现代水资源概念、内涵及其技术支撑

一、前言

　　面向21世纪，我国提出将传统“工程型”水利开发转变为追求人与自然和谐相处的“资源型”水利管理。这里向我们从事水资源管理的人员提出一个严肃的问题：

　　1、现代“资源型”水利管理的内涵是什么？

　　2、如何完成从传统的“工程型”向现代的“资源型”转变？

　　3、完成这种转变需要什么样的技术支撑？

　　二、从最简单的定义谈起

　　人所共知的，但却常常产生错误的基本概念。

　　1、现代水资源定义：

　　水资源是指与人类生存和发展以及生态环境保护密切相关的、可以利用的、又可以再生（能得到恢复更新）的天然淡水，其补给来源为大气降水，其真正的消耗为蒸腾蒸发（即ET）。

　　内涵：

　　（1）“水资源是可以再生的天然淡水”，是维持陆地生态环境的基本要素，是人类生存与发展不可代替的自然资源。

　　“水资源是可以再生的天然淡水”，这样简单的一句话这就界定了我们研究水资源的范围及利用原则。例如：海水和咸水不是淡水，因此不属于我们所说的水资源的范围，它们就不能作为我们研究的对象。

　　对于地下水来说：只有参与自然水循环的地下水才属于我们研究水资源的范围，而对地下水的取用量只能决定于降水入渗补给地下水的量。而对那些地质年代形成的深层地下淡水，由于隔水层不能参加水循环，因此不能列入现代水资源的范畴，这是比石油、煤更为宝贵的资源，非特殊时期不能取用。

　　（2）“水资源是可以利用的”，我们可以利用水资源改善我们的生活、进行工业生产、农业灌溉、娱乐、发电及航运等。

　　（3）水资源是可以再生的资源，是可以通过自然界水循环得到恢复与更新的资源。陆地水资源的主要来源为大气降水，其真正的耗水主要表现为蒸腾蒸发。假定一个没有人类干扰的区域（或流域），该区域年自然蒸腾蒸发量（ET）与年降水量（P）之间的比值可以定义为改地区的干旱指数，其比值越大，则干旱指数越高。当比值等于1时，则为典型的内陆干旱地区（流域）。（由该指数可以界定流域属于干旱地区、干旱与半干旱地区、半干旱半湿润地区、湿润地区等）

　　（4）水资源的恢复与更新还有第二层含义：当被人类使用过或降到人类密集活动区域的大气降水转变成（径流或地下水）被污染的水，为了可持续发展，人类有责任和义务对这些水采取处理和净化措施，恢复成可以承载自然生态环境的水再放归自然，或将这些水放归自然后与自然界的水（河、湖、海）混合后，仍具有承载自然生态环境的能力。暂且我们称这种恢复与更新的水为人工恢复水资源，这是现代水资源管理中必须关注与研究的基本问题之一。

　　（5）“水资源是淡水”，其固有性质决定了水资源必然是量与质的统一。但被人类污染的水也是资源（它参与水的自然循环），如果我们建立了一个区域（流域）的人工恢复水资源量与该区域水资源总量的关系，可将这种关系称之为该区域的水资源人工恢复指数。显然一个区域的水资源人工恢复指数越高，则说明该区域需要处理的水量相对越大。

　　（6）“水资源的真正消耗是蒸腾蒸发”。这是在水资源越来越紧缺的今天，迫使我们不得不从基本原理上研究如何节约我们的水资源。自然界中许多蒸腾蒸发是不可以控制的，而我们为了维持河、湖、湿地，山区发展水土保持恢复森林植被以及城市景观用水，还要增加蒸腾蒸发量。可是农业是人类生产中的用水大户，这已经成为不争的事实。在干旱地区以及干旱与半干旱地区，如何确保植物生长所需的蒸腾水量，减少无效蒸发，降低农业ET，提高农业有效水分生产率是体现现代水资源真实节水的核心（同样在不能灌溉的沙化严重地区采取植树造林进行防沙治理时，主要需解决的问题是如何选取耐旱的植物）。

　　三、现代水资源规划与管理的核心

　　现代水资源规划与管理的核心是：遵循水循环的自然规律，采用法律、公众参与、市场经济规律以及工程和非工程措施，充分合理分配、利用水资源，提高水资源人工恢复指数，减少真正耗水（即无效蒸发）。

　　内涵：

　　（1）“遵循水循环的自然规律”。是我们在治水的过程中，应从哲学的高度回归到“天人合一”的理念中去。“顺自然者昌、逆自然者亡”，这已被“大禹治水”（防洪的最终出路在于疏导），“深淘滩、低做堰”“因势利导”的“都江堰”两千年来至今仍造福川西人民的事实所证明的真理。

