我國水資源管理及其關鍵問題初探

秦天玲 ， 嚴登華 ，宋新山 ，張 誠 ，翁白莎 ，3

我國水資源管理及其關鍵問題初探

秦天玲1，2， 嚴登華2，宋新山1，張 誠2，翁白莎2，3

（1.東華大學環境科學與工程學院，201620，上海；2.中國水利水電科學研究院水資源研究所，100038，北京；3.天津大學建筑工程學院，300072，天津）

我國水問題疊加和累積影響日漸嚴重，而我國現行的水資源管理在管理體系、政策法規、規劃與計劃、管理制度和關鍵技術方面并不能綜合應對各種水問題。分析了我國水資源特征及其生態環境問題，概述了水資源管理歷程和實施最嚴格的水資源管理制度，并剖析存在問題，深入探討了變化環境下水資源系統演變機制的系統識別、面向極值過程的水資源配置與調度、基于總量控制與“三條紅線”的水生態環境調控、全面推進水務管理和水利工程綜合應對氣候變化的關鍵技術等問題。

水資源；水循環；水資源管理

在以全球氣候變化與人類活動為主要特征的環境下，隨著社會取用水對生態需水的擠占量不斷增加，用水效率低、區域性的水量與水質型缺水不斷加劇我國水資源供需的緊張情勢，致使我國水資源問題也向多樣化發展：點源與面源污染問題日漸突出、突發性水污染事件頻發、水生態安全受到威脅、水問題疊加和累積影響越來越嚴重等。而我國水資源管理也逐漸從對水源的分散型管理轉變為對面向水的全屬性管理，管理手段日趨綜合化，管理內容日趨廣泛化，管理層次日趨復雜化。本文分析了我國水資源特征及其主要生態環境問題，在此基礎上梳理了我國水資源管理的歷史演變過程及現存問題，剖析了其關鍵問題，如變化環境下水資源系統演變機制的系統識別、面向極值過程的水資源配置與調度、基于總量控制與“三條紅線”的水生態環境調控、全面推進水務管理和水利工程綜合應對氣候變化的關鍵技術等。

一、我國水資源及其主要問題

1.水資源特征

我國陸地水循環在 “自然—人工”二元驅動力作用下，人工側支水循環通量的增加減少了自然水循環通量，導致自然生態系統的供水不足，降低水的生態服務功能，影響各類生態系統功能。從流域整體角度來看，上游取用水過多導致下游經濟社會及生態用水不足，而下游的取用水又進一步減少了河流生態基流，同時整個流域的水污染問題進一步破壞了流域生境，產生各種水資源、水生態和水環境問題。從流域區段來看，自然水循環經過降水—冠層截留—洼地儲留—入滲—土壤水運動—地下水運動—蒸散發過程形成“閉合回路”。而人工水循環中的人工取水、用水和耗水量的增加減少自然水循環通量，部分區域原水分配與調度不合理導致產匯流過程發生改變；同時，污水排放和部分污水處理不達標又降低了水資源質量，再生水配置與調度不合理進一步減少了“鮮水”在社會系統中的循環周期。在以上 “自然—人工”二元水循環機制作用下，根據1998—2008年水資源公報相關數據分析，我國降水、地表水和地下水水資源呈現出如下特征：

（1）降水

我國位于亞洲季風區，降水受熱帶和副熱帶季風、中高緯西風帶和青藏高原地形等的共同影響，不僅表現為南多北少、東多西少的復雜空間分布格局，而且具有夏季集中、年際和年代變化顯著等獨特的時間演變特征。近10年來，全國年均降水量為60369億m3，比常年值偏少1.1%，呈下降趨勢 （圖1）。其中，南方區占67.3%，北方區占23.8%；山丘區占85%，平原區占15%。

（2）地表水與地下水

近10年來，我國年均地表水、地下水資源量和水資源總量分別為26 454億 m3、8 234.91 億 m3和 27 741 億 m3，年人均水資源量分別為 2 004 m3、623.86m3和 2 101.59m3，皆呈明顯下降趨勢（圖2），年際及年內變化明顯。區域分布特點十分明顯，表現為北少南多、山丘區多于平原區，全國南方區與北方區、山丘區及平原區的水資源比重見表1。

