水資源評(píng)價(jià)準(zhǔn)則及其計(jì)算口徑

1、水資源評(píng)價(jià)準(zhǔn)則及其計(jì)算口徑    摘要：通過(guò)對(duì)水資源定義及其內(nèi)涵水資源的有效性、可控性和可再生性的剖析，提出了水資源的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則及其計(jì)算口徑。建立了廣義水資源、狹義水資源、生態(tài)耗用水量和國(guó)民經(jīng)濟(jì)可利用量計(jì)算方法，進(jìn)行了西北內(nèi)陸干旱區(qū)各項(xiàng)水資源評(píng)價(jià)量的計(jì)算，給出了各項(xiàng)評(píng)價(jià)量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。 關(guān)鍵詞：水資源 有效性 可控性 可再生性 廣義 狹義 計(jì)算口徑   對(duì)水資源概念的明晰定義，是界定水資源評(píng)價(jià)口徑的前提，也是進(jìn)行水資源的開(kāi)發(fā)、利用、治理、配置、節(jié)約和保護(hù)的基礎(chǔ)。由于水資源同時(shí)具有自然屬性和社會(huì)屬性，在一定條件下還具有生態(tài)屬性和經(jīng)濟(jì)屬性，因此，“

2、水資源”這一貌似簡(jiǎn)單的概念卻蘊(yùn)涵著豐富的內(nèi)涵，并由此導(dǎo)致了水資源評(píng)價(jià)中的爭(zhēng)論。近年來(lái)隨著全球范圍內(nèi)水問(wèn)題的不斷突出，有關(guān)水資源的一系列基礎(chǔ)概念正在受到挑戰(zhàn)。例如，自然界中的水分，符合什么標(biāo)準(zhǔn)才應(yīng)當(dāng)算作水資源？在水資源的定義和評(píng)價(jià)中，如何反映人類活動(dòng)導(dǎo)致的水資源演化效應(yīng)？對(duì)不同層面的發(fā)展需求，如何建立具有層次化結(jié)構(gòu)和兼容性特點(diǎn)的水資源評(píng)價(jià)口徑？為試圖回答上述問(wèn)題，本文首先討論了中外學(xué)者給出的水資源定義，從中找出了代表水資源本質(zhì)特征的有效性、可控性和可再生性三個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則；然后依據(jù)這些評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，提出了層次化的水資源定義；最后結(jié)合例題，說(shuō)明了水資源各個(gè)評(píng)價(jià)量的計(jì)算口徑和相互聯(lián)系。 一、水資源的定義及其

3、內(nèi)涵 國(guó)際上水資源這一名詞最早出現(xiàn)于正式場(chǎng)合，是1894年美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）設(shè)立了水資源處（WRD），其業(yè)務(wù)范圍主要是地表河川徑流和地下水的觀測(cè)，以及相關(guān)資料的整編和分析等，顯然，在這里水資源是作為陸面地表水和地下水的總稱。不列顛百科全書(shū)將水資源解釋為“自然界一切形態(tài)的水，包括氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)水的總量”，這一定義失之過(guò)于寬泛，沒(méi)有反映水資源的若干本質(zhì)特征。在1963年的英國(guó)水資源法中，認(rèn)為水資源是“具有足夠數(shù)量的可用水”，該定義雖較前者嚴(yán)格，但缺乏科學(xué)基礎(chǔ)和可操作性。聯(lián)合國(guó)教科文組織（UNESCO）和世界氣象組織（WMO）在1988年對(duì)水資源的定義是：“可供利用或有可能被利用、具有足夠

4、數(shù)量和可用質(zhì)量、并為適應(yīng)特定地區(qū)的水需求而能長(zhǎng)期供應(yīng)的水源”，在可操作性上推進(jìn)了一步1-3。2002年8月29日第九屆全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第二十九次會(huì)議通過(guò)的中華人民共和國(guó)水法指出：“水資源包括地表水和地下水”，仍未能全面反映可持續(xù)發(fā)展不同層面的需求。對(duì)水資源認(rèn)識(shí)上的差異是如此之大，其根本原因在于其儲(chǔ)量有限而用途廣泛和不可替代，具有多種賦存環(huán)境和復(fù)雜轉(zhuǎn)化機(jī)制，而從各個(gè)側(cè)面給出的水資源定義及其評(píng)價(jià)口徑缺乏內(nèi)在的一致性和層次性。 國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界對(duì)水資源一詞的理解也各有不同。1991年水科學(xué)進(jìn)展編輯部組織國(guó)內(nèi)有關(guān)人士對(duì)水資源的內(nèi)涵進(jìn)行了一次筆談4，各位學(xué)者給出了如下定義： 劉昌明提出：“從自然資源

