基于水文經濟模型的水資源管理方法研究

◎李栗瑩

引言

水文現象是由多重相互依賴的自然因素和人為因素相互作用從而形成的復雜過程，它與大氣現在、地域風貌、生態系統、人類活動都有著十分緊密的關系，是一種特別的、具有綜合性的現象。迄今為止，人們還不可能用嚴格的定義來描述水文現象的產生原因，這也引起了許多研究者對水文現象的好奇心，其中常見的研究方法是通過構建水文系統將復雜的水文現象加以簡化，即忽略次要的影響因素與隨機因素，保留主要影響因素和可探究的水文規律的部分，并在計算機上建立水文模型等物理模型，將水文系統數字化。具有代表性的流域水文經濟模型是為模擬流域水文現象、預測水文變量所建立的數字物理結構，以流域的水文現象稱為原型，對水文現象的自然產生過程進行概化[1]。

水文經濟模型在研究水文現象形成過程、水文規律和解決水資源問題中起到關鍵性作用，隨著科學技術的迅速發展，以人工智能技術技術和大數據技術為核心的計算機技術在水文研究領域得到了廣泛應用，促進了水文經濟模型的發展和研究，并廣泛應用于水文系統建造、水資源管理、水資源開發利用和保護、氣象變化及人類活動對水環境的影響分析等研究項目。因此，水文經濟模型的建立和研究具有重要時代價值和意義[2]。

水資源是人類生存和發展必不可缺的自然資源，水資源管理是自然資源管理的重要內容，也是建設生態文明的基礎，我國正積極深化水資源管理方式的改革[3]。目前水資源管理已經成為人們重點研究的課題，本文利用水文經濟模型的水資源管理方法進行深入探討，并通過實驗驗證了引入水文經濟模型后，水資源管理方法的管理效果[3]。目前水資源管理已經成為人們重點研究的課題，本文利用水文經濟模型的水資源管理方法進行深入探討，并通過實驗驗證了引入水文經濟模型后，水資源管理方法的管理效果。

一、水資源管理現狀分析

1.水資源管理的體制現狀。

根據《水法》的第十二條規定，國家的水資源管理模式結合流域管理模式與區域管理模式兩種管理模式，由中央國務院的水資源主管部門對全國的水資源極其相關產權進行集中管理，監督各行政區域的管理工作，并明確了縣級以上政府水資源管理部門的管理職能，科學劃分了水資源管理區域，全面管理水資源。

根據《水法》的十三條規定，中央國務院和水資源有關部門必須嚴格劃分管理職責，科學分工，全面負責水資源的有關工作，將水資源的開發、利用、保護、管理等責任落實到縣級及以上地方政府的水資源有關部門。

目前，我國的水資源管理模式仍然結合統一管理模式與分級管理模式，逐步建立了從中央-流域-省級-市級-縣級等五級的統一分級水資源管理體制[4]。

2.水資源管理的制度現狀。

自2007 年12 月我國開始實施的《水量分配暫行辦法》，把原來由國家集中管理的水資源和相關產權逐漸分配到流域、省、市、縣市等各級政府和終端使用公民。通過明確分配初始水量，清晰化水資源的產權和使用權，為提高水資源管理水平和加強水資源保護提供了法律基礎。

根據《水法》的第七條規定，國家對水資源進行依法管理的同時，實行水資源開發利用制度和公民使用制度，并明確了這兩種制度的具體實施細則。同時，對《水法》進行新的修訂，完善了水資源法律制度，規定國民有關水資源的經濟利用、社會發展用水、城市總體規劃編制以及重大建設項目的布局，應當充分考慮當地水資源條件和特點，不得對水源生態系統進行破壞，對破壞生態系統的項目不予以批準，并在水資源不足地區，限制耗水量大工業的數量，控制城市人口規模，對違章用水的工業加以法律制裁。水資源管理制度的建立和不斷完善，為水資源管理提供科學的法律保障，同時保障了居民的生活條件，維護了居民的共同利益[5]。

