基于水文经济模型的水资源管理方法研究

◎李栗莹

引言

水文现象是由多重相互依赖的自然因素和人为因素相互作用从而形成的复杂过程，它与大气现在、地域风貌、生态系统、人类活动都有着十分紧密的关系，是一种特别的、具有综合性的现象。迄今为止，人们还不可能用严格的定义来描述水文现象的产生原因，这也引起了许多研究者对水文现象的好奇心，其中常见的研究方法是通过构建水文系统将复杂的水文现象加以简化，即忽略次要的影响因素与随机因素，保留主要影响因素和可探究的水文规律的部分，并在计算机上建立水文模型等物理模型，将水文系统数字化。具有代表性的流域水文经济模型是为模拟流域水文现象、预测水文变量所建立的数字物理结构，以流域的水文现象称为原型，对水文现象的自然产生过程进行概化[1]。

水文经济模型在研究水文现象形成过程、水文规律和解决水资源问题中起到关键性作用，随着科学技术的迅速发展，以人工智能技术技术和大数据技术为核心的计算机技术在水文研究领域得到了广泛应用，促进了水文经济模型的发展和研究，并广泛应用于水文系统建造、水资源管理、水资源开发利用和保护、气象变化及人类活动对水环境的影响分析等研究项目。因此，水文经济模型的建立和研究具有重要时代价值和意义[2]。

水资源是人类生存和发展必不可缺的自然资源，水资源管理是自然资源管理的重要内容，也是建设生态文明的基础，我国正积极深化水资源管理方式的改革[3]。目前水资源管理已经成为人们重点研究的课题，本文利用水文经济模型的水资源管理方法进行深入探讨，并通过实验验证了引入水文经济模型后，水资源管理方法的管理效果[3]。目前水资源管理已经成为人们重点研究的课题，本文利用水文经济模型的水资源管理方法进行深入探讨，并通过实验验证了引入水文经济模型后，水资源管理方法的管理效果。

一、水资源管理现状分析

1.水资源管理的体制现状。

根据《水法》的第十二条规定，国家的水资源管理模式结合流域管理模式与区域管理模式两种管理模式，由中央国务院的水资源主管部门对全国的水资源极其相关产权进行集中管理，监督各行政区域的管理工作，并明确了县级以上政府水资源管理部门的管理职能，科学划分了水资源管理区域，全面管理水资源。

根据《水法》的十三条规定，中央国务院和水资源有关部门必须严格划分管理职责，科学分工，全面负责水资源的有关工作，将水资源的开发、利用、保护、管理等责任落实到县级及以上地方政府的水资源有关部门。

目前，我国的水资源管理模式仍然结合统一管理模式与分级管理模式，逐步建立了从中央-流域-省级-市级-县级等五级的统一分级水资源管理体制[4]。

2.水资源管理的制度现状。

自2007 年12 月我国开始实施的《水量分配暂行办法》，把原来由国家集中管理的水资源和相关产权逐渐分配到流域、省、市、县市等各级政府和终端使用公民。通过明确分配初始水量，清晰化水资源的产权和使用权，为提高水资源管理水平和加强水资源保护提供了法律基础。

根据《水法》的第七条规定，国家对水资源进行依法管理的同时，实行水资源开发利用制度和公民使用制度，并明确了这两种制度的具体实施细则。同时，对《水法》进行新的修订，完善了水资源法律制度，规定国民有关水资源的经济利用、社会发展用水、城市总体规划编制以及重大建设项目的布局，应当充分考虑当地水资源条件和特点，不得对水源生态系统进行破坏，对破坏生态系统的项目不予以批准，并在水资源不足地区，限制耗水量大工业的数量，控制城市人口规模，对违章用水的工业加以法律制裁。水资源管理制度的建立和不断完善，为水资源管理提供科学的法律保障，同时保障了居民的生活条件，维护了居民的共同利益[5]。