5、的觀念出發(fā)，水資源可定義為與人類生產(chǎn)與生活有關(guān)的天然水源”。 陳夢(mèng)熊提出：“一切具有利用價(jià)值，包括各種不同來(lái)源或不同形式的水，均屬水資源范疇”。 張家誠(chéng)提出：“降水是大陸上一切水分的來(lái)源，但降水只是一種潛在的水資源，只有降水量中可被利用的那一部分才是真正的水資源”。 黃萬(wàn)里提出：“人類所利用的水資源包括農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)和生活用水。河槽水流是工農(nóng)業(yè)用剩的水量，不應(yīng)誤作全國(guó)水資源”。 曲耀光提出：“水資源是指可供國(guó)民經(jīng)濟(jì)利用的淡水資源，它來(lái)源于大氣降水，其數(shù)量為扣除降水期蒸發(fā)的總降水量”。 施德鴻提出：“不能把降水、土壤水或地表水稱之為水資源，猶如不能把海水、洪水、水當(dāng)作水資源一樣，（要）把具有穩(wěn)定

6、徑流量、可供利用的相應(yīng)數(shù)量的水定義為水資源”。 賀偉程提出：“水資源主要指與人類社會(huì)用水密切相關(guān)而又能不斷更新的淡水，包括地表水、地下水和土壤水，其補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水”。 陳家琦提出：“作為維持人類社會(huì)存在并發(fā)展的重要自然資源之一的水資源應(yīng)當(dāng)具有下列特性：可以按照社會(huì)的需要提供或有可能提供的水量；這個(gè)水量有可靠的來(lái)源，且這個(gè)來(lái)源可以通過(guò)自然界水文循環(huán)不斷得到更新或補(bǔ)充；這個(gè)水量可以由人工加以控制；這個(gè)水量及其水質(zhì)能夠適應(yīng)人類用水的要求”。 根據(jù)上述定義，可以得出水資源最為本質(zhì)的三個(gè)特性是：有效性、可控性和可再生性。有效性是指，只有對(duì)人類生存和發(fā)展具有效用的水分才可以看作是水資源；可控性是指，在

7、對(duì)人類具有效用的水分中，有必要進(jìn)一步區(qū)分通過(guò)工程可以開(kāi)發(fā)利用的那一部分水分；可再生性是指，水資源在流域水循環(huán)過(guò)程中形成和轉(zhuǎn)化，其作為可再生性資源的充分必要條件是保持流域水循環(huán)過(guò)程的相對(duì)穩(wěn)定。 綜合以上討論，特別是水資源最為本質(zhì)的有效性、可控性和可再生性準(zhǔn)則，筆者認(rèn)為：“水資源是對(duì)人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有效用的淡水資源，其來(lái)源為大氣降水，賦存形態(tài)為地表水、土壤水和地下水。水資源在數(shù)量上為扣除降水期蒸發(fā)的總降水量，通過(guò)天然水循環(huán)不斷得到補(bǔ)充和更新，同時(shí)受到開(kāi)發(fā)利用的人工調(diào)控和人類活動(dòng)的其他影響”。 二、水資源評(píng)價(jià)準(zhǔn)則與計(jì)算口徑 2.1 有效性準(zhǔn)則與廣義水資源 從有效性出發(fā)定義水資源，首先

8、是對(duì)傳統(tǒng)意義上的水資源概念進(jìn)行拓展。有效性標(biāo)準(zhǔn)對(duì)傳統(tǒng)水資源涵義的第一個(gè)拓展是，與生態(tài)環(huán)境具有密切關(guān)系的水分都應(yīng)該評(píng)價(jià)為水資源。這是因?yàn)椋行植粌H是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)性資源，而且還滋養(yǎng)了對(duì)人類生存具有頭等重要意義的生態(tài)系統(tǒng)，有效性概念可以同時(shí)體現(xiàn)水資源對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的決定性意義。有效性標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水資源涵義的第二個(gè)拓展是，對(duì)生態(tài)環(huán)境具有效用的水分不僅是徑流性水資源，而且還有部分降水資源。因?yàn)闊o(wú)論是天然生態(tài)還是人工生態(tài)，有效降水都是研究其水分需求的前提，在干旱半干旱地區(qū)就更是如此。由此可以認(rèn)為，從有效性出發(fā)定義的水資源包括了降水中的有效部分和徑流性水資源，是一種廣義水資源5。 國(guó)