二、我國水資源管理存在的問題

1.多部門分割管理。

盡管我國新修訂的《水法》規定國家水資源管理模式要結合集中管理模式和區域管理模式，但在實際實施過程中，管理模式呈現多部門分割管理現狀，即多個部門對同一流域水資源進行不同分配的管理，利于水資源的開發和利用由開發部門管理，保護由保護部門管理，農業、工業和林業用水也由不同的部門管理，在這種部門分割的管理體制下，管理任務分配過于明確，使得各部門的水資源管理職責既存在交叉區域，又存在漏洞區域，各部門間分工明確但缺少集體協作，既浪費了過多的人力資源，又給居民的用水使用帶來了不便，使整體效益下降，導致我國水資源管理水平較低，處于低效率狀態，不利于水資源的充分應用、水環境保護和管理，阻礙了我國的經濟發展。

2.水資源產權制度不健全。

根據我國《憲法》規定，我國領水的水資源屬我國全體公民所有，即使國家用水也要從人民利益出發，保證公民的知情權。《水法》規定了公民依法取水和用水條件，明確了公民對水資源的使用權，但由于缺乏具體的施行方案和細則。在施行《水量分配暫行辦法》后，國家將水資源分配到縣級及以上級別政府，但水資源的使用權并沒有清晰地落實到終端用戶。此外，國家水資源產權相關制度未對不同企業或個人對水的開發利用權、使用權、做出明確規定，并未對水流資源的集中管理權進行權利登記，基于水資源開發利用制度和使用制度的也才剛剛實行。

3.水資源生態功能管理缺乏。

水資源發揮自然資源性功能的同時也具有生態性功能，但我國目前的水資源管理方法中沒有確定水資源生態系統和生態空間的相關管理制度，往往偏向于水資源的自然功能管理，更多考慮其帶來的經濟效益，從而忽略了對水資源生態功能的管理，缺乏科學依據，不能科學控制水資源的自然資源功能與其自然環境功能，導致出現水源生態系統破壞嚴重，水量減少，水質下降，水體生態修復能力逐漸變弱等嚴重的水資源問題，直接影響居民的生活環境，限制了我國經濟的發展，也威脅著人類的生存與文明的發展。

三、基于水文經濟模型的水資源管理方法研究

水文經濟模型的構建方法眾多，基于水文經濟模型的水資源管理方法結構各異，水文經濟模型大致可分為水文物理經濟模型、概念性經濟模型和系統理論經濟模型三類。

1. 基于水文物理經濟模型的水資源管理方法。

水文現象的形成過程和水文規律十分復雜，通過在實體場景研究水文過程變化規律，以及建立某些物理模型來構建水文物理經濟模型。水文現象的形成過程受許多自然因素的制約和人類活動的影響

普通的水文觀測和分析方法難以清楚地描述人文現象的形成過程和各影響因素之間的相互關系，因此水文物理經濟模型需要在野外實時考察水文變量，采用特殊的分析程序、數據采集裝置和設備進行系統的、全面的觀測和研究，獲取最真實的數據，并經過細致化的分析探尋水文現象的形成規律。水文現象研究的主要目的在于揭示在自然環境和人類活動影響下水資源的輸入和輸出規律，解決當前我國面臨的水資源問題，加強水資源的管理力度，提高管理水平，促進我國經濟的發展，保證居民的生活質量。

2.基于概念性水文經濟模型的水資源管理方法。

概念性流域水文經濟模型的建造結合了相關物理理念，通過將流域的物理基礎進行概化，再結合數學公式和建模技術仿真模擬該流域的水流流動過程。

概念性水文經濟模型是一種分散性模型，其核心是提出流域的蓄水容量與蓄水能力之間存在的空間不均勻性。概念性水文經濟模型根據輸入的降雨或降雪程度，實測水位的變化和流域面積，并考慮當時的土壤濕度，帶入輸入方程，計算出大致輸入流量；并根據真實水面蒸發情況，代入蒸發公式，計算出輸出流量。通過將全流域分成若干個相同面積的單元，對每個單元分別進行水流輸入與輸出計算，得出每個單元的水文變量，再分別將同時刻各單元水文變量通過計算機技術疊加在一起，最后推算出此時刻整個流域的水流輸出和輸入情況，推演出流域的流量過程。相較于物理經濟模型，概念性模型展現出了計算機技術和建模技術的優勢，更清晰地還原水資源面貌，更利于我們研究水文現象的研究過程，總結出變化規律，解決水資源問題。