　　（2）“遵循水循环的自然规律”。这是经历了以经济效益为主要目标，开发、利用水资源造成当前水资源短缺、水环境恶化，已经遭到并正在遭到惩罚的人们反思后的结论。传统水资源管理发展到后期，虽然意识到水资源的开发利用应该用系统工程的方法、多目标的角度论证水资源的规划与管理的合理性，但是传统的观念仍使人们不能逃脱“人定胜天”、“以需定供”、“无度索取”的怪圈，未能挣脱那个将人类与自然割裂开来，并成为现代科学基础的笛卡儿（Rene Descartes）的二元论的束缚。人也是大自然的产物，人与自然关系本质上应该是统一的、一元的关系。

　　开发利用水资源过程中，人们可以改变水的时空分布，化水害为水利。如果忽视了水循环的自然规律，不恰当地改变水的时空分布，如：过度建坝拦截径流不仅会导致河流枯竭，也会导致泥沙的重新分配，产生新的洪水灾害；过度向河道（湖泊、海洋）排泄未经处理的污水，会导致生态环境的恶化；过度抽取地下水以及过度围湖造田都将会导致土地沙化和生态环境的破坏。

　　（3）“水的循环理论支撑水资源可再生性研究，是水资源可持续利用的理论基础”（左其亭 王中根）。“水处于永无止境的运动之中，即没有开始也没有结束。”正是水的这种特性，才使我们可以谈及水资源的可持续利用。过渡的开发已使我们认识到水的再生并不是“取之不尽，用之不竭”的，现代水资源管理正是依据水循环的这一现象，使水资源的开发利用必须保证在一定时间和空间内使水资源得到补充、恢复和更新，也就是要求水资源开发利用限制在水资源可再生能力之内。一旦超出它的承载能力，水资源得不到及时恢复和更新，就会造成水资源枯竭，生态环境恶化，将会使生存在这一区域的人们不能继续生存。

　　（4）水循环是一个过程，因此现代水资源管理必须建立在“水资源过程管理的基础上”。这是现代水资源管理与传统水资源管理的根本区别，传统水资源规划其重点是放在“水资源”量的供需平衡计算上，产出的对策多是采取工程措施以及经济效益分析。其缺点不能从整体上如何指导合理开发利用水资源，不可避免地出现头疼医头、脚疼医脚的情况。现代水资源管理建立在了解水循环过程的基础上，这样可以是我们了解在这个过程中人类的干预及其影响，从中发现哪些人类干预符合水循环的自然规律，那些干预不符合水循环的自然规律，从而指导我们如何进行水资源的规划和管理。

　　（5）“采用法律、公众参与、市场经济规律以及工程和非工程措施”。将传统的人为水供给管理模式改变为依法统一管理、公平竞争、市场型需求模式，这是我们从传统“工程型”水利开发转变为追求人与自然和谐相处的“资源型”水利管理应当进行研究、实施的主要手段。中国有句俗语：“治水者治国”。在我们这个水旱灾害频繁的国家，在生产力较低的古代，人们组织起来，向洪水和干旱进行斗争的同时，也造就了一统天下的专制制度。几千年根深蒂固的“官本位”观念影响着我国水利工程的建设，在建立和谐资源型水利的今天，水利工作者面临的重要任务是：完善我国水法、水权注1（取水、耗水、排放）的建设，以立法、市场经济等手段让公众参与我国水利方面的重大决策，充分合理分配、利用水资源（即进行水资源规划、管理的决策者应改变观念将研究重点放到到由上层决策转移到公众参与，再反馈到上层立法，确定水权、开发水市场上来，即由上到下和由下到上的过程）。

　　注1 ：世行提出水权理念三部分：取水、耗水、排放。

　　取水：指可以提取的水，包括从何处取水、取多少水等；

　　耗水：指消耗掉的水量，既ET（广义的ET除太阳辐射外也包括生物能、各种化学能产生的ET.）；

　　排放：指取水用于耗水后的排水，排到水系统中的水应是满足质量要求的水，这里的排放实质是对水量和水质的共同要求。

　　（6）“提高水资源人工恢复指数”，并以此立法制定出污水排放的标准，还适宜人类及生物生存的水环境，避免出现水质性缺水以及生态环境的恶化。根据国家经济发展水平，制定出不同地区不同阶段的水资源人工恢复指数，是我们水利工作者面临的又一项重要任务。

