游進(jìn)軍， 王浩， 牛存穩(wěn)， 仇亞琴

(中國(guó)水利水電科學(xué)研究院 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100038)

多維調(diào)控模式下的水資源高效利用概念解析

游進(jìn)軍， 王浩， 牛存穩(wěn)， 仇亞琴

(中國(guó)水利水電科學(xué)研究院 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100038)

人類活動(dòng)下的水循環(huán)呈現(xiàn)“自然-社會(huì)”二元結(jié)構(gòu)特征，水資源在原有的自然屬性基礎(chǔ)上增加了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等屬性，水資源開發(fā)利用必須協(xié)調(diào)多維屬性的均衡。從分析多維屬性下的水資源高效利用調(diào)控需求和綜合高效用水的概念入手，并從評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)尺度和評(píng)價(jià)范圍等方面對(duì)比了傳統(tǒng)節(jié)水與多維調(diào)控下的高效用水的區(qū)別，指出了水循環(huán)多維調(diào)控下的高效性需要對(duì)水循環(huán)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、環(huán)境的效應(yīng)進(jìn)行綜合評(píng)判，促使水資源利用從低效端向高效端轉(zhuǎn)變。在評(píng)價(jià)手段上，需要通過(guò)分析機(jī)理、構(gòu)建流域水循環(huán)及伴生過(guò)程的綜合模擬模型來(lái)量化分析不同屬性的效率高低；在實(shí)施層面上，需要通過(guò)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境等不同類型的調(diào)控要求，在點(diǎn)、線、面和流域整體等不同空間層次上提出調(diào)控措施。

水資源；二元水循環(huán)；多維調(diào)控；高效利用；節(jié)水

人類活動(dòng)下的水循環(huán)演變及水資源高效利用是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。受水文氣象條件變化和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的影響，近半個(gè)世紀(jì)來(lái)我國(guó)呈現(xiàn)水資源總量衰減和用水量增加的趨勢(shì)，不同行業(yè)用水競(jìng)爭(zhēng)激烈，水資源短缺、水環(huán)境污染和水生態(tài)退化問題日趨明顯，我國(guó)已經(jīng)成為世界上水循環(huán)演變最劇烈、受水問題困擾最嚴(yán)重的國(guó)家之一，北方地區(qū)尤為嚴(yán)重。不同區(qū)域水問題體現(xiàn)出不同的特征，水資源短缺與水污染、生態(tài)退化呈現(xiàn)復(fù)合發(fā)展趨勢(shì)，水資源的高效利用不僅僅體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)用水效率的提高上，同時(shí)也體現(xiàn)在用水對(duì)水循環(huán)及其伴生生態(tài)環(huán)境過(guò)程的影響上，即從流域水循環(huán)健康的角度來(lái)衡量水資源開發(fā)利用的效率上。因此，強(qiáng)人類活動(dòng)下的水資源高效利用標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能以傳統(tǒng)節(jié)水水平的高低來(lái)衡量，亟須在水的多重屬性基礎(chǔ)上將用水的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與生態(tài)環(huán)境綜合效應(yīng)量化分析，以便為流域的綜合治理措施制定提供科學(xué)依據(jù)?，F(xiàn)有的“自然-社會(huì)”二元水循環(huán)理論及模型為解析流域水資源、水生態(tài)與水環(huán)境演變規(guī)律提供了分析工具，有關(guān)水的環(huán)境效應(yīng)、水生態(tài)價(jià)值等研究成果為拓展新理念下的高效用水提供了分析基礎(chǔ)。本文嘗試將新理念與實(shí)際需求結(jié)合，在揭示水資源的多維屬性基礎(chǔ)上分析水問題的不同治理需求，界定科學(xué)評(píng)價(jià)水資源利用效率的識(shí)別方式，提出綜合高效利用要求下的流域水循環(huán)整體調(diào)控手段。

