中國(guó)水資源如何實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置

□王浩 游進(jìn)軍

中國(guó)水資源如何實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置

□王浩 游進(jìn)軍

水資源配置在水利工作中具有重要地位。在水利規(guī)劃中，它既是宏觀決策和方案比選的工具，也是分析水資源承載能力確定以水定發(fā)展、完成水權(quán)初始分配和制定分水方案等重要決策工作的核心工作。水資源配置不僅包括區(qū)域行業(yè)間的水量分配，同時(shí)還包括水資源需求分析、水資源保護(hù)方面的內(nèi)容，也蘊(yùn)含了水利工程的運(yùn)行調(diào)度，需要在水資源評(píng)價(jià)等基礎(chǔ)工作上由不同專業(yè)人員協(xié)作完成。

國(guó)內(nèi)水資源配置的發(fā)展歷程

“就水論水配置”階段。這一階段雖然形成了流域范圍配置的概念，但仍然以水資源本身對(duì)確定性的用戶分配為主，對(duì)于影響配置的社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素缺乏互動(dòng)性的分析。

“宏觀經(jīng)濟(jì)配置”階段。重點(diǎn)研究了水與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的關(guān)系，提出了基于宏觀經(jīng)濟(jì)的水資源合理配置方法。這一階段的水資源配置目標(biāo)主要是經(jīng)濟(jì)效益最大化，從社會(huì)經(jīng)濟(jì)整體出發(fā)將水資源作為資源條件，擴(kuò)大了配置分析的范圍，形成了水與經(jīng)濟(jì)的雙向反饋機(jī)制，從而建立供需動(dòng)態(tài)適應(yīng)的水資源配置模式。通過(guò)這一階段的積累，逐步形成了考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的流域整體水資源配置概念，為推進(jìn)全國(guó)范圍水資源配置工作奠定了基礎(chǔ)，但這一階段的研究和實(shí)際配置工作尚缺乏生態(tài)因素需求和影響的分析。

“面向生態(tài)配置”階段。針對(duì)水生態(tài)問(wèn)題最為嚴(yán)峻的西北內(nèi)陸河流域提出面向生態(tài)的水資源配置方法。隨著生態(tài)需求水分析方法水逐漸成熟，生態(tài)水量配置出現(xiàn)多類研究方法。在實(shí)際應(yīng)用中，面向生態(tài)的配置不僅需要考慮河道內(nèi)生態(tài)需求，也需要考慮改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境的河道外生態(tài)用水，從減少生態(tài)負(fù)面影響和增加生態(tài)效益兩方面衡量，從而增加了決策復(fù)雜性，因此用于解決復(fù)雜決策問(wèn)題的博弈論也逐步引入并應(yīng)用到流域水資源配置中。不同類型的生態(tài)水量配置方法都需要比較生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，而目前仍然存在水的生態(tài)服務(wù)功能或者效益難以評(píng)價(jià)的問(wèn)題，成了面向生態(tài)水資源配置的難點(diǎn)。由于生態(tài)需水與自然狀態(tài)、降水過(guò)程密切相關(guān)，還有待進(jìn)一步深化基于機(jī)理的生態(tài)需水研究以支撐配置工作。

“廣義水資源配置”階段。提出了廣義水資源配置，將大氣有效降水、土壤水和再生水納入水源范圍，同時(shí)重視污水處理、中水回用等再生性水資源利用，并在寧夏地區(qū)開展應(yīng)用。廣義水資源配置理念較為超前，由于目前的水量配置工作一般基于現(xiàn)有的水資源評(píng)價(jià)口徑開展，對(duì)于在現(xiàn)有評(píng)價(jià)體系之外的大氣降水、土壤水等非常規(guī)水源缺乏相應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累，因此在實(shí)際使用中存在較大困難，基于耗水的配置也存在類似問(wèn)題，因此尚有待在實(shí)際工作中逐步推進(jìn)相關(guān)基礎(chǔ)性工作。

“跨流域大系統(tǒng)配置”階段。南水北調(diào)工程是跨流域大系統(tǒng)配置研究的重要推動(dòng)因素，由于南水北調(diào)涉及到長(zhǎng)江、淮河、黃河、海河四大流域，水量分配存在多水源、多用戶、多階段、多目標(biāo)、多決策主體，水資源合理配置是確定工程規(guī)模的基礎(chǔ)?？紤]跨流域工程運(yùn)行受需求、工程和水價(jià)成本、本地水與外調(diào)水關(guān)系等多個(gè)因素影響，系統(tǒng)仿真理論、供應(yīng)鏈管理理論以及"水銀行"等分析方法被引入到跨流域調(diào)水的配置和調(diào)度分析中，并在南水北調(diào)受水區(qū)得到廣泛應(yīng)用。大系統(tǒng)水資源配置技術(shù)既要考慮調(diào)水工程的優(yōu)化調(diào)度效應(yīng)，也需要從水量配置效益角度分析水源區(qū)、受水區(qū)、營(yíng)運(yùn)方等不同利益主體間的協(xié)調(diào)關(guān)系。而目前跨流域調(diào)水的規(guī)劃論證分析和建成后的運(yùn)行需求存在一定偏差，因此對(duì)于已建調(diào)水工程配置一般還是在預(yù)定分水方案和配置優(yōu)先序基礎(chǔ)上與本地水實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置，尚不能完全反映復(fù)雜大系統(tǒng)特點(diǎn)。

