（水文学及水资源专业论文）珠江水资源评价及优化配置研究.pdf

摘要 摘要 水资源评价是水资源配置的基础和依据，水资源配置是实现水资源可持续利 用的重要手段。本文以科学发展观为指导，运用水文学、水资源学、气象学、水 环境科学、海洋动力学、生态学、系统论和可持续发展理论等多学科交叉的集成 方法，通过理论研究和实际应用相结合，深入研究了珠江的水资源评价和优化配 置的重点技术问题。主要研究内容包括： 1 综述了国内外水资源评价和优化配置方面的研究成果，综合分析并客观 评述了当前水资源评价和优化配置理论和方法存在的主要问题，分析指出了改进 发展的方向。 2 提出了珠江水资源评价指标体系和评价方法，分析研究评价珠江的水资 源及其变化规律；重点研究了珠江水资源可利用量的计算方法，分析计算不同保 证率的水资源可利用量。珠江的水资源量相对较丰富，但时空分布极不均匀，局 部地区水污染严重，水生态环境问题突出。不同保证率水资源可利用量成果更能 反映珠江的水资源可利用状况。 3 在评价珠江水资源的基础上，提出珠江水资源配置总体格局和配置方案； 从保护生态环境和保障用水安全角度出发，提出了水资源预警指标体系的构建原 则，构建了珠江水资源预警指标体系。重点研究珠江三角洲、雷州半岛、韩江流 域、东江源区干旱预警指标体系。 4 提出了咸潮预警指标体系的构建思路，建立了珠江三角洲咸潮预报模型 及预警指标体系；以珠江压咸补淡应急调水为实例进行分析研究，说明建立流域 水资源预警体系对保障流域的供水安全是十分必要的，也证明了珠江的水资源配 置布局和配置方案是合理可行的。 关键词：水资源评价；水资源优化配置；水资源预警；指标体系；珠江 i i l a b s t r a c t a b s t r a c t w a t e rr e s o u r c e sa s s e s s m e n ti st h eb a s i sa 1 1 df o u n d a t i o no ft h ea l l o c a t i o no fw a t e r r e s o u r c e s a n dt h ea l l o c a t i o no fw a t e rr e s o u r c e si sa ni m p o r t a n tm e a n st oa c h i e v e s u s t a i n a b l eu s eo fw a t e rr e s o u r c e s u n d e rt l eg u i d a l l c eo ft h es c i e n t i f i cc o n c e p to f d e v e l o p m e n t ，t h ek e yt e c h n i c a li s s u e so fa s s e s s m e n ta n do p t i m i z e da l l o c a t i o no fw a t e r r e s o u r c e si nt h ep e a r l 鼬v e rw a ss t l l d i e dw i t hm u l t i d i s c i p l i n a r ya p p r o a c ho fh y d r o l o g y ， w a t e rr e s o u r c e s ，m e t e o r o l o g y ，w a t e re n v l r o n m e n ts c l e n c e ，m a n n ed y n 锄i c s ，e c o l o g y s y s t e m st h e o r ya n dt h et h e o r yo fs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tb yt h e o r e t i c a ls t l l d ya n d p r a c t i c a la p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n t h em a i nc o n t e n t si n c l u d ea sf o l l o w ： ( 1 )t h er e s e a r c hr e s u l t so fa s s e s s m e ma n do p t i m i z e da l l o c a t i o no fw a t e r r e s o u r c e si nd o m e s t i ca n df o r e i g nw e r es u m m a r i z e d t h ec u r r e n tm a i o rp r o b l e m so f t h et h e o 巧锄dm e t h o do fa s s e s s m e m 锄do p t i m