水资源可持续利用对社会发展影响研究

李丹丹，张建瑞，杜华明

（河南省地质矿产勘查开发局第一地质环境调查院，河南郑州450045）

我国水资源总量约为28000×108m3，居世界第四位，但人均水资源量只有2000m3，仅为世界平均水平的1/4、美国的1/5，在世界名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。受季风气候影响，我国水资源空间分布差异大，与人口、耕地的分布不相匹配，水资源供需矛盾日益突出。水利部部长陈雷指出，全国水资源缺水量达400×108m3，近2/3的城市存在不同程度的缺水，全国农村饮水不安全人口仍有2.03亿人，近1亿城镇人口受水量及水质不安全的影响。2014年全国废污水排放量771×108t，水功能区达标率仅为51.8%。水资源短缺和水环境恶化已严重影响了我国经济社会的可持续发展。

近年来，水资源领域以可持续利用为基本原则，重点从雨水资源化、水资源合理配置和广义水资源3个方面研究其与社会经济、区域发展和人民生活之间的关系。雨水资源化的研究进展迅速，理论体系完整、技术较成熟，广泛应用于解决水资源短缺问题；水资源合理配置，是从管理角度对分质供水、水资源优化利用等方面的问题进行探讨，近几年已经成为研究热点。广义水资源是2002年由王浩院士首先提出的，内涵已经较为明确，但研究中尚有较多问题亟需解决，近年来相关研究人员已对此做了多方面探索，但理论体系尚不完整，且计算方法复杂，在水资源评价及规划中的应用较少，但其丰富的内涵必将为解决水资源短缺问题提供新的理论和技术方法。因此，本文重点分析雨水资源化、水资源合理配置及广义水资源对社会发展的影响。

1 雨水资源化

在公元前2000年以前，已经出现了雨水资源利用的先例，在水资源贫乏的涅杰夫沙漠地区，中东地区的纳巴特人（Nabateans）把通过高地汇流而下的雨水经引水道汇集起来，用以生活或农业。随后，阿富汗等地处干旱半干旱地区的国家也相继推广使用了此类方法。自20世纪60年代以来，日本、美国等国家在雨水收集及利用方面进行了大量研究，如日本修筑集流面收集雨水后回灌地下水；而美国、墨西哥等国家对增强集流效果实现了一定改进，采用塑料薄膜铺设、金属板覆盖等方式对集水面进行处理，然而所需费用相对较高。目前，发达国家在雨水利用方面常见的方式是通过在庭院较低处修建蓄水池，用以收集屋顶及院内汇流，再将其用于绿化浇灌等对水质要求不高的地方[1]。在全球化的今天，水资源的匮乏和分布不均衡，促进了全球多数地区对雨水利用的研究与探索，在各方的协同合作下，成立了国际雨水集流系统协会（IRCSA）。

我国自古即有对雨水资源的利用，曾在黄河流域创造出诸多雨水收集利用的实践和经验，多应用于干旱半干旱地区的农业灌溉和人畜饮水。20世纪50～60年代，就地拦蓄利用技术应运而生，如鱼鳞坑、隔坡梯田等。近年来，随着水资源问题的突出，雨水资源的利用已受到普遍关注，国家“九五”、“十五”科技项目中关于“雨水利用”及相关课题，均取得了一系列研究成果，甘肃“121”工程、陕西“甘露工程”、山西“123”工程及宁夏“窖窑工程”等雨水集流利用工程也得到了实施。目前，我国城市雨水资源化虽有了一定程度的发展，但依旧缺乏系统的研究和应用。

