水资源规划及利用的国内外现状及未来发展趋势

水资源规划及利用的国内外现状

及未来发展趋势

姓 名： 张 浩 学 号： 1091420128 院 系： 可再生能源学院 专 业： 水电0901 指导老师： 门宝辉

二○一二年五月　

[摘要] 水资源问题已成为关系一个国家和民族长远发展的重大战略问题，引起全世界的普遍关注。城乡生活用水、农业灌溉用水、工业用水等需求剧增，水资源短缺已经成为倍受关注的焦点问题之一。水资源问题不仅制约着经济社会的发展，而且还严重威胁人民的生活和健康，这一切促使人们开始全社会的节水活动，共同解决水问题。因此合理规划及利用水资源，并运用最新的模型和方法，达到水资源的最优配置，以水资源可持续利用支撑经济社会可持续发展，是适合我国国情的新时期治水思路和治水理念。本文首先简要概述了我国和全球水资源状况，接着从传统水资源和非传统水资源两个角度对我国及外国利用现状进行了详细阐述，之后简述了水资源规划和利用过程中出现的问题，由此引申出水资源规划与可持续利用发展之间的关系。随后又展望了水资源的未来规划。最后，提出了水资源规划的一种方法——基于净效益最大的水资源优化配置模型与方法法。本文对此方法及其模型类型进行了详细的阐述，并以龙子湖地区为例介绍了此方法的应用。

[关键词] 水资源 规划及利用 可持续发展 未来发展趋势 优化配置 [Abstract] The water issue has become a major strategic issues of the relationship between a long-term development of the country and nation, causing widespread concern around the world. The surge in demand of urban and rural domestic water, water for agricultural irrigation, industrial water, water shortage has become one of the focus of much concern. The water issue is not only restricting the economic and social development, but also a serious threat to the life and health of the people, all this encouraged people to water-saving activities in the whole of society, to jointly solve the water problem. Rational planning and use of water resources, and use of the latest models and methods, to achieve the optimal allocation of water resources, water resources, sustainable use of support sustainable economic and social development, flood control ideas in the new period for China's national conditions and water management concept. This article begins with a brief overview of our country and the world's water resources, followed by two angles from the traditional water resources and non-traditional water resources in China and foreign Utilization elaborated after problems arising in the course of the water resources planning and utilization of, which come out of the water resources planning and sustainable development of the relationship between. Then the prospect of the future planning of water resources. Finally, a water resources planning - optimal allocation of water based on the net benefit model and methods of law. In this paper methods and model types were described in detail, and the Long Lake area as an example of the application of this method.

[Key Words] Water resources Planning and utilization Sustainable development future development Optimal allocation

目录

１水资源综述 ........................................................................................................................ 1 １．１全球水资源状况 ........................................................................................................ 1 １．２中国水资源状况 ........................................................................................................ 2 ２国内外水资源利用现状 .................................................................................................... 3 ２．１传统水资源利用现状（包括地表水、地下水等） ................................................ 3 ２．２　非传统水资源（替代水资源）利用现状（包括污水处理、雨水收集、海水利用等） ................................................................................................................................... 4 ３水资源规划与利用出现的问题 ........................................................................................ 8 ３．１世界水资源开发过程出现的问题 ............................................................................ 8 ３．２我国水资源规划与利用的若干问题 ........................................................................ 8 ４水资源规划与可持续发展 .............................................................................................. 10 ４．１　水资源持续利用规划的基本原则 ......................................................................... 11 ４．２　水资源开发中的环境影响 ..................................................................................... 11 ４．３　水资源可持续利用规划评价指标 ......................................................................... 12 ４．４　建立节水型社会、节水型农业 ............................................................................. 12 ５我国水资源管理未来将出现的趋势 .............................................................................. 13 ５．１　　水资源管理一体化 ............................................................................................... 13 ５．２　　面向国内国际市场，适当开展水资源贸易 ....................................................... 13 ５．３　　由单项管理向综合管理转变 ............................................................................... 13 ５．４　　由计划模式向与市场相结合的模式转变 ................................................... 14 ５．５　　用户参与水资源管理成为一种必然趋势 ........................................................... 14 ６基于净效益最大的水资源优化配置模型与方法 .......................................................... 14 ６．１　水资源净效益的内涵 ............................................................................................. 15 ６．２　基于水资源净效益思想的水资源优化配置机制 ................................................. 15 ６．３　基于水资源净效益思想的水资源开发利用约束准则 ......................................... 16 ６．４　基于水资源净效益思想的水资源优化配置模型 ................................................. 17 ６．５　应用实例 ................................................................................................................. 20 ７结束语 .............................................................................................................................. 21 参考文献 ............................................................................................................................. 22

１水资源综述　

地球上目前和近期人类可直接或间接利用的水，是自然资源的一个重要组成部分。天然水资源包括河川径流、地下水、积雪和冰川、湖泊水、沼泽水、海水。按水质划分为淡水和咸水。随着科学技术的发展，被人类所利用的水增多，例如海水淡化，人工催化降水，南极冰的利用等。由于气候条件变化，各种水资源的时空分布不均，天然水资源量不等于可利用水量，往往采用修筑水库和地下水库来调蓄水源，或采用回收和处理的办法利用工业和生活污水，扩大水资源的利用。与其他自然资源不同，水资源是可再生的资源，可以重复多次使用；并出现年内和年际量的变化，具有一定的周期和规律；储存形式和运动过程受自然地理因素和人类活动所影响。

１．１全球水资源状况　

地球表面的72%被水覆盖，但淡水资源仅占所有水资源的0.5%，近70%的淡水固定在南极和格陵兰的冰层中，其余多为土壤水分或深层地下水，不能被人类利用。地球上只有不到1%的淡水或约0.007%的水可为人类直接利用，而中国人均淡水资源只占世界人均淡水资源的四分之一。

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地球的储水量是很丰富的，共有14.5亿立方千米之多。地球上的水，尽管数量巨大，而能直接被人们生产和生活利用的，却少得可怜。首先，海水又咸又苦，不能饮用，不能浇地，也难以用于工业。其次，地球的淡水资源仅占其总水量的2.5%，而在这极少的淡水资源中，又有70%以上被冻结在南极和北极的冰盖中，加上难以利用的高山冰川和永冻积雪，有87%的淡水资源难以利用。人类真正能够利用的淡水资源是江河湖泊和地下水中的一部分，约占地球总水量的0.26%。全球淡水资源不仅短缺而且地区分布极不平衡。按地区分布，巴西、俄罗斯、加拿大、中国、美国、印度尼西亚、印度、哥伦比亚和刚果等9个国家的淡水资源占了世界淡水资源的60%。约占世界人口总数40%的80个国家和地区约15亿人口淡水不足，其中26个国家约3亿人极度缺水。更可怕的是，预计到2025年，世界上将会有30亿人面临缺水，40个国家和地区淡水严重不足。

１．２中国水资源状况　

中国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2300立方米，仅为世界平均水平的1/4、美国的1/5，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。 扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源后，我国现实可利用的淡水资源量则更少，仅为11000亿立方米左右，人均可利用水资源量约为900立方米，并且其分布极不均衡。到20世纪末，全国600多座城市中，已有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总量为60亿立方米。

