李丹丹，張建瑞，杜華明

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，河南鄭州450045）

我國(guó)水資源總量約為28000×108m3，居世界第四位，但人均水資源量只有2000m3，僅為世界平均水平的1/4、美國(guó)的1/5，在世界名列121位，是全球13個(gè)人均水資源最貧乏的國(guó)家之一。受季風(fēng)氣候影響，我國(guó)水資源空間分布差異大，與人口、耕地的分布不相匹配，水資源供需矛盾日益突出。水利部部長(zhǎng)陳雷指出，全國(guó)水資源缺水量達(dá)400×108m3，近2/3的城市存在不同程度的缺水，全國(guó)農(nóng)村飲水不安全人口仍有2.03億人，近1億城鎮(zhèn)人口受水量及水質(zhì)不安全的影響。2014年全國(guó)廢污水排放量771×108t，水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率僅為51.8%。水資源短缺和水環(huán)境惡化已嚴(yán)重影響了我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

近年來(lái)，水資源領(lǐng)域以可持續(xù)利用為基本原則，重點(diǎn)從雨水資源化、水資源合理配置和廣義水資源3個(gè)方面研究其與社會(huì)經(jīng)濟(jì)、區(qū)域發(fā)展和人民生活之間的關(guān)系。雨水資源化的研究進(jìn)展迅速，理論體系完整、技術(shù)較成熟，廣泛應(yīng)用于解決水資源短缺問(wèn)題；水資源合理配置，是從管理角度對(duì)分質(zhì)供水、水資源優(yōu)化利用等方面的問(wèn)題進(jìn)行探討，近幾年已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。廣義水資源是2002年由王浩院士首先提出的，內(nèi)涵已經(jīng)較為明確，但研究中尚有較多問(wèn)題亟需解決，近年來(lái)相關(guān)研究人員已對(duì)此做了多方面探索，但理論體系尚不完整，且計(jì)算方法復(fù)雜，在水資源評(píng)價(jià)及規(guī)劃中的應(yīng)用較少，但其豐富的內(nèi)涵必將為解決水資源短缺問(wèn)題提供新的理論和技術(shù)方法。因此，本文重點(diǎn)分析雨水資源化、水資源合理配置及廣義水資源對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響。

1 雨水資源化

在公元前2000年以前，已經(jīng)出現(xiàn)了雨水資源利用的先例，在水資源貧乏的涅杰夫沙漠地區(qū)，中東地區(qū)的納巴特人（Nabateans）把通過(guò)高地匯流而下的雨水經(jīng)引水道匯集起來(lái)，用以生活或農(nóng)業(yè)。隨后，阿富汗等地處干旱半干旱地區(qū)的國(guó)家也相繼推廣使用了此類方法。自20世紀(jì)60年代以來(lái)，日本、美國(guó)等國(guó)家在雨水收集及利用方面進(jìn)行了大量研究，如日本修筑集流面收集雨水后回灌地下水；而美國(guó)、墨西哥等國(guó)家對(duì)增強(qiáng)集流效果實(shí)現(xiàn)了一定改進(jìn)，采用塑料薄膜鋪設(shè)、金屬板覆蓋等方式對(duì)集水面進(jìn)行處理，然而所需費(fèi)用相對(duì)較高。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家在雨水利用方面常見(jiàn)的方式是通過(guò)在庭院較低處修建蓄水池，用以收集屋頂及院內(nèi)匯流，再將其用于綠化澆灌等對(duì)水質(zhì)要求不高的地方[1]。在全球化的今天，水資源的匱乏和分布不均衡，促進(jìn)了全球多數(shù)地區(qū)對(duì)雨水利用的研究與探索，在各方的協(xié)同合作下，成立了國(guó)際雨水集流系統(tǒng)協(xié)會(huì)（IRCSA）。

我國(guó)自古即有對(duì)雨水資源的利用，曾在黃河流域創(chuàng)造出諸多雨水收集利用的實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)，多應(yīng)用于干旱半干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)灌溉和人畜飲水。20世紀(jì)50～60年代，就地?cái)r蓄利用技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，如魚(yú)鱗坑、隔坡梯田等。近年來(lái)，隨著水資源問(wèn)題的突出，雨水資源的利用已受到普遍關(guān)注，國(guó)家“九五”、“十五”科技項(xiàng)目中關(guān)于“雨水利用”及相關(guān)課題，均取得了一系列研究成果，甘肅“121”工程、陜西“甘露工程”、山西“123”工程及寧夏“窖窯工程”等雨水集流利用工程也得到了實(shí)施。目前，我國(guó)城市雨水資源化雖有了一定程度的發(fā)展，但依舊缺乏系統(tǒng)的研究和應(yīng)用。