1 水循環(huán)演變與水資源多維屬性特征

水循環(huán)是自然進(jìn)化的結(jié)果，是氣候系統(tǒng)和生物圈長(zhǎng)期相互作用的產(chǎn)物。由于人類活動(dòng)的增強(qiáng)，原有的自然水循環(huán)已演變成自然-社會(huì)二元水循環(huán)。自然變化和人類活動(dòng)雙重影響下的水循環(huán)及其伴生的生態(tài)環(huán)境過(guò)程的變化，是當(dāng)前全球性的前沿基礎(chǔ)科學(xué)問題[1-2]。高強(qiáng)度人類活動(dòng)從多個(gè)方面影響和改變了自然驅(qū)動(dòng)力下的水循環(huán)模式[3]，包括水循環(huán)驅(qū)動(dòng)力、結(jié)構(gòu)參數(shù)和狀態(tài)的演變，在陸面水文過(guò)程中表現(xiàn)尤為明顯。在循環(huán)動(dòng)力上，從以地形主導(dǎo)的勢(shì)能為主增加了人工機(jī)械能；在循環(huán)結(jié)構(gòu)上，在“大氣-坡面-地下-河道”自然循環(huán)基礎(chǔ)上增加了“取水-輸水-用水-排水”的社會(huì)側(cè)支循環(huán)，分析水循環(huán)模式可知，自然水循環(huán)以水量匯集為主；在循環(huán)模式上，自然水循環(huán)過(guò)程通過(guò)流域產(chǎn)匯流過(guò)程以匯集為主，分散的水分逐漸匯集入河、入海或者進(jìn)入內(nèi)陸河尾閭，而社會(huì)側(cè)支循環(huán)則以耗散過(guò)程為主，從自然水循環(huán)過(guò)程中取水后逐步分散供給各類用戶。

水資源的概念與水循環(huán)演變過(guò)程密切相關(guān)[4]。在沒有人類的時(shí)候，存在于天然水循環(huán)過(guò)程中的水只有自然屬性，即水的物理化學(xué)屬性，以及因其作為生物組成物質(zhì)和生存所需而具有的生態(tài)屬性。人類活動(dòng)影響下的水循環(huán)具有“自然-社會(huì)”二元特征，人類社會(huì)對(duì)水的需求使得水成為一種資源和商品，因水資源對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)具有服務(wù)價(jià)值而產(chǎn)生了資源價(jià)值，在原有的自然屬性基礎(chǔ)上呈現(xiàn)了社會(huì)屬性和經(jīng)濟(jì)屬性[5]，形成了更為復(fù)雜的多維屬性，由此逐步形成了針對(duì)水資源的多維屬性的調(diào)控研究[6-9]。

結(jié)合水的自然屬性和社會(huì)需求，可以將水資源的多維屬性描述如下[8]：資源屬性是指水資源的時(shí)空分布、量、質(zhì)特征及可再生能力；社會(huì)屬性是指水資源通過(guò)社會(huì)水循環(huán)的供、用、耗、排融入到社會(huì)發(fā)展過(guò)程，與土地、能源等其他資源一樣成為調(diào)控社會(huì)發(fā)展的一種關(guān)鍵資源要素；經(jīng)濟(jì)屬性是指水資源作為經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)要素在其利用過(guò)程中體現(xiàn)的商品和市場(chǎng)效應(yīng)；生態(tài)屬性是指天然條件下水資源的生態(tài)服務(wù)功能；環(huán)境屬性是由于水的化學(xué)特性對(duì)相關(guān)的環(huán)境系統(tǒng)形成的影響和響應(yīng)。

2 多維屬性特征下的調(diào)控需求

2.1 水問題及其應(yīng)對(duì)措施的轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)的水問題主要是水多、水少、水渾，解決的措施主要以工程手段為主，通過(guò)建設(shè)防洪、供水、水保等工程體系應(yīng)對(duì)，如圖1所示。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水對(duì)水循環(huán)的擾動(dòng)越來(lái)越強(qiáng)烈，二元水循環(huán)模式下的水問題除了水多、水少外，水環(huán)境、水生態(tài)問題也越來(lái)越突出。隨著已有工程開發(fā)利用能力的逐漸飽和，水資源開發(fā)潛力逐漸達(dá)到上限，傳統(tǒng)的工程建設(shè)等外延開發(fā)模式已經(jīng)不能滿足快速增加的水資源需求，同時(shí)也無(wú)法應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的水環(huán)境、水生態(tài)問題。從已有的水治理經(jīng)驗(yàn)和治水需求變化趨勢(shì)來(lái)看，由于水資源決策的多目標(biāo)特性和復(fù)雜性日趨增加，單一的應(yīng)對(duì)方式只能是“頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”，難以標(biāo)本兼治。因此，水問題的解決措施從工程建設(shè)手段轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨芾碚{(diào)控手段為主，從規(guī)劃決策層面實(shí)現(xiàn)源頭控制，從應(yīng)對(duì)問題轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)防為主，并提出針對(duì)性方案措施。

從水資源的多維屬性特征分析，受高強(qiáng)度人類活動(dòng)影響，二元水循環(huán)下的水資源呈現(xiàn)資源屬性削弱、社會(huì)屬性變異、經(jīng)濟(jì)屬性增強(qiáng)、生態(tài)屬性退化、環(huán)境屬性下降的特點(diǎn)，水循環(huán)的協(xié)調(diào)性遭到一定程度的破壞。水循環(huán)多維調(diào)控是針對(duì)各類屬性的不利轉(zhuǎn)化提出的應(yīng)對(duì)措施，并形成總體效用提高的優(yōu)化組合。

