水资源生命周期理论初探*

王瑞波，姜文来

(1.中国农业科学院农业经济与发展研究所，北京 100081;2.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081)

水是人类生存和经济社会发展所必不可少的自然资源。我国属于水资源严重短缺国家，目前面临着用水效率低，水环境质量恶化等严重问题，水资源短缺已经成为制约我国国民经济和社会发展的瓶颈，而提高水资源利用率和利用效率则是破解这一“瓶颈”的关键。

生命周期 (Life Cycle)的概念来自于生物学，后来，经济学家和管理学家将其引入到企业和产品中来，创立了企业生命周期理论和产品生命周期理论。经过不断发展和完善，生命周期的概念已被广泛应用到政治、经济、环境、技术、社会等诸多领域。水资源作为一种特殊的资源也具有生命周期，通过研究水资源生命周期各个阶段的使用和管理，探讨水资源增值的机制和模式，可以有效地提高水资源利用效率，对于解决目前我国面临的水危机意义重大。

为了提高水资源利用效率、加强水资源管理，学者们以资源经济学、管理学、制度经济学和生态学等学科理论为指导，从水资源承载力、水资源优化配置、水价、水权、水市场、水资源可持续利用等方面开展了系统的研究，取得了一系列的成果。然而，从水资源生命周期的视角来研究如何提高水资源利用率和利用效率、实现水资源增值、完善水资源管理体系的研究在已有文献中较为少见。该文从水资源生命周期的内涵、特征、实物量与价值量流动等方面对水资源生命周期理论进行了初步探讨，为进一步完善水资源管理体系，优化水资源配置，提高水资源利用率和利用效率提供思路。

1 水资源生命周期的概念内涵

水资源作为一种特殊的资源，不仅具有自然资源的特征，而且还具有生产资料和生活资料的双重经济特征，同时水资源还是整个人类社会的共同财富，故而也具有社会特征。因此，水资源与一般产品有明显的差异，其生命周期的内涵与一般产品的生命周期内涵自然也有显著差别，主要表现在其来源的特殊性和废弃后产生的效应不同。目前，除少数的讨论外，还很少有人就水资源生命周期问题进行研究。卢兵友认为水资源生命周期过程应该包括5个步骤:一是对降水的自然蓄存;二是靠生物作用蓄存和涵养降水;三是靠农艺措施蓄存降水，包括生物蓄水和农艺如耕作措施拦蓄降水等;四是引导降水蓄存到工程中的同时，实现生物、农艺和工程措施利用的结合;五是对蓄存降水的综合利用［1］。陈志松、王慧敏提出水市场生命周期的概念，认为水市场从无到有，存在着引入期、成长期、成熟期和完美期4个不同阶段［2］。然而，上述论述并未对水资源生命周期的内涵与特征进行深入分析。

水资源是人类一切活动的物质基础，按是否生产产品将水资源划分为天然水资源和商品水资源两类。天然水资源虽然不是劳动产品，却是最基本的生活和生产资料，具有使用价值和资源价值属性。商品水资源是指水利基础产业部门，为有效满足经济社会用水的需求对天然水资源进行开发利用，经过资本、劳动投入，运用知识和生产技能、技术生产出的水产品或提供的水服务。

天然水资源的生命周期，是指水资源经过降水、径流、蒸发再回到自然的过程，整个过程构成了天然水资源的生命周期。商品水资源的生命周期是“从摇篮到坟墓”的整个生命周期阶段的总和，包括水资源的获得、贮存、处理、输送、使用或消费以及排放又回到自然的过程，这个过程构成了一个完整的水资源生命周期。商品水资源的生命周期是处于经济—社会—环境—生态复合系统的生命周期。

2 水资源生命周期的特征与分类

2.1 水资源生命周期的特征

根据水资源生命周期的内涵，水资源生命周期具有以下特征。

(1)系统性。水资源生命周期是由若干相互依存相互作用的部分构成的有机整体，在进行水资源生命周期研究时，将水资源系统、经济系统、生态系统、环境系统和社会系统作为一个系统进行思考。

(2)循环性。水资源生命周期包括水资源循环、水资源开发利用、水资源恢复几个阶段，在每个阶段有其自身的内部循环，而且各阶段之间也形成一个外部循环。因此，在研究水资源生命周期时，还应考虑其阶段及阶段之间的循环性。

(3)耦合性。水资源生命周期涉及许多方面，处在复杂的经济—社会—环境—生态—资源系统中。生命周期各阶段之间不是相互孤立，而是相互联系、相互影响;同时，水资源所处的经济、社会、环境、生态也是相互联系、相互影响。因此，在研究水资源生命周期时，应考虑经济、社会、环境之间的耦合程度。

