水资源评价准则及其计算口径

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”。封黄万里提出贱：戏“配人类所利用的煌水资源包括农导业用水、工业允和生活用水。跃河槽水流是工愤农业用剩的水灰量，不应误作板全国水资雀源盏”俱。免曲耀光提出月：话“犯水资源是指可研供国民经济利股用的淡水资源灾，它来源于大母气降水，其数忍量为扣除降水添期蒸发的总降脾水阿量拢”徐。铅施德鸿提出蝶：号“欺不能把降水、英土壤水或地表编水称之为水资碎源，犹如不能贺把海水、洪水左、水当作水资岩源一样，（要评）把具有稳定厅径流量、可供布利用的相应数脱量的水定义为蓄水资较源吓”同。雁贺伟程提出悠：还“连水资源主要指交与人类社会用拌水密切相关而榨又能不断更新蛙的淡水，包括交地表水、地下评水和土壤水，法其补给来源为裤大气降矮水鼠”她。膜陈家琦提出域：尿“粗作为维持人类附社会存在并发周展的重要自然华资源之一的水扮资源应当具有拜下列特性：可叙以按照社会的妖需要提供或有迹可能提供的水惑量；这个水量柳有可靠的来源路，且这个来源希可以通过自然杜界水文循环不踏断得到更新或其补充；这个水泽量可以由人工泼加以控制；这映个水量及其水猫质能够适应人际类用水的要风求暮”帮。凶根据上述定义途，可以得出水信资源最为本质惧的三个特性是鹿：有效性、可歇控性和可再生短性。有效性是协指，只有对人刺类生存和发展陆具有效用的水犬分才可以看作各是水资源；可催控性是指，在姥对人类具有效星用的水分中，雄有必要进一步而区分通过工程芬可以开发利用朝的那一部分水欲分；可再生性衫是指，水资源性在流域水循环帅过程中形成和愉转化，其作为渴可再生性资源老的充分必要条圣件是保持流域辆水循环过程的休相对稳定。杰综合以上讨论央，特别是水资股源最为本质的呈有效性、可控痰性和可再生性不准则，笔者认哥为质：犹“蚕水资源是对人视类社会经济发溉展和生态环境职保护具有效用驾的淡水资源，昆其来源为大气亩降水，赋存形类态为地表水、掌土壤水和地下牧水。水资源在介数量上为扣除跑降水期蒸发的驾总降水量，通净过天然水循环渴不断得到补充扯和更新，同时崇受到开发利用钉的人工调控和祝人类活动的其勿他影才响纷”特。智二、水资源评制价准则与计算茫口径逗2.1刘葬有效性准则与怪广义水资源纯从有效性出发胸定义水资源，食首先是对传统从意义上的水资剥源概念进行拓倚展。有效性标乔准对传统水资饼源涵义的第一余个拓展是，与萝生态环境具有裹密切关系的水韵分都应该评价蜂为水资源。这身是因为，有效宋水分不仅是国愚民经济和社会陷发展的基础性暂资源，而且还贩滋养了对人类俩生存具有头等舞重要意义的生廉态系统，有效超性概念可以同鸟时体现水资源惧对生态环境保往护和社会经济结发展的决定性球意义。有效性垄标准对水资源们涵义的第二个玩拓展是，对生挤态环境具有效融用的水分不仅奥是径流性水资芹源，而且还有稻部分降水资源弱。因为无论是凑天然生态还是渔人工生态，有许效降水都是研坛究其水分需求演的前提，在干可旱半干旱地区享就更是如此。查由此可以认为斩，从有效性出弓发定义的水资琴源包括了降水识中的有效部分须和径流性水资眠源，是一种广惹义水资方源或[5斑]洋。将国内外习惯上帅仅将流域产水谱量评价为水资德源，未包含雨冤水资源的利用蛛量，不能反映引水循环过程的踢全部有效水量就。在我国北方笨地区径流性水义资源不断下降亦的情况下，从爱流域水循环的昂角度晒整体研究水资脊源利用问题日纤显必要。广义倾水资源量的提优出，对雨水资胞源化、节水标厘准和缺水标准铃的研究具有理牧论和实际意义趣。你广义水资源与用传统水资源评披价口径的区别授主要在于有效寒降水。有效降他水计算可对人忧工生态系统和大天然生态系统态分别进行。人稼工生态系统对跃降水有效利用辫量的计算包括笼植被与水面两悲部分，水面部政分为降水深与皇人工水面面积禾的乘积；植被玉部分为各类人捆工植被面积利初用降水的有效盯量之和。对每办种人工植被，陷用种植面积与犁单位面积实际似利用的降水深披这两项的乘积蛋作为降水利用朴的有效量。天辩然生态系统利校用的有效降水轨计算更为简单烈，其水面部分眯与人工生态系唱统相同，其植熊被部分可认为阁植被面积上的港全部降水深均猾是有效和可以徐利用的。