二、我国水资源管理存在的问题

1.多部门分割管理。

尽管我国新修订的《水法》规定国家水资源管理模式要结合集中管理模式和区域管理模式，但在实际实施过程中，管理模式呈现多部门分割管理现状，即多个部门对同一流域水资源进行不同分配的管理，利于水资源的开发和利用由开发部门管理，保护由保护部门管理，农业、工业和林业用水也由不同的部门管理，在这种部门分割的管理体制下，管理任务分配过于明确，使得各部门的水资源管理职责既存在交叉区域，又存在漏洞区域，各部门间分工明确但缺少集体协作，既浪费了过多的人力资源，又给居民的用水使用带来了不便，使整体效益下降，导致我国水资源管理水平较低，处于低效率状态，不利于水资源的充分应用、水环境保护和管理，阻碍了我国的经济发展。

2.水资源产权制度不健全。

根据我国《宪法》规定，我国领水的水资源属我国全体公民所有，即使国家用水也要从人民利益出发，保证公民的知情权。《水法》规定了公民依法取水和用水条件，明确了公民对水资源的使用权，但由于缺乏具体的施行方案和细则。在施行《水量分配暂行办法》后，国家将水资源分配到县级及以上级别政府，但水资源的使用权并没有清晰地落实到终端用户。此外，国家水资源产权相关制度未对不同企业或个人对水的开发利用权、使用权、做出明确规定，并未对水流资源的集中管理权进行权利登记，基于水资源开发利用制度和使用制度的也才刚刚实行。

3.水资源生态功能管理缺乏。

水资源发挥自然资源性功能的同时也具有生态性功能，但我国目前的水资源管理方法中没有确定水资源生态系统和生态空间的相关管理制度，往往偏向于水资源的自然功能管理，更多考虑其带来的经济效益，从而忽略了对水资源生态功能的管理，缺乏科学依据，不能科学控制水资源的自然资源功能与其自然环境功能，导致出现水源生态系统破坏严重，水量减少，水质下降，水体生态修复能力逐渐变弱等严重的水资源问题，直接影响居民的生活环境，限制了我国经济的发展，也威胁着人类的生存与文明的发展。

三、基于水文经济模型的水资源管理方法研究

水文经济模型的构建方法众多，基于水文经济模型的水资源管理方法结构各异，水文经济模型大致可分为水文物理经济模型、概念性经济模型和系统理论经济模型三类。

1. 基于水文物理经济模型的水资源管理方法。

水文现象的形成过程和水文规律十分复杂，通过在实体场景研究水文过程变化规律，以及建立某些物理模型来构建水文物理经济模型。水文现象的形成过程受许多自然因素的制约和人类活动的影响

普通的水文观测和分析方法难以清楚地描述人文现象的形成过程和各影响因素之间的相互关系，因此水文物理经济模型需要在野外实时考察水文变量，采用特殊的分析程序、数据采集装置和设备进行系统的、全面的观测和研究，获取最真实的数据，并经过细致化的分析探寻水文现象的形成规律。水文现象研究的主要目的在于揭示在自然环境和人类活动影响下水资源的输入和输出规律，解决当前我国面临的水资源问题，加强水资源的管理力度，提高管理水平，促进我国经济的发展，保证居民的生活质量。

2.基于概念性水文经济模型的水资源管理方法。

概念性流域水文经济模型的建造结合了相关物理理念，通过将流域的物理基础进行概化，再结合数学公式和建模技术仿真模拟该流域的水流流动过程。

概念性水文经济模型是一种分散性模型，其核心是提出流域的蓄水容量与蓄水能力之间存在的空间不均匀性。概念性水文经济模型根据输入的降雨或降雪程度，实测水位的变化和流域面积，并考虑当时的土壤湿度，带入输入方程，计算出大致输入流量；并根据真实水面蒸发情况，代入蒸发公式，计算出输出流量。通过将全流域分成若干个相同面积的单元，对每个单元分别进行水流输入与输出计算，得出每个单元的水文变量，再分别将同时刻各单元水文变量通过计算机技术叠加在一起，最后推算出此时刻整个流域的水流输出和输入情况，推演出流域的流量过程。相较于物理经济模型，概念性模型展现出了计算机技术和建模技术的优势，更清晰地还原水资源面貌，更利于我们研究水文现象的研究过程，总结出变化规律，解决水资源问题。