2.主要水資源問題

（1）供需矛盾突出

1998—2008年我國年均供水、用水、耗水和排水量分別為5491.27億、5 601.18億、3 015.19億和 2 585.27億m3。供水量及用水量近10年均呈現上升趨勢，2001年起兩者持平，供需矛盾日漸突出；與耗水量相比，排水量上升速率更快，對水環境承載力的威脅增加。由于人口和經濟社會發展不均衡，且降水、地表水、地下水空間分布不均，致使各省市的供水、用水、耗水和排水的區域異質性較大，東南明顯多于西北地區。

表1 全國南方區與北方區、山丘區及平原區的水資源比重（%）

（2）水生態問題多樣化

在水資源的時空分布不均和人類活動干擾雙重作用下，我國水生態問題逐漸多樣化，主要特征如下：①河流斷流。主要發生在北方地區，以海河、遼河和西北諸河區最為嚴重，其斷流河段長度分別占其斷流總長度的51%、39%和33%。②湖泊萎縮。與20世紀50年代相比，發生萎縮的湖泊主要分布在長江區和西北諸河區，其面積分別占總萎縮面積的54%和27%。③濕地退化。20世紀50年代以來，由于圍墾及水土資源過度開發，全國天然陸域濕地面積減少了約1 350萬hm2，減少了28%。④地下水超采。近20年來，北方地區地下水開采量增加較快，遼河、海河、黃河和淮河平原區多年平均淺層地下水實際開采量與其可開采量之比均超過50%。⑤水土流失等其他問題。與20世紀80年代末相比，90年代末的水土流失總面積減少了11萬km2，面積和強度由東向西逐漸遞增。其他問題包括土壤鹽漬化、林/草地退化和土地沙化等。

（3）水環境問題加劇

用水效率低、區域性缺水和各類水生態問題致使我國水環境問題日漸突出：①面臨資源性缺水和水質性缺水的雙重威脅，加上極端事件頻發，保障供用水安全和水功能達標雙重目標是巨大的挑戰。②經濟依然超預期增長，城鎮化和工業化進程快速推進，水污染負荷居高不下，面臨的減排任務難以順利實現。③飲用水水源地面臨極大威脅，飲用水安全保障是面臨的首要任務。④有毒有機物及新型有毒有害物質的水環境污染問題越來越嚴重，亟需提出新的監測手段、控制標準和方法。以2008年為例，全國全年Ⅰ～Ⅲ類水河長比例為61.2%，水質符合和優于Ⅲ類水的湖泊面積占44.2%，水功能區達標率為42.9%，而適合集中式生活飲用水水源及工農業用水的Ⅲ類地下水監測井僅占23.9%。

3.我國水資源問題發展的新情勢

基于我國特殊的水循環、水資源、水生態和水污染現狀特征，我國的水資源面臨的新發展形勢如下：①水資源與水循環系統呈現出“自然—人工”二元驅動特征，對于水資源和土地資源的人工干擾程度逐漸增加，直接或間接影響自然水循環。②水資源供需形勢日漸緊張，資源性和水質型缺水并存，空間異質性增加，地下水漏斗增加。③雖然用水效率提高，但總體用水效率和效益降低，缺水與用水浪費并存，“鮮水”在人工水循環系統中的回用率過低。④隨著點源污染種類和數量不斷增加，非點源污染日漸突出，將成為今后主要的污染形式。⑤洪澇與干旱發生頻率增加，尤其干旱對經濟社會發展的影響及其危害凸顯，極值天氣事件對水資源系統和水利工程的穩定性造成威脅。⑥水資源短缺導致生態系統的恢復力和抵抗力減弱，突發性水污染事件頻發，水生態安全問題多樣化增加。⑦水資源、水生態和水環境等水問題疊加和累積影響越來越嚴重。

