供水與用水合理性辨識原則與方法

游進軍，馬真臻，王 婷

（中國水利水電科學研究院 流域水循環(huán)模擬與調控國家重點實驗室，100038，北京）

隨著生態(tài)文明建設的全面推進和最嚴格水資源管理制度的深入貫徹，我國水資源供需形勢出現(xiàn)明顯變化，綜合調控供需關系是落實“把水資源作為最大的剛性約束”“堅決抑制不合理用水需求”的基礎，供用水的合理性和問題識別愈發(fā)重要。已有的水資源開發(fā)利用評價通常以現(xiàn)狀供用水統(tǒng)計和缺水分析為主，水資源開發(fā)利用合理性研究又多采用指標方法綜合評判，供水和用水的合理性存在一定混淆，缺乏對二者獨立評價，不利于指導實際工作。本文分析供水和用水的特點，提出其合理性判斷原則和依據(jù)，通過影響因素分析，辨識水資源供給和需求的調控方向，為相關研究和水資源管理工作提供參考。

一、現(xiàn)有合理性評價方法

水資源開發(fā)利用合理性評價在實際工作和研究中均有涉及。實際工作中主要以相關規(guī)范為指導，如《水資源規(guī)劃規(guī)范》（GBT 51051—2014）提出以開發(fā)利用引起的生態(tài)環(huán)境問題作為不合理利用的評價依據(jù)，《水資源供需預測分析技術規(guī)范》（SL 429—2008）也有相似要求?！度珖Y源綜合規(guī)劃技術大綱》將地下水超采、不符合水質要求以及超指標分水的供水量作為現(xiàn)狀不合理供水，《河湖生態(tài)環(huán)境需水計算規(guī)范》（SL/Z 712—2014）提出以生態(tài)環(huán)境需水量閾值為控制的全國不同分區(qū)水資源開發(fā)利用程度合理性判別參考標準。

政策性指標約束也是合理性評價的重要依據(jù)，在各級行政區(qū)“三條紅線”控制指標發(fā)布后，用水總量控制指標成為供水合理性判別的重要標準。在用水側，農(nóng)業(yè)作為用水大戶，《節(jié)水灌溉技術規(guī)范》（SL 207—98）、《節(jié)水灌溉工程技術標準》（GB/T 50363—2018）等對灌溉用水提出了節(jié)水標準要求，一定程度是評價用水合理性的標準。

在“節(jié)水優(yōu)先”的理念和政策推動下，用水側的合理性評價在實際工作中也逐步增強，用水總量和用水效率紅線成為區(qū)域用水合理性評價的重要標準，《城市節(jié)水評價標準》（GB/T 51083—2015）對城市用水的合理性提出了評價要求和指標。水利部出臺了《規(guī)劃和建設項目節(jié)水評價技術要求》對區(qū)域總體用水合理性評價提出了分析方法?？傮w而言，實際工作主要是問題導向，以不合理的水資源開發(fā)評價為主。

文獻查閱表明，已有研究以水資源開發(fā)利用合理性評價為主。一類是以水資源開發(fā)利用程度作為合理性評價標準，包括具有廣泛影響的流域水資源開發(fā)程度不超過40%標準，中國工程院“西北水資源”課題組提出的在西北內陸干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟系統(tǒng)的耗水各占50%為宜等，《河湖生態(tài)環(huán)境需水計算規(guī)范》也提出了全國分區(qū)水資源開發(fā)利用率合理閾值。另一類是以綜合指標評價，包括以水資源開發(fā)利用程度為主，考慮各類影響因素組合形成的評價方法，以及分析各類影響因素形成的綜合指標評價；也有以可持續(xù)原則為依據(jù)對用水合理性進行綜合評價的研究。隨著對節(jié)水和用水效率的重視以及水資源論證工作的逐步完善，針對不同類型用戶取用水的合理性評價研究逐漸增加，為實際管理工作提供了參考依據(jù)。

水資源開發(fā)利用合理性評價分析方法逐步改進。一方面評價方法綜合性增強，考慮了更多影響因素，包括水資源利用的可持續(xù)性、水與經(jīng)濟社會發(fā)展的協(xié)調性、工程能力等；另一方面評價目標與管理需求逐步接軌，對不同類別用戶提出了分類標準。但現(xiàn)有研究仍存在不足，綜合評價將供給端和需求端作為整體評價，忽視了供水和用水的合理性具有差異；采用定額標準等方式對用水合理性評價缺乏對區(qū)域水資源條件以及供需動態(tài)協(xié)調的考慮，對實際工作的指導性不足。供用水合理性評價的目的主要是分析尋找問題，提出解決辦法。供用兩端的影響因素不同，因此針對各自的特點剖析問題更有利于提出調控手段。