i z e da l l o c a t i o no fw a t e rr e s o u r c e s w e r ea n a l y z e da n dn a r r a t e d ，t h e nt h ed i r e c t i o no fi m p r o v e m e n td e v e l o p m e n tw a s p o i n t e do u t ( 2 ) t h ea s s e s s m e n ti n d i c a t o rs y s t e ma i l dt h ea s s e s s m e n tm e t h o do f 、张t e r r e s o u r c e si nt h ep e a r l 硒v e rw e r ep r o p o s e d t h ew a t e rr e s o u r c e sa n di t sc h a n g e1 a wo f t h ep e a r l 砌v e rw e r es t u d i e d t h em e t h o do fc a l c u l a t i n ga v a i l a b l ec a p a c i t yo fw a t e r r e s o u r c e so ft h ep e a r l 砌v e rw e r es t u d i e dw i t he m p h a s i s ，d i 腩r e n tg u a m t e er a t eo f a v a i l a b l ec a p a c i t yo fw a t e rr e s o u r c e sw e r ea n a l y z e da n dc a l c u l a t e d t h ep e a r lf u v e r - s w a t e rr e s o u r c e sa r er e l a t i v e l ya b u i l d a j l t ，b u tt h et e m p o r a la n ds p a t i a ld i s t m u t i o ni s u n e v e n w a t e rp o l l u t i o na r es e r i o u si ns o m ea r e a sa n dw a t e re c o l o g i c a le n v i r o 啪e n t a j p r o b l e m sp r o m i n e n t t h ed i 虢r e n tg u a r a n t e er a t eo fa v a i l a b l ec a p a c i 母o fw a t e r r e s o u r c e sc a nb eb e t t e rr e n e c tt h es i t u a t i o no ft h ep e a r l 硒v e rw a t e rr e s o u r c e sc a nb e u s c ( 3 ) b a s e do nt h ce v a l u a t i o no ft h ep e a r li u v e rw a t e rr e s o u r c e s ，t h eg e n e r a l l a y o u ta n dp r o 踮1 1 1 1o ft h ep e 训黜v e rw a t e rr e s o u r c e sa l l o c a t i o nw e r ep r e s e n t e d f r o mm ep r o t e c t i o no ft h ee c o l o g i c a le n v i r o m e ma n dt h ep r o t e c t i o no fw a t e rs e c u d t y p o i mo fv i e w ，t h ep r i n c i p l eo fc o n s t m c t i o na n dt h ee a r l yw 锄i n gi n d e xs y s t e mo ft h e p e a r l 砌v e rw a t e rr e s o u r c e s 、e r es t u d i e d ，a n df o c u s e do nt h ed r o u g h te a u r l y 、v a m i n g i n d e xs y s t e m so ft h ep e a r lr i v e rd e l t a ，t h el e i z h o up e n i n s u l a ，t h eh 锄i i a n g 蹦v e r a j l dt h ed o n 自i a n gs o u r c e ( 