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据监测，目前全国多数城市地下水受到一定程度的点状和面状污染，且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对我国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响，而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。

水利部预测，2030年中国人口将达到16亿，届时人均水资源量仅有1750立方米。在充分考虑节水情况下，预计用水总量为7000亿至8000亿立方米，要求供水能力比现在增长1300亿至2300亿立方米，全国实际可利用水资源量接近合理利用水量上限，水资源开发难度极大。

中国水资源总量少于巴西、俄罗斯、加拿大、美国和印度尼西亚，居世界第六位。若按人均水资源占有量这一指标来衡量，则仅占世界平均水平的1/4，排名在第一百一十名之后。缺水状况在中国普遍存在，而且有不断加剧的趋势。全国约有670个城市中，一半以上存在着不同程度的缺水现象。其中严重缺水的有一百一十多个。

中国水资源总量虽然较多，但人均量并不丰富。水资源的特点是地区分布不均，水土资源组合不平衡；年内分配集中，年际变化大；连丰连枯年份比较突出；河流的泥沙淤积严重。这些特点造成了中国容易发生水旱灾害，水的供需产生矛盾，这也决定了中国对水资源的开发利用、江河整治的任务十分艰巨。

２国内外水资源利用现状　

２．１传统水资源利用现状（包括地表水、地下水等）　

建国三十余年来，全国共整修各种堤坝十六万多公里，疏浚整治了各级河道，开辟了各类入海排洪道，兴修了数以万计的大中小型蓄水、引水与提水工程。控制了江河的一部分水量，为除害兴利创造了条件。目前为国民经济各部门每年提供的水量为4767亿m³，占总共用水量.6%；地下水496亿m³，占总用水量10.4%。世界各国水资源开发利用率一般为20~30%，西德最高，达38%，美国达21%。

我国水资源开发利用程度各地很不平衡。南方多水地区利用程度较低，长江流域16%，珠江流域15%，江西省14%，浙闽沿海诸河不到4%，西南诸河则不到1%。北方少水地区水资源开发利用程度都比较高，海河流域67%，辽河流域68%，淮河流域73%，黄河流域39%，内陆河32%。

目前我国年总用水量，与世界各国相比，仅次于美国，居世界第二位。但按人口平均的用水量只有491m³/人，低于美国、加拿大、苏联、墨西哥、意大利、日本、法国、印度，居世界第九位。

我国用水组成是:工业用水占11.0%，农业用水占86.3%，生活及其他用水占2.7%。近年来，一些工业发达国家的用水组成发生了很大变化，即工业用水所占比重越来越大，加拿

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大工业用水占总用水量81.5%，美国占43.5%，法国占41.2%，苏联占36.0%（见下表二）。

表2.1国内外用水量统计对比表

国家　年份　年总用水量　（亿ｍ）　人均用水量（ｍ工业用水占％　农业用水占％　生活用水占％　其他用水占％　

３３美国 1975 6237 加拿大 1968 229 苏联 1968 2204 墨西哥 1970 468 意大利 1970 430 日本 1965 695 法国 1970 340 印度 中国 1969 1979 3237 4767 2340 229 2204 468 430 695 340 3237 4767 仩／人）　43.5 81.5 36.0 5.2 19.0 18.3 41.2 0.8 11.0 48.6 13.5 59.0 88.1 69.0 72.0 42.5 95.5 86.3 7.9 5.0 5.0 4.4 12.0 9.7 11.8 3.7 2.7 2.3 4.5 　２．２　非传统水资源（替代水资源）利用现状（包括污水处理、雨水收集、海水利用等）　

非传统水资源的开发， 正在被世界各国放在重要地位进行研究并已付诸实践， 取得了巨大的收益 。随着我国经济社会的迅速发展， 非传统水资源的利用已经受到社会各界广泛的关注。传统水资源和非传统水资源的耦合互补利用， 不仅能缓解水资源缺乏的压力， 而且还能改善水环境、减少水灾害， 具有巨大的社会效益和生态效益。

对于城市而言， 非传统水资源的开发利用主要包括城市雨水利用、污水资源化及“海水开源”三方面。发达国家如美国、日本、德国、新加坡以及中东国家在非传统水资源的开发利用方面已经有多年的历史并积累了宝贵的经验。 2.2.1 雨水利用

广义的雨水利用包括水资源利用的各个方面， 具有极大的广泛性。狭义的水资源利用是指有目的地采用各种措施对雨水资源进行保护和利用， 主要包括收集、储存和净化后的

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直接利用；利用各种人工或自然水体、池塘、湿地或低洼地对雨水径流实施调蓄、净化和利用， 通过各种人工或自然渗透设施使雨水渗入地下，补充地下水资源、集流补灌的农业雨水利用等。

发达国家20 多年前就开始了雨水综合利用的研究与实践。特别是德国、日本、美国等国家， 城市化进程较早， 城市雨水利用发展得也比较快。

（1）德国

德国是欧洲开展城市雨水利用最好的国家之一。德国的雨水利用主要有屋面雨水集蓄系统、雨水屋顶花园利用系统、雨水截污与渗透系统及生态小区综合利用系统。其中通过屋面集蓄的雨水主要用于家庭、公共和工业三方面的非饮用水， 道路雨水则主要排入下水道或渗透补充地下水。此外， 德国还制定了一系列有关雨水利用的法律法规。如目前德国在新建小区之前， 无论是工业、商业还是居民小区，均要设计雨水利用设施， 若无雨水利用措施， 将征收雨水排放设施费和雨水排放费等。

（2）美国

美国的雨水利用主要是以提高雨水的入渗能力为主要目的， 并将其作为土地规划的一部分在新的开发区实施。美国相继在加州富雷市和芝加哥分别兴建了著名的地下蓄水系统， 以解决城市防洪和雨水利用问题。此外， 美国还通过立法来支持雨水利用， 规定新开发区的暴雨洪水洪峰流量必须保持在开发前的水平，所有新开发区必须实行强制的“就地”滞洪蓄水。除此之外， 各级还

采取了一系列的优惠， 如补贴、联邦贷款等鼓励人们采用新的雨水处理办法。

（3）日本

日本的城市雨水利用在亚洲先行一步， 1980 年日本建设省就开始推行雨水贮留渗透计划， 1988 年成立“日本雨水贮留渗透技术协会”， 1992年颁布《第二代城市下水总体规划》，正式将雨水渗沟、渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分， 要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨水就地下渗设施， 有效地促进了城市雨水资源化进程。值得一提的是， 日本不仅集雨自给， 还向阿拉伯国家出口雨水， 效益可观。

（4）中国

我国雨水利用历史悠久， 4000 年前的周朝， 农业生产中就利用中耕技术增加降雨入渗， 提高作物产量。1995 年在甘肃省东部干旱地区实施了“121 雨水集流工程”， 内蒙古则实行了“112 集雨节水灌溉工程”， 山西、河南、河北、江苏、浙江、贵州进行了雨水利用的试验研究。

我国的城市雨水利用起步较晚，20 世纪80 年代末到90 年代中， 北京、上海、大连、哈尔滨、西安等许多城市相继开展城市雨水利用研究。在部门的支持下，目前北京市已建和在建的雨水利用工程100 多个， 雨水再利用在北京已经进入了实施推广阶段。2006 年10 月， 国家“十一五”科技支撑计划重点项目“雨洪资源利用技术研究及应用”正式启动， 该项目将在技术、、理论等方面对我国的雨洪利用提供支撑。