圖1 水問題和解決措施的轉(zhuǎn)化方向

為更好地分析水資源利用的綜合效用，按照“自然-社會(huì)”二元水循環(huán)的概念，可以將水資源及其所服務(wù)的對(duì)象整體劃分為水循環(huán)本身以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境3個(gè)子系統(tǒng)。水循環(huán)系統(tǒng)是河流、湖泊等水文過(guò)程主體，水資源開發(fā)利用效用的關(guān)注點(diǎn)為水循環(huán)的穩(wěn)定健康，高效性體現(xiàn)為水資源的再生能力；社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)包括社會(huì)水循環(huán)所承載的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)體，其效用體現(xiàn)為公平和效率；生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的效用體現(xiàn)為水作為自然系統(tǒng)的組成部分，承擔(dān)必要的生態(tài)服務(wù)功能和環(huán)境維持功能。按照二元水循環(huán)的概念，在自然-社會(huì)二元驅(qū)動(dòng)力作用下，3個(gè)系統(tǒng)之間存在著有機(jī)聯(lián)系，相互間的效益也存在一定的此消彼長(zhǎng)關(guān)系，不同的水資源開發(fā)利用和保護(hù)措施可以導(dǎo)致三者之間互動(dòng)連鎖反應(yīng)。因此，不同的調(diào)控方式產(chǎn)生出不同的收益和代價(jià)，而不同評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法對(duì)效益分析也不盡相同。

2.2 多維屬性特征下的調(diào)控需求

已有的關(guān)于水循環(huán)、水環(huán)境與水生態(tài)的研究是相對(duì)獨(dú)立的，對(duì)彼此之間的效益轉(zhuǎn)換缺少量化分析手段，因而難以進(jìn)行綜合評(píng)判分析。水循環(huán)多維調(diào)控是綜合社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和環(huán)境等多重因素分析從不同屬性角度考慮的調(diào)控需求，進(jìn)而綜合評(píng)判水資源利用的綜合高效性，實(shí)現(xiàn)水資源利用的低效到高效轉(zhuǎn)換。按照不同屬性特征，多維屬性下的調(diào)控需求可以簡(jiǎn)單歸納為以下幾方面：

1)資源屬性。強(qiáng)調(diào)水循環(huán)規(guī)律，調(diào)控需求是水循環(huán)的穩(wěn)定性和可再生性。天然水循環(huán)是承載經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和環(huán)境容量的基礎(chǔ)，通過(guò)合理的調(diào)控保障水資源滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境兩個(gè)子系統(tǒng)的均衡，保證流域內(nèi)部的經(jīng)濟(jì)用水和生態(tài)用水的總體合理配置格局。

2)社會(huì)屬性。強(qiáng)調(diào)公平性，調(diào)控需求是水資源分配利用的公平性，包括區(qū)域間水量配置公平性、行業(yè)間水量配置公平性、代際間水量配置公平性。通過(guò)社會(huì)屬性調(diào)控實(shí)現(xiàn)水權(quán)分配的公平，滿足社會(huì)的均衡發(fā)展和資源的可持續(xù)開發(fā)利用。

3)經(jīng)濟(jì)屬性。強(qiáng)調(diào)用水效率和效益，調(diào)控需求是均衡水供求關(guān)系，實(shí)現(xiàn)最大化的經(jīng)濟(jì)收益。水供求關(guān)系包括控制需求和增加供給。經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平?jīng)Q定了用水需求，水利工程建設(shè)水平?jīng)Q定了供給能力。在宏觀經(jīng)濟(jì)層次上，抑制水資源需求需要付出代價(jià)，增加水資源供給也要付出代價(jià)，二者間的平衡應(yīng)以全社會(huì)總代價(jià)最小(社會(huì)凈福利最大)為準(zhǔn)則。在微觀經(jīng)濟(jì)層次上，需要分析投入與產(chǎn)出效益之間的經(jīng)濟(jì)平衡關(guān)系，需求控制和增加供給的邊際成本均具有動(dòng)態(tài)變化特征，二者的平衡應(yīng)以邊際成本相等或大體相當(dāng)為準(zhǔn)則。

4)生態(tài)屬性。強(qiáng)調(diào)水的生態(tài)服務(wù)功能，保障水作為自然系統(tǒng)的基本服務(wù)價(jià)值。調(diào)控需求主要是在水利工程建設(shè)和水資源系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度中盡量考慮對(duì)生態(tài)保護(hù)目標(biāo)水量需求的滿足，減少對(duì)生態(tài)的負(fù)面影響。