4 ) t h ei d e ao fe s t a b l i s e n tf o rs a l tt i d ee a r l yw a m i n gi n d i c a t o r ss y s t e mw a s p r e s e n t e d ，t h em o d e lo ft h ep e a r li u v e rd e l t as a l tt i d ef o r e c a s t i n ga l l de a r l yw a m i n g i n d i c a t o rs y s t e mw e r ee s t a b l i s h e d t a k et h ep e a r lr i v e rs a l td e s a l i n a t i o ne m e r 2 e n c y w a t e rt r a n s f e r r i n ga sac a s et oa n a l y z ea n ds t u d yt h a tt h ee s t a b l i s h m e n to fa ne a r l y w 锄i n gs y s t e mf o rw a t e rr e s o u r c e so nt h ep r o t e c t i o no fw a t e r s h e dw a t e rs u p p l y s e c 谢t yi sv e r yn e c e s s a r y ，i ta l s op r o v e st h a tt h el a y o u ta j l dp r o g r a mo fa 1 1 0 c a t i o no f 、v i l t e rr e s o u r c e si nt h ep e a r lr i v e ra r er e a s o n a b l ea n df e a s i b l e k 9 yw o r d s ：w a t e rr e s o u r c e sa s s e s s m e n t ；o p t i m i z e da i l o c a t i o no fw a t e rr e s o u r c e s ； w a t e rr e s o u r c e s 、v a m i n g ；i n d i c a t o rs y s t e m ；t h ep e a r li u v e r 前言 1 厶j l 日! j吾 水资源是一种重要的自然资源和战略性经济资源，是经济社会发展的重要 支撑和保障，同时是生态环境重要的控制性因素，必须应用科学的手段和方法对 其质和量进行科学、客观、准确的评价，以实现合理和可持续的开发利用。对水 资源进行优化配置是落实科学发展观、构建和谐社会的要求。 改革开放以来，珠江的经济快速发展，水资源问题和供需矛盾日益突出。 在新的治水理念和新的历史条件下，开展珠江水资源调查评价及优化配置研究， 对实现“维护珠江健康生命，建设绿色珠江”的治水目标有重要的现实意义。本文 综合分析当今国内外水资源评价和配置研究的最新理论和方法，结合珠江的特 点，深入研究水资源评价和优化配置中的关键技术问题和难点，并实际应用于珠 江水资源综合规划和珠江压咸补淡应急调水工作，科学指导流域水资源的合理开 发和高效利用，保障流域的用水安全。 论文的主要创新点有以下4 个方面： 1 建立了珠江水资源评价指标体系。结合珠江的实际情况和基础资料条件， 提出8 大类共2 5 项评价指标作为珠江水资源评价的核心指标，构成珠江水资源 评价指标体系。首次将水生态环境指标如成潮、水土流失及石漠化、赤潮、山地 灾害、湿地退化以及地下水超采等列入流域水资源评价指标体系，丰富了流域水 资源评价指标内容，更全面地反映了珠江的水资源状况。 2 提出了珠江水资源可利用量分析计算改进方法。以往水资源可利用量评 价通常只计算多年平均值，而不同来水条件的水资源可利用量是不同的。本次研 究针对珠江的实际情况，考虑了防潮压咸水量，引入保证率概念，应用频率分析 的方法，计算出不同保证率的水资源可利用量，以反映珠江枯水年份的可利用量， 为研究不同来水情况的水资源配置方案提供依据。 3 提出应用于流域水资源优化配置的预警指标体系的构建原则，构建了珠 江水资源预警指标体系。流域水资源配置方案是大尺度和宏观的，水资源预警可 为流域的水资源配置和调度提供科学的决策依据，是水资源配置问题研究的一个 重要组成部分。水资源预警指标体系的构建原则为可操作性、准确性、相匹配性、 可靠性、动态性5 项。以降雨量、流量和含氯度这3 项指标作为珠江水资源的基 本预警指标，构建了珠江水资源预警指标体系。 4 建立了珠江三角洲咸潮预报模型及预警指标体系。分析咸潮的成因及咸 潮活动影响因子，重点分析成潮活动对径流变化响应的基本规律，建立磨刀门水 道的咸潮预报模型。根据咸潮预警体系的构建思路，建立珠江三角洲咸潮预警指 标体系。