综上所述， 国外发达国家城市雨水利用的主要特点是: 雨水利用技术比较成熟、系统， 雨水利用进入了产业化、标准化阶段；国家对雨水利用给予上的支持， 制定了一系列

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有关雨水利用的法律法规；收集的雨水主要用于冲厕所、洗车、浇庭院、洗衣服等非饮用水及回灌地下水。与发达国家相比较， 我国的雨水利用技术已取得了较大的进步， 但是由于起步较晚， 缺乏相应的法律措施的支持、优惠的激励以及技术立法和相应的规范和标准。

2.2.2城市污水资源化

城市污水资源化是指城市污水和工业废水经过适当处理达到一定的水质标准， 使之变为城市水源的一部分， 达到充分利用水资源和减轻环境污染负荷的目的， 这部分水又叫再生水。再生水与雨水相比， 水源比较稳定、可靠， 受季节的影响较小。再生水可以广泛地用于补充水源、工业用水、环境用水、城市杂用水等。

（1）美国

美国从80 世纪70 年代就开展大规模的污水处理， 强调开发水资源的工程建设。从80 年代后期起，开始大量投入人力、资金和技术力量， 对污水资源化等相关科学问题进行专题研究， 着眼于如何向当代社会提供足够的水资源， 确保当代社会用水需求得到满足；20 世纪90 年代之后的可持续水管理阶段围绕可持续发展主题强调水资源的可持续利用，着眼于构筑支撑社会可持续发展的

水系统。据不完全统计， 2000 年美国有357 个城市使用了再生水， 其中回用于工业占40.5%， 全美每年回用污水量达到9.37×108m3。农作物灌溉、回灌地下水、景观与生态和环境用水以及工业用水， 是目前美国城镇污水回用的几项最主要用途。

（2）日本

日本年人均降雨量为世界平均水平的1/5， 属于资源性缺水国家。日本很重视对水资源的高效利用，污水资源化也得到了较快的发展， 日本污水资源化最典型的是“中水道”。日本20 世纪60 年代起就开展中水回用实践， 70 年代已初见规模， 90 年代初日本在全国范围内进行了中水回用的调查研究和工艺设计。到1993 年全国有1963 套中水利用设施投入使用，中水使用量为27.7×104m3/d。1996 年，全国有中水设施2100 套投入使用，用水量达32.4 ×104m3/d ， 占全国生活用水量的0.8 %。

（3）中国

与发达国家相比， 我国将污水处理回用于城市生活和工业生产起步较晚， 20 世纪80 年代末， 随着大部分城市水资源紧缺的加剧和污水处理回用技术的日趋成熟， 污水处理回用的研究与实践才得以加速发展。北京是我国中水回用发展较快的城市，。2001 年底北京市已建成中水设施100 余个， 日处理水量约2 万m3。根据北京市“十一五”规划纲要报告， 计划“十一五”期间， 中心城再生水利用率达到50%。随着及地方各对城市污水再生利用的重视， 我国的城市污水再生利用前景广阔。 2.2.3海水开源

所谓“海水开源”就是以海水为原水， 通过各种工程、技术手段， 用海水作为淡水的

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替代品， 来增加淡水的资源量或减少淡水的使用量。海水开源包括海水的直接利用和海水淡化两方面。

（1）海水直接利用

海水直接利用是直接采用海水代替淡水以满足工业用水和生活用水的需求。据统计， 用海水代替淡水作为工业冷却用水， 可使城市总的淡水用量减少约一半， 这对缓解城市淡水资源短缺意义重大， 国外在这方面非常重视。海水直接利用历史较久的国家有日本、美国、前苏联和西欧六国， 主要用于火力发电、核电、冶金、石化等企业。日本冷却用海水每年达3000 多亿m3， 欧盟海水年用量达2500 亿m3， 美国工业用水的1/3 为海水， 每年达1000 亿m3。

与发达国家相比， 我国的海水直接利用量较少。2000 年我国直接利用海水141 亿m3， 比1995 年增加1.2倍; 2004 年我国工业中海水及苦咸水的利用量达到256 亿m3 左右， 主要用于火( 核) 电的冷却用水， 海水的利用量与发达国家相差甚远。

海水作为大生活用水， 英、美、日、韩等已经有多年的历史。我国地区也有成熟的海水直接利用经验。从20 世纪50 年代就开始用海水冲厕， 至今冲厕海水的用量已经占到冲厕用水的2/3 左右。我国生活用海水技术经过“九五”“十五”国家科技攻关课题， 掌握了包括海水冲厕系统的防腐和防生物附着技术、海水净化技术、大生活用海水的后处理技术等在内的大生活用海水成套技

术。目前由国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所主持的胶南海之韵住宅小区大生活用海水工程正在建设之中。

（2）海水淡化

海水淡化是运用科技手段使海水变为淡水， 从而增加淡水资源量。目前工业上采用的方法主要有多级闪蒸(MSF) 、反渗透(RO) 、多效蒸馏(ME) 等， 全世界的海水淡化生产能力达到3500×104m3/d，从地区分布来讲， 海水淡化的生产能力大多集中在中东国家( 约占2000 年全世界海水淡化能力的52%) ， 但美国、日本和欧洲国家为了保护本国的淡水资源也竞相发展海水淡化产业。

我国的海水淡化技术研究始于1958 年， 经过国家“六五”“七五”“八五”“九五”“十五”科技攻关计划的支持， 技术和装置都有了较大提高， 基本具备了产业化条件。海水淡化常用的电渗析、反渗透和蒸馏法等均已在国内已建和在建的十几项大型海水和苦咸水淡化工程中广泛应用。我国最大的日产1.8 万m3 苦咸水淡化工程在河北沧州建成投产， 而海水反渗透膜的生产线也在这期间成功投产，这标明我国的RO 技术已经步入成熟时代。

（3）“海水开源”的国内外差距

我国与发达国家在海水开源方面的差距主要是: ①对海水淡化技术发展资金的投入不足， 在一定程度上了海水淡化技术水平的发展、淡化规模和设备国产化率的提高， 不利于海水淡化成本的进一步降低; ②国家和地方海水淡化相关的法规不健全， 缺少鼓励海水淡化的激励性; ③自来水水价偏低， 阻碍了海水淡化的发展。

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３水资源规划与利用出现的问题　

３．１世界水资源开发过程出现的问题　

目前，世界在水资源合理开发利用方面主要存在着以下几个问题。

第一，全球用水量大幅增加。联合国教科文组织本月13日公布的《世界水资源开发报告》指出，全球用水量在20世纪增加了6倍，其增长速度是人口增速的两倍。报告指出，能否在21世纪满足持续增长的全球用水需求，将取决于人们对现有资源的有效管理。

第二，城市化趋势加重了对安全合理用水的考验。据统计，到2007年，全球有一半人口将居住在城镇。到2030年，城镇人口比例会增加到占全球总人口的近三分之二，从而造成城市用水需求激增。