5)環(huán)境屬性。強(qiáng)調(diào)用水安全、人群用水健康及其效應(yīng)，調(diào)控需求關(guān)注的是水環(huán)境質(zhì)量對(duì)社會(huì)的綜合效益。水體質(zhì)量對(duì)于其功能效應(yīng)具有重要影響，因此對(duì)水質(zhì)的控制和對(duì)水量的調(diào)控同等重要，調(diào)控的目標(biāo)是使水環(huán)境質(zhì)量滿足要求。

水資源多維屬性下的調(diào)控是按照自然規(guī)律和經(jīng)濟(jì)規(guī)律對(duì)流域水循環(huán)及其影響的自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)諸因素進(jìn)行整體分析，從經(jīng)濟(jì)用水與生態(tài)用水的效益均衡、行業(yè)用水公平與效益均衡、用水排水控制與水污染控制治理均衡等多方面的效用評(píng)價(jià)入手，遵循水平衡原則、經(jīng)濟(jì)決策機(jī)制和生態(tài)效益評(píng)價(jià)機(jī)制，提出水資源開發(fā)利用與保護(hù)的合理模式和措施，實(shí)現(xiàn)綜合社會(huì)福利最大化。

由于多重屬性的調(diào)控需求，使得水資源利用的高效性需要綜合不同屬性調(diào)控的效果進(jìn)行綜合評(píng)判，有必要在原有的以經(jīng)濟(jì)效益最大化為準(zhǔn)則的高效用水概念的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步界定多維調(diào)控綜合效應(yīng)下的高效用水概念。

3 水資源綜合高效概念的識(shí)別

3.1 綜合高效的含義界定

水資源利用效率的評(píng)價(jià)源于人類的水需求滿足狀況。傳統(tǒng)意義上，對(duì)人類社會(huì)具有效益的水必須同時(shí)具有有效性和可控性。有效性是指對(duì)人類生存和發(fā)展具有效用；可控性是指必須能為人類所控制并能帶來(lái)效益。滿足上述兩條特征的水才是有效的水資源。從多維調(diào)控的角度分析，水循環(huán)及其伴生的生態(tài)環(huán)境過(guò)程本身也具有調(diào)控需求，水資源的利用效率評(píng)價(jià)范圍也隨之?dāng)U大。因此，水資源利用的效率評(píng)價(jià)應(yīng)從單一的為人類服務(wù)效益評(píng)價(jià)，轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑S屬性角度下包括水循環(huán)本身和所服務(wù)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)整體的綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)。

從綜合高效性評(píng)價(jià)的范圍來(lái)看，應(yīng)包括社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。按照二元水循環(huán)概念，依據(jù)水分在水循環(huán)中發(fā)揮的功能可以將其劃分為生產(chǎn)性用水和非生產(chǎn)性用水。對(duì)于生產(chǎn)性用水，具有經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)和環(huán)境屬性，其主要功能是被經(jīng)濟(jì)社會(huì)利用，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，同時(shí)在此過(guò)程中，水分也可能隨著水循環(huán)及其伴生過(guò)程產(chǎn)生生態(tài)環(huán)境效用。而對(duì)于非生產(chǎn)性用水，則僅具有生態(tài)、環(huán)境屬性，提供生態(tài)服務(wù)和環(huán)境支撐。對(duì)于生產(chǎn)性用水的經(jīng)濟(jì)功能，可以采用傳統(tǒng)的用水效率界定其利用效率的高低。生產(chǎn)性用水產(chǎn)生社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的同時(shí)，也能發(fā)揮更高的環(huán)境或生態(tài)效用，則屬于相對(duì)的高效利用。

從綜合高效性評(píng)價(jià)的表現(xiàn)方式來(lái)看，單位蒸散發(fā)水分的效應(yīng)可以作為評(píng)價(jià)依據(jù)。陸地水文過(guò)程中的水量消耗都是蒸發(fā)。因此，數(shù)量層面水分效率的高低可以采用水分的蒸散發(fā)量來(lái)度量。對(duì)于生產(chǎn)性用水，包括服務(wù)于生活和生產(chǎn)的用水。同等的蒸發(fā)量可以提供更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值或者更多的滿足生活的需求用水，則屬于水分相對(duì)高效利用，反之則為水分相對(duì)低效利用。對(duì)于非生產(chǎn)性用水，同等的蒸發(fā)帶來(lái)更好的生態(tài)均衡效應(yīng)，提供更多的生物多樣性和干物質(zhì)量，則水分相對(duì)屬于高效利用，反之水分屬于相對(duì)的低效利用。如同一區(qū)域裸地蒸發(fā)相對(duì)于坡面徑流蒸發(fā)，產(chǎn)生的生態(tài)效應(yīng)更低，效用也更低。需要指出的是，由于生態(tài)效用具有多重影響因素，單位蒸散發(fā)的價(jià)值評(píng)估并非唯一準(zhǔn)則，有關(guān)水的生態(tài)服務(wù)效應(yīng)和服務(wù)價(jià)值已經(jīng)具有大量的研究成果[10]，云理論等新技術(shù)也被引入到流域整體生態(tài)效應(yīng)的評(píng)價(jià)中[11]，但尚未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，未來(lái)仍需確定水資源利用綜合高效性的研究重點(diǎn)。

