水资源评价原则及其计算口径

摘要：通过对水资源定义及其内涵——水资源的有效性、可控性和可再生性的剖析，提出了水资源的评价准则及其计算口径。建立了广义水资源、狭义水资源、生态耗用水量和国民经济可利用量计算方法，进行了西北内陆干旱区各项水资源评价量的计算，给出了各项评价量之间的转换关系。关键词：水资源有效性可控性可再生性广义狭义计算口径对水资源概念的明晰定义，是界定水资源评价口径的前提，也是进行水资源的开发、利用、治理、配置、节约和保护的基础。由于水资源同时具有自然属性和社会属性，在一定条件下还具有生态属性和经济属性，因此，“水资源”这一貌似简单的概念却蕴涵着丰富的内涵，并由此导致了水资源评价中的争论。近年来随着全球范围内水问题的不断突出，有关水资源的一系列基础概念正在受到挑战。例如，自然界中的水分，符合什么标准才应当算作水资源？在水资源的定义和评价中，如何反映人类活动导致的水资源演化效应？对不同层面的发展需求，如何建立具有层次化结构和兼容性特点的水资源评价口径？为试图回答上述问题，本文首先讨论了中外学者给出的水资源定义，从中找出了代表水资源本质特征的有效性、可控性和可再生性三个评价准则；然后依据这些评价准则，提出了层次化的水资源定义；最后结合例题，说明了水资源各个评价量的计算口径和相互联系。一、水资源的定义及其内涵国际上水资源这一名词最早出现于正式场合，是1894年美国地质调查局（USGS）设立了水资源处（WRD），其业务范围主要是地表河川径流和地下水的观测，以及相关资料的整编和分析等，显然，在这里水资源是作为陆面地表水和地下水的总称。《不列颠百科全书》将水资源解释为“自然界一切形态的水，包括气态、液态和固态水的总量”，这一定义失之过于宽泛，没有反映水资源的若干本质特征。在1963年的英国《水资源法》中，认为水资源是“具有足够数量的可用水”，该定义虽较前者严格，但缺乏科学基础和可操作性。联合国教科文组织（UNESCO）和世界气象组织（WMO）在1988年对水资源的定义是：“可供利用或有可能被利用、具有足够数量和可用质量、并为适应特定地区的水需求而能长期供应的水源”，在可操作性上推进了一步[1-3]。2002年8月29日第九届全国人民代表大会常务委员会第二十九次会议通过的《中华人民共和国水法》指出：“水资源包括地表水和地下水”，仍未能全面反映可持续发展不同层面的需求。对水资源认识上的差异是如此之大，其根本原因在于其储量有限而用途广泛和不可替代，具有多种赋存环境和复杂转化机制，而从各个侧面给出的水资源定义及其评价口径缺乏内在的一致性和层次性。国内学术界对水资源一词的理解也各有不同。1991年《水科学进展》编辑部组织国内有关人士对水资源的内涵进行了一次笔谈[4]，各位学者给出了如下定义：刘昌明提出：“从自然资源的观念出发，水资源可定义为与人类生产与生活有关的天然水源”。陈梦熊提出：“一切具有利用价值，包括各种不同来源或不同形式的水，均属水资源范畴”。张家诚提出：“降水是大陆上一切水分的来源，但降水只是一种潜在的水资源，只有降水量中可被利用的那一部分才是真正的水资源”。黄万里提出：“人类所利用的水资源包括农业用水、工业和生活用水。河槽水流是工农业用剩的水量，不应误作全国水资源”。曲耀光提出：“水资源是指可供国民经济利用的淡水资源，它来源于大气降水，其数量为扣除降水期蒸发的总降水量”。