建立的咸潮预报模型及预警指标体系首次应用于珠江压咸补淡应急调 水，取得了令人满意的效果。 图表目录 图表目录 图1 1 我国不同地区的人口、耕地、g d p 、水资源占全国的比例3 图1 2 我国不同水资源分区水资源开发利用率4 图1 3 珠江水资源评价及优化配置研究技术路线图2 1 图2 1 珠江水资源分区图2 5 图2 2 评价指标层次递结结构图2 8 图2 3 地表水资源量水资源分区组成3 4 图2 4 地表水资源量逐年变化过程一3 6 图2 5 丰枯距平变化3 6 图2 6 水资源二级区不同评价类型地下水资源量3 8 图2 7 水资源二级区产水系数和产水模数图4 0 图2 8 珠江区水平衡要素间循环关系图4 l 图2 9 水资源量可利用量计算过程图4 2 图2 1 0 西江水系水资源可利用量频率曲线图5 1 图2 1 1 珠江不同年代径流深图5 2 图2 1 2 珠江径流深5 年滑动平均曲线5 2 图3 1 珠江区评价项目变化趋势。6 9 图3 2 典型测站氨氮变化趋势6 9 图4 1 珠江重点区域干旱预警指标体系构建技术路线图8 2 图4 - 2 成潮预警指标体系构建技术路线图8 9 图4 3 平岗、广昌泵站2 0 0 1 年1 2 月1 5 日2 0 0 2 年3 月1 5 日含氯度与梧州站流量过程线9 4 图4 - 4 挂定角、广昌、平岗泵站2 0 0 3 年l o 月1 日2 0 0 4 年3 月2 4 日含氯度与梧州站流量过程线 9 4 图4 52 0 0 1 年2 月7 日1 6 日马口+ 三水流量与日最高潮位过程9 5 图4 6 广昌泵站含氯度与马口+ 三水流量关系1 0 0 图4 7 珠江三角洲不同来水量条件下2 5 0 m g l 含氯度变化范围1 0 2 图5 12 0 3 0 年珠江区供水量配置示意图1 1 6 图5 2 珠江三角洲取水点及成潮监测分布图1 2 0 图5 32 0 0 5 年1 月1 日2 月1 3 日马角含氯度及相应流量和潮差过程线。1 2 l 图表目录 表2 1 珠江水资源分区情况表2 4 表2 2 珠江水资源评价指标体系表31 表2 3 水资源二级区地表水资源量3 4 表2 - 4 主要控制站点最枯年份水量情况3 5 表2 5 水资源二级区多年平均地下水资源量3 8 表2 6 水资源二级区水资源总量3 9 表2 7 珠江地表水资源可利用量计算水系表4 6 表2 8 珠江片各水系控制站地表水资源可利用量计算成果4 9 表2 - 9 珠江片地表水资源可利用量成果5 0 表2 1 0 不同保证率地表水资源可利用量5 1 表2 1l2 0 世纪不同年代径流量变化统计表5 3 表3 - 1 主要干支流水化学类型状况表5 8 表3 2 珠江区河流全年期水质评价情况表5 9 表3 - 3 平原区浅层地下水综合水质类别测站数统计表6 2 表3 4 珠江上游喀斯特地区水土流失面积对比表6 4 表3 5 珠江上游喀斯特地区石漠化类型面积表6 4 表3 6 珠江区建国后各年代山洪泥石流灾害统计表6 6 表3 7 珠江区主要省( 自治区) 红树林面积6 6 表4 1 珠江水资源预警指标体系表8l 表4 2 干旱预警等级表8 4 表4 3 珠江三角洲干旱预警指标体系8 4 表4 4 雷州半岛干旱预警指标体系8 5 表4 5 韩江流域干旱预警指标体系8 5 表4 6 东江源区干早预警指标体系8 5 表4 72 0 0 1 年2 月7 日1 6 日各站同步实测含氯度特征值表9 6 表4 82 0 0 4 年2 月2 1 日2 3 日各站同步实测含氯度特征值9 7 表4 - 9 近年来各主要水厂( 取水泵站) 咸潮特征值及梧州、石角相应流量表9 8 表4 1 0 广昌站最大含氯度与上游水文站流量表9 9 表4 1 1 马口+ 三水不同米水量条件下磨刀门水道咸潮可能上溯最人距离1 0 l 表4 一l2 西、北江三角洲及东江三角洲成潮预警体系表10 3 表5 - l 假如不调水时磨刀门水道主要取水口增加的超标时数1 2 3 i x 学位论文独创性声明： 本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工 作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。如不实，本人负全部责任。 论文作者( 签名) ：二躲， 学位论文使用授权说明： 2 0 0 s 年巧日 河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术 期刊( 光盘版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或 电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子 文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外， 允许论文被查阅和借阅。