第三，发展中国家和发达国家在水资源利用方面发展不平衡。在许多发展中国家，干旱缺水已成为贫困和生态环境恶化的重要原因。目前，欧洲开发利用了75%的水力资源；然而在非洲，60%的人还用不上电，水力资源开发率很低。可持续发展是世界各国共同的责任，发达国家要发挥经济、技术优势，以实际行动切实帮助发展中国家解决水资源问题；而发展中国家也应切实本着可持续发展的理念合理开发水资源。

３．２我国水资源规划与利用的若干问题　

2010年全国总用水量6022.0亿m3，其中生活用水占12.7%，工业用水占24.0%，农业用水占61.3%，生态与环境补水（仅包括人为措施供给的城镇环境用水和部分河湖、湿地补水）占2.0%。从用水指标分析，2010年，全国人均用水量为450m3，万元国内生产总值（当年价格）用水量为150m3。城镇人均生活用水量（含公共用水）为每日193L，农村居民人均生活用水量为每日83L，农田实灌面积亩均用水量为421m3，万元工业增加值（当年价）用水量为90m3。

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表3.2 2010年各水资源一级区供用水量 单位：亿m

水资源 地表水 地下水 其他 总供水量 全国 北方6区 南方4区 松花江 辽河 海河 黄河 91.8 122.5 262.6 113.0 236.2 126.8 172.7 85.1 0.6 8.5 4.1 9.7 2.8 3.1 8.4 0.1 0.8 208.9 368.3 392.3 639.3 1983.1 355.3 342.5 33.3 59.0 44.0 85.9 268.5 48.5 53.1 34.8 50.8 61.5 98.8 746.6 212.5 121.8 136.7 247.6 277.6 445.5 948.2 91.3 157.8 259.2 197.3 0.1 456.6 34.4 82.5 331.4 3167.8 136.9 12.4 3317.1 491.3 1100.6 1680.9 4881.6 1713.8 1107.3 970.4 33.1 20.7 6022.0 2704.9 765.8 274.5 1447.3 346.7 36.1 2008.2 生活 工业 农业 供水量 用水量 生态 总用水量 119.8 75.5 6022.0 2704.9 44.3 3317.1 8.3 456.6 4.1 10.9 9.1 9.2 19.9 3.1 9.8 208.9 368.3 392.3 639.3 1983.1 355.3 342.5 淮 河 463.5 长江 太湖 东南诸河 珠江 西南诸河 西北诸河

514.1 840.7 104.3 18.7 3.7 333.2 39.6 3.6 3.1 0.1 883.5 108.0 157.4 12.3 222.6 9.7 4.2 85.7 14.2 0.4 883.5 108.0 124.4 1.0 639.5 18.0 18.4 569.4 33.7 639.5 3.2.1 水资源匮乏，供需矛盾日益加剧

我国水资源总量为2．81万亿立方米，居世界第六位，人均水资源不及世界人均占有量的1／4，是世界公认的13个水资源匮乏国家之一，每年我国因缺水造成的直接经济损失达2000亿元。21世纪，我国经济处于高速增长期，缺水矛盾越来越突出:

(1)农业干旱缺水。干旱缺水成为影响农业发展和粮食安全的主要制约因素；全国农村有2000多万人口和数千万头牲畜饮水困难，1／4人口的饮用水不符合卫生标准。

(2)城市缺水。据统计，在全国663个建制市中，有400个城市供水不足，其中110个严重缺水，年缺水约100亿m3，每年影响工业产值约2000亿元。

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3.2.2 用水效率不高

目前，全国农业灌溉占全国总用水量近70％。全国农业灌溉用水利用系数大多只有0．3～0．4左右。其次，工业用水浪费也十分严重。目前我国工业万元产值用水量约80亿m ，是发达国家的lO 20倍；我国水的重复利用率为40％左右，而发达国家为75～85％。我国城市生活用水浪费也十分严重。据统计，全国多数城市自来水管网仅跑、冒、滴、漏损失率为15～20％。

3.2.3 水环境恶化，水污染严重

2010年全国废污水排放总量792亿t，约80％未经任何处理直接排入江河湖库，90％以上的城市地表水体，97％的城市地下含水层受到污染。2010年，对全国17.6万km的河流水质进行了监测评价，Ⅰ类水河长占评价河长的4.8%，Ⅱ类水河长占30.0%，Ⅲ类水河长占26.6%，Ⅳ类水河长占13.1%，Ⅴ类水河长占7.8%，劣Ⅴ类水河长占17.7%。全国全年Ⅰ～Ⅲ类水河长比例为61.4%，比2009年提高2.5个百分点。全国10个水资源一级区Ⅰ～Ⅲ类水河长比例由高至低排序，依次为：西北诸河区95.8%、西南诸河区86.9%、东南诸河区75.7%、珠江区70.8%、长江区67.4%、松花江区50.8%、黄河区42.5%、辽河区41.7%、淮河区38.9%、海河区37.2%。 3.2.4 水资源缺乏合理配置

华北地区水资源开发程度已经很高，缺水对生态环境己造成了影响。目前黄河断流日益严重，却每年调出90亿m。水量接济淮河与海河，因此，对水资源的合理配置和布局，区域间的水资源的调配要依靠包括调水工程在内的统一规划和合理布局。 3.2.5 经济发展与生产力布局考虑水资源条件不够

在计划经济下，过去工业的布局，没有充分考虑水资源条件，不少耗水大的工业却布置在缺水地区；耗水大的水稻却在缺水地区盲目发展，人为加剧了水资源合理配置的矛盾。

　４水资源规划与可持续发展　

水资源持续利用规划是水利可持续发展的前提条件。水资源持续利用规划的评价指标突出了能量效益与人口、土地、生态和环境的关系，是体现人口、资源、生态、环境与经济协调发展的重要环节。

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４．１　水资源持续利用规划的基本原则　

水资源持续利用规划的任务，在于支持社会、经济与环境的协调持续发展，并使自身得以永续地利用，因此，须遵守下列主要的可持续发展原则：

（1）正确处理近期利益与长期利益，近期目标与长期目标的关系，彻底转变“竭泽而鱼”“寅食卯粮”的规划思想。

（2）建立适应环境与发展的水资源、水利工程的管理和管理体系原则。要实现水资源可持续利用、水利可持续发展，需要一贯的经济社会发展和管理，并采取各种可能的措施不断调整、改进和建立适应可持续发展的灵活运用机制。

（3）水资源及环境资源的承载能力原则。自然生态系统的承载能力是有一定限度的，即生态系统向人类提供资源的能力和同化废弃物的容量是有限的。只要地区水资源开发利用程度不超过水的承载能力和地区发展水平能维持在环境容量限度之内，水资源和环境的持续利用便具备了社会可持续发展的自然保障条件，而规划和管理则是实施这条原则的必要手段。 （4）维持生态生物的生命力和多样性原则。可持续发展是建立在保护利用资源与环境的基础上，需要保持自然生态系统的结构、功能和多样性不断健全或不受损害，生命才能生存和发展。水资源规划任务之一，应设法促进生态经济系统的不断健全，保护生态的生命力和多样性。

