融合ET 管理理念的水资源综合管理技术体系的典型架构研究——以海河流域潘庄引黄灌区ET管理为例

丁志宏，杨晓勇，宋秋波

（天津市中水科技咨询有限责任公司，天津 300170）

自20世纪80年代以来，海河流域在水资源开发利用、工农业节约用水等方面开展了大量的工作，取得了显著成效。总结起来，在节水研究方面，目前仍然主要侧重于工程措施和用水管理，重视提高灌区农业灌溉用水的利用效率；在"耗水"研究方面，除了侧重于探讨农田尺度上的作物耗水机理和提高作物的水分生产率以期减少取用水和提高作物产量的研究以外，还提出了从流域水资源可持续利用和维系良好生态环境的高度来研究流域层面上的节水和高效用水管理措施并藉以推行流域水资源综合管理的战略措施——ET管理[1-3]。

基于海河流域水资源管理工作的现实需求，借鉴已有的研究成果，在从区域水量平衡方程出发架构出一个融合ET管理理念的流域水资源综合管理技术体系[4]的基础上，结合海河流域潘庄引黄灌区的水资源供需状况，继续探讨融合ET管理理念的水资源综合管理技术体系实施的典型架构，为海河流域实施最严格水资源管理制度进而实现以水资源的可持续利用支撑流域经济社会生态和谐发展的流域管理目标提供科学参考。

1 ET 管理的基本概念

所谓ET管理，就是以耗水量控制为基础的水资源管理，其实质是在传统水资源管理的需求侧进行更深层次的调控和管理，是立足于水循环全过程的、基于流域/区域空间尺度的、动态的水资源管理。在现代变化环境下，针对水资源短缺日益严重的形势，立足于水文循环，进行以水资源消耗为核心的水资源管理不仅必要，而且非常迫切，是资源型缺水地区加强水资源管理的必然趋势。

根据ET管理的新理念，从大空间尺度上的流域水资源宏观管理的角度出发，ET的概念也就从传统的狭义ET拓展到了广义ET，即流域/区域的真实耗水量，它既包括传统的自然ET，也包括人类的社会经济耗水量（可称之为人工ET），是参与水文循环全过程的所有水量的实际消耗。据此，广义ET包括以下3个组成部分：①传统意义下的ET，即土壤、水面蒸发以及植被蒸腾；②人类社会在生活、生产中产生的水量蒸发；③工农业生产时，固化在产品中，且被运出本流域/区域的水量（称之为“虚拟水”，此部分水量对于本流域或区域而言属于净耗水量）。

就研究的空间尺度而言，在国内外有关蒸腾蒸发的研究所涉及的植株微观尺度、农田中观尺度、区域/流域宏观尺度中，农田中观尺度和区域/流域宏观尺度上的蒸发蒸腾量的定量研究是实现区域/流域水资源需求侧ET管理的技术支撑，其主要利用分布式水文模拟和遥感反演两种方式来研究大空间尺度范围内的蒸发蒸腾[5]。

2 ET管理体系的典型架构

基于ET的水资源管理是针对一定范围 （流域或区域）内的综合ET值与当地的可利用水资源量的对比关系，进行水资源分配或对ET进行控制的管理办法；通过提高水资源的利用效率，减小社会水循环分支系统中不可回收的水量，使同等水分消耗条件下的生产效率得以大幅度提高，从而达到资源性节水的目的；在满足地下水不超采、农民不减收、环境不破坏的条件下进一步合理分配各部门和各行业可利用的水量，通过调整产业结构和应用各种节水新技术新方法，解决各部门和各行业（包括环境和生态用水）之间的用水竞争问题，达到整个区域的水量平衡。

农业是水资源耗用的第一大用户，地表面积上的自然蒸发蒸腾（ET）也是水循环中的最重要消耗环节，ET管理应以生态用水和农业节水等为重要着力点，因此分析灌区在实施ET管理过程中采用的研究架构体系对于海河流域实施最严格水资源管理制度具有特别重要的意义。

