内陆干旱区最严格水资源管理关键技术体系研究

2014-07-25姚俊强刘志辉郑江华商思臣

中国水利 2014年17期

姚俊强，刘志辉，郑江华，商思臣，刘杰

（1.新疆大学资源与环境科学学院绿洲生态教育部重点实验室，830046，乌鲁木齐；2.中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室，830011，乌鲁木齐；3.新疆大学干旱生态环境研究所，830046，乌鲁木齐；4.新疆维吾尔自治区水文水资源局，830001，乌鲁木齐；5.新疆维吾尔自治区呼图壁县水利局，831200，呼图壁）

一、内陆干旱区水资源地位及影响因素分析

1.水资源是制约内陆干旱区经济社会发展和生态安全的关键因素

我国内陆干旱区是西北干旱区内陆河区，占整个西北干旱区的73%，年均降水量250 mm左右，蒸发能力为降水量的8～10倍，水资源总量约占全国的5%，人均和地均水资源占有量分别约为全国人均水平的68%和27%。该地区水资源的主要特点是时空分布不均匀、产业分配严重不平衡，有限的水资源支撑着平原绿洲植被和灌溉农业，农业用水占水资源总量的94%以上，挤占了大量的生态用水，水资源开发过程中的生态与经济的问题日益尖锐。相关研究表明，未来气候变化将会使干旱区水资源与生产力分布空间不匹配的特性进一步突出，将进一步加剧西北干旱区生态用水和经济用水的竞争。

2.气候变化和人类活动加剧了内陆干旱区水资源的不确定性

内陆干旱区有着典型的山盆结构，山区是水资源的形成区，平原区的绿洲和荒漠是水资源的耗散区，少水年和枯水季主要依靠地下水补给。绿洲农田与荒漠生态是最主要的两大生态系统，绿洲规模和荒漠的稳定均受制于山区的冰雪融水和降水。而这部分水资源对全球气候变化的响应十分敏感，存在较大的不确定性。气候变化对山区水循环要素的改变加剧了水系统的不稳定性，人类活动在强烈改变着流域的自然水循环过程。

3.发展和构建适合于内陆干旱区的水资源管理制度和关键技术

内陆干旱区水资源时空分布不均匀，而农业过度开发大量挤占生态用水，导致水资源供需和配置失衡。地下水开采和利用更加混乱，在荒漠绿洲过渡带有大片的新开垦的土地抽取地下水灌溉，而周围的荒漠植被因地下水埋深变化而退化严重。因此，水资源管理混乱，滥采滥用严重，制约了发展。所以，必须重视内陆干旱区水资源的监测、模拟、优化配置和科学评价等技术，急需发展和构建适合于内陆干旱区的水资源管理关键技术。

二、内陆干旱区最严格水资源管理关键技术支撑框架

为了实现水资源的最严格管理，必须加强水资源领域的科技创新和成果示范推广，搭建适合内陆干旱区最严格水资源管理制度的科技支撑框架（见图 1）。

1.“自然—社会”水循环模式和水资源综合模拟技术

最严格水资源管理的主体是以“取水—用水—排水”三个基本环节构成的水资源运动和转化过程，即社会水循环的过程。而内陆干旱区水资源来自山区降水和冰雪融水，山区产流模型和融（冰）雪径流模型构成了自然水循环过程，两者共同形成内陆干旱区“自然—社会”水循环模式。实行最严格水资源管理制度，以数值模型科学准确地模拟山区来水过程，结合概念模型并进行耦合，加强对社会水循环过程的管理。地下水模型与其他模型耦合，模拟地表水与地下水、社会经济用水的转化关系，更加全面地对区域水资源进行管理。因此，“自然—社会”水循环综合模拟技术是实施最严格水资源管理的重要支撑。

2.水资源优化配置方法和分配体系

基于区域水资源评价总量，以满足各行政区对社会经济、生态环境用水两方面要求的均衡实现为目标，在已建耦合模型基础上研究各典型流域在不同来水频率、用水结构及水利工程布局条件下的对社会经济用水和生态环境用水的优化分配方法，结合各行政区划产业结构研究不同来水频率下的流域内各行政区之间的水资源优化配置方法，构建区域水资源分配体系。

3.地面监测优化结合3 S的“天地一体化”监测技术

以卫星遥感、全球导航定位系统、地理信息系统和无线传感网络等现代化量测技术和数据管理手段，快速有效获取并存储流域水资源基础信息。结合各项地面监测手段，研究典型流域地表水及地下水监测网优化技术、农业用水量监测方法、天然生态系统监测方法与监测网络优化方法，结合地理信息系统平台，集成各种监测方法，建立区域水资源“天地一体化”监测体系和面向各级水利部门的管理系统，实现对山区来水、供水水源地、规模以上取用水口、出入境水资源和地下水超采区的监测、计量和管理。在此基础上，将在线监测、部门统计、遥感反演数据和水资源调配模型等紧密耦合，实现对水资源的科学调配和精细管理，为实行最严格水资源管理制度提供技术手段和支撑工具。

4.水资源综合评价模型和利用考核评价体系

在综合分析各项用水指标，如用水总量、万元GDP用水量、万元工业增加值用水量、农业灌溉用水定额、灌溉水利用系数等，在综合研究各指标的关键性、代表性、地域通用性以及可操作性的基础上，筛选合适的考核指标与评价标准；以落实最严格水资源管理制度为目标，同时考虑流域水资源管理现状和经济发展水平，研究各项考核指标的综合评价模型，构建最严格水资源管理制度下的水资源利用考核评价体系。

三、结论

水资源管理模式是提高水资源动态管理的有效方式，为水资源高效配置和合理利用提供技术支撑。在内陆干旱区，水资源是制约经济社会发展和生态安全的关键因素，而气候变化和人类活动加剧了水资源的不确定性。因此，发展和构建适合于内陆干旱区的水资源管理制度和模式是一个迫在眉睫、亟待解决的问题。最严格水资源管理制度是一项全新的水资源管理理念，“三条红线”是其核心内容，而在内陆干旱区，“三条红线”要有所侧重，总量控制红线应该放在最突出的位置，这与水资源总量短缺、不确定性增强有关。

流域是内陆干旱区水资源的基本尺度，流域水资源最严格管理会遇到一些新的问题，在水资源供需平衡和优化配置下，本文构建了实施最严格水资源管理的关键技术框架，包括“自然—社会”水循环模式和水资源综合模拟技术、水资源优化配置方法和分配体系、地面监测优化结合3S的“天地一体化”监测技术及水资源综合评价模型和利用考核评价体系等关键技术。

最严格水资源管理制度为内陆干旱区合理利用水资源及可持续发展提供了有力支撑，但就目前而言，这还只是一个宏观层面的理念，基本理论体系还不完善，相应的制度框架还未形成，缺乏相关的机制研究，需要研究有效的初始水权分配机制、有效的补偿与激励机制以及广泛的社会参与机制等水资源配置及管理机制；同时，实行最严格水资源管理制度也需要对水资源模拟技术、监测技术、考核和评价等体系和对策措施进行更加深入研究。