市和节水工业，制定单位产品用水定额和水重复利用率考核指标等。“治污”是水资源开发利用的关键，具有保护水资源、水环境、增加供水量的多重效益，是解决水问题的根本出路。具体措施为农业方面要有计划地知道农民发展生态农业，工业部门要加快产业结构调整，合理调整工业布局，结合技术改造大力推行以清洁生产为代表地污染防治战略。“多渠道开源”则除了合理适度开发地表水和地下水资源外，还包括雨水的利用、海水的代用、淡化和污染的再生等，而且污水资源的再生利用逐步成为“开源”的重要途径[6]。

三． 城市水资源合理利用政策实施效果的定量化研究方法
3.1 城市水资源合理利用的定量化综合模型
水资源的开发利用与城市的生态环境、社会经济的发展息息相关，由水资源短缺给城市发展造成的影响已逐渐受到全球的重视。水资源开发利用的整体性、动态性和多目标性，以及与社会、经济、环境系统的复杂关系，使得常用的趋势预测、要素分析等研究方法束手无策，虽然一再强调水资源可持续利用在社会可持续发展中的重要性，却停留在水资源的盲目开发、缺乏保护的状况，各种开发利用的政策也只是进行定性的描述，缺少方法对水资源的开发利用过程进行分析，对水资源的开发行为进行可持续性评价，以至于决策者无法采取明确的措施。因此，建立对城市水资源合理利用政策实施效果进行定量化研究方法，具有重要的战略意义。

 图1 城市水资源合理利用政策实施效果的定量化研究技术路线

城市水资源合理利用政策实施效果的定量化研究是在研究水循环和水量转换规律的基础上，以城市为研究范围，根据水资源量、水资源可利用量、工程的规模和数量确定的供水系统与生活、生产、生态需水系统相互制约关系的理论内涵，找出影响水资源系统可持续发展的主要控制因素，建立水资源系统动力学模型，进行动态仿真模拟，得到实施不同利用政策对水资源系统影响后果的定量数据，并建立评价指标体系对定量结果进行科学评估，得到一定时间范围内的预测综合指标值，在此基础上分析不同政策的实施在未来一定时间尺度内对水资源可持续利用能力的影响，为城市水资源合理开发利用提供科学依据。
3.2 水资源可持续开发的系统动力学（SD）模型
系统动力学的基本特点在于它从复杂系统的基本反馈结构出发，充分考虑到系统与环境、系统内部各因素间的关系，构造一种能够比较全面刻画复杂系统的复合动态模型，并整合管理者和决策者的经验、知识和洞察力，辅以计算机模拟试验为手段，从而能够从高层次揭示事物发展的宏观趋势，被誉为“战略与策略的实验室”，适合长期、动态、非线性复杂变化的问题研究。迄今，已在社会经济、环境规划等多个领域开展了应用研究。
因此，本研究试图引入系统动力学（SD）仿真模型来进行水资源开发利用过程模拟，结合定量的可持续能力评价指标体系，来研究在不同的政策下水资源的可持续发展能力。通过利用系统动力学仿真模型来模拟在不同的水资源开发利用和保护政策下，反映社会-经济-环境系统可持续发展能力的指标量的变化，以及对其进行评价，进而分析政策对可持续发展能力的影响，并通过不同政策的比较分析，得出最优的水资源政策，实现水资源持续利用的目的。
水是关联着整个社会经济环境系统的资源要素，用系统动力学对水资源进行建模，包括水的供给、输送、使用、排放、污水处理的全过程，涉及到生态环境、工农业、服务业、人口以及市政工程等多个子系统。为了研究方便，突出主要问题，以水为核心，进行系统分析，确定系统边界。
以城市为研究对象，包括为市区提供水源的其它地区。系统的界限并不是一个地理边界，而是根据建模的目的，把与问题有重要关系的概念和变量包括进系统。这样的系统仍是一个开放的系统，与研究对象之外的部分仍有物质和信息的输入输出，例如上游来水和下游去水，反应上游的用水状况和影响下游的用水状况，在对城市水资源进行研究时，把这些与外界交换的变量看作是已知变量。