施德鸿提出：“不能把降水、土壤水或地表水称之为水资源，犹如不能把海水、洪水、水当作水资源一样，（要）把具有稳定径流量、可供利用的相应数量的水定义为水资源”。贺伟程提出：“水资源主要指与人类社会用水密切相关而又能不断更新的淡水，包括地表水、地下水和土壤水，其补给来源为大气降水”。陈家琦提出：“作为维持人类社会存在并发展的重要自然资源之一的水资源应当具有下列特性：可以按照社会的需要提供或有可能提供的水量；这个水量有可靠的来源，且这个来源可以通过自然界水文循环不断得到更新或补充；这个水量可以由人工加以控制；这个水量及其水质能够适应人类用水的要求”。根据上述定义，可以得出水资源最为本质的三个特性是：有效性、可控性和可再生性。有效性是指，只有对人类生存和发展具有效用的水分才可以看作是水资源；可控性是指，在对人类具有效用的水分中，有必要进一步区分通过工程可以开发利用的那一部分水分；可再生性是指，水资源在流域水循环过程中形成和转化，其作为可再生性资源的充分必要条件是保持流域水循环过程的相对稳定。综合以上讨论，特别是水资源最为本质的有效性、可控性和可再生性准则，笔者认为：“水资源是对人类社会经济发展和生态环境保护具有效用的淡水资源，其来源为大气降水，赋存形态为地表水、土壤水和地下水。水资源在数量上为扣除降水期蒸发的总降水量，通过天然水循环不断得到补充和更新，同时受到开发利用的人工调控和人类活动的其他影响”。二、水资源评价准则与计算口径2.1有效性准则与广义水资源陈从有效御性出发息定义水度资源，下首先是戒对传统哄意义上哨的水资客源概念当进行拓沫展。有脸效性标矮准对传己统水资虾源涵义不的第一盆个拓展捏是，与捐生态环多境具有楼密切关填系的水份分都应似该评价座为水资是源。这乱是因为外，有效考水分不有仅是国赵民经济黎和社会件发展的忙基础性庄资源，静而且还免滋养了伐对人类窜生存具仪有头等得重要意连义的生钉态系统食，有效疲性概念驶可以同划时体现促水资源礼对生态掌环境保挥护和社吴会经济侄发展的叼决定性烛意义。哗有效性猪标准对韵水资源桑涵义的谦第二个层拓展是尽，对生裕态环境景具有效涛用的水反分不仅伐是径流元性水资蚀源，而校且还有循部分降瞎水资源筒。因为播无论是伸天然生急态还是林人工生腾态，有允效降水环都是研表究其水姻分需求灾的前提僻，在干疑旱半干瓜旱地区与就更是押如此。技由此可菜以认为复，从有斥效性出发发定义润的水资毛源包括澡了降水窑中的有逗效部分净和径流袭性水资液源，是枯一种广方义水资闹源蛋[5往]柜。跌国内外馒习惯上膏仅将流贡域产水援量评价战为水资味源，未论包含雨煮水资源任的利用吩量，不单能反映垦水循环事过程的宪全部有刑效水量背。在我分国北方舰地区径疯流性水配资源不君断下降怒的情况织下，从陈流域水份循环的练角度呆整体研酒究水资含源利用亮问题日误显必要货。广义郑水资源奋量的提哑出，对最雨水资课源化、助节水标个准和缺剧水标准青的研究蛛具有理怖论和实锹际意义歪。够广义水挣资源与勾传统水超资源评隶价口径残的区别窜主要在培于有效幕降水。库有效降工水计算杏可对人蹦工生态世系统和寇天然生妹态系统缸分别进泄行。人辰工生态茅系统对脆降水有帐效利用忧量的计最算包括霸植被与私水面两已部分，捡水面部只分为降观水深与残人工水肝面面积陆的乘积随；植被园部分为河各类人橡工植被仿面积利财用降水麻的有效昆量之和戚。对每穷种人工拼植被，俭用种植徐面积与俭单位面禾积实际昏利用的箱降水深微这两项栏的乘积贷作为降畅水利用诊的有效餐量。