论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权 河海大学研究生院办理。 论文作者( 签名) ： 期匆赳 2 0 0 8 年广月 日 第l 章绪论 第1 章绪论 水资源是重要的自然资源，是自然环境的重要组成部分，是人类赖以生存和 发展的不可缺少的一种宝贵资源，同时又是战略性经济资源。世界环境与发展委 员会( w c e d ) 提出的一份报告中指出：“水资源正在取代石油而成为全世界引 起危机的主要问题”【l 】。2 1 世纪世界面临三大水问题，即洪涝灾害、干旱缺水、 水环境恶化，这三大水问题已在不同程度上威胁到人类生活水平的提高、社会的 稳定和经济的发展1 2 训。其中，干旱缺水的问题在当前表现得尤为突出。我国是 一个水资源短缺的国家，随着经济社会的发展，水资源资源问题己成为可持续发 展的重要制约因素【5 】。因此，科学评价，合理开发，优化配置流域水资源，是落 实科学发展观，以水资源可持续利用保障社会经济可持续发展的需要。 1 1 选题背景与研究意义 1 1 1 世界的水资源问题 地球表面面积约5 1 亿耐，水圈内全部水体总储存量达到1 3 8 6 亿k m 3 。 从表面上看，地球上的水的储量很大，但其中9 7 5 是咸水，淡水只占2 5 。 按照水资源的定义【6 】，通常把可被人类所利用的淡水资源称为水资源。除去不易 被利用的淡水资源，易于被人类利用的淡水资源不足全球淡水的1 ，约占全球 水储量的0 0 0 7 【。 据1 9 9 7 年的联合国出版物估计【引，全球陆地可更新的淡水资源约4 2 7 5 万亿 m 3 。其中易于开采利用的淡水资源约1 2 5 万亿1 4 5 万亿m 3 。按1 9 9 5 年全球人 口统计5 7 3 5 亿计，全球人均水资源量7 4 5 0m 3 ，其中易于开采而可更新再利用 的淡水人均约2 1 8 0 2 4 0 0 m 3 【引。可见，世界上的水量丰富但水资源量极其有限。 随着人口的不断增长，人均水资源量将越来越少。 作为一种宝贵自然资源的水资源，在可持续发展过程中与人口、资源、环境 和经济有着密不可分的关系，其作用就如同血液对人体生命一样重要咿j 。水的需 求随着人口和经济发展而迅速增长。特别是二战以后，世界人口和经济发展突飞 河海大学博士学位论文 猛进，用水量急剧增加。从1 9 4 0 1 9 9 0 年，在5 0 年内全球总用水量增加4 倍。 1 9 9 5 年全球用水总量为3 6 万亿m 3 ，人均用水量为6 2 8 m 3 ，约占易用淡水资源 量的3 0 左右i 7 。 由于水资源在地区上分布极不均匀，各国人口和经济的发展也很不平衡，用 水的迅速增长己使世界许多国家和地区出现用水紧张的局面。据联合国调查，全 球约有4 6 亿人生活在用水高度紧张的国家或地区内，还有l 4 人口即将面临严 重用水紧张的局面。1 9 7 7 年在阿根廷马德普拉塔召开的联合国水事大会，就向 全世界发出警告：水不久将成为严重的社会危机，继石油危机后，下一个危机便 是水危机。水资源现已成为世界各国普遍关注的重要议题之一。 1 1 2 中国的水资源问题 我国水资源具有以下特点： ( 1 ) 人均水资源量占有量偏少，用水紧张 据最新的水资源评价成果【10 1 ，中国的水资源总量约2 8 万亿m 3 ，水资源总 量在世界各国中排在前列，但我国人口众多，按2 0 0 4 年人口统计，人均水资源 拥有量2 1 8 5 m 3 ，不及世界平均的1 3 。根据联合国可持续发展委员会等7 个有关 组织1 9 9 7 年对世界1 5 3 个国家和地区水资源的统计，我国人均水资源量已排在 世界第1 2 1 位，且时空分配不均，是世界上水资源问题最突出的国家之一【1 1 m 】。 1 9 9 3 年国际人口行动提出的“可持续水一人口和可更新水的供给前景”报告认为： 人均水资源量少于1 7 0 0 m 3 的国家为用水紧张国家；人均水资源量少1 0 0 0 m 3 的国 家为缺水国家；人均水资源量少于5 0 0 m 3 的国家为严重缺水国家。到2 1 世纪中 叶，我国人均水资源量将接近1 7 0 0 m 3 【2 1 ，属于联合国定义的用水紧张国家，前 景不容乐观。 ( 2 ) 时空分布不均匀，水资源与土地资源不相匹配 受季风、地形和地貌影响，我国降水的地区分布十分不均，南方多、北方少， 山区多、平原少：降水年际变化大，总体上，变化幅度北方大于南方；降水年内 分配很不均匀，降水集中程度较高，我国北方约7 0 以上的降雨量集中于少数 的几场降雨过程。与降水相对应，我国水资源时空分布不均，水资源量与人口、 第1 章绪论 经济、社会的发展不相匹配，水资源与土地资源不相匹配，使得水资源供需矛盾 十分突出【3 ，1 1 1 。图1 1 反映了我国南方、北方及黄淮海地区的人口、耕地、g d p 、 水资源的匹配情况。 