雨水资源化有自然资源化过程和人工资源化过程2种利用途径，城市雨水资源化属人工资源化的过程。赵廷红等[2]认为加大城市雨水资源化的基本途径有3个途径：就地入渗、储留雨水和雨水回灌。雨水资源须先经下垫面分配转化为地表水、土壤水和地下水后，才能被利用。雨水资源的可实现潜力与雨水资源本身的性质及人类利用雨水的能力有关。其研究结果为城市雨水资源的综合利用、城市雨洪的有效控制以及减少雨洪灾害损失的研究提供思路和方法。赵西宁等[3]提出了雨水资源化的理论潜力、可实现潜力和现实潜力，重点研究了雨水资源化潜力与其主要影响因子间的定量关系，构建雨水资源化潜力计算模型及雨水资源化后对区域环境影响的互动模型，得出区域雨水资源合理安全开发量。曹连海等[4]认为城市雨水资源化属于城市环保和水资源可持续利用的范畴，是解决未来城市水资源短缺的重要途径之一，只有在政府的领导和协调下，制定相关法律政策，才能有效地推进解决。

经过数十年的理论发展与实践研究证明，雨水资源化是一种高效农业用水方式，不仅把被动抗旱转变为主动抗旱，也是对传统旱地农业的继承与发展，已经成为水资源综合管理中一个不可或缺的重要组成部分和现代节水农业发展的战略基础性工作之一。

2 水资源合理配置

水资源合理配置是在总量一定的情况下，对不同空间、不同时间和不同用水户之间进行科学分配，实现效益最大化，分配的合理性程度极大的影响了可持续利用实现的可能。水资源短缺地区对资源利用的竞争促使人们重视对水资源进行合理配置，随着社会对可持续发展的重视，在水资源富足的地区也应该适当开展水资源合理配置的工作。

20世纪80年代以来，水资源的社会经济属性随着我国经济社会的快速发展越来越明显，水资源合理配置与区域宏观经济的关系也越来越密切。在以往的研究中出现的“以需定供”和“以供定需”等单一分析方式都分开考虑水资源的供需，缺乏对水资源供需平衡与区域经济发展的动态协调的重视等。为了弥补以上弊端，基于宏观经济的以协调区域经济发展和水资源供需动态平衡为目的的水资源优化配置理论研究应运而生。20世纪90年代，我国一些地区特别是西北地区对水资源的过度开发利用改变了其原有的水循环结构和过程，引发了一系列生态环境问题。2000年以后，由于流域水资源调配格局不当引发经济和生态环境问题，黄河连续10年断流引起了党和国家领导人的高度关注，水资源合理配置及可持续发展成为社会关注的焦点。

20世纪80年代初，以华士乾为首的课题研究组基于对水量的区域分配、水资源利用效率、水利工程建设次序及水资源开发利用对国民经济发展的作用等的考虑，利用系统工程法对北京地区水资源进行了研究，并在国家“七五”重点科技攻关项目中加以完善并应用，成为我国水资源配置研究的雏形。“八五”国家重点科技攻关专题“华北地区宏观经济水资源规划理论与方法”形成了基于宏观经济的区域水资源合理配置理论。“九五”国家重点科技攻关项目“西北地区水资源合理开发利用与生态环境保护研究”中，水资源-社会经济-生态环境系统被拓展到水资源配置范畴里，配置对象也进一步发展为同时配置生态环境和国民经济用水，并提出生态需水量计算方法。王浩等[5]在“黄淮海水资源合理配置研究”中，首次提出水资源“三次平衡”的配置思想，系统地阐述了基于流域水资源可持续利用的系统配置方法。尹明万等[6]根据国家新时期的治水方针及“三先三后”原则，结合河南省水资源综合规划试点项目，首次建立了基于河道内与河道外生态环境需水量的水资源配置动态模拟模型，在规划思想理论、模型技术、仿真和求解方法上都是一种创新和突破。大系统分解协调理论、复杂适应系统理论以及可持续发展理论、模拟技术、优化技术等现代规划技术手段也被融合应用于水资源配置之中，并建立了优化配置模型和求解方法[7]。严登华（2007）、刘丙军（2007）、吴泽宁（2007）等初步研究了水质水量的联合调控与分配，并提出了分质供水等的计算方法。

