賈紹鳳，柳文華

(中國科學院地理科學與資源研究所，北京 100101)

近些年河流水資源開發(fā)利用率40%閾值是國際標準的說法，讓水資源管理者有些無所適從。我國北方海河、西北內(nèi)陸河開發(fā)利用率遠超40%，是否絕對不行、要把大部分人類用水退給生態(tài)？而這幾乎是不太可能的。南方長江開發(fā)利用率離40%還有很遠，是否意味著還可以大調(diào)水？但習近平總書記指出“長江病了，而且病得還不輕”。水資源開發(fā)利用率不應(yīng)超過40%的說法如何來的？應(yīng)如何正確理解？本文對此作一溯源分析，以供更多人參考和討論。

1 溯 源

1976年，美國從事野生動物保護工作的Tennant[1]應(yīng)用Montana法(后改稱Tennant法)對美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)提供的水文數(shù)據(jù)進行了分析，根據(jù)平均流量來確定保護溫水和冷水溪流中的水生生物資源的流量。1964—1974年科學家們對美國內(nèi)布拉斯加州、懷俄明州、蒙大拿州3個州的11條溪流進行了詳細的實地研究，以驗證Montana法。這項工作針對315.4 km河段58個斷面上38種不同的水流對冷水和溫水漁業(yè)影響開展物理、化學和生物分析，結(jié)果顯示，在平均流量相同的大部分河流上，水生棲息地的條件非常相似。Tennant[1]還對之前17年里美國地質(zhì)調(diào)查局在21個州獲得的數(shù)百個不同河流水文情勢進行了類似的分析，證實了這一相關(guān)性。多年平均流量的10%是大多數(shù)水生生物維持短期生存棲息地所建議的最小瞬時流量，建議將30%作為基本流量，以維持大多數(shù)水生生物和一般娛樂的良好生存條件；60%的基本流量為大多數(shù)水生生物在其生長的初始階段提供了極好的棲息地。

在文獻[1]的結(jié)論中，河流保有60%的多年平均流量可以保障河流大多數(shù)生物生長，是河流開發(fā)利用率不超過40%的最初依據(jù)。因為對于取水口較少的小河流，人類取水利用后的退水很難在取水斷面附近回到河流，所以可以假設(shè)在取水斷面附近河段退水可以忽略，因此取水斷面處河流水資源開發(fā)利用率等于100%減去河流徑流保有率，據(jù)此關(guān)系，要求河流取水斷面處的河流徑流保有率為60%，該斷面處的河流水資源開發(fā)利用率就不應(yīng)該超過40%。這是要求比較嚴格的情況，如果只有一個集中取水斷面的較小河流，生態(tài)流量保有徑流60%就嚴格對應(yīng)水資源開發(fā)利用率不能超過40%。而對于有多個取水斷面的較大河流，因為退水回歸河流的關(guān)系，對應(yīng)于60%的徑流保有率生態(tài)要求，水資源開發(fā)利用率要大于40%。Tennant[1]研究統(tǒng)計的主要是河長較短的溪流。

Tennant是現(xiàn)代水流政策和科學的奠基人之一，在20世紀60年代早期開始宣傳推廣他的方法，最初稱之為Montana法。經(jīng)過60年代末、70年代和80年代，Montana法應(yīng)用范圍遍及全球，該方法被重新命名為Tennant法，它擴展了地理應(yīng)用，并避免了Tennant法與蒙大拿州及其他地區(qū)使用的河道內(nèi)流量(instream flow)方法之間的混淆。當Tennant最初開始發(fā)布和展示Tennant法時，河道內(nèi)流量問題和保護才剛剛開始受到關(guān)注。20世紀70—80年代是大部分正式河流法律最初得以頒布的時代。

國內(nèi)對生態(tài)流量(生態(tài)需水)的認識始于20世紀80—90年代，80年代就有大量輸沙用水的研究，21世紀初開始成為熱點。國內(nèi)正式提出“生態(tài)需水”概念的是“九五”科技攻關(guān)項目“西北地區(qū)水資源合理開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境保護”[2]。李麗娟等[3]在1999年以河流最小月平均實測徑流量的多年平均值作為河流的基本生態(tài)環(huán)境需水量，也作為海、灤河流域河流系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境需水量，雖提到國際上公認的地表水資源合理開發(fā)利用率不超過30%，極限開發(fā)程度不超過40%，并提出海、灤河流域水資源開發(fā)率不宜超過40%[3]，但未直接給出文獻出處。錢正英院士主持中國工程院院士咨詢項目“中國可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究”有專門的生態(tài)需水研究內(nèi)容[4]。龍愛華等[5]、安新代[6]提到40%開發(fā)利用優(yōu)選法警戒線，但沒有給出文獻出處；劉丙軍等[7]也提到國際公認水資源開發(fā)利用率為20%～30%，也并未給出文獻出處。王西琴等[8]提到并引用了Tennant的論文，但同時引用了李麗娟等[3]提到的國際公認地表水合理開發(fā)利率為30%的說法。