南方北方黄淮海 图1 1 我国不同地区的人口、耕地、g d p 、水资源占全国的比例 ( 3 ) 开发利用程度高，水生态环境脆弱 目前，我国北方水资源开发程度已很高( 如图1 2 ) ，不少河流超过5 0 ， 上世纪7 0 年代以来，频频出现河道断流和湖泊洼淀萎缩等生态环境问题；南方 地区虽然水量较丰富，由于经济的快速发展和人口的增长，废污水超标排放，水 体污染和富营养化现象严重；西北干旱半干旱地区，经济用水大量挤占生态用水， 使荒漠化趋势蔓延；西南山区，坡陡、田高水低，水资源开发利用困难，水土保 持工作艰巨。从全国看，水资源现状承载能力和生态环境容量明显不足【1 l - 12 1 。 概而言之，我国水资源问题主要表现在以下几个方面：一是干旱缺水，水资 源供需矛盾尖锐；二是洪涝灾害频繁；三是水污染严重，导致污染性缺水；四是 生态环境恶化。 河海大学博士学位论文 拿 、- ， 料 旺 ：， * 划 散 10 1 7 6 5 3 4 0 4 1 19 17 16 17 。 j 。 一 1 移缈礤焉移 图1 2 我国不同水资源分区水资源开发利用率 1 1 3 珠江的水资源问题 珠江包括珠江流域、韩江流域、粤桂沿海诸河和海南省诸河，总面积5 7 9 0 万l 2 ，涉及的行政区域有云南、贵州、广西、广东、海南、福建、湖南、江西 8 省( 自治区) ，香港、澳门特别行政区在珠江流域内。 珠江的水资源具有以下三个特点： ( 1 ) 珠江水量相对丰沛，时空分布不均 珠江全区水资源总量4 7 3 7 亿m 3 ，其中珠江流域水资源总量3 3 8 4 亿m 3 ，其 水量在全国七大江河中排名第二，仅次于长江。珠江人均水资源量为2 8 2 5 m 3 ， 高于全国人均的2 1 8 5m 3 ，大大低于世界平均值【13 1 。受地形和季风活动的影响， 珠江区水资源时空分布不均。东西差异大，南北差异小，自东向西逐渐递减，沿 海地区多于内地，山地多于平原。地表径流年内分配不均，水资源的年际变化也 较大，且往往出现连续丰水或连续枯水年的情况，水旱灾害频繁。据有记录的汉 代至新中国成立以来的不完全统计，珠江流域大范围的水灾4 0 8 次，大旱灾7 7 次【1 4 1 7 1 0 ( 2 ) 水资源分布与土地资源和生产力布局不匹配，水资源开发利用程度低 珠江地形复杂，水资源和土地、矿产资源、人口不相匹配，社会经济发展水 4 加 加 0 第l 章绪论 平差异大，上游地区山高水低、耕地分散，上中游分布有约占总面积3 1 的石灰 岩地区，人畜饮水困难，而沿海地区河流源短流急，下游地势平坦，人口稠密， 城市集中【1 8 。1 9 1 。珠江区各主要干支流的水资源开发利用程度较低，根据1 9 9 1 年 2 0 0 0 年资料统计，珠江区平均地表水开发利用率为1 4 5 6 ，低于全国水平 1 5 3 7 【1 3 】。 ( 3 ) 水质总体情况尚好，但局部地区污染严重 珠江区地表和地下水体水质总体情况尚好，但局部地区污染严重。在欠发达 的流域西部地区，水质普遍较好；经济发展较快的地区呈现出水质状况明显恶化 的趋势，特别是珠江三角洲、韩江及粤东诸河等地区的水质污染恶化趋势较严重 【2 0 - 2 1 1 o 珠江在经济高速增长的同时，也带来资源的过度开发、低效利用和生态环境 的严重破坏等问题。珠江的洪患、水资源短缺和水环境恶化、水土流失等问题， 对流域的防洪安全、饮水安全、水环境安全形成严峻的挑战，越来越严重威胁着 人民群众的生命财产安全和河流的健康生命，制约着流域经济社会的可持续发 展。主要表现在以下五方面： ( 1 ) 洪涝、风暴潮灾害频繁，洪水管理手段薄弱 珠江暴雨强度大，珠江属洪涝灾害多发性河流，洪水具有峰高、量大、历时 长的特点，其破坏力极强。沿海地区易受台风暴潮影响，洪涝、风暴潮灾害频繁。 洪涝、风暴潮灾害是对流域生念环境破坏性最大的自然灾害1 2 2 】。上个世纪9 0 年 代以来，珠江流域洪涝灾害的频繁发生。而目前流域防洪体系尚未形成，尤其是 西江，目前缺乏控制性防洪枢纽和必要蓄滞洪区来科学调控洪水，依靠单一的堤 防。天然洪泛区的消失，导致洪水归槽、下游防洪压力加大，而下游三角洲地区 经济总量不断增加，在全国经济地位举足轻重，随着经济社会的进一步发展，珠 江下游及三角洲地区成为一个不能淹也淹不起的地区，防洪保安日益重要，因此， 流域防洪建设的任务还很重。流域防洪缺乏关键性的调控工程，洪水管理非工程 措施依然薄弱，在保障流域防洪安全方面仍面临挑战。 ( 2 ) 水污染形势严峻，水环境恶化未得到有效遏制 改革开放以来，珠江流域经济得到长足发展，大量污染物的排放，导致水环 河海大学博士学位论文 境恶化。2 0 0 4 年珠江废污水排放总量1 8 2 7 亿t ，其中入河废污水量1 3 9 5 亿t ， 经济发达的珠江三角洲废污水排放量占总量的5 2 o 【2 3 1 。 由于过度的开发和河口、河道、湖泊的围垦，加速湿地的退化和减少、湖泊 萎缩、河流的生态用水得不到保证，甚至出现河道断流，降低河流、湖泊的生态 功能，导致河流、湖泊、水库的水体污染加剧，许多地区已无放心水可用，威胁 人民生命健康。