二、合理性評價原則

按照“把水資源作為最大的剛性約束”的理念，合理的水供求關系應該服從“以水定需”，反映水資源條件和用戶的科學依存，這是評價水資源開發(fā)利用合理性的基本要求，在一定程度上也是已有評價方法的依據(jù)?！耙运ㄐ琛苯Y合實際也就是要回答“什么水？需什么？如何定？”。用水是需水實際發(fā)生的結果，因此將上述三個問題反映為供水和用水合理性的評價原則：①“水”是可利用有保障的水，通過開發(fā)利用程度和能力反映供水合理性；②“需”是必要合理的用水需求，通過用戶和效率反映用水合理性；③“定”是解決水與需的協(xié)調匹配關系、提高效率，反映供需配置關系的合理性。

上述原則反映了供水和用水的不同特點。

1.供水合理性判別

供水側重在安全性，包括針對開發(fā)強度和保障要求兩方面的安全。首先是資源本底安全，體現(xiàn)開發(fā)的上限，必須維持水循環(huán)健康和生態(tài)安全，超過合理限度的開發(fā)即存在不合理性。其次是供水安全，體現(xiàn)能力保障的下限，供水要能滿足發(fā)展需求，滿足相應用戶保障要求的供水才具有合理性。綜合來看，供水合理性既需要有必要的工程調控能力支撐，同時又要控制開發(fā)強度，即開發(fā)規(guī)模適度且可控。

2.用水合理性判別

用水合理性包括用戶合理和效率合理，以是否符合區(qū)域的經(jīng)濟社會發(fā)展要求和用水效率水平來衡量。用戶合理是指符合社會基本需求和發(fā)展目標的用戶，是用水合理的必要條件。效率合理是指符合當前經(jīng)濟技術條件的用水效率水平，需要作可行性判別。綜合來看，用水合理性應當是滿足必要需求且不浪費。供水和用水的合理性構成如圖1所示。

3.“以水定需”下供用水合理性判別

由于不同水源的來水特征、水質狀況、調節(jié)保障能力不同，不同用戶對水量、水質和供水保證率的要求也不相同，從水源供給到滿足用戶用水需求之間還應有合理的配置關系，達到“優(yōu)水優(yōu)用、減少損耗、公平高效”的目的。綜上分析，“以水定需”下的供用水合理性判別要求如圖2所示。

三、評價要點和特征分析

1.供用水合理性評價

根據(jù)上述原則，供水合理性主要是從資源條件出發(fā)，按照承載能力或者水資源可利用量作為邊界評價，擠占生態(tài)的水量即為不合理。評價對象應該以流域、河流為主體，區(qū)域尺度必須依托于已明確的水量分配框架。在此基礎上，進一步結合用戶要求對供水安全性評價，不滿足用戶水質、保證率要求的供水也應作為不合理的供水。因此，不合理供水包括擠占生態(tài)的供水，如地下水超采、深層水開采以及未滿足基本生態(tài)流量的供水，以及不符合用戶水質要求的供水；對區(qū)域而言，還包括超指標取水的供水。

圖1供水和用水的合理性構成

用水合理性應考慮是否為區(qū)域生存和發(fā)展所必須，具體應以是否符合國家戰(zhàn)略和區(qū)域發(fā)展總體戰(zhàn)略要求評價。評價對象應該以具體用戶為主，區(qū)域尺度可以用水效率紅線為參考。因產(chǎn)業(yè)布局不符合國家戰(zhàn)略需求和水資源條件的用戶用水，以及用水效率偏低導致的用水浪費均屬于不合理的用水。不合理的用戶包括未納入法定規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)布局要求的高耗水行業(yè)用戶，不在國土空間規(guī)劃的農(nóng)田灌溉用戶，屬于“環(huán)保負面清單”的行業(yè)用戶。用水浪費是指用水效率低于可參考標準的超額用水。