從評(píng)價(jià)的范圍分析，水資源利用效率高低也包括水體的可服務(wù)范圍，即可以滿足更大范圍用戶需求的水分具有更高的效益。水質(zhì)優(yōu)劣會(huì)影響水的用途，如果水質(zhì)達(dá)不到生產(chǎn)性用水的要求，可能產(chǎn)生較低的效用。因此，當(dāng)水資源利用產(chǎn)生對(duì)水質(zhì)的負(fù)面影響時(shí)，對(duì)水環(huán)境質(zhì)量的影響應(yīng)計(jì)入其負(fù)面效應(yīng)。即用水的高效性不僅在于其直接的產(chǎn)出，還需要評(píng)估其對(duì)水體服務(wù)范圍和服務(wù)功能產(chǎn)生的負(fù)面影響。由于水循環(huán)過(guò)程中水量過(guò)程和水質(zhì)狀況密切相關(guān)，同樣的廢污水排放狀況下，水資源數(shù)量的豐枯變化會(huì)引起水質(zhì)的變化。因此，針對(duì)水文隨機(jī)性過(guò)程和用水不確定過(guò)程下的水環(huán)境狀況分析也是用水高效性綜合評(píng)價(jià)的一大難點(diǎn)。

3.2 綜合高效用水與傳統(tǒng)節(jié)水的區(qū)別

節(jié)水作為提高水資源利用效率的傳統(tǒng)手段，與多維調(diào)控下的綜合高效用水存在一定差別。節(jié)水主要包括減少輸水環(huán)節(jié)的水量損失和生產(chǎn)過(guò)程的用水量，都屬于提高水資源的經(jīng)濟(jì)效用。傳統(tǒng)的節(jié)水措施包括提高渠系水利用系數(shù)、降低管網(wǎng)損失率、降低生產(chǎn)用水定額等[12]，從而使得單位水分取得更高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出。與傳統(tǒng)節(jié)水相比，多維調(diào)控下的綜合高效用水的不同之處主要表現(xiàn)在：

1)標(biāo)準(zhǔn)不同。多維調(diào)控下的高效利用強(qiáng)調(diào)量、質(zhì)、效全面衡量，是從單一的水量利用效率評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)換到水資源利用對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、環(huán)境多因素的綜合影響效果評(píng)估。相對(duì)于傳統(tǒng)節(jié)水以單位產(chǎn)值用水量為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，綜合高效用水是將生態(tài)效應(yīng)、水質(zhì)狀況均納入評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從量、質(zhì)、效等方面來(lái)綜合評(píng)價(jià)用水效率。

2)尺度不同。與原來(lái)的以產(chǎn)品終端和輸水過(guò)程節(jié)水為主相比，多維調(diào)控下水資源利用的低效向高效轉(zhuǎn)化是從流域水循環(huán)尺度考慮的，通過(guò)減少水循環(huán)各個(gè)環(huán)節(jié)的蒸散發(fā)消耗實(shí)現(xiàn)節(jié)水，效率評(píng)價(jià)的尺度需要擴(kuò)展至水循環(huán)全過(guò)程，體現(xiàn)整體的用水高效性，將耗水控制設(shè)定為水量配置的目標(biāo)[13]。

看到全新BMW X5的第一眼你應(yīng)該會(huì)被它更為健碩的外觀所吸引。前臉最引人注目的部分莫過(guò)于帶整體邊緣的大尺寸BMW雙腎型進(jìn)氣格柵，更大的尺寸帶來(lái)更出色中冷撞風(fēng)面積的同時(shí)讓車輛更具威嚴(yán)氣勢(shì)。前大燈不僅造型更加犀利，科技含量也全面提升。帶大燈隨動(dòng)控制的BMW X型智能激光大燈包含進(jìn)一步優(yōu)化過(guò)的遠(yuǎn)光燈功能，并且無(wú)眩目遠(yuǎn)光燈的照明距離也被增加到了500米。充滿雕塑感的發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、仿六角形車輪拱罩和短前懸進(jìn)一步彰顯了全新BMW X5運(yùn)動(dòng)、粗獷的個(gè)性。

3)范圍不同。傳統(tǒng)節(jié)水主要側(cè)重于降低單位產(chǎn)值的用水量，而多維調(diào)控下的高效用水則是對(duì)多重措施效應(yīng)的全面評(píng)價(jià)，包括對(duì)開源、節(jié)流、治污、挖潛等不同類別治水措施的效用進(jìn)行分析，來(lái)評(píng)價(jià)多維調(diào)控的效果。

