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水资源是人类社会赖以生存和发展的物质基础，也是维持地球生态系统功能完整和良性循环的主要因素。近年来，由于人口增长、生产扩大和城市化进程加快，很多国家为了追求经济的快速增长，在水资源的开发利用过程中并不考虑水资源系统的平衡，造成全世界范围内都出现了河湖萎缩、水质恶化、生态恶化和水资源短缺等一些严重的水资源问题，严重制约着地区、国家甚至全人类的发展。目前，水资源的短缺已经成为继全球气候变暖之后21世纪人类的第二大问题，也是诸多地区发展的主要限制因素之一。造成水资源问题和水资源危机的根本原因是人们没有考虑水资源是有限的，水资源的承载能力是有限的。水资源承载能力的研究在实现水资源的可持续利用方面具有重要作用，它是对水资源短缺和水环境恶化等复杂问题的直接回应，也可以为经济社会发展决策提供水资源方面的支撑依据，已成为水资源研究领域中的基础课题。
虽然水资源承载能力的研究已经持续了很长时间，但是到现在仍然没有一个统一的定义，很多学者从不同的角度提出了水资源承载能力的概念，水资源承载能力的概念从最初的具体的“容量”逐渐回归到抽象的“能力”，越来越强调可持续发展，这样更符合现代社会的发展趋势。综合分析学者们给出的概念，可将水资源承载能力定义成：在某一历史发展阶段，以可预见的技术、经济和社会发展水平为依据，以可持续发展为原则，以维持生态环境良性发展为条件，在水资源合理开发利用的情况下，某地区水资源能够支持人口、经济和环境协调发展的能力。本文根据定义的水资源承载能力概念，深入分析了福建省各流域水资源--社会经济--环境人工、自然复合系统的结构形式和功能特点，利用DPSIR概念模型建立一套水资源承载能力综合评价的指标体系，再利用投影寻踪处理技术构建水资源承载能力评价模型并计算评价结果，最后，探求水资源承载能力综合指标与水资源规划之间的耦合机制，进行基于承载能力的水资源开发利用规划方案的评估与比选工作。具体的研究内容和结果：
(1)水资源承载能力的基本理论与方法的介绍。本部分首先探讨了水资源承载能力的概念、内涵、特性和影响因素，并阐述了水资源承载能力的基本理论，包括可持续发展理论、“自然一人工”二元模式的水文循环理论、水资源--社会经济--生态环境复合系统理论和各态历经理论。然后，对现有的水资源承载能力的研究方法进行了归纳总结，将现有的方法分成三类，即经验估算法、指标体系评价法和复杂系统分析法。其中，经验估算法包括的代表性方法有背景分析法和趋势分析法；指标体系法的方法可以进一步区分为综合指标法、模糊综合评价法和主成分分析法等；复杂系统分析法包括系统动力学法、多目标分析法、动态模拟递推法等。现有的方法各有优缺点，应用时要根据实际情况合理选择。
(2)区域水资源承载能力指标体系的研究。鉴于传统的指标体系的构建方法存在经验化严重、不确定性显著和指标代表性不足等缺点，本文采用DPSIR模型来确定指标体系。DPSIR模型是一种在环境系统中广泛使用的评价指标体系概念模型，它是衡量环境及可持续发展的一种指标体系而开发出来的，其实质是从系统分析的角度看待人和环境系统的相互作用，将表征一个自然系统的评价指标分成驱动力(Driving forces)、压力(Pressure)、状态(State)、影响(Impact)和响应(Responses)五种类型。针对水资源承载能力评价的特点，经过分析评价最终选定的指标一共有20个。其中，驱动力指标6个：人均GDP、GDP增长率、城镇化率、人口年增长率和人口密度；压力指标7个：单位GDP用水量、万元工业产值平均耗水量、农田灌溉亩均用水量、人均生活用水量、工业废水排放达标率、工业用水重复利用率和城镇居民生活污水排放达标率；状态指标3个：水资源开发利用率、水资源可开发利用系数和人均水资源占有量；影响指标3个：饮水困难人口比例、水质达标河长比例和常见地质灾害面积比例；响应指标2个：政府水利投资比例和人口节水意识。由于各分区水资源开发利用率均小于40％，低于国际红线，故未采用“生态需水量”指标。
