我国水资源管理及其关键问题初探

秦天玲 ， 严登华 ，宋新山 ，张 诚 ，翁白莎 ，3

我国水资源管理及其关键问题初探

秦天玲1，2， 严登华2，宋新山1，张 诚2，翁白莎2，3

（1.东华大学环境科学与工程学院，201620，上海；2.中国水利水电科学研究院水资源研究所，100038，北京；3.天津大学建筑工程学院，300072，天津）

我国水问题叠加和累积影响日渐严重，而我国现行的水资源管理在管理体系、政策法规、规划与计划、管理制度和关键技术方面并不能综合应对各种水问题。分析了我国水资源特征及其生态环境问题，概述了水资源管理历程和实施最严格的水资源管理制度，并剖析存在问题，深入探讨了变化环境下水资源系统演变机制的系统识别、面向极值过程的水资源配置与调度、基于总量控制与“三条红线”的水生态环境调控、全面推进水务管理和水利工程综合应对气候变化的关键技术等问题。

水资源；水循环；水资源管理

在以全球气候变化与人类活动为主要特征的环境下，随着社会取用水对生态需水的挤占量不断增加，用水效率低、区域性的水量与水质型缺水不断加剧我国水资源供需的紧张情势，致使我国水资源问题也向多样化发展：点源与面源污染问题日渐突出、突发性水污染事件频发、水生态安全受到威胁、水问题叠加和累积影响越来越严重等。而我国水资源管理也逐渐从对水源的分散型管理转变为对面向水的全属性管理，管理手段日趋综合化，管理内容日趋广泛化，管理层次日趋复杂化。本文分析了我国水资源特征及其主要生态环境问题，在此基础上梳理了我国水资源管理的历史演变过程及现存问题，剖析了其关键问题，如变化环境下水资源系统演变机制的系统识别、面向极值过程的水资源配置与调度、基于总量控制与“三条红线”的水生态环境调控、全面推进水务管理和水利工程综合应对气候变化的关键技术等。

一、我国水资源及其主要问题

1.水资源特征

我国陆地水循环在 “自然—人工”二元驱动力作用下，人工侧支水循环通量的增加减少了自然水循环通量，导致自然生态系统的供水不足，降低水的生态服务功能，影响各类生态系统功能。从流域整体角度来看，上游取用水过多导致下游经济社会及生态用水不足，而下游的取用水又进一步减少了河流生态基流，同时整个流域的水污染问题进一步破坏了流域生境，产生各种水资源、水生态和水环境问题。从流域区段来看，自然水循环经过降水—冠层截留—洼地储留—入渗—土壤水运动—地下水运动—蒸散发过程形成“闭合回路”。而人工水循环中的人工取水、用水和耗水量的增加减少自然水循环通量，部分区域原水分配与调度不合理导致产汇流过程发生改变；同时，污水排放和部分污水处理不达标又降低了水资源质量，再生水配置与调度不合理进一步减少了“鲜水”在社会系统中的循环周期。在以上 “自然—人工”二元水循环机制作用下，根据1998—2008年水资源公报相关数据分析，我国降水、地表水和地下水水资源呈现出如下特征：

（1）降水

我国位于亚洲季风区，降水受热带和副热带季风、中高纬西风带和青藏高原地形等的共同影响，不仅表现为南多北少、东多西少的复杂空间分布格局，而且具有夏季集中、年际和年代变化显著等独特的时间演变特征。近10年来，全国年均降水量为60369亿m3，比常年值偏少1.1%，呈下降趋势 （图1）。其中，南方区占67.3%，北方区占23.8%；山丘区占85%，平原区占15%。

（2）地表水与地下水

近10年来，我国年均地表水、地下水资源量和水资源总量分别为26 454亿 m3、8 234.91 亿 m3和 27 741 亿 m3，年人均水资源量分别为 2 004 m3、623.86m3和 2 101.59m3，皆呈明显下降趋势（图2），年际及年内变化明显。区域分布特点十分明显，表现为北少南多、山丘区多于平原区，全国南方区与北方区、山丘区及平原区的水资源比重见表1。

2.主要水资源问题

（1）供需矛盾突出

1998—2008年我国年均供水、用水、耗水和排水量分别为5491.27亿、5 601.18亿、3 015.19亿和 2 585.27亿m3。供水量及用水量近10年均呈现上升趋势，2001年起两者持平，供需矛盾日渐突出；与耗水量相比，排水量上升速率更快，对水环境承载力的威胁增加。由于人口和经济社会发展不均衡，且降水、地表水、地下水空间分布不均，致使各省市的供水、用水、耗水和排水的区域异质性较大，东南明显多于西北地区。