雨水資源化有自然資源化過(guò)程和人工資源化過(guò)程2種利用途徑，城市雨水資源化屬人工資源化的過(guò)程。趙廷紅等[2]認(rèn)為加大城市雨水資源化的基本途徑有3個(gè)途徑：就地入滲、儲(chǔ)留雨水和雨水回灌。雨水資源須先經(jīng)下墊面分配轉(zhuǎn)化為地表水、土壤水和地下水后，才能被利用。雨水資源的可實(shí)現(xiàn)潛力與雨水資源本身的性質(zhì)及人類利用雨水的能力有關(guān)。其研究結(jié)果為城市雨水資源的綜合利用、城市雨洪的有效控制以及減少雨洪災(zāi)害損失的研究提供思路和方法。趙西寧等[3]提出了雨水資源化的理論潛力、可實(shí)現(xiàn)潛力和現(xiàn)實(shí)潛力，重點(diǎn)研究了雨水資源化潛力與其主要影響因子間的定量關(guān)系，構(gòu)建雨水資源化潛力計(jì)算模型及雨水資源化后對(duì)區(qū)域環(huán)境影響的互動(dòng)模型，得出區(qū)域雨水資源合理安全開(kāi)發(fā)量。曹連海等[4]認(rèn)為城市雨水資源化屬于城市環(huán)保和水資源可持續(xù)利用的范疇，是解決未來(lái)城市水資源短缺的重要途徑之一，只有在政府的領(lǐng)導(dǎo)和協(xié)調(diào)下，制定相關(guān)法律政策，才能有效地推進(jìn)解決。

經(jīng)過(guò)數(shù)十年的理論發(fā)展與實(shí)踐研究證明，雨水資源化是一種高效農(nóng)業(yè)用水方式，不僅把被動(dòng)抗旱轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)抗旱，也是對(duì)傳統(tǒng)旱地農(nóng)業(yè)的繼承與發(fā)展，已經(jīng)成為水資源綜合管理中一個(gè)不可或缺的重要組成部分和現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略基礎(chǔ)性工作之一。

2 水資源合理配置

水資源合理配置是在總量一定的情況下，對(duì)不同空間、不同時(shí)間和不同用水戶之間進(jìn)行科學(xué)分配，實(shí)現(xiàn)效益最大化，分配的合理性程度極大的影響了可持續(xù)利用實(shí)現(xiàn)的可能。水資源短缺地區(qū)對(duì)資源利用的競(jìng)爭(zhēng)促使人們重視對(duì)水資源進(jìn)行合理配置，隨著社會(huì)對(duì)可持續(xù)發(fā)展的重視，在水資源富足的地區(qū)也應(yīng)該適當(dāng)開(kāi)展水資源合理配置的工作。

20世紀(jì)80年代以來(lái)，水資源的社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展越來(lái)越明顯，水資源合理配置與區(qū)域宏觀經(jīng)濟(jì)的關(guān)系也越來(lái)越密切。在以往的研究中出現(xiàn)的“以需定供”和“以供定需”等單一分析方式都分開(kāi)考慮水資源的供需，缺乏對(duì)水資源供需平衡與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)的重視等。為了彌補(bǔ)以上弊端，基于宏觀經(jīng)濟(jì)的以協(xié)調(diào)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源供需動(dòng)態(tài)平衡為目的的水資源優(yōu)化配置理論研究應(yīng)運(yùn)而生。20世紀(jì)90年代，我國(guó)一些地區(qū)特別是西北地區(qū)對(duì)水資源的過(guò)度開(kāi)發(fā)利用改變了其原有的水循環(huán)結(jié)構(gòu)和過(guò)程，引發(fā)了一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。2000年以后，由于流域水資源調(diào)配格局不當(dāng)引發(fā)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，黃河連續(xù)10年斷流引起了黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人的高度關(guān)注，水資源合理配置及可持續(xù)發(fā)展成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。

20世紀(jì)80年代初，以華士乾為首的課題研究組基于對(duì)水量的區(qū)域分配、水資源利用效率、水利工程建設(shè)次序及水資源開(kāi)發(fā)利用對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用等的考慮，利用系統(tǒng)工程法對(duì)北京地區(qū)水資源進(jìn)行了研究，并在國(guó)家“七五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目中加以完善并應(yīng)用，成為我國(guó)水資源配置研究的雛形?！鞍宋濉眹?guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)專題“華北地區(qū)宏觀經(jīng)濟(jì)水資源規(guī)劃理論與方法”形成了基于宏觀經(jīng)濟(jì)的區(qū)域水資源合理配置理論?！熬盼濉眹?guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“西北地區(qū)水資源合理開(kāi)發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)研究”中，水資源-社會(huì)經(jīng)濟(jì)-生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)被拓展到水資源配置范疇里，配置對(duì)象也進(jìn)一步發(fā)展為同時(shí)配置生態(tài)環(huán)境和國(guó)民經(jīng)濟(jì)用水，并提出生態(tài)需水量計(jì)算方法。王浩等[5]在“黃淮海水資源合理配置研究”中，首次提出水資源“三次平衡”的配置思想，系統(tǒng)地闡述了基于流域水資源可持續(xù)利用的系統(tǒng)配置方法。尹明萬(wàn)等[6]根據(jù)國(guó)家新時(shí)期的治水方針及“三先三后”原則，結(jié)合河南省水資源綜合規(guī)劃試點(diǎn)項(xiàng)目，首次建立了基于河道內(nèi)與河道外生態(tài)環(huán)境需水量的水資源配置動(dòng)態(tài)模擬模型，在規(guī)劃思想理論、模型技術(shù)、仿真和求解方法上都是一種創(chuàng)新和突破。大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)理論、復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論以及可持續(xù)發(fā)展理論、模擬技術(shù)、優(yōu)化技術(shù)等現(xiàn)代規(guī)劃技術(shù)手段也被融合應(yīng)用于水資源配置之中，并建立了優(yōu)化配置模型和求解方法[7]。嚴(yán)登華（2007）、劉丙軍（2007）、吳澤寧（2007）等初步研究了水質(zhì)水量的聯(lián)合調(diào)控與分配，并提出了分質(zhì)供水等的計(jì)算方法。