4 綜合高效的評(píng)價(jià)和實(shí)施

4.1 綜合高效的評(píng)價(jià)

從水資源綜合高效利用概念方面的探討結(jié)果可知，評(píng)價(jià)多維調(diào)控下的水資源利用高效性，需要將多個(gè)研究方向的知識(shí)體系綜合在一起[14]，形成集成的評(píng)價(jià)分析工具。

從水循環(huán)本身來(lái)看，需要細(xì)化蒸發(fā)的演變機(jī)理，把水循環(huán)各個(gè)環(huán)節(jié)區(qū)分開來(lái)，建立對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)蒸發(fā)過(guò)程及其驅(qū)動(dòng)力影響的響應(yīng)機(jī)制，根據(jù)不同的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)在每一個(gè)環(huán)節(jié)分析生產(chǎn)性用水和非生產(chǎn)性用水的效率，并建立不同調(diào)控模式下高效和低效蒸散發(fā)的轉(zhuǎn)化機(jī)制，為構(gòu)建模擬工具及調(diào)控措施分析提供支撐。

從生產(chǎn)性用水的效用評(píng)價(jià)角度來(lái)看，需要構(gòu)建流域水循環(huán)及伴生過(guò)程的綜合模擬模型，對(duì)自然水循環(huán)和社會(huì)水循環(huán)的各個(gè)過(guò)程進(jìn)行全面模擬，并分析不同調(diào)控模式下水生態(tài)環(huán)境過(guò)程的響應(yīng)狀況，支撐生產(chǎn)性用水在各個(gè)環(huán)節(jié)的生態(tài)效用和經(jīng)濟(jì)效用的評(píng)價(jià)。

從水量水質(zhì)關(guān)系方面分析，需要對(duì)污染物排放、入河、河道內(nèi)運(yùn)動(dòng)三大水環(huán)境過(guò)程進(jìn)行全面模擬，評(píng)價(jià)不同開發(fā)利用措施對(duì)水質(zhì)變化的影響。

從生態(tài)效應(yīng)評(píng)價(jià)方面分析，需要對(duì)流域水生態(tài)過(guò)程的“水循環(huán)-碳循環(huán)-氮循環(huán)”三大過(guò)程進(jìn)行模擬，分析水分生態(tài)效用的形成、轉(zhuǎn)化以及水分調(diào)控對(duì)生態(tài)效用的影響。

綜合高效用水的評(píng)價(jià)需要研究自然和社會(huì)兩大驅(qū)動(dòng)力共同作用下水循環(huán)和環(huán)境、生態(tài)伴生過(guò)程的演變規(guī)律，通過(guò)對(duì)水循環(huán)的量、質(zhì)、效的綜合評(píng)估，提出水資源利用從低效向高效轉(zhuǎn)化為核心的理念、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)方法，建立模擬分析平臺(tái)，評(píng)價(jià)各類措施的綜合效果，實(shí)現(xiàn)整體性的高效用水模式。

4.2 綜合高效調(diào)控的手段

從上述分析可以看出，實(shí)現(xiàn)多維調(diào)控下的水資源綜合高效利用，是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要將原有的水資源開發(fā)、利用、保護(hù)和管理手段綜合到一起。一方面需要合理開發(fā)，水資源開發(fā)是實(shí)現(xiàn)水資源持續(xù)利用的必要手段，但必須保證無(wú)害和低影響，才能取得更多的生態(tài)環(huán)境效用。另一方面，生態(tài)保護(hù)需求和環(huán)境容量對(duì)開發(fā)水資源的限制需要充分體現(xiàn)在調(diào)控過(guò)程中，如最小的河道生態(tài)流量可以維持河道基本功能，以及考慮到不同水生生物的需求提供的適宜生態(tài)流量。若區(qū)域水資源開發(fā)能維持在環(huán)境允許的范圍之內(nèi)，則水資源持續(xù)利用也就具備了環(huán)境保障條件；否則，水資源將受到污染，其可利用量將減少，進(jìn)而影響到整個(gè)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展。

此外，系統(tǒng)調(diào)度和管理措施也是增強(qiáng)綜合高效調(diào)控的重要手段。系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行和管理決策者調(diào)節(jié)控制水資源-生態(tài)環(huán)境-經(jīng)濟(jì)社會(huì)復(fù)合系統(tǒng)的總體能力，通過(guò)三者的均衡謀求自然與社會(huì)的協(xié)調(diào)持續(xù)發(fā)展，使決策符合可持續(xù)發(fā)展的要求，以便構(gòu)建最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)和環(huán)境整體結(jié)構(gòu)。而在確定的水資源和工程條件下，要達(dá)到這一目標(biāo)的重要途徑就是要建立滿足水資源持續(xù)利用需求的系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行策略和其他相關(guān)管理機(jī)制，加強(qiáng)和提高科學(xué)調(diào)控能力。