“量質(zhì)一體化配置”階段。量質(zhì)一體化配置源于實(shí)際需求，由于不同用戶對(duì)水質(zhì)的要求不同，從而推動(dòng)了結(jié)合水質(zhì)條件的水量配置。相關(guān)研究經(jīng)歷了水利工程水量水質(zhì)聯(lián)合調(diào)度、分質(zhì)供水、聯(lián)合模擬配置等不同階段，目前仍是水資源配置領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一。從現(xiàn)有研究成果看，水量水質(zhì)聯(lián)合配置存在多個(gè)研究方向，由于水環(huán)境因素存在多類指標(biāo)、水污染存在多種類型，治理模式也處于快速發(fā)展過(guò)程中，因此難以采用某一方法或模型適用不同需求。

配置原則和平衡關(guān)系

水資源配置的核心理念是實(shí)現(xiàn)資源、環(huán)境和生態(tài)的綜合承載能力與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展相協(xié)調(diào)，通過(guò)合理配置保持區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的平衡。以下幾類平衡關(guān)系是水資源配置的重點(diǎn)。

水資源量的供需平衡。水量供需平衡是水資源配置中最基本的關(guān)系，是在滿足水源用戶之間的配置關(guān)系和優(yōu)先序基礎(chǔ)上尋求供水效益最大化。影響需求的主要因素是經(jīng)濟(jì)總量、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和用水效率。影響供給的主要因素為供水工程能力，包括地表水、地下水、跨流域調(diào)水、再生水等不同類型的水源工程及其運(yùn)行方式。

污染排放和自凈處理之間的平衡。水污染和治理之間也存在動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系是實(shí)現(xiàn)各類污染物質(zhì)排放總量與削減總量之間的平衡，主要影響因素是河流水體自凈能力、污水排放量和處理能力。

水資源開發(fā)與生態(tài)保護(hù)的平衡。由按照生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)的觀點(diǎn)，水資源開發(fā)利用導(dǎo)致的水循環(huán)天然生態(tài)服務(wù)功能要盡可能少的下降，相應(yīng)的人工生態(tài)服務(wù)功能要盡可能多的上升，同時(shí)還要有相應(yīng)增加的經(jīng)濟(jì)服務(wù)功能。

水投資來(lái)源與分配的平衡。水技資來(lái)源于經(jīng)濟(jì)積累，水投資增加，水問(wèn)題得到緩解，可以增加社會(huì)凈福利，但也會(huì)導(dǎo)致其他部門的發(fā)展速度下降和社會(huì)凈福利減少。這種反饋機(jī)制決定了存在一個(gè)水投資與其他技資比例的合理區(qū)間，在區(qū)間內(nèi)流域或區(qū)域的社會(huì)凈福利會(huì)保持在較高水平。此外，水投資也有不同類型，包括水源開發(fā)、水環(huán)境保護(hù)治理、節(jié)水等。水投資平衡即水投資在社會(huì)總投資中應(yīng)占據(jù)合理的比例并保持各類建設(shè)治理措施的均衡。

發(fā)展方向

多維調(diào)控決策機(jī)制下的配置。需要建立:以耗水控制為中心的水平衡決策機(jī)制;以水循環(huán)系統(tǒng)健康為中心的生態(tài)決策機(jī)制;以公平為核心的社會(huì)決策機(jī)制;以邊際成本和社會(huì)凈福利為中心的經(jīng)濟(jì)決策機(jī)制;以水量水質(zhì)聯(lián)合配置為中心的環(huán)境決策機(jī)制。追求流域區(qū)域的生態(tài)-經(jīng)濟(jì)服務(wù)價(jià)值最大。

基于效率的水資源配置。綜合各類平衡關(guān)系和決策機(jī)制，對(duì)水資源配置的目標(biāo)界定可以認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)綜合效率最高的水資源調(diào)控，使得低效端的水向高效端的水轉(zhuǎn)化。水資源配置的發(fā)展方向就是要遵循各-類決策機(jī)制實(shí)現(xiàn)綜合用水效率最高。基于效率的水資源配置就是通過(guò)多維臨界整體調(diào)控，減少經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)中的低效蒸發(fā)，增加高效蒸發(fā)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境綜合效益提高;通過(guò)經(jīng)濟(jì)端的高效用水，將節(jié)約下來(lái)的水分還給生態(tài)系統(tǒng)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)良性互動(dòng)。

低碳模式的水資源配置。水資源配置的另一個(gè)重要發(fā)展方向是面向低碳的水資源配置，實(shí)現(xiàn)真實(shí)的節(jié)水和“節(jié)能減排”。低碳模式的水資源配置就是基于“自然-社會(huì)”水循環(huán)與碳循環(huán)機(jī)理，辨識(shí)區(qū)域碳水稠合作用機(jī)制，構(gòu)建碳水禍合概念系統(tǒng)，繪制碳水藕合系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，結(jié)合碳水稠合模型和野外原型觀測(cè)技術(shù)定量化識(shí)別碳水藕合機(jī)制，其核心是增加生態(tài)用水以增加碳捕獲能力，同時(shí)在社會(huì)水循環(huán)中促進(jìn)節(jié)水以減少碳排放?！?/p>

2016-03-03

注：源自《水利文萃》2016年第1期第43頁(yè)。