二、我國水資源管理概況

1.管理歷程

隨著對水資源各方面屬性的全面了解和重視，我國對水資源的管理方式已逐漸從工程水利、資源水利、生態水利、民生水利發展到如今的多方面統籌管理。工程水利注重對蓄水、引水、提水、排水、航運等水利工程規劃、施工和運營過程的綜合管理；資源水利從保護水資源角度出發，側重于對水的資源屬性開發利用的管理；而生態水利則以尊重和維護生態環境為目標，遵循生態經濟學原理，其發展模式與途徑與傳統水利有本質區別；民生水利將以人為本作為根本理念，把人民群眾最關心、關系最密切、最現實的水利問題放在首位，努力形成保障民生、服務民生、改善民生的水利發展格局。所以，在水資源管理過程中，要充分發揮工程水利的基礎性、資源水利的實效性、生態水利的可持續性和民生水利的公共性，進行統籌管理。

2.實施最嚴格的水資源管理制度

鑒于我國水資源管理現實中存在的問題，水利部提出實施最嚴格的水資源管理。其基本原則是要把維護人民群眾的根本利益作為出發點和落腳點，以實現人與自然和諧作為水資源管理的核心理念，以水資源配置、節約和保護作為水資源管理的工作重心，要把統籌兼顧作為水資源管理的根本方法，把因地制宜、分類指導作為深化水資源管理的重要措施，堅持改革創新作為推進水資源管理的不竭動力。而當前我國正處于傳統水利向現代水利、可持續發展水利轉變的關鍵階段，為適應水資源和經濟社會發展形勢的變化，最嚴格的水資源管理需加快推進六個轉變，即從供水管理向需水管理的觀念轉變，從水資源開發利用優先向節約保護優先的規劃思路轉變，從事后處理向事前預防的保護措施轉變，從過度開發、無序開發向合理開發、有序開發的方式轉變，從粗放利用向高效利用的用水模式轉變，以及從注重行政管理向綜合管理轉變的管理手段轉變。

3.水資源管理存在的問題

我國水資源管理從管理體系、政策、法規、規劃與計劃和關鍵技術等方面存在以下問題：①管理體系。我國現行的水資源管理體系是統一管理與分級、分部門管理相結合，逐步建立了五級（即中央—流域—省級—地市級—縣級）水資源管理體制，但橫向矛盾仍然存在，協調機制有待于加強。②政策法規。國家和各省（自治區、直轄市）制定和出臺的法規、規章和規范性文件達700余件，但部分政策法規未能充分考慮流域整體特征，在關注水量水質的基礎上需進一步考慮水安全標準。③規劃與計劃。盡管針對不同流域特征，各項流域規劃均強調統一管理，但是缺乏強制性和具有法律地位的綜合規劃，而現行的部分水資源規劃導致資源浪費，缺乏可持續性。④管理制度。逐步建立和完善取水許可與水資源有償使用制度、水資源論證制度、水資源總量控制制度和水功能區管理制度等。⑤關鍵技術。我國水資源利用效率低，尤其是農業及工業的用水和耗水量較大；且水資源的時空分布不均，區域水資源的調配技術和高效用水技術亟需不斷研發和完善。

三、我國水資源管理的若干關鍵問題

1.變化環境下水資源系統演變機制的系統識別

（1）理論支持

我國水資源管理需要大量基礎研究提供理論支撐。以變化環境為研究背景，以氣候、生態、水文、水資源及水環境為主要研究對象，基礎理論研究可考慮從以下幾個方面開展：①變化環境下水文生態和水資源系統驅動機制研究，包括系統外部脅迫和內部影響機制兩方面；②在明晰主要驅動因子的前提下，剖析生態水文相互作用機制，定量化識別區域生態水文規律；③在關鍵影響因子驅動下，模擬生態水文過程，研究其產生的生態、水文、水資源和水環境綜合效應；④由于以上效應對生態水文過程和各驅動因子具有反饋作用，還需研究變化環境下的氣候—生態—水文—水資源效應反饋機制。

（2）構建監測網

在整體性、共享性、信息化等優化原則指導下，利用雷達、GIS、GPS和RS等技術，建立多圈層生態水文監測網。采用高精度遙感技術進行整體監測。在垂直方向上，根據研究需求有選擇地對各圈層監測伴生的水化學、水沙和水生態過程。通過探空、雷達、邊界層觀測以及GPS水汽觀測等地基觀測方式對空中碳水通量進行觀測；根據山地垂直地帶性特征，利用雨量站、水文站、生態監測站和野外實驗臺站等對基本陸面過程進行觀測，分析重點地區的水資源和生態環境演變特征。在水平方向上，站點與觀測點的布設要考慮區域大氣水汽體場。同時，從重點資源量的角度，提出區域重點水資源、土地資源構成的監測方案。