  图2   城市水资源与社会经济系统关系图
图2反映了各个系统之间的主要关系，可分为供水子系统、需水子系统和污水处理子系统，分析系统内部以及系统间主要的因果关系和反馈回路，选定状态变量、速度变量和辅助变量。系统动力学认为，系统内部和系统之间的因果关系能够构成闭合的反馈回路，分为正反馈和负反馈。正是这些反馈关系使各个独立的事物互相联系成为一个复杂而稳定的系统。在系统内的变量之间建立反馈回路，用差分方法在时间轴上模拟变量随时间的发展变化，从而分析系统发展的趋势，并对影响系统发展的关键变量（即控制变量或决策变量）进行调整，以反映人为政策的影响，这即是系统动力学仿真模拟的实质。

根据上述分析，对系统的主要因果关系进行如下概括：
（1）工业、农业和第三产业用水系统子模块
工业、农业和第三产业的发展在很大程度上受到水资源量的制约。以工业为例，工业有两个主要的流位变量，即工业产值和工业用水需求。工业的发展增加了对水资源的需求，加剧了水资源的紧缺程度；但工业发展可以推动经济增长，促进水资源的开发利用，提高水的重复利用率，从而又为工业的发展提供了源泉和动力。农业和第三产业的情况也与工业类似。
（2）人口子模块
人口块有两个流位变量，即人口净自然增长量和人口净机械迁入率。该块主要研究由于人口数量的变化及对生活需水量的影响。
（3）污水系统子模块
污水块主要有两个流位变量，即污水排放量和污水处理量。该块主要研究由于供水量的变化，不同政策的指导所导致的污水排放量的变化，以及采用不同的技术手段引起污水处理量的变化趋势。
（4）供水系统子模块
     工业、农业、第三产业和生活用水共享用一个水资源系统，该块主要有两个流位变量，即区内可供水资源量和区外可供水资源量。前者包括区内河流淡水及地下水资源和中水回用得到的水资源量，后者主要包括外流域调水的水资源量。
本研究利用VENSIM软件进行系统动力学建模，该软件界面友好，流图建立、方程编写与模拟分析融为一体。系统流图仅反映了变量之间的定性关系和系统构造，在此基础上编写方程以建立变量之间的定量关系，就可以实现动态仿真的目的。

3.3 城市水资源可持续发展能力评价指标体系
3.3.1 指标的选取
城市系统可持续发展指标是由若干相互联系、相互补充、具有层次性和结构性指标组成的有机系列。在参考了国内外相关研究文献的基础上，遵循科学性、系统全面性、综合性和可操作性、定量和定性结合性的基本原则，选取了与水资源系统有关的指标，进行科学的筛选过程，构建城市水资源可持续发展能力评价指标体系。在筛选指标时，首先用公式
（Xi－Xmin）/（Xmax－Xmin）        （1）
其中，X表示该指标下的统计数据。对原始数据中的指标进行归一化处理，计算各初选指标之间的相关系数，建立相关系数矩阵，并辨识真假相关。然后通过比较其相关系数平方和以及在置信区间内具有相关性的相关系数的个数，从而剔除相关性显著的指标保留独立性较大的指标。