卸2.2搭粮可控性准则与貌狭义水资源颜从可控性概念臭出发研究水资甩源，是从人工四调控角度对广得义水资源作进搞一步的区分。残广义水资源可段以分为两类：捡一类是有效降锐水，可为天然郑生态系统与人玩工生态系统所跌直接利用，这恭部分水量难于肿被工程所调控咱，但可以调整卸发展模式增加扇对这部分水分寒的利用；另一镜类是径流性水步资源，包括地亦表水、地下含舅水层中的潜水第和承压水，这蹲部分水量可通则过工程对其进电行开发利用。苹因此，从可控章性准则定义的给水资源是狭义凳水资源椒。雪198谨0瓣年代初我国第另一次水资源评痰价时资源量中翁不包括有效降古水部分，相当样于仅就狭义水中资源进行评价殊。笋流域的多年平柔均产水量即为五狭义水资源量域。在基本没有逼开发利用的情西况下，流域多略年平均产水量穷即为多年平均之河川径流量。扬在开发利用量磁较大不能忽略析的情况下，还屋要加上流域平蜡原区可以夺取教的潜水蒸发。增这部规分必“河可夺取师的佛”貌水分大小要视壳开发利用情况舍而定，最大量掘为流域山区对蚕平原区的侧渗鱼补给和平原区活降水对地下水扶的补给。对我弯国西北内陆河范地区，情况最恳为简单，不重遗复的流域总产拒水量为出山口皂径流量、平原倦区山前侧渗量缝、平原区降水练入渗补给地下花水量三项之和碍。一般情况下坚，流域的产水蹈量会随开发利夸用条件的变化斧而相应变化。肿如地下水位一它定程度的下降宜，会加大山前盛侧渗项和降水波入渗补给项，划而潜水蒸发项浅减少相对较小梁，从而使总产办水量增加。同尚样，渠道衬砌纵会减少渠道入错渗补给量，田刘间节水会减少辣田间入渗补给尼量，大规模引广水会减少河道躁入渗补给量，鞋各项开发利用床活动导致的流岁域产水量变化盆，是流域水资附源演化的一个赴重要方面。疑2.3腥学可再生性准则昏与生态耗用水怒量和国民经济外可利用量扁从可再生性出膝发研究水资源猛，是对狭义水臣资源在可持续翠利用意义下再掘作进一步的界孟定，以便提出挺社会经济发展狠的水资源可利架用量。由于水塑循环是狭义水重资源与广义水酒资源的共同基波础，水循环本本身及其相关过匀程的长期稳定勾性，是水资源丸可再生性维持昏的必要和充分形条件。维护水病循环本身的稳斥定，需要保持奏水热平衡和水条量平衡；维护倦与水循环相关巧的物理、化学顽与生态过程的谁稳定，需要保弱持水沙平衡、氧水盐平衡和水捎土平衡。上述锈各类平衡归结毅到一点，就是聚在特定的时段酿和地域条件下袭保持有效水量积的平衡。对于锈工程能够调控飞的狭义水资源限而言，其不仅梦易于为国民经子济所利用，更哥是干旱区非地行带性植被赖以驴生存的基础，袖若在国民经济果用水和生态环巾境用水之间调辜控不当，则会何直接影响到流装域水循环的稳酷定，进而影响皇到水资源的可麦持续利用。在寄广大干旱半干厘旱地区，生态请环境的脆弱性卖决定了生态需漆水具有更高的稿优先级，因此皮在狭义水资源丝中应当首先满栏足特定保护目处标下的生态环衔境用水，其余进部分才可作为伐水资源的国民万经济可利用视量魂[5-7纲]蜂。滋生态环境需水袖的定义，一般梳意义上是指与糊特定生态环境跑保护目标相联垦系的物理、化削学、生物过程客处于平衡状态怎时所需要的水扩分，涉及到不罪同尺度的水热助平衡、水循环劳平衡、水土平册衡、水沙平衡己、水盐平衡、截水化学平衡等眨。干旱半干旱低地区的生态需盆水，是指符合脂生态保护目标骆且对景观维持祸及环境状况改上善起支撑作用见的系统，为维骨持其平衡所要彼消耗的水分。重一般情形，农凑、林、牧业既气具有经济价值反也具有生态环沈境功能，其用政水属于广义的奶生态用水。严索格意义上的生赤态需水，不包妻括国民经济需梢水中的种植业旱和畜牧业需水寒。岸从生态建设的煎水资源保障条阴件看，生态需泡水可分为可控禾生态需水和不写可控生态耗水第。可控生态需林水是指植被所摘利用的径流性收水资源，可通抗过水利工程改狮变径流的时空夸分布，从而控佩制或影响生态发环境的水分利兴用条件。不可芳控生态耗水是陈指植被所消耗行的降水中不形目成径流的有效许水分，尽管不火可控生态耗水天与水利工程无滥直接关系，但浑其耗水量将不展同程度地受到犯土地利用格局愿改变的影响。卧从生态系统形枣成的原动力不疫同，又分为天恶然生态耗水和播人工生态耗水伯两大类。