天摄然生态下系统利裹用的有通效降水如计算更孙为简单念，其水网面部分彩与人工泉生态系摊统相同适，其植乓被部分师可认为周植被面往积上的感全部降康水深均萝是有效算和可以芽利用的尘。遣2.2控警可控性芹准则与火狭义水恼资源伸从可控恭性概念暮出发研棒究水资阀源，是未从人工劈调控角研度对广尸义水资齐源作进笼一步的器区分。鉴广义水贯资源可贱以分为粒两类：辨一类是奖有效降驴水，可箱为天然饲生态系油统与人闻工生态旦系统所虽直接利奔用，这锁部分水镇量难于避被工程握所调控院，但可悲以调整首发展模令式增加逝对这部劈分水分奥的利用笋；另一街类是径老流性水诊资源，铁包括地悼表水、躁地下含漫水层中既的潜水喉和承压泽水，这久部分水这量可通仗过工程差对其进谣行开发添利用。杠因此，滑从可控既性准则康定义的废水资源卖是狭义池水资源谷。节198替0色年代初涂我国第养一次水陷资源评隙价时资段源量中井不包括古有效降仁水部分传，相当眯于仅就舰狭义水时资源进厉行评价筛。想流域的智多年平彻均产水待量即为称狭义水似资源量域。在基牧本没有傍开发利贝用的情欣况下，距流域多追年平均临产水量僚即为多弹年平均尸河川径头流量。短在开发反利用量观较大不负能忽略歪的情况悬下，还凶要加上完流域平蚁原区可名以夺取份的潜水洗蒸发。联这部德分侄“课可夺取议的聪”闷水分大央小要视矿开发利历用情况缓而定，招最大量险为流域晕山区对贴平原区尚的侧渗删补给和叹平原区谅降水对均地下水兼的补给毯。对我纷国西北欠内陆河桨地区，薪情况最蛋为简单既，不重逗复的流踪域总产寻水量为剃出山口梢径流量侍、平原座区山前概侧渗量劝、平原欺区降水架入渗补柴给地下赞水量三容项之和摔。一般动情况下令，流域溉的产水吓量会随抛开发利乱用条件衰的变化困而相应弱变化。眯如地下塘水位一福定程度性的下降善，会加贯大山前拴侧渗项诸和降水袄入渗补作给项，淡而潜水私蒸发项因减少相凳对较小伪，从而票使总产循水量增断加。同辫样，渠亲道衬砌婚会减少侦渠道入东渗补给险量，田壳间节水迈会减少峡田间入帅渗补给席量，大陆规模引毯水会减杯少河道址入渗补雨给量，哑各项开蓝发利用古活动导柏致的流贼域产水丹量变化诊，是流责域水资燕源演化勾的一个抄重要方达面。忍2.3激钻可再生重性准则尺与生态召耗用水止量和国垄民经济难可利用摩量分从可再斜生性出往发研究取水资源裹，是对租狭义水状资源在唐可持续袖利用意确义下再窗作进一乎步的界齐定，以庄便提出异社会经滩济发展春的水资馆源可利脆用量。线由于水抚循环是乓狭义水鱼资源与袖广义水鱼资源的斗共同基归础，水胡循环本糖身及其臭相关过疲程的长涨期稳定与性，是僚水资源贪可再生铲性维持巩的必要挪和充分揪条件。渔维护水乒循环本挤身的稳防定，需誓要保持役水热平弄衡和水兴量平衡垮；维护具与水循供环相关泡的物理每、化学席与生态址过程的顽稳定，组需要保珍持水沙侵平衡、葛水盐平堂衡和水易土平衡绍。上述四各类平赖衡归结辅到一点训，就是迟在特定垂的时段借和地域费条件下饭保持有谦效水量辫的平衡近。对于阅工程能葬够调控栗的狭义装水资源合而言，合其不仅弹易于为珍国民经躲济所利扔用，更钞是干旱画区非地斑带性植妨被赖以评生存的亏基础，伴若在国净民经济穷用水和婶生态环久境用水喂之间调扭控不当厦，则会率直接影经响到流侨域水循撒环的稳跳定，进助而影响垮到水资粮源的可虑持续利闹用。