廣義水資源合理配置研究.pdf

1、水資源是基礎(chǔ)性的自然資源，又是戰(zhàn)略性的經(jīng)濟資源。水資源短缺在不同程度上阻滯了經(jīng)濟社會發(fā)展，破壞了生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定，甚至引起了水事沖突。解決水資源短缺的根本出路是在遵循公平、合理和可持續(xù)的原則下，合理配置有限水資源。水資源的公益性特征、生態(tài)特征和不可替代特征，使得水資源配置是一個復雜的過程，不僅要滿足生活、社會穩(wěn)定和維系生態(tài)系統(tǒng)平衡的基本需求，還要協(xié)調(diào)各用水競爭領(lǐng)域的利益和目標，發(fā)揮水資源最大的綜合效益。 傳統(tǒng)水資源配置的水源不包含半

2、可控的土壤水，無法實現(xiàn)用水緊張情況下高效用水的目標；配置對象不包括天然生態(tài)系統(tǒng)用水，無法保證天然生態(tài)系統(tǒng)的水資源需求；在供用耗排水量的分析中，僅僅利用經(jīng)驗估算耗排水量，配置結(jié)果不精確；在地下水資源的調(diào)控中，沒有將人工取用地下水與地下水位聯(lián)系起來：在配置過程中割裂了水資源配置與水循環(huán)相互之間的效應，不能反映水資源配置過程中水資源、水循環(huán)和生態(tài)演變過程。由于這一系列缺陷，使傳統(tǒng)水資源合理配置在理念和方法上無法解決缺水地區(qū)面向經(jīng)濟生態(tài)系統(tǒng)的水

3、資源合理高效利用。論文正是在這一背景下開展了廣義水資源合理配置研究，并將研究成果與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，主要研究內(nèi)容如下： （一）提出廣義水資源合理配置理論和方法 研究廣義水資源合理配置理論及其方法，探討廣義水資源合理配置的內(nèi)涵、研究內(nèi)容、科學基礎(chǔ)、研究框架、調(diào)控體系、全口徑供需平衡方法和后效性評價體系。廣義水資源合理配置模式的變革包括：配置對象從狹義水資源拓展為包括降水和土壤水的廣義水資源量；配置范圍從單一的人工系統(tǒng)用水拓展

4、為在人工系統(tǒng)和天然生態(tài)系統(tǒng)中展開；配置過程中考慮天然-人工復合作用下的水循環(huán)演變過程，并在水量調(diào)控的同時，也對水環(huán)境進行調(diào)控，實現(xiàn)水量水質(zhì)統(tǒng)一配置：供需平衡分析拓展為三層全口徑分析，包括傳統(tǒng)供需平衡、耗水供需平衡和廣義水資源供需平衡。 （二）構(gòu)建廣義水資源合理配置模型 開發(fā)廣義水資源合理配置模型（GWRAM），實現(xiàn)區(qū)域水資源-水環(huán)境-水循環(huán)過程的動態(tài)配置與模擬，并通過構(gòu)建經(jīng)濟評價模型和生態(tài)穩(wěn)定性模型，實現(xiàn)廣義水資源合理配

5、置的經(jīng)濟生態(tài)后效性評價。GWRAM模型采用層層嵌套、逐步細化的模擬機制，實現(xiàn)水資源配置與分布式水循環(huán)模型的耦合，不僅使配置的水循環(huán)效應被模擬和認知，而且配置方案可在三層供需平衡指標下相互轉(zhuǎn)換，有效拓展了配置模型的功效。 （三）建立平原區(qū)分布式水循環(huán)模型 針對平原區(qū)人工取用水-蒸散發(fā)一引用水回歸為主的水循環(huán)過程，建立平原區(qū)分布式水循環(huán)模型（PDWCM），對平原區(qū)受擾頻繁的水循環(huán)各個環(huán)節(jié)進行模擬，模擬對象不僅包括天然水循環(huán)系

6、統(tǒng)的蒸散發(fā)、入滲、產(chǎn)匯流及河、渠、溝道輸水過程、地下水補給、消耗與運移，而且還包括人類間接和直接創(chuàng)造的水循環(huán)過程，并逐時段定量描述各循環(huán)要素之間的聯(lián)系，包括四水轉(zhuǎn)化關(guān)系、引用耗排水量關(guān)系、地下水與湖泊濕地、人工水系與天然河流水系的交換關(guān)系等，從而全面揭示了人類活動干擾頻繁下的平原區(qū)水循環(huán)過程。 本文建立的廣義水資源合理配置理論、方法與模型在寧夏廣義水資源配置研究實踐中取得了顯著的成果，這些成果已經(jīng)在寧夏節(jié)水型社會規(guī)劃、水資源綜合

7、規(guī)劃和“十一五”水利規(guī)劃中得到了應用： （四）采用水循環(huán)模擬法，全面分析了長期有爭議的寧夏引用耗排水量問題 寧夏平原區(qū)當?shù)厮c客水、地表水與地下水之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系極其復雜，人工系統(tǒng)耗用水量和天然系統(tǒng)耗用水量含混不清，導致引用耗排水量一直是困擾寧夏乃至整個黃河流域水資源開發(fā)利用的長期懸而未決的問題。論文采用水循環(huán)模擬法，全面分析了長期有爭議的寧夏引、用、耗、排水量問題，摸清了其水資源家底，主要結(jié)論如下： （1）200

8、0年寧夏全區(qū)消耗黃河干流水量為36.6億m<'3>，加上支流消耗0.68億m<'3>，總消耗黃河水量為37.3億m<'3>；（2）1991-2000十年間，人工系統(tǒng)消耗黃河水量增加，而天然系統(tǒng)消耗呈下降趨勢，總消耗黃河水量逐漸增加，從1991年的31.4億m<'3>增加到1999年的38.1億m<'3>；（3）氣象因素對寧夏平原區(qū)消耗黃河水量有重要影響，降雨量增加則廣義水資源消耗量增加，但消耗黃河干流水量減少。若基準年降雨量為143mm

9、，平原區(qū)消耗黃河干流水量為33.5億m<'3>；若降雨量為233mm，則消耗黃河干流水量為31.1億m<'3>。 （五）應用廣義水資源合理配置模型，科學配置了寧夏廣義水資源 寧夏廣義水資源合理配置成果包括：（1）提出了寧夏水資源開發(fā)利用戰(zhàn)略；（2）指出了未來嚴峻的缺水形勢，即使是采取力所能及的節(jié)水措施，水資源短缺形勢也不能比現(xiàn)狀有大的緩解；（3）推薦了未來不同水平年工程與非工程的水資源開發(fā)利用措施；（4）寧夏耗水節(jié)水潛力

10、遠小于需水節(jié)水潛力，未來三個水平年農(nóng)業(yè)可轉(zhuǎn)移水資源量的最大潛力為2．7億m<'3>、4.1億m<'3>和5.0億m<'3>；（5）水資源的高效調(diào)控增加了平原區(qū)和山區(qū)廣義水資源有效利用量，2010水平年可分別增加土壤水資源量0.37億m<'3>和0.26億m<'3>；（6）廣義水資源合理配置研究表明，引排水量都將大量減少，排水溝水量組成將發(fā)生大的變化；（7）寧夏平原區(qū)水循環(huán)的強度將明顯減弱，地下水補給與消耗都將發(fā)生顯著變化，地下水位將降低