　　（7）“减少真正耗水（即无效蒸发）”就是降低ET，实现农业的真实节水，这是在水资源量的短缺地区的有效出路。

　　四、水循环

　　水循环是支撑水资源可再生性研究以及水资源可持续利用的理论基础，现代水资源管理正是建立在“遵循水循环的自然规律”的基础上。由于水循环是一个相当复杂的过程，加之人为的干扰使水循环研究更为困难，只有借助当今先进的科学技术手段，才能进行水循环过程的研究。

　　1、水循环过程

　　全球的水循环时刻都在进行着，它发生在海洋与陆地之间、陆地与陆地之间、海洋与海洋之间。据计算：大气中的水每8天多循环一次，全球河流中的水平均每16天多更新一次。正是由于水循环运动，大气水、地表水、土壤水、地下水之间才能相互转化，形成不断更新的统一系统。也正是由于水循环作用，水资源才成为可再生资源，才能被人类及一切生物可持续利用。

　　所谓“人类社会的水循环”

　　随着人类活动的加强，水利工程的修建和都市化的发展，在一定区域较大的改变了天然水循环的的过程，例如：跨流域的调水、农业灌溉以及城市工业用水等，所有这些都改变了水的蒸发、入渗、径流等过程，因此引起许多学者的关注。一些学者相继提出了“人工侧支水循环”（1986 陈家琦）、“天然——人工”二元水循环（王浩 2002）、“水的社会循环”（张杰 2002）、“社会水循环”（陈庆秋 2003）等等。但是，严格地讲：所谓“人类社会的水循环” ，它不是一个独立的水循环过程，只是自然水循环的一个组成部分，或者是一个环节（左其亭 王中根）。因此，在现代水资源管理中，我们关注的正是现实自然界（当然包括人为的影响）中的水循环，即降水、截留、蒸腾蒸发、入渗、产流、土壤水、地下水补给等这样一个循环过程。

　　2、水量平衡原理

　　地球上的水（广义的）在太阳辐射以及地心引力的作用下，进行水的三态（气态、液态、固态）转化，并通过蒸散发、降水、截留、入渗、地表径流、地下径流等各个环节，将大气圈、水圈、岩石圈和生物圈相互联系起来，并在它们之间进行水量和能量的交换。水分在这个交换过程中，严格地遵循水量平衡原理。研究水循环必须以水量平衡为基础进行，换句话说：水量平衡是水循环的基础。

　　3、能量平衡原理

　　能量守恒定律是水循环遵循的另一个基本规律，水的三态转换和运移时刻伴随着能量的转换和输送。

　　进入地球上的太阳能除很少一部分供植物光合作用（蒸腾），约23％消耗于海洋表面和陆地表面的蒸发，大气中的水遇冷凝结成雨雪，落回地面。当水汽凝结时这些能量又重新释放出来。就全年平均情况看，大约从北纬40度到南纬30度是一个广大的过剩太阳辐射区，两个极地周围地区是辐射亏损区。海陆之间在不同的季节有不同的亏损和盈余。只有当能量从盈余地区向亏损地区输送后才达到全球的能量平衡，而这种输送主要靠水循环过程来完成。

　　五、现代水资源与传统水资源的区别

　　1、现代水资源的定义清晰明了，很容易判别那些水属于现代水资源研究关注的范畴，改变在传统水资源中一些模糊不清的概念。

　　2、现代水资源是以水在自然界的循环为基础，是以水量平衡代替传统水资源的供需平衡。这样使我们从水的来源、去水以及水的各种储变量（地表水、地下水、土壤水）的变化等全方位摸清水的来龙去脉，有助于我们把握水资源量的计算和分配，也为确定水权奠定了水资源量的计算基础。

　　3、现代水资源强调“天人合一”、人与自然是和谐的统一体。这在理念上完成了从“工程型”水利开发向人与自然和谐相处的“资源型”观念转变。“天人合一”不仅是我们中华先祖们立足于这个世界的理念，也是处在转型期的我们避免重蹈西方资本主义发展初期以牺牲资源与环境换取经济利益的覆辙的指导方略。

　　4、现代水资源是将水量水质作为一个整体进行分析、评价与管理。改变了传统水资源只注重水资源量的开发利用，将水质、水量割裂开来单独进行分析与评价，并将水量和水质划分不同部门进行管理的简单模式。所谓的“统一规划、综合治理”很重要的一个方面是水质水量的统一规划和统一治理。

　　5、表面上看，现代水资源的概念通俗简单，但其内涵是水循环及水政策决定着现代水资源的管理。但真正了解水循环却必须借助现代水文学最新成果，利用计算机、GIS、RS、GPS等先进的技术手段，较传统水资源不考虑人类引起下垫面的变化，简单地进行供需水量的分析要复杂的多，而建立人与自然、人与人和谐的水政策更是一件艰难的事业。