4.3 綜合高效調(diào)控的實(shí)施途徑

結(jié)合現(xiàn)有的水資源調(diào)控手段，要實(shí)現(xiàn)綜合調(diào)控下的水資源高效利用，需要以控制“自然-社會(huì)”二元驅(qū)動(dòng)力為方向，在類型上可以針對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和環(huán)境多個(gè)屬性制定措施，在空間層面上通過(guò)點(diǎn)、線、面的措施實(shí)現(xiàn)水資源利用從低效到高效的轉(zhuǎn)化。

4.3.1 調(diào)控方向

水資源綜合高效調(diào)控的核心是基于二元水循環(huán)模式提高水的效率，實(shí)現(xiàn)單方水的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)邊際效益最大化。從調(diào)控方向來(lái)說(shuō)，包括兩個(gè)方向：一個(gè)是提高自然水循環(huán)的水分利用效率；另一個(gè)是提高社會(huì)水循環(huán)的效率。

對(duì)于自然水循環(huán)的效率提升，重點(diǎn)是協(xié)調(diào)水資源、經(jīng)濟(jì)社會(huì)和水生態(tài)之間的關(guān)系，防止經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水?dāng)D占生態(tài)環(huán)境用水，最大限度發(fā)揮水分的自然效用，實(shí)現(xiàn)流域/區(qū)域尺度的水資源可持續(xù)發(fā)展。調(diào)控方向是通過(guò)限制經(jīng)濟(jì)效用的短期最大化來(lái)保障自然效用的穩(wěn)定性，進(jìn)而達(dá)到經(jīng)濟(jì)效用的可持續(xù)性。實(shí)現(xiàn)這一調(diào)控方向的方式宏觀上是以水定發(fā)展，從水循環(huán)及其水環(huán)境和水生態(tài)伴生過(guò)程角度確定的開發(fā)利用閾值，例如以規(guī)劃水資源論證等方式從流域區(qū)域整體角度分析取用水的合理范疇。

對(duì)于社會(huì)水循環(huán)，調(diào)控方向是實(shí)現(xiàn)單方水經(jīng)濟(jì)效益最大化，提高宏觀尺度的用水效率。對(duì)于農(nóng)業(yè)用水，從植物和生物生長(zhǎng)的水分利用微觀機(jī)理出發(fā)，提出生態(tài)系統(tǒng)水分高效利用的途徑和方法，減少經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)中的低效蒸發(fā)。對(duì)于產(chǎn)業(yè)用水，主要是通過(guò)改進(jìn)工藝以提高單方水量消耗，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益的提高。同時(shí)通過(guò)水資源高效利用，將節(jié)約下來(lái)的一部分水分還給生態(tài)系統(tǒng)，保持生態(tài)系統(tǒng)最基本的用水需求，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)的良性互動(dòng)。

4.3.2 調(diào)控類型

1)社會(huì)層面：通過(guò)保障糧食生產(chǎn)基本用水、城鄉(xiāng)一體化用水(縮小城市農(nóng)村用水水平和保障條件差距)、保障基本生態(tài)用水，實(shí)現(xiàn)社會(huì)公平準(zhǔn)則下低效用水到高效用水的轉(zhuǎn)化。

2)經(jīng)濟(jì)層面：通過(guò)城市和農(nóng)業(yè)節(jié)水實(shí)現(xiàn)單個(gè)用戶用水經(jīng)濟(jì)層面的低效到高效轉(zhuǎn)化；通過(guò)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、種植結(jié)構(gòu)調(diào)整實(shí)現(xiàn)用戶間水資源利用從低效到高效的轉(zhuǎn)化；通過(guò)水庫(kù)、跨流域調(diào)水、水系連通等水利工程建設(shè)增強(qiáng)時(shí)空調(diào)配能力，從社會(huì)和經(jīng)濟(jì)屬性方面實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用；通過(guò)非常規(guī)水源利用實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)水源的替代，從環(huán)境屬性實(shí)現(xiàn)水資源利用從低效到高效的轉(zhuǎn)化。

3)生態(tài)層面：通過(guò)保障河道生態(tài)流量、實(shí)施地下水控采壓采、實(shí)施重要濕地補(bǔ)水、保障入海水量等措施，實(shí)現(xiàn)生態(tài)用水的低效到高效轉(zhuǎn)化。

4)環(huán)境層面：通過(guò)減少污水排放、強(qiáng)化污水處理、提高再生水利用、保障環(huán)境用水、提高水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率等措施來(lái)改善水環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)環(huán)境效用層面水資源利用的低效到高效轉(zhuǎn)化。