４．２　水资源开发中的环境影响　

水既是环境要素，也是人类赖以生存的极其重要资源之一，由于水的理化特性，它在生态与环境中表现得特别活跃，所以要充分认识在水资源开发利用中的两重性，一是从水资源开发中获得效益，二是水利用后水分条件变化引起某些环境问题而付出代价，因此，既重视经济效益，又重视环境效益是现代水资源开发的特点和趋势。水资源开发利用中环境问题是极其复杂的系统问题，主要表现在：一是问题的多样性，这是由环境本身面广量大所决定的，环境评价因素，一般均在2个数量级以上，甚至多的有三个数量级 二是层次的性，纵横交叉重叠：三是时空尺度的变异性，不仅因各地环境背景不同而产生差异，而且一个地点的变化，也将影响和波及另一个地点。同时，其影响的时间尺度，也有缓有急，有的立竿见影，有的则在历史的长河中给予人类教训。虽然水资源开发对环境既有正的效应，也有负的效应，但决不能用停止不前、无所作为的观点，过分夸大负效应影Ⅱ向。水资源是人们生产、生活中的一项基本资源，为了人类文明的进步与发展，必须以积极的态度来从事水资源开发，采用恰当的方法分析因多种不确定因素导致资源开发利用所带来的环境风险，评价不同方案可能产生的经济效益、后果及代价，并从长远观点出发，远近结合，综合考虑，把自然、社会、经济、技术、生态和环境问题密切联系起来，确保水资源的永续利用

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４．３　水资源可持续利用规划评价指标　

水资源持续利用规划评价指标是反映水利、经济、社会和环境协调发展的标尺。因此，它具有综合性、分布性、环境影响因子和生态系统因子等特征。

4.3.1 综合指标 水资源持续利用规划评价指标的综合意义在于对经济、环境和社会三方面可持续发展之间关联性的表述。例如，在以综合利用水资源为主的水库工程中，可考虑综合效益指标，它包括灌溉、给水、发电、航运、养殖防洪等各种效益。

4.3.2 分布指标 可持续利用指标应不仅能够衡量同代人之间的公平性，而且还能衡量跨代人之间的公平性。为此，应将一定人口规模或地理空间的社会、经济和环境条件分布的特点考虑进来。例如，在以综合利用水资源为主的水库工程中，可考虑迁移安置人口指标。 4.3.3 环境影响因子 水资源持续利用是水利可持续发展的前提条件，形成水利可持续发展的支持系统。从我国制定的可持续发展战略，要求各项建议(包括水利建设)都要以人口、资源、环境与发展相协调为准绳，以生态环境持续发展为前提。水资源持续利用规划、开发利用的环境影响因子，应反映环境功能区的基本要求、开发过程中环境质量的变化状况，包括水环境质量，大气环境质量，生态环境质

量，固体废弃物处理、处置等等。例如，在以综合利用水资源为主的水库工程中，可考虑环境保护投资指标。

水资源持续利用不等于水资源4.3.4 生态系统因子 可持续发展的概念根植于生态学理论。

利用数量持续增长，而数量上持续增长受到时空迟早是要崩溃的。水利事业的发展，乃至人类社会经济技术的发展必须在整个地球这个大生态系统承载力范围内。水利持续发展不能理解为仅这单一因子的发展，而是整个人类社会文明的进步、经济水平的提高和人类生活环境质量的改善等。因此，只有保护生态系统在结构上和功能上的整合性，才能保障人类赖以生存的生命支持系统。例如，在以综合利用水资源为主的水库工程中，可考虑淹没土地面积指标以及为维护生态系统整合性的投资指标。

４．４　建立节水型社会、节水型农业　

节水，对我们水资源紧缺的现实，具有十分重要的作用。而现实情况是，一方面水资源紧缺，可供水量不足。另一方面用水浪费十分严重，水资源利用率极低。输水、配水过程中渗漏损失大；渠系不配套、工程质量差，也使水量损失较大。据统计，仅输水损失一项可高达40％～50％ ：无完善田间灌水管理，粗放的灌水技术，也使水量损失达2O％～3O％ ，综合衡量，灌溉水的利用系数仅O．4～0．5左右，而先进国家灌溉水利用率一般可达O．8～O．9．若我们能使灌溉水利用率提高O．1～O-2，则全国每年可节约水量4．0× 1010～8．0× 1O1Om0，全省现农业用水量约8．5 × 1O9～9．0 × 109m0，可节水O．9 × 1O9～1．8 ×1O9m3，其下限等于云南省“八五”期间新增的蓄水量。节水是全社会发展的要求，一定要建立节水型社会，从各方面挖掘潜力。特别是农业耗水量大，建立节水型农业尤为重要。我国目前总用水量中，87％为农业用水，云南省农业用水也占82％。社会发展对粮食的需求，要求我们扩大

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灌溉面积，目前我国以耕地的一半灌溉面积生产了全国的约2／3的粮食，灌溉对发展农业生产起着举足轻重的作用。水资源规划中，一定要充分认识到建立节水型社会、节水型农业，这是我国解决水资源问题的最终出路，也是实现水资源开发可持续发展的有效途径。水作为一种重要资源，和其它资源一样是有限的，一个地区的水资源所承载的人口和经济发展能力也是有限度的，这是我们在决策水资源开发利用时所必须考虑的重要因素，面对日益增长的水资源需求，水资源开发的广度与深度也将加大，但是人类对自然的改造作用必将遭到自然界的反作用和报复，水资源开发的困难程度和付出的代价也将愈来愈大，因此，水资源持续开发与发展必将是我们实现水资源合理利用的总体战略。

５我国水资源管理未来将出现的趋势　

５．１　　水资源管理一体化　

如区域水量与水质管理的协调统一，流域管理与行政管理的协调统一、水资源管、供、用和治理协调、水资源利用和湿地保护统一，水资源地表与地下水一降雨联调，水资源开发利用与森林保护相统一，区域产业结构的调整和布局充分考虑水资源承受能力等等。流域水资源管理一体化包括水量(包括地表水、地下水)、水质和开发利用，采取统一规划、统一调度、统一管理。具体而言，流域水管理机构给各地区和各部门分配地表水，要以这些地区和部门做到合理开发利用当地地下水资源为前提。地区和部门合理开发利用地下水，包括利用当地地表径流人工补给地下水的各种措施。

５．２　　面向国内国际市场，适当开展水资源贸易　

市场是资源配置的重要手段，向国际、国内市场要水资源，并且适当开展水资源贸易，是解决21世纪水资源的重大方略之一。对于国内市场，主要是通过水资源的市场调解实现水资源的合理的调配。研究结果表明，水价与水资源量之间存在如下关系：Q2=Q1 (Pl／P2) ，式中，Q2为调整后的用水量；Q 1为调整前的用水量；P1为原水价；P2调整后的水资源价格；E水资源价格弹性系数。由此可见，建立科学的水价体系是水资源合理调配的关键。

E

５．３　　由单项管理向综合管理转变　

水资源管理是一个系统工程，涉及到众多方面，如农业、水利、科技、气象、城建、环保、宣传、计划和行政部门等等。在以往的水资源管理中，各个部门是“铁路，各管一段”，缺乏系统地考虑问题，其最终的结果是有利则争，无利则推，使水资源开发利用短期化，持续发展思想很难贯穿到实际工作中去。未来的水资源管理，是站在可持续发展的高

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度管理水资源，是将水资源放在社会经济环境等大环境中去开发利用，所以，其管理是综合管理，如地上、地下、降水、污水、中水综合管理等，并且与经济结构、社会发展等有机地结合起来。