9、內(nèi)外習(xí)慣上僅將流域產(chǎn)水量評(píng)價(jià)為水資源，未包含雨水資源的利用量，不能反映水循環(huán)過(guò)程的全部有效水量。在我國(guó)北方地區(qū)徑流性水資源不斷下降的情況下，從流域水循環(huán)的角度整體研究水資源利用問(wèn)題日顯必要。廣義水資源量的提出，對(duì)雨水資源化、節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)和缺水標(biāo)準(zhǔn)的研究具有理論和實(shí)際意義。 廣義水資源與傳統(tǒng)水資源評(píng)價(jià)口徑的區(qū)別主要在于有效降水。有效降水計(jì)算可對(duì)人工生態(tài)系統(tǒng)和天然生態(tài)系統(tǒng)分別進(jìn)行。人工生態(tài)系統(tǒng)對(duì)降水有效利用量的計(jì)算包括植被與水面兩部分，水面部分為降水深與人工水面面積的乘積；植被部分為各類人工植被面積利用降水的有效量之和。對(duì)每種人工植被，用種植面積與單位面積實(shí)際利用的降水深這兩項(xiàng)的乘積作為降水利用的有效

10、量。天然生態(tài)系統(tǒng)利用的有效降水計(jì)算更為簡(jiǎn)單，其水面部分與人工生態(tài)系統(tǒng)相同，其植被部分可認(rèn)為植被面積上的全部降水深均是有效和可以利用的。 2.2 可控性準(zhǔn)則與狹義水資源 從可控性概念出發(fā)研究水資源，是從人工調(diào)控角度對(duì)廣義水資源作進(jìn)一步的區(qū)分。廣義水資源可以分為兩類：一類是有效降水，可為天然生態(tài)系統(tǒng)與人工生態(tài)系統(tǒng)所直接利用，這部分水量難于被工程所調(diào)控，但可以調(diào)整發(fā)展模式增加對(duì)這部分水分的利用；另一類是徑流性水資源，包括地表水、地下含水層中的潛水和承壓水，這部分水量可通過(guò)工程對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用。因此，從可控性準(zhǔn)則定義的水資源是狹義水資源。1980年代初我國(guó)第一次水資源評(píng)價(jià)時(shí)資源量中不包括有效降水部分，

11、相當(dāng)于僅就狹義水資源進(jìn)行評(píng)價(jià)。 流域的多年平均產(chǎn)水量即為狹義水資源量。在基本沒(méi)有開(kāi)發(fā)利用的情況下，流域多年平均產(chǎn)水量即為多年平均河川徑流量。在開(kāi)發(fā)利用量較大不能忽略的情況下，還要加上流域平原區(qū)可以?shī)Z取的潛水蒸發(fā)。這部分“可奪取的”水分大小要視開(kāi)發(fā)利用情況而定，最大量為流域山區(qū)對(duì)平原區(qū)的側(cè)滲補(bǔ)給和平原區(qū)降水對(duì)地下水的補(bǔ)給。對(duì)我國(guó)西北內(nèi)陸河地區(qū)，情況最為簡(jiǎn)單，不重復(fù)的流域總產(chǎn)水量為出山口徑流量、平原區(qū)山前側(cè)滲量、平原區(qū)降水入滲補(bǔ)給地下水量三項(xiàng)之和。一般情況下，流域的產(chǎn)水量會(huì)隨開(kāi)發(fā)利用條件的變化而相應(yīng)變化。如地下水位一定程度的下降，會(huì)加大山前側(cè)滲項(xiàng)和降水入滲補(bǔ)給項(xiàng)，而潛水蒸發(fā)項(xiàng)減少相對(duì)較小，從而使總

12、產(chǎn)水量增加。同樣，渠道襯砌會(huì)減少渠道入滲補(bǔ)給量，田間節(jié)水會(huì)減少田間入滲補(bǔ)給量，大規(guī)模引水會(huì)減少河道入滲補(bǔ)給量，各項(xiàng)開(kāi)發(fā)利用活動(dòng)導(dǎo)致的流域產(chǎn)水量變化，是流域水資源演化的一個(gè)重要方面。 2.3 可再生性準(zhǔn)則與生態(tài)耗用水量和國(guó)民經(jīng)濟(jì)可利用量 從可再生性出發(fā)研究水資源，是對(duì)狹義水資源在可持續(xù)利用意義下再作進(jìn)一步的界定，以便提出社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水資源可利用量。由于水循環(huán)是狹義水資源與廣義水資源的共同基礎(chǔ)，水循環(huán)本身及其相關(guān)過(guò)程的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，是水資源可再生性維持的必要和充分條件。維護(hù)水循環(huán)本身的穩(wěn)定，需要保持水熱平衡和水量平衡；維護(hù)與水循環(huán)相關(guān)的物理、化學(xué)與生態(tài)過(guò)程的穩(wěn)定，需要保持水沙平衡、水鹽平衡和水土平