表1 全国南方区与北方区、山丘区及平原区的水资源比重（%）

（2）水生态问题多样化

在水资源的时空分布不均和人类活动干扰双重作用下，我国水生态问题逐渐多样化，主要特征如下：①河流断流。主要发生在北方地区，以海河、辽河和西北诸河区最为严重，其断流河段长度分别占其断流总长度的51%、39%和33%。②湖泊萎缩。与20世纪50年代相比，发生萎缩的湖泊主要分布在长江区和西北诸河区，其面积分别占总萎缩面积的54%和27%。③湿地退化。20世纪50年代以来，由于围垦及水土资源过度开发，全国天然陆域湿地面积减少了约1 350万hm2，减少了28%。④地下水超采。近20年来，北方地区地下水开采量增加较快，辽河、海河、黄河和淮河平原区多年平均浅层地下水实际开采量与其可开采量之比均超过50%。⑤水土流失等其他问题。与20世纪80年代末相比，90年代末的水土流失总面积减少了11万km2，面积和强度由东向西逐渐递增。其他问题包括土壤盐渍化、林/草地退化和土地沙化等。

（3）水环境问题加剧

用水效率低、区域性缺水和各类水生态问题致使我国水环境问题日渐突出：①面临资源性缺水和水质性缺水的双重威胁，加上极端事件频发，保障供用水安全和水功能达标双重目标是巨大的挑战。②经济依然超预期增长，城镇化和工业化进程快速推进，水污染负荷居高不下，面临的减排任务难以顺利实现。③饮用水水源地面临极大威胁，饮用水安全保障是面临的首要任务。④有毒有机物及新型有毒有害物质的水环境污染问题越来越严重，亟需提出新的监测手段、控制标准和方法。以2008年为例，全国全年Ⅰ～Ⅲ类水河长比例为61.2%，水质符合和优于Ⅲ类水的湖泊面积占44.2%，水功能区达标率为42.9%，而适合集中式生活饮用水水源及工农业用水的Ⅲ类地下水监测井仅占23.9%。

3.我国水资源问题发展的新情势

基于我国特殊的水循环、水资源、水生态和水污染现状特征，我国的水资源面临的新发展形势如下：①水资源与水循环系统呈现出“自然—人工”二元驱动特征，对于水资源和土地资源的人工干扰程度逐渐增加，直接或间接影响自然水循环。②水资源供需形势日渐紧张，资源性和水质型缺水并存，空间异质性增加，地下水漏斗增加。③虽然用水效率提高，但总体用水效率和效益降低，缺水与用水浪费并存，“鲜水”在人工水循环系统中的回用率过低。④随着点源污染种类和数量不断增加，非点源污染日渐突出，将成为今后主要的污染形式。⑤洪涝与干旱发生频率增加，尤其干旱对经济社会发展的影响及其危害凸显，极值天气事件对水资源系统和水利工程的稳定性造成威胁。⑥水资源短缺导致生态系统的恢复力和抵抗力减弱，突发性水污染事件频发，水生态安全问题多样化增加。⑦水资源、水生态和水环境等水问题叠加和累积影响越来越严重。

二、我国水资源管理概况

1.管理历程

随着对水资源各方面属性的全面了解和重视，我国对水资源的管理方式已逐渐从工程水利、资源水利、生态水利、民生水利发展到如今的多方面统筹管理。工程水利注重对蓄水、引水、提水、排水、航运等水利工程规划、施工和运营过程的综合管理；资源水利从保护水资源角度出发，侧重于对水的资源属性开发利用的管理；而生态水利则以尊重和维护生态环境为目标，遵循生态经济学原理，其发展模式与途径与传统水利有本质区别；民生水利将以人为本作为根本理念，把人民群众最关心、关系最密切、最现实的水利问题放在首位，努力形成保障民生、服务民生、改善民生的水利发展格局。所以，在水资源管理过程中，要充分发挥工程水利的基础性、资源水利的实效性、生态水利的可持续性和民生水利的公共性，进行统筹管理。