总之，经过专家学者们的不懈努力，我国水资源合理配置的研究从无到有，并逐步走向成熟。

3 广义水资源

广义水资源是近几年基于以往的水资源研究中仅考虑地表水、地下水，而不考虑土壤水的基础上而诞生的。在天然水的循环过程中，水资源运行的人工系统和天然系统会得到一定的补充和更新，其中可以被有效利用的部分称为广义水资源。而在这个过程中，能起到相应作用的来源是大气降水。广义水资源分别在地表水、地下水、土壤水中赋存。从开发利用的角度分析，广义水资源又可以分为可利用、低效利用、无法利用3类。其中可利用部分是指能通过工程开发利用的地表水、地下含水层中的径流性水资源；低效利用部分是指能通过调控水资源利用模式被生态系统直接吸收利用，而无法直接利用的部分水分；无法利用部分是指在裸地、沙漠等地区的少量降水，只能通过蒸发等方式消耗[8]。

2002年，王浩院士首先提出了广义水资源理论。裴源生等[9]探讨了广义水资源合理配置的理论内涵、配置系统及目标、研究框架、调控机制、全口径供需平衡分析方法和后效性评价体系，并指出广义水资源高效利用的研究对象应为区域水资源-经济-生态这个复合大系统，在有效性、公平性及可持续性原则的基础上，以水循环模拟为基础，广义水资源合理配置为手段，围绕广义水资源在经济和生态系统的服务功能与过程，对广义水资源利用模式进行科学调控，实现广义水资源的高效利用。贾仰文等[10]提出了基于分布式流域水循环模型WEP-L的广义水资源评价方法和具体计算公式，并提出了根据广义水资源各构成部分在循环利用过程中是否发挥了关键功效来初步界定“高效水量”和“低效水量”的评价方法。目前广义水资源还在探索阶段，其发展前途及对社会发展的影响尚待进一步观察。

4 结论

（1）我国是一个水资源严重短缺的国家，水资源短缺已经严重威胁到我国的人民生活、经济发展和社会进步。水资源可持续利用，为解决水资源短缺问题提供了科技支撑和途径。

（2）雨水资源化的研究进展迅速，理论体系完整、技术较为成熟，被广泛用于解决水资源短缺问题；水资源合理配置，是从管理的角度来探讨分质供水、水资源优化利用等方面的问题，近几年已经成为研究热点。雨水资源化和水资源合理配置被广泛用于解决水资源问题，已经取得了重大的社会效益、经济效益和生态环境效益。

（3）广义水资源内涵已经较为明确，研究中尚有较多问题亟待解决。近年来研究人员已经做过多方面探索，但理论体系尚不完整，计算方法复杂，在水资源评价及规划中应用较少，但其丰富的内涵必将为解决水资源短缺问题提供新的理论和技术方法。

[1] 任杨俊,李建牢,赵俊侠.国内外雨水资源利用研究综述[J].水土保持学报,2000,14(1):88-92.

[2] 赵廷红,牛争鸣.实现城市雨水资源化的基本途径[J].中国给水排水,2001,17(10):56-58.

[3] 赵西宁,吴普特,冯浩,等.基于GIS的区域雨水资源化潜力评价模型研究[J].农业工程学报,2007,23(2):6-10.

[4] 曹连海,马莎,陈南祥，等.论城市雨水资源化的发展现状与对策[J].华北水利水电学院学报：社科版,2005,21(3):110-112.

[5] 王浩，秦大庸，王建华,等.黄淮海流域水资源合理配置[M].北京:科技出版社,2003.

[6] 尹明万,谢新民,王浩,等.安阳市水资源配置系统方案研究[J].中国水利,2003,488(7):14-16.

[7] 王浩,游进军.水资源合理配置研究历程与进展[J].水利学报,2008,39(10):1168-1175.

[8] 裴源生,赵勇,张金萍,等.广义水资源高效利用理论与实践[J].水利学报,2009,40(4):442-448.

[9] 裴源生,赵勇,张金萍.广义水资源合理配置研究(Ⅰ)——理论[J].水利学报,2007,38(1):1-7.

[10] 贾仰文,王浩,仇亚琴.基于流域水循环模型的广义水资源评价(I)——评价方法[J].水利学报,2006,37(9):1051-1055.