13、衡。上述各類平衡歸結(jié)到一點(diǎn)，就是在特定的時(shí)段和地域條件下保持有效水量的平衡。對(duì)于工程能夠調(diào)控的狹義水資源而言，其不僅易于為國(guó)民經(jīng)濟(jì)所利用，更是干旱區(qū)非地帶性植被賴以生存的基礎(chǔ)，若在國(guó)民經(jīng)濟(jì)用水和生態(tài)環(huán)境用水之間調(diào)控不當(dāng)，則會(huì)直接影響到流域水循環(huán)的穩(wěn)定，進(jìn)而影響到水資源的可持續(xù)利用。在廣大干旱半干旱地區(qū)，生態(tài)環(huán)境的脆弱性決定了生態(tài)需水具有更高的優(yōu)先級(jí)，因此在狹義水資源中應(yīng)當(dāng)首先滿足特定保護(hù)目標(biāo)下的生態(tài)環(huán)境用水，其余部分才可作為水資源的國(guó)民經(jīng)濟(jì)可利用量5-7。 生態(tài)環(huán)境需水的定義，一般意義上是指與特定生態(tài)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)相聯(lián)系的物理、化學(xué)、生物過(guò)程處于平衡狀態(tài)時(shí)所需要的水分，涉及到不同尺度的水熱平衡、

14、水循環(huán)平衡、水土平衡、水沙平衡、水鹽平衡、水化學(xué)平衡等。干旱半干旱地區(qū)的生態(tài)需水，是指符合生態(tài)保護(hù)目標(biāo)且對(duì)景觀維持及環(huán)境狀況改善起支撐作用的系統(tǒng)，為維持其平衡所要消耗的水分。一般情形，農(nóng)、林、牧業(yè)既具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值也具有生態(tài)環(huán)境功能，其用水屬于廣義的生態(tài)用水。嚴(yán)格意義上的生態(tài)需水，不包括國(guó)民經(jīng)濟(jì)需水中的種植業(yè)和畜牧業(yè)需水。 從生態(tài)建設(shè)的水資源保障條件看，生態(tài)需水可分為可控生態(tài)需水和不可控生態(tài)耗水。可控生態(tài)需水是指植被所利用的徑流性水資源，可通過(guò)水利工程改變徑流的時(shí)空分布，從而控制或影響生態(tài)環(huán)境的水分利用條件。不可控生態(tài)耗水是指植被所消耗的降水中不形成徑流的有效水分，盡管不可控生態(tài)耗水與水利工程無(wú)直

15、接關(guān)系，但其耗水量將不同程度地受到土地利用格局改變的影響。從生態(tài)系統(tǒng)形成的原動(dòng)力不同，又分為天然生態(tài)耗水和人工生態(tài)耗水兩大類。天然生態(tài)耗水是指基本不受人工作用的綠色生態(tài)所消耗水量，包括天然水域和植被所耗水量，在干旱區(qū)天然植被可分為荒漠河岸林、低地草甸、前山帶河谷林、荒漠植被等；人工生態(tài)耗水是指由人工直接或間接維持綠色生態(tài)所需水量，包括為生態(tài)目的種植的人工林草灌溉量和城市景觀供水量，農(nóng)業(yè)灌溉退水維持的人工生態(tài)水量，以及水土保持造林種草所消耗的降水量。 水資源的國(guó)民經(jīng)濟(jì)可利用量，特指在自然條件和經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，狹義水資源中能夠被工程系統(tǒng)一次性開(kāi)發(fā)利用的最大潛在量。這一最大潛在量包括了地表水和地下水兩部分的可利用量，由于二者間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，地表水和地下水的可利用量均不是固定的，要根據(jù)二元模型進(jìn)行計(jì)算。特別是在西北地區(qū)，平原地下水幾乎全由地表水轉(zhuǎn)化而來(lái)，必須根據(jù)不斷變化的動(dòng)態(tài)補(bǔ)給