对于农业而言，为了实现水资源的综合管理，首先设立综合协调机构，从组织上为部门的联合创造条件，如成立全国节水农业工作领导小组，宏观指导全国节水农业工作开展；其次，制订多部门参与的可行的节水农业规划，节水农业发展必须有一个切实可行的节水农业发展规划，并且将此规划作为有关部门工作重要组成部分。为此，首先应该下大力气完善规划基础工作，明确节水农业技术体系，制定科学的节水农业规划，为多部门联合提供实现的基础。第三，充分视发挥地方部门的联合效益，地方是节水的真正主力，只有充分发挥地方各部门积极性，才能事半功倍。如山东桓台县是老井灌区，县委组织水利、农业、气象、财务和宣传部门参与，目前成为全国第一个节水吨粮县。

５．４　　由计划模式向与市场相结合的模式转变　

由于我们认识上的偏差和制度的制约，水资源管理一直是按照计划经济模式设计和运行，其结果是管得太多，市场作用没有得到发挥。随着市场经济逐步建立，水资源管理机制必然向市场机制转变，由于水资源市场的特殊性，决定了不可能完全由市场来调解水资源，所以，未来的水资源管理模式必然向与市场相结合的模式转变。最近水利部在中国水利年会上作了“水权与水市场一水资源优化配置的重要经济手段”的报告，充分地说明了这一点。

５．５　　用户参与水资源管理成为一种必然趋势　

公众参与水资源管理在未来水资源管理中占有重要地位。农业用水效率，离不开用户的参与，一切技术和措施最终通过用户的实践来实现，用户是节水提高效率的主体，其行为和素质在某种程度上决定节水效率的提高，所以用户参与水资源管理是非常重要的。目前，在我国已经出现了用户参与水资源管理模式，如江苏、山东、安徽、河南和河北部分地区建立了农户参与管理的一种新型的经济自立排区。试区成立了由各级地方行政、水行政、节水专管单位负责人和用户组成节水管理委员会，一切重大决策通过该委员会决定，或者成立用户自己选举具有法人地位的自我管理组织用水者协会，有关节水工作由灌区和协会共同协商解决，其效果比较明显。

６基于净效益最大的水资源优化配置模型与方法　

现有的水资源配置理论主要有四种：“以需定供” 、“以供定需” 、基于宏观经济和可持续发展的水资源优化配置。这些水资源配置理论为解决我国水资源供求矛盾，促使水资源高效安全利用和社会经济的发展做出了很大的贡献。但存在着如下缺陷：(1)缺乏有效的

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生态环境保护机制，忽视水资源的过度利用所引起的耗竭损失(边际使用成本)和环境破坏损失(边际外部成本)，必然造成水资源的潜在耗竭和生态环境的潜在破坏 ；(2)缺乏有效的利益补偿和激励机制，妨碍节水水平和水资源利用效率的进一步提高，造成水资源整体配置的低效 ；(3)缺乏有效的水资源配置合理性评价方法，不能对配置方案进行客观合理的评价” ；(4)缺乏对水资源可持续开发利用约束准则的量化研究，不论在模型结构还是模型建立上都与实际应用还有相当的差距。

６．１　水资源净效益的内涵　

传统水资源效益是指水资源带来的综合利益，它是水资源作为工农业生产和生活的重要资源所表现出来的经济特性，主要包括工农业生产和生活供水效益、航运效益、水力发电效益和水产养殖等效益。

水资源净效益是对传统水资源效益的修正，是从传统水资源(毛)效益中扣除水资源开发成本、水资源耗竭损失和环境破坏损失，并考虑水权转让补偿效益后得到的一个新指标。

水资源开发成本是指在水资源开发利用过程中直接支付的生产成本，包括取水工程、输水工程和水处理工程的建设成本及运行成本等。

水资源耗竭损失一是指水资源由于现在(当代)不合理使用，使得未来(后代)使用者因无法使用而造成的损失，二是指由于大规模调水，水资源被受水区使用者大量使用导致调水区使用者造成的损失。

环境破坏损失是水资源过度开发利用或污水排放给环境造成的损失。水资源过度开发利用造成的环境损失主要为地下水超采导致的地面沉降、海水入侵等地质灾害，以及过量引用河(湖泊)水引起河道(湖泊)下游水量锐减，使水质恶化影响水生物繁衍，从而导致生态环境恶化。

水权转让补偿效益是指上游或水资源富足地区将富余的水资源或节约的水量转让给下游或缺水地区，从下游或缺水地区获得的利益补偿。

水资源净效益可表达如下：

PW = CW —PC— EI—DL+ CB (1)

式中：PW为水资源净效益；CW为传统水资源(毛)效益；PC为水资源开发成本；EI为水资源耗竭损失；DL为环境破坏损失；CB为水权转让补偿效益。

６．２　基于水资源净效益思想的水资源优化配置机制　

不考虑水资源经济价值的行政配置会导致水资源浪费，水市场的激励作用虽然能提高水资源利用效率，但未能体现社会公平性 。将水资源净效益思想引入水资源优化配置机制中，从生态环境保护机制、水权转让机制、利益补偿机制、水价形成机制和集中控制机制五个方面调节水资源的配置过程，可以在提高水资源的利用效率的同时体现社会公平性，并促进生

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态环境的保护。

6.2.1 生态环境保护机制 基于水资源净效益思想的生态环境保护机制，是通过合理控制水资源的开发利用，保障生态环境需水量；同时，通过环境破坏损失核算，将一部分资金投入转移到环保部门，作为对生态环境破坏的经济补偿，以此促进生态环境的保护。 6.2.2 水权转让机制 水资源净效益中的水资源耗竭损失和水权转让补偿效益，体现了水权的有偿转让原则。基于水资源净效益思想的水权转让机制，是通过将水资源从低效益用途向高效益用途转移，或从富水区向生态贫水区转移，提高水资源的利用效率和生态稳定性，促进水资源合理配置。

6.2.3 利益补偿机制 基于水资源净效益思想的利益补偿机制，是将水权转让补偿效益纳入水权转让地区(或部门)，促使下游地区或缺水地区拿出一部分资金与上游地区或水资源富足地区的节水或富余水交换，以此促进节水水平的提高和流域(或区域)总收益增加。 6.2.4 水价形成机制 根据水资源净效益思想，水价构成包括水资源费、水资源加工成本费、合理收益以及水资源使用造成的耗竭损失补偿和环境破坏损失补偿，故其相应的水价形成机制应把水资源当作稀缺资源，体现水资源的资源价值和环境价值．

6.2.5 集中控制机制 集中控制机制是一种基于系统整体效益最优的水资源分配机制 。基于水资源净效益思想的水资源优化配置，是将水资源系统、经济系统和生态系统作为一个整体进行思考，以流域或地区水资源净效益最大化为目标，通过集中控制机制促使水资源配置达到整体效益最优。

６．３　基于水资源净效益思想的水资源开发利用约束准则　

为了使水资源开发利用与生态环境保护相协调，使水资源利用促进社会经济发展，谋求水资源净效益最大，水资源开发利用必须要受到以下约束：生存条件约束、承载能力约束、用水公平性约束、可持续性约束。