4.3.3 調(diào)控的空間結(jié)構(gòu)

不同的空間體系對(duì)應(yīng)不同的調(diào)控措施。

1)點(diǎn)：城市單元實(shí)現(xiàn)節(jié)水調(diào)控、環(huán)境治理、污水處理再利用；重點(diǎn)濕地實(shí)施生態(tài)補(bǔ)水與生態(tài)修復(fù)；農(nóng)業(yè)灌區(qū)強(qiáng)化節(jié)水與面源排放治理。

2)線：供水線路提高輸水效率，降低無(wú)效水量蒸發(fā)和損耗；天然河道強(qiáng)化保障河道生態(tài)流量；重點(diǎn)區(qū)域建設(shè)調(diào)水工程補(bǔ)給關(guān)鍵用水。

3)面：區(qū)域?qū)嵤┊a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，合理調(diào)節(jié)用水需求，適應(yīng)水資源狀況；農(nóng)業(yè)灌區(qū)強(qiáng)化農(nóng)業(yè)節(jié)水與面源治理，優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)調(diào)整。

4)流域整體：從入海(出境)等重點(diǎn)斷面實(shí)施水量、水質(zhì)控制，倒逼上游壓縮供用水、改善泄流過(guò)程等調(diào)控措施；缺水區(qū)域根據(jù)水的供求關(guān)系完善生產(chǎn)格局，豐富物流交換，實(shí)現(xiàn)虛擬水流動(dòng)。

5 展望

目前，水資源利用的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)已經(jīng)比較清晰，水的生態(tài)服務(wù)功能雖然得到認(rèn)可但標(biāo)準(zhǔn)尚不能統(tǒng)一，仍存在較大的研究空間。未來(lái)的研究方向應(yīng)重點(diǎn)在以下方面突破：

1)強(qiáng)化水的生態(tài)服務(wù)功能和用水產(chǎn)生的環(huán)境負(fù)效應(yīng)的量化分析研究，為生態(tài)屬性和環(huán)境屬性的調(diào)控提供基礎(chǔ)。

2)深化二元水循環(huán)機(jī)理以及水-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)復(fù)合系統(tǒng)的效應(yīng)轉(zhuǎn)化關(guān)系研究，解析二元水循環(huán)特征下水資源、水生態(tài)與水環(huán)境演變的客觀規(guī)律，分析不同屬性之間的效益轉(zhuǎn)換關(guān)系，為綜合評(píng)價(jià)流域水資源利用效率提供基礎(chǔ)。

3)建立調(diào)控措施與綜合效益評(píng)價(jià)的關(guān)系，將水循環(huán)、環(huán)境與生態(tài)等治理措施和效益等相對(duì)獨(dú)立的研究進(jìn)行整合，圍繞綜合經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和環(huán)境多重因素的高效用水理念，從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際應(yīng)用方面提出高效調(diào)控的合理模式和綜合措施。

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(責(zé)任編輯：杜明俠)

Conception of High-efficiency Water Utilization under Multi-dimensional Regulation

YOU Jinjun, WANG Hao, NIU Cunwen, QIU Yaqin

(State Key Laboratory of Simulation and Regulation of Water Cycle in River Basin, China Institute of Water Resources and Hydropower Research， Beijing 100038, China)

The water cycle under human activities is characterized by ″nature-society″ dual structure. Based on the original nature of the property, water resources increase the economic, social and other attributes, thus the development and utilization of water resources must coordinate the equilibrium of multidimensional attributes. This paper analyzes the concepts of the demand of efficient utilization of water resources and integrated water use under multidimensional attributes are analyzed, and compares the difference between traditional water-saving and high-efficient water use under the multi-dimensional control from the aspects of evaluation criteria, evaluation scale and evaluation scope. It is pointed out that the high efficiency under the multi-dimensional regulation of the water cycle requires a comprehensive evaluation of the social, economic, ecological and environmental effects of the water cycle, so as to promote water use from low efficiency to high efficiency side. In the evaluation method, the high or low efficiency of different attributes can be quantified through the analysis mechanism and the establishment of basin water cycle and associated process simulation model. In the implementation level, based on the different types of regulatory requirements of the socio-economic and ecological environment, the control measures can be proposed from the point, line, surface and the whole basin and other different spatial levels.

water resources; dualistic water cycle; multi-dimensional regulation; high-efficiency water utilization; water saving

2016-09-10

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51279210)；國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目 (2012ZX07201-006)；國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2015CB452701)。

游進(jìn)軍(1977—)，男，四川成都人，教授級(jí)高級(jí)工程師，博士，從事水文水資源方面的研究。E-mail:youjj@iwhr.com。

10.3969/j.issn.1002-5634.2016.06.001

TV213.9

A

1002-5634(2016)06-0001-06