3.基于水文系统理论经济模型的水资源管理方法。

水文系统是由多种水文要素组成的具有水文循环功能，能对水文变量进行统计和预测的整体，其构成整体的各个要素之间相互依赖，相互作用。水文系统主要由输入、输出和系统的功能三部分构成。针对某一河流而言，河流的上流的水位或水流流量为输入，下源的水位或水流流量为输出；针对某一流域而言，大自然的降雨、降雪是输入，流域的水分蒸发和出口的水量为输出。水文系统的功能是根据系统所处的地理位置，分析该地区的流域和河系等特点，结合地域植被和土壤特性，充分考虑人类活动对水资源的影响，分析其中的联系。系统分为线性系统、非线性系统、时变系统、不变系统、集中系统和分散系统，线性系统即系统的输入与输出之间的转化能够满足线性叠加原理，反之，若不能满足线性叠加原理则为非线性系统。时变系统是指系统的输入与输出转化关系中的参数随时间变化而发生一定程度的改变，若系统的输出与输入不受时间影响，参数保持不变的系统称为时不变系统。集中系统的输入、输出不受空间变化的影响，空间参数不存在变化，反之若系统的输入、输出和空间参数随着空间的变化而变化则称为分散系统。从水资源分布的特性看，大部分的流域系统在复杂环境因素、地理因素和人为因素的共同作用下，因此大部分水文系统是非线性的、时变的和分散的。

水文系统理论模型又称系统数字模型，这类模型针对研究对象的特点，以特定的表达方式简化水文系统，一般采用数学语言和建模方法，利用已有的水资源资料结合水资源现状，从而构建某种数学关系，然后由此用新的输入推算出相应的输出，预测水文变量。但由于水文系统理论模型只关心水文变量预测结果的精度，而不考虑输入与输出之间的复杂联系，因此又被许多人称为黑箱子模型。

四、实验研究

1.实验目的。

为验证引入水文经济模型后的水资源管理效果是否有所提升，本文设计了对比实验，选用旧式的水资源管理方法和本文研究的管理方法，通过对比采用旧式水资源管理方法时的水资源状况和引入本文管理方法后的水资源状况，论证本文研究的基于水文经济模型的水资源管理方法是否能够提高水资源管理效果。

2.实验结果和分析。

通过采集引入本文研究的管理方法前的水资源数据和引入后的水资源数据，经过数据分析和对比，总结出实验结果。从实验结果可以得出，我国旧式的水资源管理方法存在多部门分割管理、管理制度不健全、生态功能管理欠缺等多种问题，造成水资源的开发进度缓慢，资源利用不充分，浪费大量的水资源、人力、物力和财力，严重破坏了水源生态系统，使水体污染，直接影响居民的生产生活和经济发展。而在引入本文研究的基于水文经济模型的水资源管理方法后，我国的水资源管理效果明显提高，管理制度的完善不仅使管理人员的工作效率更高，公民的用水行为也受到了相应的限制，不仅节约了水资源，提高了水资源的利用率，还减轻了水源生态系统的污染，使其恢复了自我修复能力，提升了居民的用水质量，维护了生态系统的平衡，改善了人类生存环境。

综上所述，本文研究的基于水文经济模型的水资源管理方法能够有效提高我国的水资源管理效果，对人类的生产生活和经济的发展具有重要意义。

五、结束语

通过在水资源管理方法中加入水文经济模型后，工作人员可以根据水资源管理的法定要求，提高水资源管理效果，加速改革水资源管理体制，并且能够完善水资源管理制度，明确各级政府和公民对水资源的使用和保护责任，落实水资源管理责任，以最快的速度出台最严格水资源管理制度考核方案，完善政府和工作人员的考核评价体系，进一步保护水资源，维护人类与自然生态系统的和谐发展。