 图4   指标筛选程序图
 3.3.2  指标权重的确定
城市系统水资源可持续发展能力评价指标体系的构造必须考虑各指标对系统的影响大小，即权重。而权重确定的准确度，直接影响指标体系的功能和质量。本系统主要采用德尔菲法（专家经验统计判断法）进行权重确定。由沈阳市环境科学中心10位专家对筛选出的指标进行两两比较，并按1－9标度的等级标准填写判断矩阵。利用计算机程序对各判断矩阵进行计算和一致性检验，不满足一致性检验的判断矩阵，反馈给专家进行必要修正，直到通过一致性检验为止。把计算得到的十位专家对某一指标的权重值求平均值，得到该指标的最终权重值。
3.3.3  指标的定量化
目前，国内外对可持续发展还没有一个统一的、令人满意的评价标准。本文利用以下方法计算各单项指标的指数值。将各单项指标按效益型指标和成本型指标的分类计算单项指标的指数值。效益型指标值越大，越有利于系统正向发展，成本型指标正好相反，指标值越小，越有利于系统正向发展。
效益型指标：Ui =            （2）
成本型指标：Ui=             （3）
其中，Ui为I指标的指数值；xi为实际数值；ai和bi分别为I指标的上、下限。指标的下限以基本满足温饱水平的社会实际经济状况、可接受的最低效的资源利用和最差的环境质量水平为界；指标的上限以20世纪末发达国家（主要参考：日本、韩国、新加坡、德国、美国、加拿大等发达国家）的相关指标值为参考，选定其中的满意值为上限。为计算一致性，对上下限指标作适当调整，保证ai>bi。
根据以上指标体系建立原则得到城市水资源开发利用可持续发展能力评价指标体系及其各指标的权重值（表1）。
表1  城市水资源开发利用可持续发展能力评价指标体系

单位
上限
下限
权重（总分100）
*人口增长率
‰
7
-1
5.5
*城市市区人口密度
人/k㎡
4000
200
4.5
建成区绿地覆盖率
%
45
10
5
人均国内生产总值
元/人
150000
1000
13
*工业万元产值用水量
万吨/万元
0.2
0.0010
8.5
*第二、三产业产值比率
%
130
50
3.5
*工业万元产值废水排放量
万吨/万元
0.05
0.0005
7.5
工业废水处理率
%
100
30
9
人均日生活用水量
升/（人*日）
450
100
9
工业废水处理回用率
%
95
30
9.5
人均绿地面积
㎡/人
15
1.0
6.5
工业废水排放达标率
%
100
60
8.5
*万元GDP用水量
万吨/万元
0.2
0.0010
10
注：*表示成本型指标

3.3.4 综合指标值计算方法
在上述指标标准化的基础上，通过线性加权法，进一步求出综合指数。计算公式如下：
S =          （4）
其中，S是综合评价指数；Wi是各单项指标的权重，Ui是指标定量化后的值。显然，当最高层综合指数，即可持续发展水平为0时表示该区域的水资源可持续发展能力差，低于人们可接受的水平。当S＝100时表示环境、资源的状况已达到或超过20世纪末发达国家的发展水平，达到满意程度。

四．  应用实例——沈阳水资源可持续开发动态仿真与评估
4.1  沈阳市概况
4.1.1  地理区位
沈阳是辽宁省的省会，是中国特大城市和重要工业基地之一，又是东北地区经济、文化、科技、商贸、金融、交通的中心。沈阳市地处中国东北地区的南部，辽宁省的中部，位于东经122°25′9″，123°48′24″；北纬41°11′51″，43° 2′13″之间。沈阳市国土总面积为12980k㎡，其中城区面积185k㎡。
3.1.2  水环境问题分析
沈阳市水资源总量为34×108m3/年，其中：地表水资源（多年平均径流）11.84×108m3/年，占水资源总量的34.55%，地下水资源22.43×108m3/年，占水资源总量的65.45%。但水资源可利用量少，可利用量约为23.18×108m3/年，仅占全市水资源的67.64%，缺水量达14.67×108m3/年。人均占有量低，年人均占有可利用水资源量仅为354 m3，已处于水危机状态，为高度缺水城市。地下水目前超采量达2.8×108m，远大于天然补给量。采补得不到平衡，地下水集中开采区已形成总面积约504k㎡的四个地下水降落漏斗区，主要含水层逐渐进入枯竭状态。
除了资源性缺水突出，水质性缺水问题也很严重。目前全市所有地表水、地下水都受到不同程度污染，浑河、细河等地表水及一些地区地下水已经不能使用，由污染造成的工农业及生活用水供需矛盾日益突出。建成区内水面缺乏问题最为严重，现有水面面积597.6 h㎡，仅占建成区面积的2.51%，根本起不到生态环境调控作用。中心区严重缺水，水质较差，超过景观水质标准。
4.2  沈阳市水资源利用的动态仿真模型
4.2.1  确定模型初始状态
在3.2建立的水资源政策系统动力学仿真模型流图基础上，以2005年沈阳的统计数据为模型初始状态，模拟在不同水资源利用政策下，系统中主要指标从2005到2025年之间的动态变化趋势。 
表2   沈阳市区2005年现状主要统计数据