(3)区域水资源承载能力计算模型。本文采用投影寻踪模型进行水资源承载能力评价，该方法是一种客观准确的方法。投影寻踪方法(简称PP)是指标体系评价方法的一种，其基本思想是将高维数据向低维空间进行投影来分析高维数据特征，能够排除无关投影方向的干扰，便于有效地发现高维数据的特征和结构，并且在数据分析过程中能够主动计算出指标因子的权重。投影寻踪模型的运用遵循一定的步骤，而利用投影寻踪方法解决高维数据问题的关键在于能否找到最佳投影方向的算法，采用基于遗传编码的标准遗传算法来寻踪最佳投影方向，可以克服传统优化方法容易陷入局部最优和提前收敛等问题。本文采用投影寻踪聚类模型来进行区域水资源承载能力的评价。投影寻踪聚类模型又包括投影寻踪分类模型和投影寻踪等级评价模型，二者的区别在于有无评价标准。在投影寻踪聚类模型中采用标志差和局部密度构造投影指标函数时，投影寻踪聚类模型中只有一个参数--密度窗宽R，不相同的R值对应着不一样的最佳投影方向，所以，R值确定的准确与否直接影响模型结果，密度窗宽R的合理取值范围：rmax＜R≤2p，在具体应用中，可以根据密度窗宽与投影特征值关系图来判断，图中，聚类结果趋于稳定的转折点即是R的最小取值，亦是最合理取值。
(4)福建省流域水资源承载能力评价。福建省作为全国重要的水资源可持续发展战略基地之一，未来的社会发展同样面临着严峻的水资源形势，前景不容乐观，急需对其水资源承载能力作出合理的评价。为了对研究区进行水资源承载能力分析和评价，首先对评价区域进行划分以及选取水平年及规划年。本章总结分析了当前以流域为基本单位和以行政区域为基本单位的划分方法的优缺点，采取了以流域为基本评价单元，对重点地区单独分区的方法，设置了五个评价区域，分别是韩江百莲以上、闽东诸河、闽江上游（南平以上）、闽江下游（南平以下）和闽南诸河。同时根据收集的数据确定以2004年为现状水平年，按照福建省社会经济发展总体部署方案，以2020年为近期规划水平年、2030年为远期规划水平年。在确定了评价区域后，对依据DPSIR模型所建立的福建省水资源承载能力指标体系，首先对各水资源分区单项指标值进行统计和计算（根据行政分区数据统计结果，主要按照面积比例原则划分，参考不同地区经济发展水平、人口分布等因素），然后利用投影寻踪数据处理技术，对各分区指标数据进行处理，并评价其水资源承载能力。投影寻踪模型中密度窗宽R的取值是7。最后，运行模型得出结果：现状2004年，韩江百莲以上、闽江上游（南平以上）和闽南诸河三个区域的承载能力等级是Ⅱ;闽东诸河和闽江中下游（南平以下）两个区域的承载能力等级是Ⅲ。比较而言，闽东诸河和闽江中下游（南平以下）这两个区域的承载力比较低，需要采取措施提高水资源的承载力。并结合福建省实际情况分析该结果得出，基于遗传算法的投影寻踪等级评价模型所得的结果是比较准确的，符合福建省的实际情况。
(5)福建省水资源开发利用规划研究。首先按照福建省目前的社会经济发展水平以及现有的发展规划方案，对2020、2030年水资源承载能力评价指标体系中的各项指标进行了预测，然后利用投影寻踪模型分别进行承载能力分析与等级评价。结果显示，2020年韩江百莲以上、闽江中下游（南平以下）、闽南诸河三个分区水资源承载能力等级是Ⅱ，闽东诸河、闽江上游（南平以上）两个分区水资源承载能力等级是Ⅲ；2030年韩江百莲以上、闽江上游（南平以上）两个分区水资源承载能力等级是Ⅱ，闽东诸河、闽江中下游（南平以下）、闽南诸河三个分区水资源承载能力等级是Ⅲ。
为了使水资源与社会经济能够协调、持续发展，提高或保持水资源承载能力级别，本文在2020、2030年水资源规划方案的基础上，结合福建省现有的经济发展水平、规划，并充分考虑水资源系统所面临的主要矛盾、指标体系评价标准、国内国际发达城市用水指标，对五个水资源分区水资源开发利用进行了进一步规划，经分析，本文所研究的方案达到了预期的规划目标，改善了水资源承载能力状态。