2.实施最严格的水资源管理制度

鉴于我国水资源管理现实中存在的问题，水利部提出实施最严格的水资源管理。其基本原则是要把维护人民群众的根本利益作为出发点和落脚点，以实现人与自然和谐作为水资源管理的核心理念，以水资源配置、节约和保护作为水资源管理的工作重心，要把统筹兼顾作为水资源管理的根本方法，把因地制宜、分类指导作为深化水资源管理的重要措施，坚持改革创新作为推进水资源管理的不竭动力。而当前我国正处于传统水利向现代水利、可持续发展水利转变的关键阶段，为适应水资源和经济社会发展形势的变化，最严格的水资源管理需加快推进六个转变，即从供水管理向需水管理的观念转变，从水资源开发利用优先向节约保护优先的规划思路转变，从事后处理向事前预防的保护措施转变，从过度开发、无序开发向合理开发、有序开发的方式转变，从粗放利用向高效利用的用水模式转变，以及从注重行政管理向综合管理转变的管理手段转变。

3.水资源管理存在的问题

我国水资源管理从管理体系、政策、法规、规划与计划和关键技术等方面存在以下问题：①管理体系。我国现行的水资源管理体系是统一管理与分级、分部门管理相结合，逐步建立了五级（即中央—流域—省级—地市级—县级）水资源管理体制，但横向矛盾仍然存在，协调机制有待于加强。②政策法规。国家和各省（自治区、直辖市）制定和出台的法规、规章和规范性文件达700余件，但部分政策法规未能充分考虑流域整体特征，在关注水量水质的基础上需进一步考虑水安全标准。③规划与计划。尽管针对不同流域特征，各项流域规划均强调统一管理，但是缺乏强制性和具有法律地位的综合规划，而现行的部分水资源规划导致资源浪费，缺乏可持续性。④管理制度。逐步建立和完善取水许可与水资源有偿使用制度、水资源论证制度、水资源总量控制制度和水功能区管理制度等。⑤关键技术。我国水资源利用效率低，尤其是农业及工业的用水和耗水量较大；且水资源的时空分布不均，区域水资源的调配技术和高效用水技术亟需不断研发和完善。

三、我国水资源管理的若干关键问题

1.变化环境下水资源系统演变机制的系统识别

（1）理论支持

我国水资源管理需要大量基础研究提供理论支撑。以变化环境为研究背景，以气候、生态、水文、水资源及水环境为主要研究对象，基础理论研究可考虑从以下几个方面开展：①变化环境下水文生态和水资源系统驱动机制研究，包括系统外部胁迫和内部影响机制两方面；②在明晰主要驱动因子的前提下，剖析生态水文相互作用机制，定量化识别区域生态水文规律；③在关键影响因子驱动下，模拟生态水文过程，研究其产生的生态、水文、水资源和水环境综合效应；④由于以上效应对生态水文过程和各驱动因子具有反馈作用，还需研究变化环境下的气候—生态—水文—水资源效应反馈机制。

（2）构建监测网

在整体性、共享性、信息化等优化原则指导下，利用雷达、GIS、GPS和RS等技术，建立多圈层生态水文监测网。采用高精度遥感技术进行整体监测。在垂直方向上，根据研究需求有选择地对各圈层监测伴生的水化学、水沙和水生态过程。通过探空、雷达、边界层观测以及GPS水汽观测等地基观测方式对空中碳水通量进行观测；根据山地垂直地带性特征，利用雨量站、水文站、生态监测站和野外实验台站等对基本陆面过程进行观测，分析重点地区的水资源和生态环境演变特征。在水平方向上，站点与观测点的布设要考虑区域大气水汽体场。同时，从重点资源量的角度，提出区域重点水资源、土地资源构成的监测方案。

（3）数值模拟

为综合应对变化环境对水资源系统的影响，在大气圈、生物圈、地表、土壤圈和岩石圈范围内，以能流驱动下的“自然—人工”二元水循环与碳循环为主要研究对象构建气候—生态—水文关键过程的模拟框架，定量化评价水文水资源的演变过程，并预测其未来发展趋势。海河流域的相关研究结果表明，在气温升高1℃和2.5℃的情景下，流域蒸发量将分别增加1%和2.36%，水资源量将分别减少8.48%和20.08%，其中地表水资源量分别减少4.26%和6.29%，不重复的地下水资源量减少18.91%和31.33%。以变化环境为背景，在水文生态模拟框架指导下，模拟研究区域的大气、水文及生态过程，识别其基本演变规律，明晰关键过程之间的相互作用关系，为水资源管理与调配提供基本理论依据与数据资料支持。