（3）數值模擬

為綜合應對變化環境對水資源系統的影響，在大氣圈、生物圈、地表、土壤圈和巖石圈范圍內，以能流驅動下的“自然—人工”二元水循環與碳循環為主要研究對象構建氣候—生態—水文關鍵過程的模擬框架，定量化評價水文水資源的演變過程，并預測其未來發展趨勢。海河流域的相關研究結果表明，在氣溫升高1℃和2.5℃的情景下，流域蒸發量將分別增加1%和2.36%，水資源量將分別減少8.48%和20.08%，其中地表水資源量分別減少4.26%和6.29%，不重復的地下水資源量減少18.91%和31.33%。以變化環境為背景，在水文生態模擬框架指導下，模擬研究區域的大氣、水文及生態過程，識別其基本演變規律，明晰關鍵過程之間的相互作用關系，為水資源管理與調配提供基本理論依據與數據資料支持。

2.面向極值過程的水資源配置與調度

（1）水資源合理配置

我國水資源配置已從 “六五”攻關的水資源評價發展到水量水質聯合調配階段，而水資源開發利用已由傳統的“以需定供”模式發展到面向多水源、全屬性、多目標功能的聯合集成配置階段，以充分發揮水資源在量、質、能等方面的綜合效益。在全球氣候變化影響下，我國極值天氣事件頻發，洪澇、干旱、暴雨、風暴潮、臺風等波及范圍漸廣，發生頻率漸增，影響區域供水和用水安全。在此背景下，利用氣候—生態—水文模擬平臺模擬極端天氣事件下的生態水文效應，明晰關鍵要素過程的基本演變規律，而水資源合理配置則需要從評價體系到配置方案設計過程中充分考慮極值天氣事件對區域總體水資源的影響，提出不同尺度下的極端干旱和洪澇災害的應急配置預案，提高水資源系統的穩定性。

（2）水利工程（群）的聯合優化調度

我國水利工程（群）優化調度存在側重理論方法探討、模型復雜及其開發缺陷、方法上缺乏面向極值過程的優化調度等問題。因此，以提高優化調度的實用性、準確性和實時性為目的，應重視輸入模型的研究，考慮水電站水庫群系統的 “半結構化”或“非結構化”特點，采用模擬與優化結合，并引進新理論和新技術，研發適應于單個流域和跨流域的多水庫聯合調度模型，并引進人工智能技術建立水電站水庫群調度智能決策支持系統，提高應對極值天氣事件的綜合調度能力。同時，極值天氣事件易導致漫堤、潰壩、防洪保護區淹沒等，所以還需利用風險分析水庫調度風險，提高水資源的綜合利用率。

3.基于總量控制與“三條紅線”的水生態環境調控

我國環境總量控制以行業總量控制為主，雖然具有較好的可達性，但水環境質量卻沒有得到很好的改善。針對我國區域性缺水、用水浪費和水污染與水生態問題加劇，以定量識別區域生態水文基本規律為基礎，進行基于總量控制與“三條紅線”（水資源開發利用紅線、用水效率紅線和水功能區限制納污紅線）的水生態環境調控。首先，構建水安全指標體系，在水化學指標基礎上增加痕量有毒水污染物控制標準、水生態維系標準、水文參數標準和水沙標準；其次，利用氣候—生態—水文模擬平臺定量化識別區域生態水文關鍵過程，在水安全指標體系指導下進行水生態與水環境綜合調控；與此同時，開展生態補償是水生態修復及流域（或區域）生態健康維系的重要保障。