指标
市区面积
国民生产总值GDP
总人口现值
人口净自然增长率
人口净机械迁入率
总值
第二产业
第三产业
单位
k㎡
亿元
亿元
亿元
万人
％
％
2005年值
3495
1236.5
542.3
617.6
687.2
-0.084
0.284
指标
可用地面水资源量
可用地下水资源量
人均日用水量
工业废水排放达标率
污水治理率
工业重复用水率
工业废水处理率
单位
万吨
万吨
升/（日*人）
％
％
％
％
2005年值
8726
43809
182
79
28
50
84.8
指标
绿地覆盖率
人均绿地面积
工业万元产值需水量现值
第三产业万元产值需水量现值
废水排放比例
工业产值增长速度现值
第三产业增长速度现值
单位
％
㎡/人
吨
吨
％
％
％
2005年值
19
6.8
45
20
80
7.29
7.37

4.2.2  主要方程构建
该系统包括变量及常量共84个。其中状态变量是系统的核心，表示系统在变化过程中某个具体时刻的状态，用差分方程表示：
          LEVEL.K=LEVEL.J+DT*(INFLOW.JK-OUTFLOW.JK)
其中：LEVEL——状态变量；INFLOW——输入速率；OUTFLOW——输出速率；
DT——计算步长（从J时刻到K时刻的时间间隔）；在VENSIM中，用INTEG函数表示。
速度变量和辅助变量之间的定量关系比较复杂，需要对历史数据进行局部分析，并且对整个系统仿真的有效性和稳定性进行历史检验和灵敏度分析。
主要的方程包括：
（1）工业总产值 = INTEG(工业总产值年增长量,工业总产值现值)
                                                    Units: 亿元
（2）第三产业总产值 = INTEG(第三产业产值年增长量,三产总产值现值)
Units: 亿元
（3）国内生产总值GDP = INTEG(+GDP增长量,GDP现值)   Units: 亿元
（4）可供水资源量 = 可用地面水资源量+可用地下水资源量+外流域调水量+污水处理后回用量                                     Units: 万吨/年
（5）需水量 =工业用水量+第三产业用水量+居民生活用水量+环境需水量      
                                                  Units: 万吨/年
4.2.3  策略设计与仿真模拟
控制反馈回路中的决策变量，分别模拟不采取措施（即维持现在的水资源政策），采取节约用水、污水治理、中水回用三个策略下系统的发展变化过程，各阶段缺水状况如表3。
表3      各种水资源政策下的缺水状况（可用量/需求量）
时间 (年)
2005
2010
2015
2020
2025
不采取措施
0.7861
0.7134
0.6534
0.5913
0.5392
节约用水
0.7861
0.7811
0.744
0.6976
0.6522
污水治理
0.7861
0.7243
0.6774
0.6203
0.5767
中水回用
0.7861
0.802
0.8038
0.7649
0.7631
（1）    不采取措施     
不采取措施通常用作政策分析中的背景，即维持现行的政策：废水处理率和达标率、工业重复用水率都维持在2005年水平，以及无中水回用措施。这样，可利用的水资源趋于不变甚至减少，对水资源的需求逐渐增加，缺水状况越来越严重，到2025年，可用水量仅为需求量的54％，并影响到人口和经济的长期发展（具体数据见附表2）。

