水資源開發(fā)利用總量控制方法研究

水資源開發(fā)利用總量控制方法研究

水資源的總控制是實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理體系的重要組成部分。它對(duì)改善水資源的使用不足，提高水資源的使用效率和效率起到了很好的作用。水資源具有時(shí)空有限性。在水資源匱乏的地區(qū)或者時(shí)期內(nèi),可供人類利用的水資源尤其緊張。如何在有限的水資源條件下,實(shí)現(xiàn)水資源的合理開發(fā)利用和有效保護(hù),是水資源開發(fā)利用總量控制研究的主要目標(biāo)。水資源開發(fā)利用總量控制研究的核心是選擇合適的總量控制指標(biāo)體系,科學(xué)計(jì)算指標(biāo)體系中各指標(biāo)的控制閾值,并制定出切實(shí)可行的實(shí)施方案。由此可見,水資源開發(fā)利用總量控制的研究方法即指標(biāo)體系及其指標(biāo)值的確定方法。本文在仔細(xì)參閱以往相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,歸納總結(jié)出三類主要的總量控制研究方法,并對(duì)這些研究方法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件進(jìn)行了比較分析,之后對(duì)研究方法中亟須解決的問題進(jìn)行了探討。1全球績效研究方法1.1水資源開發(fā)利用總量控制的其他方面水資源開發(fā)利用總量控制是水資源管理的宏觀層面,涉及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、環(huán)境、資源等多個(gè)方面的因素,其指標(biāo)體系的劃分和指標(biāo)值的確定需要綜合考慮這些因素,才能制定出公平有效、實(shí)際可行的總量控制實(shí)施方案。社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面需要考慮的因素有社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及產(chǎn)業(yè)布局、行業(yè)用水效率及用水定額等;生態(tài)環(huán)境方面需要考慮水環(huán)境容量、污染物排放量、水功能區(qū)管理目標(biāo)及納污能力、河道內(nèi)生態(tài)用水量及下泄水量、地下水埋深等;水資源方面則需要考慮區(qū)域/流域水資源條件、開發(fā)利用程度、水資源管理水平、水資源承載力等。綜合分析各項(xiàng)因素,結(jié)合流域/區(qū)域?qū)嶋H情況,根據(jù)總量控制內(nèi)涵和指標(biāo)構(gòu)建原則,確定總量控制指標(biāo)體系,最后利用已有數(shù)據(jù)計(jì)算出指標(biāo)值。已有數(shù)據(jù)包括當(dāng)?shù)厮Y源評(píng)價(jià)、水資源規(guī)劃、取水許可、水資源公報(bào)等數(shù)據(jù)資料。分析計(jì)算法需要研究者充分考慮影響總量控制指標(biāo)的各項(xiàng)因素,盡可能多地收集整理相關(guān)數(shù)據(jù)資料,并且要全面了解國家和地方的有關(guān)水資源的法律法規(guī)、辦法條例、決議協(xié)議等,合理設(shè)置總量控制指標(biāo)體系,科學(xué)計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)值。水資源開發(fā)利用總量控制的對(duì)象一般分為兩類,一類是對(duì)水資源開發(fā)量的控制指標(biāo)的確定,一類是對(duì)水資源利用量的控制指標(biāo)的確定。前者如取水許可總量、水資源可利用總量、地下水可開采量等,這類指標(biāo)值的確定可通過綜合分析和公式計(jì)算實(shí)現(xiàn)。陶潔等依據(jù)指標(biāo)選取原則和“三條紅線”的內(nèi)涵,參考相關(guān)文獻(xiàn),確定指標(biāo)體系,然后根據(jù)有關(guān)協(xié)議、決定等前期公布的數(shù)據(jù)確定取水許可總量控制指標(biāo)值,利用相關(guān)公式計(jì)算水資源可利用量和地下水可開采量控制指標(biāo)值。后者如工業(yè)用水總量、農(nóng)業(yè)用水總量、耗水總量等,這類指標(biāo)值也可通過綜合分析和簡單計(jì)算確定,如文獻(xiàn)用水總量的確定方法:綜合參考相關(guān)配置規(guī)劃報(bào)告和取水許可協(xié)議等,依據(jù)水資源已有的各項(xiàng)計(jì)算成果,考慮不同水資源的特性,計(jì)算出用水總量控制指標(biāo)值。