圖2“以水定需”理念下的供用水合理性判別要求

2.供用水合理性差異

供水和用水合理性分析具有明顯差異。首先是評價對象，供水具有宏觀性，合理性應以流域區(qū)域為單位評判；用水具有微觀性，應針對用戶個體衡量。其次是評價方式，供水具有單一性，核心是對水資源開發(fā)強度的評判；用水具有綜合性，需要結合用戶性質、效率以及行業(yè)規(guī)劃等其他信息來綜合評價。第三是評價效果，供水具有關聯(lián)性，評價流域或區(qū)域范圍不同時，開發(fā)強度可能有不同的結果，在總量控制合理的條件下也存在內部時空分布的合理性；用水具有獨立性，一個用戶的合理性不能影響其他用戶。最后，二者的評價標準均具有動態(tài)性，供水合理性與生態(tài)水量標準密切相關，而用水合理性則與用戶優(yōu)先級相關，效率的合理性也具有明顯的時效性和區(qū)域性特征。

根據(jù)上述分析，不同于現(xiàn)有的水資源開發(fā)利用合理性綜合評價，供水和用水的合理性評價具有相對獨立性。針對供水的評價不應涉及用戶需求和用水效率合理性，不合理供水可以供給滿足合理的用戶，用水不合理不一定影響區(qū)域供水具有合理性，二者沒有必然聯(lián)系。當資源有限而社會經(jīng)濟規(guī)模超過水資源承載能力或者產(chǎn)業(yè)水平落后于社會平均水平時，兩種合理性會產(chǎn)生矛盾。

以兩類比較典型的情況分析二者矛盾。第一類是水資源條件相對薄弱但人口密集、經(jīng)濟規(guī)模較大的區(qū)域，水量開發(fā)超過合理限度（地下水超采、生態(tài)被擠占），但支撐的用戶需求是合理的，存在用水合理但供水不合理。如海河流域地下水超采、地表用水擠占，供水明顯不合理，但超采的水量又支撐了必要的生活生產(chǎn)且效率較高，用水合理。另一類是對于部分水量充沛的區(qū)域，用水效率偏低但開發(fā)強度不高，存在供水合理但用水不合理，如西藏、海南等區(qū)域。

高耗水產(chǎn)業(yè)合理性判別也是實際工作中常見的問題，尤其是對水資源條件薄弱、開發(fā)程度較高區(qū)域需要根據(jù)供用兩端情況判別，不能簡單一刀切。具體可以分以下幾種情況分析：①滿足國家戰(zhàn)略目標，其需求即為合理的，例如西北地區(qū)的能源基地，糧食主產(chǎn)區(qū)的農(nóng)業(yè)灌溉等，但必須滿足可參照的高標準節(jié)水要求；②具有極大商品價值的用戶，如地理標志性產(chǎn)品、具有特殊歷史文化傳承的生產(chǎn)，可以認為是合理的，但應確定其水量利用上限，例如天津小站稻、北京京西稻種植等。類似的，如果愿意承擔足夠高的水價成本，耗水性的產(chǎn)業(yè)或者奢侈性的用水可以認為是合理的，如洗車、洗浴以及其他娛樂性用水。③歷史原因形成的現(xiàn)存不合規(guī)劃要求的用戶，在其布局調整的實施期內，其用水具有合理性。

生態(tài)用水合理性判定同樣是實際中面臨的問題。河道內生態(tài)需水是分析供水合理性的約束和依據(jù)，河道外生態(tài)用水原則上應在用水端進行合理性判定。具有重要保護意義的生態(tài)需求用戶可分為兩種情況。第一種是保障特定的重要生態(tài)保護目標生境條件的生態(tài)用水，包括重點保護生物的特定水位、流量要求等，如扎龍濕地等重點濕地補水。第二種是區(qū)域生態(tài)水量整體虧缺，或在現(xiàn)有剛性需求用戶擠占生態(tài)用水不能完全退出的情況下，需要對被擠占的生態(tài)用戶給予關鍵補水，例如華北地下水超采的重點漏斗區(qū)回補、重點洼淀補水。需要指出，這種補充具有臨時性質，在擠占生態(tài)的經(jīng)濟用水短期內不能退出的情況下，以解決重點區(qū)域和關鍵時期為主，防范出現(xiàn)嚴重生態(tài)問題，而不是整體性的生態(tài)修復。長遠看生態(tài)用水的解決應該通過需求調控將擠占的水源置換回歸生態(tài)用戶。