在疤广大干献旱半干织旱地区袭，生态溪环境的本脆弱性砖决定了物生态需豆水具有纷更高的消优先级挎，因此突在狭义难水资源纽中应当种首先满掌足特定移保护目粗标下的样生态环袜境用水血，其余疼部分才井可作为类水资源古的国民歼经济可抛利用铸量扫[5-往7划]朝。堂生态环兔境需水坑的定义略，一般帜意义上算是指与轻特定生须态环境读保护目疑标相联摇系的物纽理、化逮学、生久物过程韵处于平盘衡状态匀时所需尊要的水趁分，涉自及到不词同尺度腹的水热寒平衡、弄水循环伏平衡、抹水土平腿衡、水段沙平衡昼、水盐沫平衡、舱水化学返平衡等呈。干旱冻半干旱父地区的傲生态需初水，是狱指符合烧生态保加护目标烛且对景坑观维持起及环境尼状况改袖善起支沃撑作用允的系统巩，为维残持其平庄衡所要画消耗的影水分。缘一般情答形，农摧、林、渗牧业既寿具有经哀济价值投也具有么生态环长境功能台，其用脚水属于豆广义的仆生态用施水。严晓格意义傅上的生百态需水呢，不包滥括国民狐经济需逼水中的倾种植业凝和畜牧远业需水效。窜从生态灰建设的冒水资源命保障条罩件看，廉生态需幼水可分赴为可控哨生态需件水和不滥可控生啊态耗水泼。可控显生态需朵水是指滨植被所芽利用的衬径流性禾水资源拐，可通重过水利慨工程改蜻变径流盆的时空抖分布，急从而控避制或影蚀响生态磁环境的想水分利亿用条件播。不可屋控生态姿耗水是辨指植被枪所消耗欢的降水沿中不形肤成径流乏的有效砌水分，密尽管不日可控生门态耗水淹与水利胖工程无秃直接关壤系，但胃其耗水奋量将不担同程度仰地受到酱土地利伯用格局怎改变的循影响。哑从生态绢系统形雄成的原彻动力不察同，又恶分为天导然生态准耗水和各人工生畜态耗水加两大类课。天然览生态耗烘水是指邮基本不扁受人工荷作用的澡绿色生晋态所消藏耗水量宽，包括府天然水灯域和植丸被所耗敬水量，锻在干旱乐区天然圣植被可俭分为荒闯漠河岸础林、低宰地草甸宇、前山革带河谷藏林、荒巷漠植被震等；人膛工生态尤耗水是介指由人盖工直接械或间接泳维持绿貌色生态亲所需水冈量，包弊括为生捉态目的咸种植的焦人工林态草灌溉峡量和城蜘市景观理供水量肚，农业柿灌溉退朽水维持淹的人工杠生态水慰量，以拿及水土旗保持造茂林种草桥所消耗捆的降水桨量。撑水资源尽的国民阻经济可漠利用量替，特指蒙在自然枝条件和劈经济条旨件允许如的情况摘下，狭端义水资器源中能问够被工油程系统世一次性请开发利抹用的最冤大潜在咸量。这远一最大贵潜在量插包括了皂地表水尘和地下氧水两部美分的可籍利用量惠，由于瓦二者间寒的相互留转化关仗系，地庙表水和虹地下水伯的可利缎用量均分不是固趣定的，讯要根据剑二元模后型进行迟计算。妄特别是毅在西北嘱地区，劣平原地何下水几迅乎全由仪地表水两转化而沃来，必清须根据么不断变箭化的动孟态补给标情况对朱地下水趣可利用崖量进行慰调整。缸在讨论厕水资源锁的国民昏经济可提利用量虫时，必涝须要与雨工程系美统供水弯量相区夺别。工详程供水忧系统明门显改变到了水资确源的天扶然时空式分布，赴形成了挪一次性坛意义下琴的水资树源可利输用量被绑多次重恢复利用剖的情况烂，甚至逝会出现靠全流域县的工程属系统供请水量大案于狭义筝水资源幕量的情唐况。地偷表水利丢用后的详退水，补在水平摸方向又落汇入到受地表径脆流中，挎相当于介增加了踏水平方脾向的局波域循环堂量；在傲垂直方测向则入廊渗补给孙地下水附，相当买于增加拼了垂直永方向的蜻局域循蚕环量。磨根据水隔资源的站有效性己、可控蜡性和可隐再生性锡提出的逃水资源环评价准良则与基游本口径添参见捉表职1本（略）测。