1.2基于優(yōu)化模型的水資源總量控制水資源的開發(fā)利用受到自然水循環(huán)和社會(huì)水循環(huán)的雙重影響。從自然界取多少水才能既不影響水循環(huán)的穩(wěn)定性,又不損害社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展?僅依靠人工的調(diào)整,往往較難得到理想的結(jié)果,而且不利于水資源管理效率的提高。通過建立計(jì)算機(jī)模型對(duì)水循環(huán)和水資源調(diào)控進(jìn)行模擬和優(yōu)化,輔助水資源總量控制指標(biāo)方案的制定,能較好地提高總量分配的合理性,使總量控制指標(biāo)更具說服力。胡四一等以初始水權(quán)分配方案為允許取水量總量控制目標(biāo),利用水量分配仿真模型與水功能區(qū)納污能力計(jì)算模型的耦合模型,對(duì)區(qū)域允許取水量與允許排污量進(jìn)行統(tǒng)一分配。通過優(yōu)化分析與模擬計(jì)算,給出任意年型的允許取水量與允許排污量統(tǒng)一分配方案。允許取水量的分配由水量分配仿真模型依據(jù)初始水權(quán)分配方案計(jì)算實(shí)現(xiàn),把初始水權(quán)與允許取水量統(tǒng)一起來,既能很好地遵守流域機(jī)構(gòu)賦予各行政區(qū)的水權(quán),又能使允許取水量與區(qū)域?qū)嶋H需水量基本吻合?；谒Y源多維調(diào)控理論與方法的水資源總量控制研究,首先借助多目標(biāo)優(yōu)化模型生成若干調(diào)控方案集,通過方案集的分析提出八大總量控制目標(biāo)?？刂浦笜?biāo)的選取以擬定的六項(xiàng)原則為依據(jù)確定。最后在總量控制策略的指導(dǎo)下,利用水量平衡模型對(duì)選定的控制指標(biāo)進(jìn)行分析調(diào)算,得到各項(xiàng)總量控制指標(biāo)值(總量控制方案)。作者在研究中使用了優(yōu)化模型和模擬模型兩類重要工具,對(duì)控制指標(biāo)的選取和指標(biāo)值的核算起到了有益的幫助。胡震云等從微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度研究用水總量控制,提出了基于水資源利用技術(shù)效率的區(qū)域用水總量控制的理念和思路,明確了水資源利用技術(shù)效率的定義,構(gòu)建了基于水資源利用技術(shù)效率的區(qū)域用水目標(biāo)水量測算模型。在此理論指導(dǎo)下,作者確定了具有明顯投入、產(chǎn)出的農(nóng)業(yè)、工業(yè)用水的總量控制目標(biāo)值。1.3流域水權(quán)配置現(xiàn)狀通過水資源評(píng)價(jià)、規(guī)劃等前期工作,確定區(qū)域可供利用的水資源總量,然后依據(jù)國家和地方的法規(guī)條例,參考水資源的其他統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展規(guī)劃,把該水資源總量逐級(jí)分解到各個(gè)較低級(jí)別的行政區(qū)域或者水資源分區(qū),最后具體到用水戶。用水總量控制有國家層面的,如《全國水資源綜合規(guī)劃》2015年、2020年、2030年全國用水總量分別控制在6350億m3、6700億m3、7000億m3以內(nèi)的要求;還有流域?qū)用娴?如長江流域的用水控制總量為2020年2256.2億m3,2030年2310.7億m3。汪黨獻(xiàn)等探討了全國層面進(jìn)行水資源總量控制指標(biāo)制定的原則、思路、依據(jù)、方法和流程,指出總量控制指標(biāo)分解可借鑒其他資源分配及總量控制分解方法,如關(guān)于能源以及污染物總量控制指標(biāo)分解的研究,一般采用多參數(shù)權(quán)重法或因素法等。對(duì)于該類研究,多從影響總量控制指標(biāo)的要素出發(fā),構(gòu)建因素指標(biāo)體系,選擇合適的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行總量指標(biāo)分解。曾祥等以《全國水資源綜合規(guī)劃》和《長江流域及西南諸河水資源綜合規(guī)劃》配置的用水量為基礎(chǔ),先將全國用水總量控制指標(biāo)分解到長江流域;再以《全國水資源公報(bào)》等數(shù)據(jù)資料將總量控制指標(biāo)分解到省級(jí)行政區(qū);然后以《長江流域水資源綜合規(guī)劃》中水資源二級(jí)區(qū)套省級(jí)行政區(qū)的取用水成果作為依據(jù)進(jìn)行折算,將總量控制指標(biāo)分解到省級(jí)行政區(qū)套河流水系;最后將用水總量控制指標(biāo)分解到具體控制斷面。