  表4     以表函数形式表达的变量变化趋势
时间（年）
节水系数
工业废水排放达标率
生活污水处理率
工业重复用水率
中水回用率
2005
1
0.79
0.28
0.5
0.3
2010
0.9
0.85
0.4
0.55
0.5
2015
0.85
0.9
0.6
0.64
0.6
2020
0.8
0.95
0.75
0.76
0.7
2025
0.75
0.99
0.85
0.95
0.75

（2）    节约用水
从减少水资源需求的角度，加强节约用水宣传，促进节水设施的使用，发展节水产业类型。在模型中，根据沈阳的节水潜力，以表函数的形式逐渐增大生活、生产用水的节水系数（如表4），这样，减少了水资源需求增长的速度，但缺水逐渐严重的趋势并未改变，（具体数据见附表3），缺水因子（可利用水资源量/水资源需求量）仍逐渐减小。
（3）    污水治理
加强污水处理，用表函数的形式，在模型中逐渐提高工业废水排放达标率和生活污水处理率（表4）。该措施在现期的工业重复用水率和无中水回用条件下，增加了可利用的水资源量，缓解了水质性缺水状况。（具体数据见附表4）
（4）    中水回用
“中水”主要指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准，可在一定范围内重复使用的非饮用的杂用水，其水质介于上水与下水之间。采取中水回用的政策实际包含污水治理措施，在改善水质的同时，中水成为可利用水资源的一个重要来源。模型中，在提高工业废水排放达标率、生活污水处理率的基础上，提高工业重复用水率和中水回用率（表4）。这样，逐步提高可获得水资源的有效使用，随着社会经济的发展，需水量增加，但供求状况基本保持在现有水平（具体数据见附表5）。
从表3还可以看出，依靠现有的水源，并不能根本解决沈阳缺水问题，必须通过地区间水量的调配，增加沈阳可利用的绝对水量。
4.3 仿真结果的可持续发展评估
  4.3.1  动态仿真结果及综合指标值
根据2.5建立的城市水资源可持续发展能力评价指标体系（表1），对在不同的水资源政策下，模型仿真运行结果进行定量化评价。为了方便对结果有更直观的比较，本研究从2006年全国各主要城市统计局的统计年鉴中，以数据的完备性和城市区位的代表性为选取标准，选取了北京、上海、天津、重庆、西宁、济南、武汉七所在地域性和经济发展水平方面具有一定代表性的城市资料，建立原始参考数据库（参见附表1）。用式4的线性加权法，进一步求出各城市2005年水资源可持续发展能力综合指标值（表4），同理，根据系统仿真模拟得到的结果（参见附表2、3、4、5），求出在四种不同水资源利用政策下，沈阳市2005年、2010年、2015年、2020、2025年各自的水资源可持续发展能力综合指标值（表5）。

表4 各城市水资源可持续发展能力综合指标
城市
北京
天津
上海
重庆
西宁
武汉
济南
综合指标值
73.85
64.01
68.04
52.68
44.65
66.60
67.33

表5    沈阳水资源可持续开发能力综合指标值
时间（年）
2005
2010
2015
2020
2025
不采用任何水资源措施
55.73
57.20
59.64
62.58
66.65
采用节约用水水资源措施
55.73
59.36
61.08
63.52
67.44
采用污水处理水资源措施
55.73
59.02
63.13
68.32
74.41
采用中水回用水资源措施
55.73
58.68
64.76
72.49
83.28