潘庄引黄灌区是一个大型灌区，位于山东省德州市西部，总面积5 867 km2，耕地面积39万hm2，设计灌溉面积33.3万hm2，行政区域包括齐河、禹城、平原、夏津、武城、德城、宁津和陵县共8个县（市、区）的全部或部分，农业人口近300万。潘庄引黄闸位于黄河下游左岸的齐河县马集乡潘庄村附近，设计引水流量100 m3/s，年均引水 9.47亿m3。

图1 海河流域灌区ET管理技术体系的典型架构

结合潘庄引黄灌区的水资源供需状况，从区域干旱风险最小与农业种植结构优化的角度出发，在流域水资源综合管理技术体系框架下，研究提出一个实施ET管理体系的典型架构，具体如图1所示。

ET管理体系的典型架构由预测层、监测层、调控层和反馈层4个模块有机组成。

（1）预测层：预测层包括粗时间粒度上的预测、细时间粒度上的预测以及多元联合分布概率分析3个部分。粗时间粒度上的预测主要进行年来水量、年降雨量和年参考作物腾发量（ET0）的预测，用于规划方面。细时间粒度上的预测主要进行月、旬、日时间尺度上的降雨、来水、墒情、水位、ET0的预测，用于计划方面。多元联合分布概率特征的分析主要是基于水资源耗用结构风险最小原理[5]来进行干旱风险评估与种植结构调整的相关指导和管理，用于规划方面。

（2）监测层：监测层包括引排抽水量监测、影响因素监测和ET监测。引排抽水量监测主要进行灌区引黄涵闸、排水沟渠、地下水源井等供排水设施的实时供排水量，为水资源耗用量统计与管理提供基础数据。影响因素监测主要进行包括降水、气温、日照、风速等在内的气象要素、地下水位、土壤墒情、种植结构和种植面积等水资源耗用的内外影响因素监测，用以进行相关的统计和管理。ET监测主要进行各种下垫面条件下的蒸腾蒸发量的实时监测，主要手段包括蒸发皿观测、涡度监测仪、卫星遥感等多重手段，这是ET管理典型架构的核心组成部分。

（3）调控层：调控层主要是根据ET管理的目标和实际ET的差异，通过采取工程、管理和农业等各项措施来消除二者之间的差异，调节和控制不同类型的ET，实现ET管理的组织目标。调控措施涉及经济、社会、生态等诸多方面，是一个复杂的系统工程，是ET管理体系典型架构正常运行的能动保障。

（4）反馈层：反馈层主要有节水指标、环境效应和社会效应等3个指标层组成。ET管理的最终目的是为了通过实施最严格水资源管理来实现经济、社会和生态系统的和谐发展与良性循环，非常有必要通过合理有效的指标体系来衡量和表征ET管理的实施效果并将其反馈回管理者以调整相关的目标和采取的措施。

3 结语

ET管理立足于区域/流域水文循环过程，以水资源在其动态转化过程中的主要消耗——蒸发蒸腾为出发点，以生态友好、经济合理、社会可行为约束条件，以提高水资源的利用效率和效益为目标，对传统水资源需求管理是有益的补充，是一种先进的水资源管理理念，同时也是一种新生的水资源管理技术。笔者提出的ET管理典型架构为海河流域ET管理实施的组织化、系统化和流程化提供了积极参考。

[1]梁薇，刘永朝，沈海新.ET管理在馆陶县水资源分配中的应用[J].海河水利，2007（4）：52-54.

[2]李京善，苗慧英，王建伟，等.ET管理在农业用水规划中的应用[J].南水北调与水利科技，2009，7（3）：74-76.

[3]蒋云钟，赵红莉，甘治国，等.基于蒸腾蒸发量指标的水资源合理配置方法[J].水利学报，2008，39（6）：720-725.

[4]何宏谋，丁志宏，张文鸽.融合ET管理理念的黄河流域水资源综合管理技术体系研究 [J].水利水电技术，2010,41（11）：10-13.

[5]丁志宏.融合ET管理理念的黄河流域水资源综合管理技术体系的构建及其若干问题研究[D].天津：天津大学，2011.