國內(nèi)一些研究對不同流域不同目標下的生態(tài)需水量進行了估算，并確立了不同流域水資源開發(fā)利用率。錢正英等[4]認為我國北方地區(qū)水資源短缺,地表水資源開發(fā)利用率應(yīng)維持在60%～70%范圍之內(nèi),而對生態(tài)環(huán)境相對脆弱的西北干旱地區(qū),其水資源開發(fā)利用率不應(yīng)該超過70%、耗水率不超過50%。占車生等[9]提到Montana法，以流量的10%作為海河最小生態(tài)需水量、40%作為最佳生態(tài)用水量。中國工程院院士咨詢項目“東北地區(qū)水與生態(tài)-環(huán)境問題及保護對策研究”的研究成果[10]認為,在該地區(qū)維持河流生態(tài)系統(tǒng)的最小生態(tài)需水量應(yīng)不低于流量的60%。

在河流健康評價研究中，通常包含最小生態(tài)流量和水資源開發(fā)利用率2個指標，但沒有深入地對水資源開發(fā)利用率進行討論和研究，而是直接把10%流量作為最小生態(tài)流量，并直接定義不同水資源開發(fā)利用率作為評價指標。

當時在西北地區(qū)水資源開發(fā)程度較低的地區(qū)，如柴達木盆地，采用了水資源開發(fā)利用率不超過30%的閾值；錢正英院士主持的中國工程院院士咨詢項目“中國可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究”(1999年啟動)、“西北地區(qū)水資源配置、生態(tài)環(huán)境建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究”(2001年啟動)，大大推進了“40%作為水資源開發(fā)利用率閾值”這一提法，尤其是顯著提高了社會對生態(tài)用水的重視；并提出對于開發(fā)利用程度很高的流域，開發(fā)利用率可按70%考慮，人類用水的耗水率為70%，人類總耗水就占水資源總量的49%，還有51%的水留給生態(tài)。該項目中作為科技支撐的是劉昌明院士、陳志凱院士和王浩院士帶領(lǐng)的團隊。2005年錢正英在“中國水論壇”上指出“海河、遼河等許多河流的開發(fā)利用率都大于40%，超過國際公認的合理值”。

2 思 考

a. 關(guān)于40%的水資源開發(fā)利用率閾值，要承認其有很強的科學性，是基于對美國數(shù)百條河流的流量與生態(tài)關(guān)系的經(jīng)驗觀察和統(tǒng)計得來的，當河流實際平均流量小于多年平均流量的60%、對應(yīng)水資源開發(fā)利用率為40%時，生態(tài)就要受到較大的影響，這對于河流生態(tài)需水的確定具有很好的參考價值。

b. Tennant的研究是以美國數(shù)百條溪流為樣本，不包含大江大河，因此其統(tǒng)計結(jié)果只適用于較小的河流。

c. 要注意這只是一個大數(shù)統(tǒng)計規(guī)律，是就美國大陸條件下的若干溪流的平均情況而言，并不是每條河流都嚴格限定在40%。而且每個地區(qū)氣候、生態(tài)等條件不同，每條河流差別很大，所以不能把水資源開發(fā)利用率40%這一數(shù)值絕對化。

d. 每條河流的生態(tài)流量要根據(jù)具體情況來決定，既要考慮河流生態(tài)系統(tǒng)對流量、水位、流速及其時間過程等多方面的要求，也要考慮人類生存和發(fā)展的現(xiàn)實用水需要。雖然一定條件下的生態(tài)系統(tǒng)需要多少生態(tài)需水是客觀的，不由主觀因素決定，但在人類用水和生態(tài)用水存在競爭的社會背景下，生態(tài)需水的配置實際上是一個多方面博弈和權(quán)衡的結(jié)果。

e. 宏觀而言，濕潤地區(qū)的河流水資源可開發(fā)利用率閾值應(yīng)該低于干旱地區(qū)河流水資源開發(fā)利用率閾值。原因是濕潤地區(qū)的河流生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)豐水的條件，水生動植物、微生物對流量的變化更敏感，而干旱地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)對缺水有更強的適應(yīng)性，往往可能抵抗更大程度的干擾。