3.基于水文系統理論經濟模型的水資源管理方法。

水文系統是由多種水文要素組成的具有水文循環功能，能對水文變量進行統計和預測的整體，其構成整體的各個要素之間相互依賴，相互作用。水文系統主要由輸入、輸出和系統的功能三部分構成。針對某一河流而言，河流的上流的水位或水流流量為輸入，下源的水位或水流流量為輸出；針對某一流域而言，大自然的降雨、降雪是輸入，流域的水分蒸發和出口的水量為輸出。水文系統的功能是根據系統所處的地理位置，分析該地區的流域和河系等特點，結合地域植被和土壤特性，充分考慮人類活動對水資源的影響，分析其中的聯系。系統分為線性系統、非線性系統、時變系統、不變系統、集中系統和分散系統，線性系統即系統的輸入與輸出之間的轉化能夠滿足線性疊加原理，反之，若不能滿足線性疊加原理則為非線性系統。時變系統是指系統的輸入與輸出轉化關系中的參數隨時間變化而發生一定程度的改變，若系統的輸出與輸入不受時間影響，參數保持不變的系統稱為時不變系統。集中系統的輸入、輸出不受空間變化的影響，空間參數不存在變化，反之若系統的輸入、輸出和空間參數隨著空間的變化而變化則稱為分散系統。從水資源分布的特性看，大部分的流域系統在復雜環境因素、地理因素和人為因素的共同作用下，因此大部分水文系統是非線性的、時變的和分散的。

水文系統理論模型又稱系統數字模型，這類模型針對研究對象的特點，以特定的表達方式簡化水文系統，一般采用數學語言和建模方法，利用已有的水資源資料結合水資源現狀，從而構建某種數學關系，然后由此用新的輸入推算出相應的輸出，預測水文變量。但由于水文系統理論模型只關心水文變量預測結果的精度，而不考慮輸入與輸出之間的復雜聯系，因此又被許多人稱為黑箱子模型。

四、實驗研究

1.實驗目的。

為驗證引入水文經濟模型后的水資源管理效果是否有所提升，本文設計了對比實驗，選用舊式的水資源管理方法和本文研究的管理方法，通過對比采用舊式水資源管理方法時的水資源狀況和引入本文管理方法后的水資源狀況，論證本文研究的基于水文經濟模型的水資源管理方法是否能夠提高水資源管理效果。

2.實驗結果和分析。

通過采集引入本文研究的管理方法前的水資源數據和引入后的水資源數據，經過數據分析和對比，總結出實驗結果。從實驗結果可以得出，我國舊式的水資源管理方法存在多部門分割管理、管理制度不健全、生態功能管理欠缺等多種問題，造成水資源的開發進度緩慢，資源利用不充分，浪費大量的水資源、人力、物力和財力，嚴重破壞了水源生態系統，使水體污染，直接影響居民的生產生活和經濟發展。而在引入本文研究的基于水文經濟模型的水資源管理方法后，我國的水資源管理效果明顯提高，管理制度的完善不僅使管理人員的工作效率更高，公民的用水行為也受到了相應的限制，不僅節約了水資源，提高了水資源的利用率，還減輕了水源生態系統的污染，使其恢復了自我修復能力，提升了居民的用水質量，維護了生態系統的平衡，改善了人類生存環境。

綜上所述，本文研究的基于水文經濟模型的水資源管理方法能夠有效提高我國的水資源管理效果，對人類的生產生活和經濟的發展具有重要意義。

五、結束語

通過在水資源管理方法中加入水文經濟模型后，工作人員可以根據水資源管理的法定要求，提高水資源管理效果，加速改革水資源管理體制，并且能夠完善水資源管理制度，明確各級政府和公民對水資源的使用和保護責任，落實水資源管理責任，以最快的速度出臺最嚴格水資源管理制度考核方案，完善政府和工作人員的考核評價體系，進一步保護水資源，維護人類與自然生態系統的和諧發展。