總之，經(jīng)過(guò)專家學(xué)者們的不懈努力，我國(guó)水資源合理配置的研究從無(wú)到有，并逐步走向成熟。

3 廣義水資源

廣義水資源是近幾年基于以往的水資源研究中僅考慮地表水、地下水，而不考慮土壤水的基礎(chǔ)上而誕生的。在天然水的循環(huán)過(guò)程中，水資源運(yùn)行的人工系統(tǒng)和天然系統(tǒng)會(huì)得到一定的補(bǔ)充和更新，其中可以被有效利用的部分稱為廣義水資源。而在這個(gè)過(guò)程中，能起到相應(yīng)作用的來(lái)源是大氣降水。廣義水資源分別在地表水、地下水、土壤水中賦存。從開(kāi)發(fā)利用的角度分析，廣義水資源又可以分為可利用、低效利用、無(wú)法利用3類。其中可利用部分是指能通過(guò)工程開(kāi)發(fā)利用的地表水、地下含水層中的徑流性水資源；低效利用部分是指能通過(guò)調(diào)控水資源利用模式被生態(tài)系統(tǒng)直接吸收利用，而無(wú)法直接利用的部分水分；無(wú)法利用部分是指在裸地、沙漠等地區(qū)的少量降水，只能通過(guò)蒸發(fā)等方式消耗[8]。

2002年，王浩院士首先提出了廣義水資源理論。裴源生等[9]探討了廣義水資源合理配置的理論內(nèi)涵、配置系統(tǒng)及目標(biāo)、研究框架、調(diào)控機(jī)制、全口徑供需平衡分析方法和后效性評(píng)價(jià)體系，并指出廣義水資源高效利用的研究對(duì)象應(yīng)為區(qū)域水資源-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)這個(gè)復(fù)合大系統(tǒng)，在有效性、公平性及可持續(xù)性原則的基礎(chǔ)上，以水循環(huán)模擬為基礎(chǔ)，廣義水資源合理配置為手段，圍繞廣義水資源在經(jīng)濟(jì)和生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能與過(guò)程，對(duì)廣義水資源利用模式進(jìn)行科學(xué)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)廣義水資源的高效利用。賈仰文等[10]提出了基于分布式流域水循環(huán)模型WEP-L的廣義水資源評(píng)價(jià)方法和具體計(jì)算公式，并提出了根據(jù)廣義水資源各構(gòu)成部分在循環(huán)利用過(guò)程中是否發(fā)揮了關(guān)鍵功效來(lái)初步界定“高效水量”和“低效水量”的評(píng)價(jià)方法。目前廣義水資源還在探索階段，其發(fā)展前途及對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響尚待進(jìn)一步觀察。

4 結(jié)論

（1）我國(guó)是一個(gè)水資源嚴(yán)重短缺的國(guó)家，水資源短缺已經(jīng)嚴(yán)重威脅到我國(guó)的人民生活、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步。水資源可持續(xù)利用，為解決水資源短缺問(wèn)題提供了科技支撐和途徑。

（2）雨水資源化的研究進(jìn)展迅速，理論體系完整、技術(shù)較為成熟，被廣泛用于解決水資源短缺問(wèn)題；水資源合理配置，是從管理的角度來(lái)探討分質(zhì)供水、水資源優(yōu)化利用等方面的問(wèn)題，近幾年已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。雨水資源化和水資源合理配置被廣泛用于解決水資源問(wèn)題，已經(jīng)取得了重大的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)環(huán)境效益。

（3）廣義水資源內(nèi)涵已經(jīng)較為明確，研究中尚有較多問(wèn)題亟待解決。近年來(lái)研究人員已經(jīng)做過(guò)多方面探索，但理論體系尚不完整，計(jì)算方法復(fù)雜，在水資源評(píng)價(jià)及規(guī)劃中應(yīng)用較少，但其豐富的內(nèi)涵必將為解決水資源短缺問(wèn)題提供新的理論和技術(shù)方法。

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