图5    沈阳水资源可持续开发能力变化趋势

  4.3.2  方案对比分析
表5的综合指标值反映了，分别在四种策略情况下，沈阳水资源的可持续开发能力，总的趋势是增加的，即是随着社会经济的发展，人类对水资源的可持续开发能力是逐渐增强的。把沈阳2005年的值（55.73）与全国七座城市（见表4）相比，可见沈阳的状况在北京、天津等区位条件和发展情况都较好的城市之后，综合水平比重庆（52.68）略好，像西宁这样严重的缺水城市，其综合值（44.65）就比较低，为北京（73.85）的60%。
从表5可以看出，不采取任何措施，保持目前的水资源开发利用政策，指标值增长缓慢，到2025年，也仅为目前武汉、济南等城市的综合水平。结合表4中的缺水因子，表明沈阳的缺水状况日益严峻，严重制约了城市社会经济的发展，可持续发展能力较差。
采用节约用水的措施，在短期内效果比较明显（其2005年的综合指标值为四种措施情况之首），缺水状况也得到了很大的缓解。但是长期效果不明显，到2025年，仅比不采取措施略好一点儿。这说明社会经济的发展必然导致需水量增加，节约用水的潜力毕竟有限，不能根本促进可持续发展。
采用污水处理的措施，如果污水处理之后没有回用转化为水资源供再次使用，虽然环境状况改善，可持续发展能力提高（2025年的综合指标值达到74.41。），但缺水状况仍然很严峻（见表4）。
在污水处理的基础上进行中水回用，使中水成为一个重要的水源，既改善了环境，又缓解了缺水状况（缺水因子控制在21世纪初的水平，系统内水资源的需求接近零增长），大大提高了水资源可持续开发能力，到2025年，综合指标值达到83.28，约为现值的1.5倍。
五． 结论
在研究水循环和水量转换规律的基础上，以城市为研究范围，根据供水系统和需水系统相互制约关系的理论内涵，对常用的水资源利用政策在社会经济环境系统中的作用，进行系统动力学的动态仿真模拟，并对模拟结果进行多个因素的综合评价，能够从定量的角度说明政策在系统中的长期影响。这不仅可以使决策者根据实际情况选择相应的政策，而且可以决定政策推行的进程，以及进行多个政策的最佳组合。
以沈阳为例，在建立的水资源政策系统动力学仿真模型流图基础上，以2005年沈阳的统计数据为基础，模拟在不同水资源利用政策下，系统中主要指标从2005到2025年之间的动态变化趋势。该水资源利用已存在很大的缺口，对需求的满足程度低于80%。通过得到不同政策实施的定量化结果，能够对水资源利用政策的理解从定性分析转向定量化比较，即该市需要尽快采取节约用水的政策，可以在短期内收到较好的效果，但从长期来看，必须进行污水治理，推广中水回用，开源与节流并重，才能跟上社会经济持续发展对水资源的需求增长。

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19、  辽宁统计年鉴2006, 中国统计出版社
20、  沈阳统计年鉴2006, 辽宁统计出版社
 附录：
1、   附表一：中国七所城市水资源开发利用可持续发展指标体系原始数据库
2、   附表二：在不采用任何水资源措施条件下模型运行结果数据库
3、   附表三：在采用节约用水水资源措施条件下模型运行结果数据库
4、   附表四：在采用污水治理水资源措施条件下模型运行结果数据库
5、   附表五：在采用中水回用水资源措施条件下模型运行结果数据库

附表1 
 中国七所城市水资源开发利用可持续发展指标体系原始数据库
   按当年（2005年）价格
指标
单位
北京
天津
上海
重庆
西宁
武汉
济南
人口增长率
‰
0.80
1.64
-0.95
2.80
6.59
2.88
3.84
城市市区人口密度
人/k㎡
1679
1151
2897
603
2090
885
1248
建成区绿地覆盖率
%
38.8
26.0
23.8
17.25
18.7
28.68
31.44
人均国内生产总值
元/人
25523
20154
37382
5654
5169
17826
18842
工业万元产值用水量
万吨/万元
0.0012
0.0034
0.0048
0.0035
0.0016
0.0028
0.0045
第二、三产业产值比率
%
93.85
1.055
93.85
83.3
92.2
89.05
84.28
工业万元产值废水排放量
万吨/万元
0.00068
0.0025
0.0032
0.014
0.0029
0.0021
0.00176
工业废水处理率
%
98.5
1