(4)外部性。水资源与其他产品有一点不同，就是其经济外部性，既具有公共物品特性，又具有私人物品的特性，因此在进行生命周期评价时将其外部性考虑在内，体现其独特性。

2.2 水资源生命周期的分类

水资源的生命周期同一般产品的周期是不一样的，有其特殊性，主要表现在其来源的特殊性和废弃后产生的效应不同。一般的产品在原料采集阶段就对自然产生一定的影响，而且要投入一定的人力、物力和财力，而水资源则来源于天然降水，是自然之物，一般不需要投入人类的劳动价值。从水资源特性和水资源利用方式来看，水资源的生命周期可以存在水资源循环的生命周期、水资源开发利用生命周期和水资源利用生命周期、水资源恢复生命周期等［3］。

2.2.1 水资源循环的生命周期

水资源循环的生命周期与水文循环紧紧联系在一起的。水文循环分为海陆之间的大循环、海洋小循环和陆地小循环。来自于海水蒸发的水分进入大气，并随着大气环流的运动扩散到海陆上空。在陆地因降水或者形成径流、或者通过地表径流回到大海，或者通过各种形式的储蓄最后回到海洋，这样水在陆地与海洋之间的循环运动，就是海陆大循环，形成一个闭环，可以成为水资源海陆大循环生命周期。海洋小循环就是海洋蒸发的水汽凝结后直接以降水的方式回归到海洋，在这是也可以称为水资源海洋小循环生命周期。陆地小循环就是降落在陆地表面形成水体，通过直接蒸发或者土壤植被的蒸腾，水分重新回到大气。这里可以称为陆地小循环生命周期。

2.2.2 水资源开发利用生命周期

水资源开发利用生命周期，就是从水资源开发开始，经过各种利用，然后再回到自然的这个过程。处于自然状态下的水资源，需要经过人类的开发如修建水坝、池塘等进行水资源贮存，然后输送到生产者、消费者进行利用，利用完毕的水，成为废水被排放到自然环境当中。当然，近年来随着人们环境意识的提高和水资源短缺等各种因素的影响，废水经过各种途径进行处理，或者进行循环使用，或者排放。

值得说明的是，水资源开发利用生命周期并没有形成一个完整的“闭环”，没有同上面那样形成一个“完整”的生命周期回到原始的位置，依然称其为一个生命周期，是因为在开发利用时终点就是“废弃”，对于水资源利用而言，已经形成了“开发—利用—废弃”的全过程。

2.2.3 水资源利用生命周期

水资源利用生命周期，就是水资源开发利用生命周期中去除开发的过程，它是从利用角度而言的。对于生产者或者消费者而言，它不关注水资源是如何开发利用的，但利用却是不能忽略的。对于一个生产单位而言，水资源进入“车间”，经过利用之后，最终被排放出去脱离生产。实际上这个过程就是“进口—出口”形成了较小的生命周期。

2.2.4 水资源恢复生命周期

水资源恢复生命周期，从字面上理解就是水资源得以恢复的过程。恢复存在两种情况:一种是更新，如大气中的水更新时间为8天，地下水的更新时间为1 400年，完全更新完毕形成了一个生命周期;另一种恢复的情况就是可再生，如被污染的水域，经过自然净化或者自然净化+人工辅助得以恢复，恢复到原来的状况，完成一个生命周期。

3 水资源生命周期实物量与价值量流动

水资源有实物量和价值量之分。实物量是指水资源生命周期内循环流动的一切水体，价值量是水资源实物量经济价值的大小。水资源实物量和价值量在生命周期内流动、转移和循环更新是水资源生命周期的重要规律和特征。

3.1 水资源生命周期实物量流动

图1描述了水资源生命周期实物量的流动过程，包括天然水资源生命周期实物量流动和商品水资源实物量流动。

图1 水资源生命周期实物量流动示意

天然水资源生命周期实物量流动以自然水循环为基础，一般包括降水、地表径流和地下径流、蒸发等几个过程［4］。纵观商品水资源实物量流动的全过程，可以将商品水资源生命周期分为开发阶段、配置阶段、利用阶段、废弃阶段与再生利用阶段5个阶段。

水资源数量和质量在生命周期的5个不同阶段，有不同演变特征，图2给出了水资源生命周期数量和质量演变曲线。

水资源生命周期数量变化。从水资源数量变化曲线看，在水资源开发环节，随着时间的推移，水资源开发的数量越来越多，并逐渐达到高峰;在配置环节，水资源可能由于蒸发或渗漏而损失一部分，或者在通过管道的输送过程中，由于相同的原因而出现水资源数量的损失;在利用环节，水资源会被大量消耗，不过其中一部分也会通过蒸发、渗漏和污水环节回归大自然;在废弃环节，污水经过处理最终回归地表水源或地下水源，从而开始新的生命周期循环，但如果污染严重且没有经过处理，那么它将离开水资源生命周期系统，变得没有价值;在再生利用环节，污水中的一部分经处理后可被人们再利用，从而使水资源的数量增加。

