水资源评价研究进展-2

水资源评价研究进展【摘要】：论述了水资源评价的涵义,综述了国内外水资源评价的研究进展,评述了当前水资源评价理论和方法存在的主要问题,展望未来的研究发展方向。【关键词】：水资源评价水资源研究进展【正文】：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(WCED)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”。21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。其中,干旱缺水引起的问题在当前表现得为突出。我国是一个水资源短缺的国家,随着经济社会的发展,水资源问题已成为可持续发展的重要制约因素。因此,科学、客观、准确地评价水资源,对落实科学发展观、实现水资源的合理和可持续地开发利用有重要的意义。水资源评价不应是简单地算水帐,必须紧密结合水资源可持续开发利用来进行,在评价理论、方法和内容上进行创新和扩展。本文综述了国内外水资源评价的研究进展,评述了当前水资源评价理论和方法存在的主要问题,展望未来的研究发方向。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1894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④。联合国教科文组织(UN-ESCO)和世界气象组织(WMO)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⑤。中国大百科全书6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⑥。可见,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。水资源的定义决定了水资源评价的内容。综合各种水资源的定义,较全面的水资源评价的涵义可概括为: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。2水资源评价研究进展2.1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1977年召开的世界水会议的第一项决议中就指出⑦:没有对水资源的综合评价,就谈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1840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19世纪末和20世纪初编写了纽约州水资源科罗拉多州水资源联邦东部地下水等专著;前苏联在1930年起编制国家水资源编目,1960年编制苏联水册等,这些都主要是对河川径流水量的统计,有的也包括了径流化学成分的资料整理和其他各类水文资料的统计数据⑧。从20世纪60年代以来,由于水资源问题突出和大量水资源工作的出现,加强对水资源开发利用的管理和保护被提上议事日程。美国在1968年完成了第一次国家水资源评价报告,对美国水资源现状及展望进行了研究,提出了到2020年全美国的需水展望,即进行了约50a后的预测。1978年,美国完成了第二次国家水资源评价报告,侧重分析可供水量及用水要求,再次对各类用水现状及对未来展望进行了分析,对一些专门的水资源问题提出了可能的解决途径⑨。苏联则把他们从1930年开始编制5国家水资源编目以及1960年起编制苏联水册的第二次修订工作作为进行国家级水资源评价的经验⑩。2.2国内研究进展我国对水文和气象资料进行全面系统的分析并图表化的工作始于20世纪50年代后期,并于1963出版了5中国水文图集。这项工作只涉及水文基本天然情势,未涉及水的利用和污染。内容则涉及对降水、河川径流、蒸散发、天然水质、泥沙等要素进行统计分析。因部门分工原因,当时未统计地下水资料,但对暴雨和洪水特征进行了统计分析及图表化。1980年后,在农业规划工作的带动下,全国开展了水资源调查评价、水资源规划和水资源利用的调查评价工作,并分别于1983、1987年和1989年出版了成果。这是一次内容比较完整的水资源基础评价和利用评价活动,世界上只有少数几个大国进行了类似的工作。但限于当时的条件,有些成果如全国地下水资源数量评价成果还没有协调一致。因此,还不能说已经取得了国家级公认的水资源评价成果11。从20世纪80年代初开展全国第一次水资源评价以来,我国水资源的外部环境与内部条件均发生了巨大的变化。根据我国水资源的实际状况、国家经济社会发展面临的严峻的水资源问题、经济社会可持续发展对水资源可持续利用的要求以及水资源统一管理的需要,2002年3月水利部和国家计委发出关于开展全国水资源综合规划编制工作的通知。水资源及开发利用现状评价被列为全国水资源综合规划的重要基础工作。该项工作在第一次全国水资源评价工作的基础上,根据近年来水资源条件的变化,全面准确地评价我国水资源条件和特点,系统地调查评价水资源的数量、质量、能量、可利用量时空分布特点和演变趋势,分析现状水资源开发利用水平。此次评价工作主要包括几方面内容12：(1)水资源系列延长与评价。按照统一的水资源分区,收集有关水文、泥沙、气象、水质、生态与环境等方面的基础资料;延长水文系列并进行系列代表性与合理性分析;在分析研究地表与地下水相互转换关系,研究气候和人类活动对水资源影响的基础上,对现状条件下水资源的数量与质量做出评价,包括水资源的数量及其时空分布规律、河湖天然水化学状况及水域现状水质状况等。(2)水资源可利用量估算。在考虑生态环境用水的基础上,确定流域水资源开发利用程度控制指标,估算现状条件下的水资源可利用量及分布状况。