4.全面推進水務管理

現階段，我國水務管理面臨的主要任務包括：①健全水權制度：完善水資源有償使用制度、取水許可制度、水資源論證制度和監管體系；②調節水價機制：建立合理的水價形成機制，使水價能夠反映水資源的稀缺程度，又要有利于水資源保護；③加強城鄉水務一體化管理：正確處理資源管理、服務管理和環境管理之間的關系，改造城鄉供水設施和管網，建設應急備用水源，加強節水型社會建設；④健全水務投融資體制，推進水務市場化：在國家政策指導下，逐步建立政府主導、社會籌資、市場運作、企業開發的良性運作機制；⑤建設水資源管理信息系統：遵循國家信息化建設的總體規劃，以建設和完善水利信息采集、傳輸網絡及綜合數據庫為基礎，利用信息技術手段，以水利信息資源開發為核心，支撐可持續發展水利，構建與水利改革與發展相適應的水利信息化綜合體系（圖3）。

5.水利工程綜合應對氣候變化的關鍵技術

氣候變化對水利工程的影響主要體現在規劃設計和工程建設兩方面。一方面，氣候變化影響到工程規劃設計中對暴雨和洪水的考慮，極端天氣事件頻發會影響工程供水保證率，要求提高工程安全性。為進一步提高雨/洪資源化率，需要合理調整和規劃已建工程與計劃工程的關系，降低極值水文事件對供用水的影響。另一方面，氣候變化要求工程材料的抵抗能力增強，持續干旱和高溫導致工程應力變化和變形，咸潮上溯和徑流量減少致使水體鹽度增加、酸性氣體含量增高皆加劇了工程的腐蝕程度。

圖3 水利信息化綜合體系框架

我國水利工程設計標準偏低，工程質量和工程材料抗性有待提高，不能滿足防洪興利的需要，其關鍵技術主要涉及新型材料及工程結構、深覆蓋層堤壩地基滲流控制、潰壩機理及風險分析、工程老化問題、碾壓混凝土及面板膠結堆石筑壩技術、高邊坡技術和工程防震技術等方面。同時，我國目前的監測（控）覆蓋范圍及水平不能完全滿足水利工程安全和調度運行要求，缺少國家級的水利工程安全和監測的綜合管理信息系統。在注重大型水利工程建設的同時，還需提高中小型水利工程的質量和管理水平，需要嚴格建設審批程序和環境影響評價、完善質量保證體系和建設監理制和提高相關科技創新技術水平等。

四、結論與展望

隨著經濟社會的發展對水資源的需求不斷增加，而生態需水對生態環境的重要性也日漸凸顯，如何構建水資源綜合管理體系以應對各種水問題，已成為我國可持續發展的必要研究內容。因此，需要以我國水資源演變、水利開發利用、水生態、水污染和面臨新形勢為基礎，明晰我國水資源管理存在問題，在最嚴格的水資源管理模式指導下，從變化環境下水資源系統演變機制的系統識別、面向極值過程的水資源配置與調度、基于總量控制與“三條紅線”的水生態環境調控、水務管理和水利工程綜合應對氣候變化的關鍵技術等方面進行創新，為我國構建水資源綜合管理體系提供理論和技術支撐。

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Water resources management and its key issues in China

Qin Tianling，Yan Denghua，Song Xinshan，Zhang Cheng，WengBaisha

The accumulated influences ofwater problems in China are becoming serious,and currentwatermanagement system in China could notsettle these problems successfully and synthetically in areasofmanagementsystem,policiesand regulations,planning and programming,management institution and key technology.This article will analyze the characteristicsand eco-environmentproblemsofwater resourcesin China.Besides,itwillsummarize thedevelopmentcourse of water resourcesmanagement and the implementation ofmost stringent water resourcesmanagement pattern,analyze existentproblems,and probe into key issuessuch as the system identification ofwater resourcesevolutionmechanism in the background ofchangingenvironment,water resourcesallocationand schedulingoriented toextremalprocess,hydroecological environment control on the basis of total amount control and the principle of three red lines,key technologies of comprehensively advancing of water affairsmanagement and integrated hydraulic engineering capacity for coping with climatechanges.

water resources；hydrologic cycle；water resourcesmanagement

TV213.4

A

1000-1123（2011）03-0011-05

2010-07-30

秦天玲（1986—），女，博士研究生，主要從事生態水文及水資源研究。

國家自然科學基金創新研究群體項目“流域水循環模擬與調控”（編號：50721006）。

責任編輯 李計初