6.3.1 生存条件约束 生存条件约束是从满足人类基本需求角度，要求水资源开发利用首先必须要解决人类生存问题，发展带来的社会净效益必须满足人类最低生活标准的需要。 6.3.2 承载能力约束 承载能力约束是从保护资源和生态环境的角度，要求不以资源的耗竭和环境的衰退为代价换取社会经济的发展，发展应在生命支撑系统(水、土壤和生态系统)的承载能力之内。

6.3.3 用水公平性约束 水资源开发利用应满足当代人的需要又不损害子孙后代的需要，满足一个地区或一个国家人群的需要又不损害别的地区或国家人群的需要，即水资源开发利用应满足同代人内(代内)和各代人之间(代际)的公平性。代内公平性体现在水资源优化配置上，即上下游之问、左右岸之__问、受水区和调水区之间、部门和部门之间、社会经济与生态环境之间等的公平性。流域水资源超过其再生能力的开发利用，导致水资源逐渐枯竭和严重污染，使后代人失去利用水资源的发展机会，本质上讲这是对代际公平性的破坏。因此，水资源开发利用的代际公平性应以水资源动态承载能力(即考虑了变化环境下水资源质与量时空变化后的承载能力)为极限。

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6.3.4 可持续性约束 可持续性约束要求在满足人类基本生存需求、资源环境的承载能力和用水公平性的前提下，通过水资源的开发利用促进长期、稳定的经济持续发展，实现水资源净效益的不断增长，使水资源韵开发利用满足社会与经济不断发展的需求。

６．４　基于水资源净效益思想的水资源优化配置模型　

6.4．1 水资源配置方案生成模型 根据基于水资源净效益思想的水资源优化配置机制和水资源开发利用约束准则，以水资源净效益最大化为目标函数，以生存条件约束、承载能力约束和用水公平性约束组成约束空间，构造出水资源配置方案生成模型。模型数学表述如下。

(1)目标函数。水资源净效益最大化

（2）

式中：t为计算期各年的序号；PW(t)为第t年的水资源净效益(万元);is为社会折现率；n为计算期总年数。

(2)水资源可持续利用约束空间。

I．生存条件约束：水资源净效益、供水量和水环境质量必须满足人们生存的最低需求。

PW(t)≥ PWmin (对社会经济系统的要求) (3) WL(t)≥ DLmin (对水资源系统的要求) (4) WE(t)≥ DEmin (对生态环境系统的要求) (5)

WL(t)为第t年的生产生活总式中：PWmin为满足人们最低生活标准所需水资源净效益(万元)；供水量(m )；DLmin为满足人们生产生活所需的最小需水量(m)；WE(t)为第t年的生态环境供水量(m)；DEmin为生态环境最小需水量(m)。

Ⅱ．承载能力约束：供水量必须在供水工程的供水能力范围内，同时不超过水资源的利用潜力；污水排放量必须不超过水环境容量。

WL(t)+ WE(t)≤ min(WG(t)max ,WLO(t)max +WTR(t)max) (水资源量的承载) (6) WW(t)≤ K(t)·WC(t) (水资源质的承载) (7) 式中：WG(t)max为第t年供水工程最大的供水能力(m)；WLO(t)max为第t年当地水资源利用潜WTR(t)max 为第t年跨流域调水资源利用潜力(m )；WW(t)为第t年污染物排放量(kg)；力(m)；

WC(t)为第t年水环境容量(kg)；K(t)为第t年污染物允许超标倍数，它与科技进步和经济发展水平有关。

Ⅲ ．用水公平性约束：水资源可持续利用代内公平性和代际公平性可借用经济学中“基尼系数”的概念来度量。基尼系数是意大利经济学家基尼于1922年提出的，是国际上用来综合考察居民收入分配平均程度的一个重要指标。基尼系数的计算公式 如下：

3

33

3

3

3

3

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（8）

式中：G为基尼系数；N为全社会成员或阶层总数；N为全社会所有成员或阶层的收入之和；Ii,Ij分别为第i ，j个成员或阶层(每个阶层的成员数相同)的收入。

式(8)的经济意义是：通过计算全社会任何两个成员(或阶层)之间的收入比率之差，来考察收入分配的差异程度。基尼系数介于0～1之间，基尼系数越小，表明收入分配越是趋向平等；基尼系数越大，表明收入分配越是趋向不平等。

因为不同子区或用水部门的需水量不同，其供水量一般也不同，单纯用各子区和各用水部门的供水量差异来考察水资源开发利用的代内公平性，难以反映不同子区不同用水部门的供需差异。根据基尼系数的含义，通过考察水资源系统各子区和各用水部门供需水比值的差异，来反映水资源开发利用的代内公平性；通过考察水资源系统计算期内各年总供水量的差异，来反映水资源开发利用的代际公平性。代内公平性和代际公平性度量如下：

(代内公平性) （9）

（10）

（ 代际公平性） （11）

（11）

（12）

式中：a1为代内公平系数，a1越小，表明水资源开发利用的代内公平性越好；a2 为代际公表明水资源开发利用的代际公平性越好；W(i，j, t)为第t年第 子区第 用平系数，a2 越小，水部门的供水量(m)；D(i，j，t)为第t年第i子区第 j用水部门的需水量(m)；M(t)为第t年所有子区和用水部门的供水量与需水量比值之和；P为子区总数；m为用水部门总数；i ，i’ 子区；j ，j’ 分别表示第j,j’ 用水部门；WT(t)为第t年的总供水量(m)；i’ 分别表示第i，

3

3

3

T为n年内的所有子区和用水部门的供水量之和(m)；t，t’分别表示计算期的第t，t’ 年；，

3

分别为代内公平性调节系数和代际公平性调节系数，通常均取0．2。

式(9)的物理意义是通过计算任何两个子区(或用水部门)之间的供需水比值相对供需水比值之和M(t)的比率之差，来考察某一时段内各地区(或用水部门)间供水分配与完全平均

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分配的偏离程度。式(9)表明，水资源系统各子区和各用水部门供需水比值的差异越小，则水资源开发利用的代内公平性越好；反之，差异越大，则代内公平性越差。式(11)的物理意义是通过计算任何两个时段之间的供水量相对所有时段供水量之和 的比率之差，来考察不同时段间供水分配与完全平均分配的偏离程度。式(11)表明，计算期内各年总供水量的差异越小，则水资源开发利用的代际公平性越好；反之，差异越大，则代际公平性越差。 6.4．2 水资源配置合理性评价模型

上述水资源配置方案生成模型能够给出资源、环境、社会经济三位一体的配置方案，但还不能给出外界环境对系统影响的演变方向，不能对水资源配置合理性进行评价。水资源配置合理性评价模型根据熵变原理，对水资源系统演变方向进行判别，从而对配置方案进行合理性评价。可持续发展强调系统组成的结构合理和系统运转的动态连续，只有系统结构合理，才能取得整体功能最优；只有系统有序稳定的演变，才能取得系统持续的发展 。对于水资源配置来说，水资源系统的结构合理与否，体现在水资源配置过程中需水与供给、国民经济生产用水及生活用水与生态环境用水、当地水利用与外调水利用、生产力布局调整与节约用水、水资源开发利用与水资源保护、效率与公平、管理措施与工程措施等诸关系处理妥善与否。水资源系统的结构合理与否，可根据水资源系统的演变方向来判断，若水资源系统有序稳定的演变，则水资源系统结构合理，水资源配置过程中上述诸关系处理得当，水资源配置合理，水资源可以持续利用；反之，若水资源系统处于恶性循环状态，则水资源系统结构不合理，水资源配置过程中上述诸关系处理不当，水资源配置不合理。

