广义水资源合理配置研究

水资源是基础性的自然资源，又是战略性的经济资源。水资源短缺在不同程度上阻滞了经济社会发展，破坏了生态环境稳定，甚至引起了水事冲突。解决水资源短缺的根本出路是在遵循公平、合理和可持续的原则下，合理配置有限水资源。水资源的公益性特征、生态特征和不可替代特征，使得水资源配置是一个复杂的过程，不仅要满足生活、社会稳定和维系生态系统平衡的基本需求，还要协调各用水竞争领域的利益和目标，发挥水资源最大的综合效益。 　　传统水资源配置的水源不包含半可控的土壤水，无法实现用水紧张情况下高效用水的目标；配置对象不包括天然生态系统用水，无法保证天然生态系统的水资源需求；在供用耗排水量的分析中，仅仅利用经验估算耗排水量，配置结果不精确；在地下水资源的调控中，没有将人工取用地下水与地下水位联系起来：在配置过程中割裂了水资源配置与水循环相互之间的效应，不能反映水资源配置过程中水资源、水循环和生态演变过程。由于这一系列缺陷，使传统水资源合理配置在理念和方法上无法解决缺水地区面向经济生态系统的水资源合理高效利用。论文正是在这一背景下开展了广义水资源合理配置研究，并将研究成果与生产实践相结合，主要研究内容如下： 　　（一）提出广义水资源合理配置理论和方法 　　研究广义水资源合理配置理论及其方法，探讨广义水资源合理配置的内涵、研究内容、科学基础、研究框架、调控体系、全口径供需平衡方法和后效性评价体系。广义水资源合理配置模式的变革包括：配置对象从狭义水资源拓展为包括降水和土壤水的广义水资源量；配置范围从单一的人工系统用水拓展为在人工系统和天然生态系统中展开；配置过程中考虑天然-人工复合作用下的水循环演变过程，并在水量调控的同时，也对水环境进行调控，实现水量水质统一配置：供需平衡分析拓展为三层全口径分析，包括传统供需平衡、耗水供需平衡和广义水资源供需平衡。 　　（二）构建广义水资源合理配置模型 　　开发广义水资源合理配置模型（GWRAM），实现区域水资源-水环境-水循环过程的动态配置与模拟，并通过构建经济评价模型和生态稳定性模型，实现广义水资源合理配置的经济生态后效性评价。GWRAM模型采用层层嵌套、逐步细化的模拟机制，实现水资源配置与分布式水循环模型的耦合，不仅使配置的水循环效应被模拟和认知，而且配置方案可在三层供需平衡指标下相互转换，有效拓展了配置模型的功效。 　　（三）建立平原区分布式水循环模型 　　针对平原区人工取用水-蒸散发一引用水回归为主的水循环过程，建立平原区分布式水循环模型（PDWCM），对平原区受扰频繁的水循环各个环节进行模拟，模拟对象不仅包括天然水循环系统的蒸散发、入渗、产汇流及河、渠、沟道输水过程、地下水补给、消耗与运移，而且还包括人类间接和直接创造的水循环过程，并逐时段定量描述各循环要素之间的联系，包括四水转化关系、引用耗排水量关系、地下水与湖泊湿地、人工水系与天然河流水系的交换关系等，从而全面揭示了人类活动干扰频繁下的平原区水循环过程。 　　本文建立的广义水资源合理配置理论、方法与模型在宁夏广义水资源配置研究实践中取得了显著的成果，这些成果已经在宁夏节水型社会规划、水资源综合规划和“十一五”水利规划中得到了应用： 　　（四）采用水循环模拟法，全面分析了长期有争议的宁夏引用耗排水量问题 　　宁夏平原区当地水与客水、地表水与地下水之间的转换关系极其复杂，人工系统耗用水量和天然系统耗用水量含混不清，导致引用耗排水量一直是困扰宁夏乃至整个黄河流域水资源开发利用的长期悬而未决的问题。论文采用水循环模拟法，全面分析了长期有争议的宁夏引、用、耗、排水量问题，摸清了其水资源家底，主要结论如下： 　　（1）2000年宁夏全区消耗黄河干流水量为36.6亿m<'3>，加上支流消耗0.68亿m<'3>，总消耗黄河水量为37.3亿m<'3>；（2）1991-2000十年间，人工系统消耗黄河水量增加，而天然系统消耗呈下降趋势，总消耗黄河水量逐渐增加，从1991年的31.4亿m<'3>增加到1999年的38.1亿m<'3>；（3）气象因素对宁夏平原区消耗黄河水量有重要影响，降雨量增加则广义水资源消耗量增加，但消耗黄河干流水量减少。若基准年降雨量为143mm，平原区消耗黄河干流水量为33.5亿m<'3>；若降雨量为233mm，则消耗黄河干流水量为31.1亿m<'3>。