林德才等也是以流域?yàn)閱卧?確定總可供水量,然后分解到流域內(nèi)行政區(qū)域,再經(jīng)過轄區(qū)內(nèi)多次分解,最后直接面對(duì)各用水戶。2存在的問題2.1在一定的復(fù)歸內(nèi)容上存在偏差,存在兩種指標(biāo)水資源開發(fā)利用總量控制研究的前提是對(duì)相關(guān)概念的理清,在此基礎(chǔ)上才能明晰研究思路,確定研究范圍,找準(zhǔn)研究對(duì)象,設(shè)置合理的指標(biāo)體系。在有些文獻(xiàn)的研究中,往往還沒有弄清楚一些概念的含義,就根據(jù)擬定的原則進(jìn)行指標(biāo)選取,由此計(jì)算的指標(biāo)值必然存在謬誤。如水資源可利用量、取水總量、供水總量、用水總量、耗水總量等水量名詞的含義,用水總量控制、取水總量控制、取水許可總量控制、開發(fā)利用總量控制、耗水總量控制等概念的區(qū)別和聯(lián)系,這些都是水資源總量控制研究必須首先搞清楚的問題。2.2水資源總量控制構(gòu)建應(yīng)采用的指標(biāo)選取原則總量控制指標(biāo)的選取具有主觀性,需要研究者綜合考慮各種相關(guān)因素,準(zhǔn)確把握研究對(duì)象和目標(biāo),嚴(yán)格遵照選取原則進(jìn)行指標(biāo)選取。指標(biāo)選取原則是減少主觀性的關(guān)鍵因素,應(yīng)全面詳細(xì)地羅列出來。指標(biāo)選取原則應(yīng)具有一般性,在任何水資源總量控制的研究中都是普遍適用的;對(duì)比以往的研究發(fā)現(xiàn),各有各的指標(biāo)選取原則,沒有統(tǒng)一性,這不利于水資源總量控制理論體系的形成和指標(biāo)的選取。因此,今后應(yīng)研究形成總量控制指標(biāo)體系選取的一般性原則,并使其成為水資源總量控制研究的統(tǒng)一原則。2.3水資源總量控制的研究方法水資源總量控制的研究方法多種多樣,在今后的探索中還會(huì)涌現(xiàn)出更多的新方法。這些方法都有哪些優(yōu)缺點(diǎn),獲得的結(jié)果是否合理,能否提高水資源的管理效率,達(dá)到水資源合理開發(fā)和高效利用的目的,仍需要在今后的實(shí)踐中不斷分析和比較。水資源總量控制的研究方法各有特點(diǎn),如分析計(jì)算法考慮的因素比較全面,有利于實(shí)現(xiàn)指標(biāo)分配的公平性;模擬優(yōu)化法能形成更合理的指標(biāo)分配方案集;總量分解法自上而下的水資源總量的區(qū)域分解則使各項(xiàng)指標(biāo)嚴(yán)格控制在總量的范圍內(nèi)。不同方法的綜合使用可以揚(yáng)長避短,使研究成果更趨科學(xué)合理。因此,未來水資源總量控制的研究在繼續(xù)加強(qiáng)方法創(chuàng)新的基礎(chǔ)上,應(yīng)嘗試已有方法的綜合集成,這對(duì)水資源總量控制研究方法的發(fā)展大有裨益。3水資源開發(fā)利用總量控制研究方法作為最嚴(yán)格水資源管理“三項(xiàng)制度”之一的水資源開發(fā)利用總量控制制度,其“控制紅線”的劃定就是根據(jù)該項(xiàng)制度的要求,設(shè)置總量控制指標(biāo)體系,計(jì)算指標(biāo)值,確定切實(shí)可行的實(shí)施方案。為此,總量控制指標(biāo)體系及指標(biāo)方案的確定方法即總量控制的研究方法,就成為了該項(xiàng)制度由理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐的關(guān)鍵。本文在大量文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上,對(duì)以往的水資源總量控制的研究方法做了深入了解,歸納出了三類主要的研究方法:分析計(jì)算法、模擬優(yōu)化法和總量分解法。分析計(jì)算法需要研究者掌握大量相關(guān)信息,全面收集各類數(shù)據(jù)資料,綜合分析各項(xiàng)因素,進(jìn)而合理設(shè)置指標(biāo)體系,并科學(xué)計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)值;模擬優(yōu)化法借助模擬和優(yōu)化兩類模型計(jì)算總量控制的指標(biāo)值,并能生成各種年型的控制指標(biāo)實(shí)施方案。模型的使用有助于提高水資源管理的效率,使研究成果更具說服力;總量分解法是一種自上而下的總水量逐層分解的總量控制方法,能使各項(xiàng)指標(biāo)嚴(yán)格控制在總量的范圍內(nèi)。該方