2.面向极值过程的水资源配置与调度

（1）水资源合理配置

我国水资源配置已从 “六五”攻关的水资源评价发展到水量水质联合调配阶段，而水资源开发利用已由传统的“以需定供”模式发展到面向多水源、全属性、多目标功能的联合集成配置阶段，以充分发挥水资源在量、质、能等方面的综合效益。在全球气候变化影响下，我国极值天气事件频发，洪涝、干旱、暴雨、风暴潮、台风等波及范围渐广，发生频率渐增，影响区域供水和用水安全。在此背景下，利用气候—生态—水文模拟平台模拟极端天气事件下的生态水文效应，明晰关键要素过程的基本演变规律，而水资源合理配置则需要从评价体系到配置方案设计过程中充分考虑极值天气事件对区域总体水资源的影响，提出不同尺度下的极端干旱和洪涝灾害的应急配置预案，提高水资源系统的稳定性。

（2）水利工程（群）的联合优化调度

我国水利工程（群）优化调度存在侧重理论方法探讨、模型复杂及其开发缺陷、方法上缺乏面向极值过程的优化调度等问题。因此，以提高优化调度的实用性、准确性和实时性为目的，应重视输入模型的研究，考虑水电站水库群系统的 “半结构化”或“非结构化”特点，采用模拟与优化结合，并引进新理论和新技术，研发适应于单个流域和跨流域的多水库联合调度模型，并引进人工智能技术建立水电站水库群调度智能决策支持系统，提高应对极值天气事件的综合调度能力。同时，极值天气事件易导致漫堤、溃坝、防洪保护区淹没等，所以还需利用风险分析水库调度风险，提高水资源的综合利用率。

3.基于总量控制与“三条红线”的水生态环境调控

我国环境总量控制以行业总量控制为主，虽然具有较好的可达性，但水环境质量却没有得到很好的改善。针对我国区域性缺水、用水浪费和水污染与水生态问题加剧，以定量识别区域生态水文基本规律为基础，进行基于总量控制与“三条红线”（水资源开发利用红线、用水效率红线和水功能区限制纳污红线）的水生态环境调控。首先，构建水安全指标体系，在水化学指标基础上增加痕量有毒水污染物控制标准、水生态维系标准、水文参数标准和水沙标准；其次，利用气候—生态—水文模拟平台定量化识别区域生态水文关键过程，在水安全指标体系指导下进行水生态与水环境综合调控；与此同时，开展生态补偿是水生态修复及流域（或区域）生态健康维系的重要保障。

4.全面推进水务管理

现阶段，我国水务管理面临的主要任务包括：①健全水权制度：完善水资源有偿使用制度、取水许可制度、水资源论证制度和监管体系；②调节水价机制：建立合理的水价形成机制，使水价能够反映水资源的稀缺程度，又要有利于水资源保护；③加强城乡水务一体化管理：正确处理资源管理、服务管理和环境管理之间的关系，改造城乡供水设施和管网，建设应急备用水源，加强节水型社会建设；④健全水务投融资体制，推进水务市场化：在国家政策指导下，逐步建立政府主导、社会筹资、市场运作、企业开发的良性运作机制；⑤建设水资源管理信息系统：遵循国家信息化建设的总体规划，以建设和完善水利信息采集、传输网络及综合数据库为基础，利用信息技术手段，以水利信息资源开发为核心，支撑可持续发展水利，构建与水利改革与发展相适应的水利信息化综合体系（图3）。

5.水利工程综合应对气候变化的关键技术

气候变化对水利工程的影响主要体现在规划设计和工程建设两方面。一方面，气候变化影响到工程规划设计中对暴雨和洪水的考虑，极端天气事件频发会影响工程供水保证率，要求提高工程安全性。为进一步提高雨/洪资源化率，需要合理调整和规划已建工程与计划工程的关系，降低极值水文事件对供用水的影响。另一方面，气候变化要求工程材料的抵抗能力增强，持续干旱和高温导致工程应力变化和变形，咸潮上溯和径流量减少致使水体盐度增加、酸性气体含量增高皆加剧了工程的腐蚀程度。

图3 水利信息化综合体系框架

我国水利工程设计标准偏低，工程质量和工程材料抗性有待提高，不能满足防洪兴利的需要，其关键技术主要涉及新型材料及工程结构、深覆盖层堤坝地基渗流控制、溃坝机理及风险分析、工程老化问题、碾压混凝土及面板胶结堆石筑坝技术、高边坡技术和工程防震技术等方面。同时，我国目前的监测（控）覆盖范围及水平不能完全满足水利工程安全和调度运行要求，缺少国家级的水利工程安全和监测的综合管理信息系统。在注重大型水利工程建设的同时，还需提高中小型水利工程的质量和管理水平，需要严格建设审批程序和环境影响评价、完善质量保证体系和建设监理制和提高相关科技创新技术水平等。