随着产业向中西部、流域上中游的加速转移，这些地区的经济发 展进一步加速工业化进程，1 0 2 0 年以后，这些地区将相当于当今珠江三角洲 的经济发展水平，处于高污染风险期，表明流域存在水污染进一步加剧的潜在威 胁，届时可能会出现更多地区无清洁的水源可用，难见一汪清澈涟漪的河水，流 域水资源和水生态环境保护面临着严峻的挑战2 4 之5 1 。 ( 3 ) 水资源配置能力低，局部地区缺水现象严重 由于流域水资源的时空分布不均，人口、经济、土地等资源与水资源空间分 布的不匹配，流域水资源配置能力低，以及流域水资源统一管理薄弱，导致珠江 沿海的粤西雷卅i 半岛、海南西部以及桂中旱片、滇中地区、黔中地区等局部地区 干旱缺水现象突出，据珠江水中长期供求计划预测，到2 0 1 0 年珠江流域将缺水 7 1 亿m 3 ，缺水率8 3 【1 9 ，2 6 1 。 气候变化已经对我国的水资源情势发生了一定影响【2 7 乏9 1 ，近1 0 年来的珠江 流域冬春连续干旱、咸潮上溯，使得珠江三角洲及香港、澳门的饮水安全受到威 胁，咸潮的大规模爆发及水资源短缺引发的珠江三角洲饮水安全危机正是这种影 响以及剧烈的人类活动和快速发展的经济社会发展综合作用的体现。与此同时， 流域内水的浪费现象严重。随着经济的迅速发展、人口规模的扩大，城市群的崛 起，人口的不断集中、生活水平的不断提高，流域内粮食需求及城乡居民供水需 求的大幅增长，人们对水的需求与地区的水资源供给矛盾将更加突出，流域将面 临着如何保障饮水安全、粮食安全、经济安全和区域协调发展更加严峻的挑战 【3 0 - 3 l 】 o ( 4 ) 水土流失严重，上中游石灰岩地区“石漠化”问题突出 由于特殊自然条件、人口增长过快、人为活动的频繁、农村基础设施建设滞 后以及农业生产方式落后等原因，流域水土流失未得到有效遏止，石狄岩地区“石 漠化”问题突出，雨水的冲刷使得山坡流失了宝贵的土壤、土地更加贫瘠，河谷 6 第l 章绪论 的耕地、村庄被泥沙掩埋，不仅威胁到陆地生态系统和居民的生存条件，严重制 约着当地经济和社会的发展，加剧了区域经济发展不平衡，影响贫困地区人民群 众的脱贫致富，而且由于大量的泥沙夹带着有机物质、矿物质等污染物流入河流、 湖泊和水库，直接导致河、湖、库的淤积和水环境的恶化，威胁河流的健康生命。 这些生态环境脆弱地区的人口增长，人们出于生存和发展的需要，将会增加对大 自然索取，对耕地的需要、燃料的需要和矿产资源的开发，如不加以综合治理， 将进一步加重对陆地生态系统的破坏【3 2 。3 3 1 。因此，流域水土保持与生态环境建设 的成效将面临严峻的考验。 ( 5 ) 水资源统一管理和社会服务功能薄弱 长期以来，由于受现行部门管理体制的制约，我国的水资源管理呈现“多龙 管水的局面【3 5 1 。流域内涉水部门之间职能交叉、缺失，缺乏有效的协调机制， 各自为政，形成“水源地不管供水，供水不管排水，排水不管治污，治污不管回 用”的局面；水行政管理法规不健全、不配套，各级执行机关之间的协调有待加 强，管理体制、机制方面存在不足，削弱了流域水资源统一管理的效率和作用； 法规体系尚不完善，流域管理与区域管理事权不清，涉及香港、澳门水事管理复 杂。与此同时，水利作为国民经济的基础设施和基础产业，其社会服务功能亟需 健全。流域干支流己建、在建和拟建的各类水库，分属不同地区和行业，如何发 挥工程最大综合效益，保障防洪安全和供水安全；如何根据公平的原则，共享水 资源。这一切都要求强化水资源统一管理【3 0 】。 综上所述，一方面珠江汛期洪水频发，另一方面水资源短缺和水污染情况有 愈发严重的趋势，对生态和环境构成严重威胁，将严重制约流域经济的可持续健 康发展。为了确保流域经济的持续、稳定、健康的发展，作为经济社会可持续发 展重要条件的水资源的可持续开发利用必须引起我们高度的重视【3 6 聊】。 对流域的水资源进行科学准确的评价，加强对流域水资源规律及其优化配置 的研究，建立流域水资源预警机制，制定切实可行的对策与措施，以适应未来流 域经济社会发展对水的需求，成为珠江当前迫切需要研究的热点问题和重大课 题。 河海大学博士学位论文 1 1 4 研究意义 本文针对水资源调查评价的理论方法和水资源优化配置的有关问题进行系 统深入的研究。水资源是一种基础性的自然资源和战略性的经济资源，是经济社 会发展的重要支撑和保障，同时也是生态环境重要的控制性因素，必须应用科学 的手段和方法，对其质和量进行科学、客观、准确的评价，以实现水资源合理和 可持续地开发利用。对水资源进行优化配置是实践治水新思路、落实科学发展观、 构建和谐社会的要求【3 8 4 0 】。 科学评价水资源是优化配置、解决流域水资源问题和加强流域水资源综合管 理的基础。我国自2 0 世纪8 0 年代开展第一次水资源评价以来，经历近2 0 年的 蓬勃发展，人口、资源环境和经济均发生了前所未有的变化，在新的历史条件下， 以往的水资源评价成果不能全面反映当前的水资源状况和开发利用情况，很难满 足目前水资源优化配置和统一管理的需要【4 1 啦j 。