水资源生命周期质量变化。从水资源质量变化曲线来看，在开发环节，通过人类的加工和处理，水资源质量会有所提升，可以符合各种安全饮用的标准;在配置环节，水资源通过管道向用户输送时均可认为其质量保持恒定;在利用环节，由于人们不断使用而产生的污水以及其他污染源的污染，水资源逐渐下降，最终成为污水流入下一环节;最后，如果污水被处理后排放或者在利用其质量又有所回升，如果不经处理直接排放，回归大自然的水质降低。

3.2 水资源生命周期价值量流动

下面讨论水资源生命周期价值量的流动。图3以典型的城市供水系统的水资源生命周期为基础描述了水资源生命周期内价值量的流动过程。可以看出，伴随着水资源实物量从水源地向终端用户的流动，水资源价值也形成明显的流动。首先，在水资源开发环节，水资源依据其产权的存在而产生水资源费。其次，将加工处理好的水资源输送到用户那里，需要向用户收取水费。在利用环节，水资源转化成为具体的水产品或服务，水资源的价值也通过服务和产品的创造发生了消耗、折损和转移［5］，价值增值的结果是导致水资源使用价值和价值的下降。最后，在废弃与再利用阶段，污水的排放需要征收污水处理费和排污费，而污水的再生利用则产生了再生水费。

图2 水资源生命周期数量/质量变化曲线

图3 水资源生命周期价值量流动示意

水资源生命周期内价值量的流动，也体现一定的规律性和特征，图4对其规律性进行了一般性描述。主要表现为以下3个方面:(1)水资源利用环节增值的价值量不小于对应实物量在生产过程产出的价值量。这是因为水资源的利用环节实际上也是水资源产品和服务发生市场交易的过程，它遵循等价交换原则;同时“不小于”也意味着转移后的水资源可能会使资源使用者产生一定程度上的增值［6］。(2)水资源生命周期的生产环节价值量递增，利用环节价值量递减。这是因为在生产环节，原水、自来水的生产和供应企业及污水处理企业，是以最大化水产品或服务的价值量为目的;而在利用过程中，随着使用者对水资源产品或服务功能的享用后，水资源数量和质量显著下降，其价值量将递减。(3)水资源再生利用可以增加和延长水资源价值流。通过水资源的再利用和再循环，使被消费过的水资源产生新的价值，进而实现整个生命周期价值流的增加和延长。

图4 水资源生命周期价值流曲线

4 水资源生命周期的应用与展望

目前，国内外还没有开展水资源生命周期的系统研究。该文对水资源生命周期的概念、内涵、特征、分类和水资源生命周期实物量和价值量流动进行了初步理论探讨。水资源生命周期理论是水资源其他相关研究的基础，应用前景广阔。随着水资源生命周期理论研究的深入，可将其引入、指导水资源生命周期评价、水资源生命周期条件下水资源增值，水资源生命周期管理等方面的研究。

(1)水资源生命周期评价。水资源生命周期评价可以分为水资源开发利用阶段评价、水资源废弃阶段评价、水资源恢复阶段评价、水资源生命周期耦合评价。水资源生命周期评价程序和方法可以分为界定范围、清单分析、影响评价、结论解释和应用几个步骤［7］。水资源生命周期评价的结果，可以用来评定现有的政策、战略与规划、开发利用方式是否合理等;也可以用来指导政策的制定、战略与规划的调整、开发利用方式的修正等。

(2)水资源生命周期条件下水资源增值。水资源生命周期各个阶段涉及如何提高水资源利用率和利用效率，优化水资源配置等方面，也即水资源增值。水资源增值包括数量增加、质量提高、效率提高等方面。在水资源生命周期理论指导下，开展水资源生命周期条件下水资源增值理论、增值模式、增值途径、增值机制等研究。

(3)水资源生命周期管理。生命周期评价为水资源管理提供了一个系统框架，可以识别、量化、评价水资源开发利用全过程所造成的各方面影响，如效益、环境等;对具有同等功能的产品所利用的水资源效率进行综合比较;识别水资源生命周期中对关心的问题 (效率、环境影响等)起主导作用的阶段，进而寻求如何改进的方案;指出水资源利用管理改进的方向。用生命周期思想管理水资源是一种更加高效的、系统地水资源管理新的模式，可以从整体上掌握水资源开发利用产生的利弊，有利于水资源合理开发利用，协调经济、环境和社会发展模式。

［1］卢兵友.生态农业建设中的水资源生命周期及系统功能响应.自然资源学报，2001，16(5):488～492

［2］陈志松，王慧敏.基于水市场生命周期的水资源管理模式及其演进.节水灌溉，2008，(3):44～48

［3］姜文来.水资源管理学导论.北京:化学工业出版社，2005

［4］王东宇.基于水资源社会循环的上海市水资源实物量核算研究.华东师范大学硕士论文，2009

［5］贾绍凤，姜文来，沈大军.水资源经济学.北京:中国水利水电出版社，2006

［6］赵 雯.基于价值流理论的上海市水资源价值量核算研究.华东师范大学硕士论文，2010

［7］姜文来.水资源价值论.北京:科学出版社，1998