在进行水资源可利用量估算时,确定河道内生态环境用水中利用一次性淡水资源的数量与比例。(3)水资源演变情势分析。分析对水资源的形成和转化起主要作用的因素的未来变化趋势,对未来水资源量和可利用量的可能变化做出趋势分析与预测。从各国在开展水资源评价工作的进展中,可以看出水资源评价的内容随时代的前进而不断增加。从早期只统计天然情况下河川径流量及其时空分布特征开始,继而增加为水资源工程规划设计所需的水文特征值计算方法及参数分析,然后又增加为水资源管理及水源保护的内容,特别是水资源供需情况的分析和展望,以及在此基础上的水资源开发前景展望和水资源优化配置逐渐成为主要的内容。我国的水资源研究起步虽晚于国际同类研究,但自改革开放以来发展迅速,与发展历程与国际大体相同,也经历了水资源评价、水资源规划、水环境保护、开发利用过程中的水资源优化配置、水法规建设、水管理体系建设、节水技术与机制研究、水价研究等几个大体阶段。从研究深度与广度、研究对实践的指导所用和对社会经济发展所起到的效果看,我国水资源研究在评价与规划两大方面均处于世界先进水平,但在管理方面还有待于加强13。3存在的主要问题尽管水资源评价技术相对成熟,研究内容丰富多样,对区域社会经济和生态环境可持续发展具有重要的指导作用。但是,随着研究的深入,水资源评价中一些重要的间题也凸现出来,主要表现为以下几个方面:水资源量的计算。水资源评价方法还不统一,不同的方法有不同的结果,如干流区间水资源量的计算。可利用水资源量评价。即满足一定水质功能的水资源量评价,要求水质水量联合评价;人类活动对水资源的影响。人类活动影响产水过程,导致水资源评价结果系列的不一致性;气候变化对水资源的影响评估。定量评价气候变化对水资源的影响是水资源评价面临的重大问题;生态需水问题。水资源评价要求不但考虑生产生活用水,还要考虑生态环境需水。本文将简要讨论这4个问题。3.1干流区间天然径流t计算天然径流量评价方法主要有控制站法和分区还原累加法。断面控制站法是以干支流各主要断面控制站点的实测径流加上还原水量得到各断面以上天然径流量。分区还原累加法是将整个流域划分为若干分区,首先对各分区的实测径流进行还原,方法上采用控制站法或降水一径流关系法等,再逐区由上而下对应年累加,即可得到流域的天然径流总量。在干流区间,这两种评价方法的评价结果差别较大。从评价方法上看,控站法天然径流量已经扣除干流河道水量净损失量,而各分区仅评价未进人干流前的分区天然径流量,因此,其总和并没有扣除干流河道径流输移中净损失水量。显然,分区评价之和大于控制站评价结果。从评价目的看,断面控制站法从整体宏观角度对控制站以上天然水资源进行评估,为控制站及其下游水资源利用规划提供依据,是流域规划和水利水电工程规划设计的基础。对整个流域而言,分区还原法能真实反映每个分区的天然径流情况,但是分区之和不能作为全流域的天然径流量。以某干流河道区间为例,根据水量平衡原理,探讨天然径流量这两种评价结果之间的关系。设干流河道区间B的天然径流量为B区(河道之外的区域)。对区间干流河道水体而言,存在以下水量平衡:B,一TZ一刃,;讯十B区+w地一W燕一W,一TZ;B区二TZ一T,+(W熟+w渗一w.)一B控+△w补损,其中,T,和TZ分别代表区间干流上、下游控制站的天然径流量;B控为下、上游控制站天然径流量差值;W地为地下水补给河道量;W燕为河道蒸发量;W,河道渗漏补给地下水量;△W补,为补损平衡差值,正值说明损失量大于补给量,反之则损失量小于补给量。河道降水量比重较小可以忽略不计。因此,从第3个公式可以得到区间天然径流B区与上下游控制站天然径流量差值B控之间的关系。3.2水质水且联合评价水资源表现为在一定时间、空间具有足够数量的可用水,它具有水质和水量的功能。就狭义水资源的定义来说,水资源的丰富与否主要取决于水质与水量这两个方面。但由于各种原因,传统的水资源评价在对流域水量和水质进行评价时,把水量和水质割裂开来。计算不同的水质等级水资源数量、时空分布,为定量、保质、稳定供水打下基础,是水质水量联合评价的主要课题。搞好水质水量综合评价,就必须掌握水质水量的变化规律。要根据水的来源和水量水质的动态变化规律分期分区进行,即不同时期的水质与相应时期的水量结合评价。目前进行水质水量联合评价,主要分为2种情况:其一是宽松结合,即在评价水量的同时也评价该水资源的水质及其二者匹配的变化情况14;其二是紧密祸合,即建立一定考虑水质水量的模型来进行评价。从评价结果看,前者简单明了,可操作性强,后者比较复杂,可操作性差,有待进一步研究。下面对水质水量紧密祸合评价进行第5期李春晖等:水资源评价进展与存在的几个问题初步探讨。3.2.1数表示水资源水质水量相结合含义水资源都具有水质和水量的功能,对某一时刻的某水资源可以用逻辑函W一f(v,Q),其中,W表示水资源的天然可利用值,是关于水量和水质的函数;V表示水量;Q表示考虑到水资源具有可再生性,则该水资源的可利用值表示为:w~f(V,Q)+习关(邵,峻),其中,wi=1为某水资源的再生利用值;人(△V,△Q)为该水资源社会再生的第i次可再生值;n是再生次数;△V,△Q分别表示社会再生的水量和水质。通过公式w一f(V,Q)+艺关(邵,峻)把水资源自然再生和社会再生、水量再生i~1和水质恢复统一起来。这种考虑水质水量紧密藕合的具体函数关系式仍需要进一步研究。3.2.2水质水量相结合水资源平衡模型某一地表水资源评价单元在某时间段内有以下水量平衡:艺△v,一艺△V*十艺八犷、十乏△矶、一乏△V、一乏△V:一艺△Vin‘十乏△砚(1)式中:V:为水资源变化情况;认。为进流量(包括降水、外单元来水);V,为出流量;V*:为取水排回量;V、为人类利用取水量;V二为蒸发量;认nf为渗漏给地下水量;V;为地下水补充地表水量。Milorado设想把水质水量结合起来,有以下水资源平