系统的演变方向常由熵变关系来判别。水资源系统是生态经济复合系统，它符合耗散结构的要求，它必然遵从耗散结构的演变规律，因此可以利用耗散结构中熵变与系统有序性的关系，对水资源系统的演变方向进行判别 。

熵的概念最初是在热力学中由克劳修斯(R．Clausius)引入的，波尔兹曼(L．Boltzmann)给出了热力学熵的明确定义：

(13)

式中：s为系统的熵；KB 为波尔兹曼常量；W为宏观状态下对应的系统微观状态数。

根据熵的定义，可将水资源系统的熵定义为：

(14)

3

式中：s(t)为第t年水资源系统的熵；kb为比例系数；WPO(t)为第t年的水资源利用潜力(m)；PW(t)为第t年的水资源净效益(万元)。

式(14)定量描述了水资源系统的熵值与水资源利用潜力和水资源净效益之间的关系，若单位水资源利用潜力带来的水资源净效益越大，则水资源系统的熵值越小，表明水资源利用效率越高，节水水平越高，整体效益发挥越优，生态环境维持与恢复的越好。

根据熵变关系对水资源系统演变方向进行判别，从而进行水资源配置合理性评价：(1)当s(t)>S(t+1)时，表明系统熵减少，有序度增强，系统处于良性循环状态，水资源配置合理，水资源利用、生态环境和社会经济协调持续发展；(2)当s(t)19

加，无序度加大，系统结构处于不稳定状态，系统演变于恶性循环过程中，水资源配置不合理，配置过程中需水与供给、国民经济生产用水及生活用水与生态环境用水等七大关系处理不当；(3)s(t)=S(t+1)时，表明一定时间间隔内，系统熵无变化，前后两个时段系统状态一样，一般说，系统处于稳定的定态，需水与供给、国民经济生产用水及生活用水与生态环境用水等七大关系没有进一步改善亦没恶化，水资源配置趋于合理。

６．５　应用实例　

龙子湖地区位于郑州市郑东新区东北部，是郑州市郑东新区总体规划的重要组成部分。龙子湖为一环形人工湖泊，周边为大学园区(13个子区)，湖中心岛是公共教学区。龙子湖除了具有满足城市环境生态、景观、旅游等功能外，还规划作为大学园区非饮用水如生活杂用、绿地、市政和校内湖泊用水水源，以实现水资源分质高效利用，减轻郑州市水资源压力。

龙子湖地区供水水源包括公共水源和大学园区当地雨水资源。公共水源即龙子湖，其水源有湖面及中心岛降雨径流、地下水和外调水(龙湖下泄水)。多年平均条件下湖面及中心岛降雨径流为118．60万m3，大学园区当地雨水资源为304．82万m 。2010年地下水开采量为450．00万m ，没有龙湖下泄水；2030年地下水开采量为140．90万m ，龙湖下泄水为600．00万m 。多年平均条件下2010年和2030年大学园区非饮用水需水量分别为740．94万m 和988．12万m。

根据基于水资源净效益思想的水资源优化配置方法，并结合龙子湖地区实际情况，以水资源净效益最大和供水系统缺水量最小为目标函数，建立多目标优化配置模型。根据生态环境保护机制，水资源配置首先应满足龙子湖的生态环境需水量，保护水环境。多年平均条件下龙子湖生态环境需水量为214．63万m。根据水价构成机制，龙子湖地区水价构成包括当地水资源费、工程成本费、利润、税金、环境治理费(边际外部成本)和外调水使用费(边际使用成本)。公共水源水价2010年为1．40元／m(折算成2000年价格，下同)，2030年为1．10元／m 。大学园区当地雨水资源水价为0．80元／m 。根据水权转让机制和利益补偿机制，大学园区各子区间可进行水量调剂(水权转让)，转让的水资源主要为富余的雨水资源，其水权转让补偿价格为0．80元／m 。

根据1951～2000年资料系列，采用长系列模拟及多目标分析理论 对模型求解。限于篇幅，只列出多年平均条件下水资源优化配置推荐方案的计算成果，如表1、表2所示。表1和表2中方案的推荐原则是首先应满足公式(3)～(12)所描述的生存条件约束、承载能力约束和用水公平性约束，其次是该方案的水资源净效益最大和供水系统缺水量最小。表1和表2推荐方案中，2010年和2030年大学园区非饮用水和龙子湖生态环境用水供水量之和分别为873．42万m 和11．33万m，未超过水资源利用潜力，满足承载能力约束；2010年和2030年的代内公平系数分别为0．14和0．1 1，2010年相对于2030年的代际公平系数为0．09，满足公平性约束；水资源净效益分别为320．O0万元(已折算成2000年价格，下同)和531．84万元；缺水量分别为82．15万m 和38．42万m 。

表1 各子区水资源优化配置推荐方案成果(单位：万m)

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水平年 2010年 2030年 U-1 U-2 U-3 U-4 U-5 U-6 U-7 U-8 U-9 U-10 U-11 U-12 U-13 U-14 合计 65.01 10561.16.04 34.90 62.94 12.46 9.87 .99 23.16 34.12 37.50 66.84 .18 658.79 .52 26 93.72 15288.23.12 50.31 90.73 17.96 14.23 93.68 33.38 49.19 .06 96.36 92.52 949.70 .12 31

表2 各用户水资源优化配置推荐方案成果（单位：万m） 水平年 2010年 2030年

根据式(14)度量的水资源系统熵及熵变关系，可对水资源系统演变方向进行判别，从而对配置方案进行合理性评价。表1和表2推荐方案中，2010年和2030年水资源系统熵分别为4.31和4.25，呈减小趋势，说明在该推荐方案下，水资源系统处于良性循环状态，水资源开发利用、生态环境保护和社会经济发展的关系得到逐步改善和协调，水资源配置合理。

生活杂用水 293.92 423.70 绿地用水 145.65 209.96 市政用水 51.57 74.35 校内湖泊用水 167.65 241.69 合计 658.79 949.70 3

７结束语　

水是一种资源，取之于自然，用之于社会。过去由于人类活动的规模小，因而水资源相对较丰富，使人们认为水是取之不尽，用之不竭的。但是，由于经济建设的发展，人类活动的规模的范围扩大，水资源短缺与需求日益增长之间的矛盾日趋突出，无偿采取，用之弃之，既是一种落后的社会观念，也是对资源的一种浪费。过去人类对于水的依存关系的认识很肤浅，导致人们对水只是片面的无情的索取，地下水开采过量，地面水污染严重，水生态环境急剧恶化。现在世界正在沿着两个方向发展，一是从工业社会向信息社会过渡，二是从过渡开发的社会向持续发展的社会过渡。运用现代信息技术，创造持续发展的人居环境成为面向21世纪的建设目标，而水的问题则是二十一世纪关系到人类社会持续发展的重要战略问题之一，是达到这一目标的关键领域。因此制定合理地水资源规划并结合当代科学技术研究和应用更科学地模型和方法，是水资源利用过程中必不可少的。

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参考文献:

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[8]水资源.百度百科

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