四、影響因素和動態(tài)協(xié)調方向

供用水合理性分析的目的主要是診斷水資源開發(fā)利用的現(xiàn)狀問題，在此基礎上對供給和需求進行調控，為管理提供方向和手段。上述分析表明，供水合理性不等于用水合理性，調控手段應針對影響供用水合理性的因素開展。發(fā)現(xiàn)供用水不合理的問題后，通過分析影響因素提出針對性調控措施解決二者的矛盾。供水合理性影響因素包括水資源條件、生態(tài)約束、工程能力等，用水合理性影響因素包括社會經(jīng)濟規(guī)模和布局、用戶重要性、用水效率等，各類因素均具有動態(tài)性。

圖3供需合理性的動態(tài)協(xié)調

圖4供需協(xié)調的動態(tài)調控模式

供水側影響因素中，水資源條件相對穩(wěn)定，但受氣候變化影響、水資源評價系列選擇存在不同的結果，非常規(guī)水源開發(fā)也會帶來水源條件的變化。此外，跨流域跨區(qū)域調水可以改變可利用的水源條件，是供給側調控分析的焦點問題。生態(tài)約束受河道內需水分析方法、標準的影響，從保障基本要求到適宜需水，其結果很大程度決定了可利用的水資源量狀況。已有區(qū)域取水總量約束控制指標可作為考慮了水資源條件和生態(tài)約束的共同結果。工程狀況是將水資源轉化為供水的途徑，既涉及開發(fā)規(guī)模控制，也涉及安全保障能力提升，是供給側調控的核心手段。

用水側影響因素中，社會經(jīng)濟規(guī)模布局既包括現(xiàn)狀，也涉及未來規(guī)劃，是用水調控的重點內容。重點用戶是考慮民生、發(fā)展目標區(qū)域需要優(yōu)先保障的行業(yè)，應在合理的基礎上劃分優(yōu)先級，為管控提供依據(jù)。用水效率既包括萬元GDP用水量等綜合指標，也包括針對行業(yè)、用戶的節(jié)水指標，其評判標準需要根據(jù)對象選用不同標準，也要考慮行業(yè)發(fā)展變化的平均水平，對新老用戶分別提出要求?？紤]到資源有限性的特點，用水合理性分析還包括協(xié)調需要與可能的關系，在合理的基礎上明確重要性和保障優(yōu)先序。除了上述因素，供用水合理性評價存在尺度問題，評價范圍的變化可能會帶來同一區(qū)域評價結果的變化。

供用水關系中供水合理是基礎，用水合理是目標。根據(jù)現(xiàn)狀供用水合理性識別的影響因素分析，可以指導未來水資源供需調控，使二者關系更為協(xié)調，供需兩側動態(tài)協(xié)調關系如圖3所示。供水側重點是安全性要求，通過開發(fā)規(guī)模的控制確保水循環(huán)穩(wěn)定健康，實現(xiàn)水資源利用可持續(xù)，通過工程能力的提升，提高保障程度和可靠性。需水側重點是突出優(yōu)先性要求，提出合理需求和合理效率下的用水保障順序，支撐經(jīng)濟社會健康發(fā)展。協(xié)調供需關系的方向即是根據(jù)實際情況分析供需雙側調控重點，確保剛性需求必須滿足，基本生態(tài)優(yōu)先，兼顧公平和效率，合理需求得到保障，經(jīng)濟生態(tài)逐步均衡，達到高質量的供需協(xié)調關系。

考慮供需動態(tài)協(xié)調關系，二者的合理調控模式如圖4所示。在供水和需水合理的基礎上，通過配置調控實現(xiàn)不同保障質量的水源對不同優(yōu)先級用戶的協(xié)調供給。具體手段是通過工程對水源進行時空調節(jié)，使來水過程與需求過程相適應、水源空間分布與需求空間分布相匹配，落實總量控制目標與供需過程協(xié)調，實現(xiàn)區(qū)域用戶均衡、優(yōu)水優(yōu)用、經(jīng)濟高效。

供需調控應根據(jù)現(xiàn)狀供用水不合理狀況和未來發(fā)展需求，提出控制發(fā)展規(guī)模、提升用水效率、增強工程能力和增加外調水源等不同手段。供需調控不應僅滿足于總量指標，在供需兩側均滿足合理性要求基礎上，還應加強內部均衡調控。一是解決局部的供需矛盾，使得配置布局更合理，提高用戶配置效率，減少輸配水損失，提高效益；二是通過提高用水效率，減少用水浪費和污染物排放，提高環(huán)境質量；三是完善工程布局，增強應急保障能力；四是分析可能的缺水和富余可供水量，為科學分析論證跨流域跨區(qū)域調水提供基礎。 ■