喘三、各勉项水资摄源评价勉量的计贝算递以西北跪地区内突陆河流抗域片为筑例，对陡广义水键资源、厦狭义水茧资源、酷生态需垫水量、丢国民经差济可利格用量、刷工程系聋统供水钢量等进枣行了计可算。基命本的计唱算单元益为流域圾三级区载，由于格篇幅所径限新疆为综合成惰三个分里区，河赛西走廊杯为三个竟分区，趋柴达木惠盆地自捷成一区蛮。计算分中以降锣水为基唐本通量轮，在狭伐义水资辆源（径握流）评费价的基迹础上，根对径流冶以外的记降水进没行了分见析，初苦步估算布了西北浇内陆河算地区的匠无效降英水和有匙效降水翅。通过兰直接估荣算无效滤降水，币得出有卸效降水却，从而点推算广躺义水资粒源量。锁分别对梢山区和圈平原地章区估算集无效降宝水。计恩算无效鸡降水的属范围（磨冰川、蛮山区裸延岩裸土据，荒漠温戈壁、瞒盐碱地罩）由遥麻感解译行图给出铸数据。雪降水量胖根据降套水等值的线图与恼观测数椒据合理爽确定。计不形飘成径流鸦的降水神扣除无窑效损失欣之后，绣得出有岛效降水台。有效示降水与兆径流量揭之和为俩广义水蛾资源量村。计算贯成果见脱表累2助（略）版。咸全西北效内陆河蚕地区降艰水城量初326梢0亏亿姨m狸3臣。无效衣降弊水脊94枝8除亿重m板3滥，其中拖山区、待平原分语别四为娃66哄7导亿蛮m蚀3条、宁28喷1抱亿牲m顺3网；有效健降水烂约醒132障6外亿唤m系3扭，径流呼性水资躁源足98不6凯亿顽m追3瞎，因此枯，广义卸水资源房量宋约秩231低2句亿炕m轰3变。有效灵降水主状要是天葛然生态覆系统直芒接利用妹，少部撤分为平士原人工滚绿洲的订人工生巷态系统敞（包括周农田、旋人工林最草、水伍库等）软吸收。食从降群水钢—怪有效吸与收（维涂持天然渴生态与痰人工生砖态）、催无效蒸双发顿—然产流的枯构成看馅，西北占内陆干与旱区的极无效降踏水量与层产流量便大体相劈当，分称别赤为撒29肾%配与樱30督%册左右。泽根据初芦步估算照，西北典干旱地探区的有泄效降水付量较大饥，平均冶达降水抵总量畜的能41庸%店以上。唯这部分史降水支挖撑了广蹈大的地仍带性植谎被，并洒补充了储平原绿犹洲生态费耗水，自尤其对寻绿洲荒纸漠交错热过渡带饼的生态沃需水起邀关键的虾作用。载有效降阶水是过闲渡带生援态耗水球的主要删来源，挺在部分搅径流参曾与下，浑广阔的文过渡带芦成为绿骗洲抵御家荒漠扩血张的天稳然屏障掌。经四、水沾资源评仅价量之通间的转链化关系窑根据本冻文给出怪的定义选，流域丙水资源加各项评烈价量之狭间的内变在关系味如筛图妻1阅所示。想从图中砍关系可言以看出都，流域是内天然半和人工尽植被所浸利用的暑有效降康水越多渴，则广博义水资把源量越底大，越冈接近降黑水总量肆。若降擦水时空致分布相扇对均匀弟，流域揪下垫面缩的温度手、坡度芳、土质诚、水化忙学条件虾适宜，针则几乎扰全部降忽水都可烘以形成爱对社会住经济和熄生态环衬境具有晒效用的艇广义水喝资源。旬反之，冈若流域奥内的植美被全部坊消失，茫生态系您统所直卸接利用迟的有效丙降水接琴近于零贼，则广淡义水资研源量就嘴等于狭嫌义水资遗源量。锦由于内跨陆河降庙水集中删在山区饮，产流苏几乎全昨部来自坦于山区踢，而山泛区的人拜类活动梨影响小副，故狭让义水资捞源的多柏年平均馅值基本丑稳定。效对于平讽原绿洲起区，降装水较少摔，天然徐和人工萌植被的砌水分需蛇求主要猜依靠狭洪义水资顷源来支旗撑，社纠会经