改革开放以来，珠江的经济快速 发展，水资源形势变化更为明显，由于经济社会发展和结构调整，水资源开发利 用过程中的来水、供水、用水、耗水、排水关系和用水结构发生了很大改变，水 资源的供需矛盾日益突出【2 副。原有的水资源及其开发利用情况调查评价成果已不 能很好的反映实际，迫切需要对水资源出现的新情况和新问题及时做出新的评 价。 优化配置水资源是流域水资源可持续利用的基础。针对不断变化的水资源 供、用、耗、排形势，坚持人与自然和谐相处的原则，正确处理好生活、生产、 生态的用水关系，以维护珠江河流健康生命，建设绿色珠江为流域治水目标，以 水资源优化配置推进水资源的合理开发、高效利用、全面节约、有效保护和科学 管理，必须在对珠江水资源及开发利用现状进行全面调查和客观评价的基础上， 对珠江水资源进行优化配置，以满足经济社会可持续发展对水资源的要求。 本文瞄准当今国内外水资源研究的前沿课题f 4 3 啦5 引，结合珠江的特点，研究 南方丰水地区的水资源评价和优化配置的有关技术问题，力图在理论上和应用上 有所创新和突破，指导流域水资源的合理开发和高效利用，有重要的理论意义和 实用价值。 第1 章绪论 1 2 国内外研究进展 1 2 1 水资源评价及配置的涵义 ( 1 ) 水资源评价的涵义 水资源一词最早出现于正式的机构名称是1 8 9 4 年美国地质调查局内设立的 水资源处，并一直延续到现在。在英国大百科全书中，把“自然界各种形态 的水，包括气态水、液态水和固态水的全部数量”定义为水资源【45 1 。联合国教科 文组织( u n e s c o ) 和世界气象组织( w m o ) 共同制定的水资源评价活动 国家评价手册中，则定义水资源为“可资利用的或可能被利用的水源，具有足 够的数量和可用的质量，并可适合某地对水的需求而能长期供应的水源”【4 6 】。 中国大百科全书定义水资源为“地球表层可供人类利用的水，包括水量 ( 质量) 、水域和水能资源”，一般指每年可更新的水量资源”【4 7 1 。关于水资源的 定义，差别较大，有的把自然界各种形态的水作为水资源；有的只把逐年可以更 新的淡水作为水资源；有的把水资源与用水联系考虑；有的除了水量之外，还将 水域水能列入水资源范畴之内。这些提法都是从不同角度出发，均有一定道理。 1 9 8 8 年联合国教科文组织和世界气象组织共同提出的文件中定义水资源评 价为“水资源评价是指对于水资源的源头、数量范围及其可依赖程度、水的质量 等方面的确定，并在其基础上评估水资源利用和控制的可能性。” 进行水资源评价活动应当包括对评价范围内全部水资源量和质及其时空分 布特征的变化幅度及特点、可利用水资源量的估计、各类用水的现状及其前景、 评价全区及其分区水资源供需状况及预测、可能的解决供需矛盾的途径、为控制 自然界水源所采取的工程措施的正负两方面效益评价，以及政策性建议等【4 5 】。 ( 2 ) 水资源配置的涵义 水资源优化配置是指在流域或特定的范围内，遵循高效、公平和可持续利用 的原则，对各种可利用水源，通过工程与非工程措施，在时间与空间尺度上，对 不同区域向不同用水部门进行的需求控制、增加供给和保障生态环境安全活动的 集合【4 8 1 。随着水资源优化配置实践的不断深化，水资源优化配置的概念逐步明确， 其内涵日益丰富，仍在不断发展之中。 9 河海大学博上学位论文 有学者认为【4 9 1 ，目前关于水资源合理配置虽还没有统一明确的界定，但从各 种定义不难看出水资源合理配置包含以下特征：动态性，不同时期，区域可配 置的水资源是不同的，并且随着社会经济的发展，各用户需水要求也会发生变化； 时空性，由于各用水部门对水资源需求的时段不同，并且各用水部门的空间位 置也不同；可协调性，水资源的量有限，但可以通过合理配置使有限的水资源， 满足不同用户、不同时段的水资源量和质要求；多层次、多目标性，既有生活 目标、生产目标、生态环境目标，又有有效性、公平性、可持续性等目标，既涉 及到多水源、多用户，又存在工程手段和非工程手段。 总之，水资源优化配置的目的是以水资源的可持续利用支撑国民经济的可持 续发展，最大限度地发挥水资源的综合效益，流域水资源优化配置实质在于提高 水的分配和利用效率。 1 2 2 水资源评价研究进展 ( 1 ) 国外研究进展 水资源评价是保证水资源的可持续开发和管理的前提，是进行与水有关活动 的基础。联合国在1 9 7 7 年召开的世界水会议的第一项决议中就指出【5 0 】：没有对 水资源的综合评价，就淡不上对水资源的合理规划与管理。并号召各国要进行一 次专门的国家水平的水资源评价活动。 美国在1 8 4 0 年对俄亥俄河和密西西比河进行过河川径流量的统计，以及在 1 9 世纪末和2 0 世纪初编写了纽约洲水资源科罗拉多洲水资源联邦东部 地下水等专著；前苏联在1 9 3 0 年起编制国家水资源编目，1 9 6 0 年编制苏 联水册等，这些