四、结论与展望

随着经济社会的发展对水资源的需求不断增加，而生态需水对生态环境的重要性也日渐凸显，如何构建水资源综合管理体系以应对各种水问题，已成为我国可持续发展的必要研究内容。因此，需要以我国水资源演变、水利开发利用、水生态、水污染和面临新形势为基础，明晰我国水资源管理存在问题，在最严格的水资源管理模式指导下，从变化环境下水资源系统演变机制的系统识别、面向极值过程的水资源配置与调度、基于总量控制与“三条红线”的水生态环境调控、水务管理和水利工程综合应对气候变化的关键技术等方面进行创新，为我国构建水资源综合管理体系提供理论和技术支撑。

[1]王浩，王建华，秦大庸，等.基于二元水循环模式的水资源评价理论方法[J].水利学报，2006,37（12）.

[2]贾仰文，王浩，仇亚琴.基于流域水循环模型的广义水资源评价[J].水利学报，2006,37（9）.

[3]中华人民共和国水利部，中华人民共和国国家发展和改革委员会.中国水资源及其开发利用调查评价[R].2008.

[4]傅春,冯尚友.水资源持续利用(生态水利)原理的探讨 [J].水科学进展,2000,11（4）.

[5]丁林，张新民，李元红，等.生态水利学研究进展[J].节水灌溉，2009（6）.

[6]陈雷.实行最严格的水资源管理制度 保障经济社会可持续发展[J].中国水利，2009（5）.

[7]张晓宇，窦世卿.我国水资源管理现状及对策[J].自然灾害学报，2006，15（3）.

[8]廖莲芬.论我国流域水资源管理[J].能源与环境，2009（8）.

[9]陈东景，徐中民.关于水资源管理的几个问题的探讨 [J].干旱区研究，2001，18（1）.

[10]童昌华，马秋燕，魏昌华.水资源管理与可持续发展 [J].水土保持学报，2003，17（6）.

[11]Bannon J.K.and L.P.Steele.Average water vapor content of air[A].Met.Geophys.Memoir[C].1960,102,38.

[12]Chen T C.Global water vapor flux and maintenance during FGGE[J].Mon Wea Rev,1985,113:1801-1819.

[13]Gabriel Katula,Amilcare Porporato.An analysis of intermittency,scaling,and surface renewal in atmospheric surface layer turbulence[J].Physica D 215(2006)117-126.

[14]刘铁宏.水电站水库优化调度研究现状与发展趋势[J].吉林水利，2006（10）.

[15]倪建军，徐立中，李臣明，等.水库调度决策研究综述[J].水利水电科技进展，2004，24（6）.

[16]李英海，周建中，张勇传，等.水库防洪优化调度风险决策模型及应用[J].水力发电，2009，35（4）.

[17]李志群.科学确定水资源管理“三条红线”有效履行社会管理和公共服务职能[J].中国水利，2010（6）.

[18]张建云.气候变化对水利工程设计标准和运行管理的影响[J].岩土工程学报，2009，31（3）.

[19] 贺瑞敏,王国庆,张建云,等.气候变化对大型水利工程的影响[J].中国水利,2008（2）.

Water resources management and its key issues in China

Qin Tianling，Yan Denghua，Song Xinshan，Zhang Cheng，WengBaisha

The accumulated influences ofwater problems in China are becoming serious,and currentwatermanagement system in China could notsettle these problems successfully and synthetically in areasofmanagementsystem,policiesand regulations,planning and programming,management institution and key technology.This article will analyze the characteristicsand eco-environmentproblemsofwater resourcesin China.Besides,itwillsummarize thedevelopmentcourse of water resourcesmanagement and the implementation ofmost stringent water resourcesmanagement pattern,analyze existentproblems,and probe into key issuessuch as the system identification ofwater resourcesevolutionmechanism in the background ofchangingenvironment,water resourcesallocationand schedulingoriented toextremalprocess,hydroecological environment control on the basis of total amount control and the principle of three red lines,key technologies of comprehensively advancing of water affairsmanagement and integrated hydraulic engineering capacity for coping with climatechanges.

water resources；hydrologic cycle；water resourcesmanagement

TV213.4

A

1000-1123（2011）03-0011-05

2010-07-30

秦天玲（1986—），女，博士研究生，主要从事生态水文及水资源研究。

国家自然科学基金创新研究群体项目“流域水循环模拟与调控”（编号：50721006）。

责任编辑 李计初