天然段生态耗水是指姨基本不受人工血作用的绿色生绝态所消耗水量督，包括天然水易域和植被所耗动水量，在干旱苹区天然植被可棵分为荒漠河岸揭林、低地草甸挨、前山带河谷手林、荒漠植被柜等；人工生态合耗水是指由人依工直接或间接熔维持绿色生态浙所需水量，包慢括为生态目的刊种植的人工林也草灌溉量和城猾市景观供水量勤，农业灌溉退荐水维持的人工罗生态水量，以薯及水土保持造墨林种草所消耗面的降水量。朽水资源的国民桂经济可利用量鞭，特指在自然买条件和经济条小件允许的情况参下，狭义水资顶源中能够被工鸣程系统一次性玻开发利用的最扬大潜在量。这寺一最大潜在量垮包括了地表水邀和地下水两部茎分的可利用量素，由于二者间许的相互转化关长系，地表水和迈地下水的可利猫用量均不是固婆定的，要根据球二元模型进行鬼计算。特别是袜在西北地区，术平原地下水几相乎全由地表水致转化而来，必纳须根据不断变询化的动态补给哈情况对地下水可可利用量进行耗调整。钉在讨论水资源辱的国民经济可错利用量时，必犯须要与工程系老统供水量相区高别。工程供水持系统明显改变旱了水资源的天栋然时空分布，抖形成了一次性灭意义下的水资阀源可利用量被榴多次重复利用桑的情况，甚至迅会出现全流域闯的工程系统供茧水量大于狭义穿水资源量的情川况。地表水利省用后的退水，阻在水平方向又悄汇入到地表径逐流中，相当于需增加了水平方签向的局域循环授量；在垂直方川向则入渗补给翁地下水，相当菠于增加了垂直芒方向的局域循辆环量。胜根据水资源的巨有效性、可控贸性和可再生性见提出的水资源候评价准则与基雕本口径参见侄表田1叶（略）。念三、各项水资怪源评价量的计捷算坐以西北地区内烈陆河流域片为欣例，对广义水命资源、狭义水侨资源、生态需意水量、国民经播济可利用量、涌工程系统供水抵量等进行了计核算。基本的计蔬算单元为流域侮三级区，由于拐篇幅所限新疆无综合成三个分与区，河西走廊象为三个分区，葡柴达木盆地自恋成一区。计算芹中以降水为基阻本通量，在狭麦义水资源（径棍流）评价的基孟础上，对径流能以外的降水进愉行了分析，初宴步估算了西北裕内陆河地区的泊无效降水和有料效降水。通过堆直接估算无效曲降水，得出有港效降水，从而珠推算广义水资席源量。分别对肥山区和平原地块区估算无效降炎水。计算无效才降水的范围（长冰川、山区裸厦岩裸土，荒漠骆戈壁、盐碱地侧）由遥感解译宅图给出数据。茶降水量根据降展水等值线图与蚂观测数据合理方确定。不形办成径流的降水轧扣除无效损失前之后，得出有筐效降水。有效足降水与径流量睛之和为广义水储资源量。计算姐成果见润表堡2植（略）。插全西北内陆河觉地区降水乒量池326界0滩亿侦m雀3伟。无效降懂水枝94勒8看亿遭m绑3题，其中山区、鹊平原分别魄为铺66构7絮亿烛m测3忙、匀28学1亭亿渣m词3相；有效降水沙约撤132研6糠亿咐m给3矮，径流性水资正源责98购6均亿桑m报3沾，因此，广义骄水资源量每约全231泄2不亿壤m剖3饱。有效降水主孝要是天然生态谁系统直接利用锤，少部分为平权原人工绿洲的饥人工生态系统升（包括农田、财人工林草、水赏库等）吸收。鄙从降获水用—躺有效吸收（维咬持天然生态与望人工生态）、犬无效蒸岭发乱—陵产流的构成看艇，西北内陆干洗旱区的无效降西水量与产流量踢大体相当，分罪别鹰为牙29赖%滴与透30柱%柴左右。根据初迟步估算，西北拔干旱地区的有积效降水量较大搂，平均达降水俗总量挡的工41膀%违以上。这部分服降水支撑了广给大的地带性植键被，并补充了尊平原绿洲生态热耗水，尤其对歇绿洲荒漠交错使过渡带的生态寿需水起关键的宿作用。有效降腰水是过渡带生尽态耗水的主要爽来源，在部分灯径流参与下，让广阔的过渡带免成为绿洲抵御巡荒漠扩张的天解然屏障。付四、水资源评枣价量之间的转秒化关系顽根据本文给出个的定义，流域光水资源各项评狸价量之间的内聚在关系如滥图姻1赴所示。从图中帝关系可以看出玩，流域内天然清和人工植被所嚷利用的有效降辞水越多，则广扯义水资源量越射大，越接近降毕水总量。若降赚水时空分布相窑对均匀，流域颂下垫面的温度年、坡度、土质殖、水化学条件屯适宜，则几乎暗全部降水都可戚以形成对社会绞经济和生态环孩境具有效用的药广义水资源。黑反之，若流域鼠内的植被全部编消失，生态系删统所直接利用毅的有效降水接悉近于零，则广偏义水资源量就志等于狭义水资递源量。由于内快陆河降水集中维在山区，产流学几乎全部来自疲于山区，而山陪区的人类活动浓影响小，故狭捞义水资源的多犬年平均值基本惊稳定。对于平跨原绿洲区，降票