水資源評(píng)價(jià)的發(fā)展歷程和趨勢(shì)

王浩  仇亞琴  賈仰文

（中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，100038，北京）

【摘要】水資源評(píng)價(jià)作為水資源規(guī)劃、開發(fā)、利用、保護(hù)和管理的基礎(chǔ)工作，在水資源開發(fā)利用和可持續(xù)發(fā)展中起著重要的作用。重點(diǎn)評(píng)述了國(guó)內(nèi)外的水資源評(píng)價(jià)發(fā)展歷程，剖析了不同時(shí)代水資源評(píng)價(jià)的特點(diǎn)，以及水資源評(píng)價(jià)未來發(fā)展趨勢(shì)，旨在推進(jìn)水資源評(píng)價(jià)工作。

【關(guān)鍵詞】水資源評(píng)價(jià)；發(fā)展歷程；趨勢(shì)

聯(lián)合國(guó)教科文組織/世界氣象組織1988年《水資源評(píng)價(jià)活動(dòng)——國(guó)家評(píng)估手冊(cè)》中規(guī)定“水資源評(píng)價(jià)是指對(duì)資源的來源、范圍、可依賴程度和質(zhì)量進(jìn)行確定，據(jù)此評(píng)估水資源利用和控制可能性”。聯(lián)合國(guó)教科文組織/世界氣象組織出版社的“際水文學(xué)詞匯”(UNESCO/WMO，1992)將水資源評(píng)價(jià)修改為“為了利用和控制而進(jìn)行的水資源的來源、范圍、可靠性以及質(zhì)量的確定，據(jù)此評(píng)估水資源利用、控制和長(zhǎng)期發(fā)展的可能性”。

《中國(guó)資源科學(xué)百科全書·水資源學(xué)》中定義水資源評(píng)價(jià)為“按流域或地區(qū)對(duì)水資源的數(shù)量、質(zhì)量、時(shí)空分布特征和開發(fā)利用條件作出全面的分析估價(jià)，是水資源規(guī)劃、開發(fā)、利用、保護(hù)和管理的基礎(chǔ)工作，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展提供水決策依據(jù)”。

從水資源評(píng)價(jià)的定義來看，其實(shí)質(zhì)是服務(wù)于水資源開發(fā)利用實(shí)踐，解決水資源開發(fā)利用中存在的問題，為實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用提供重要保障。隨著人類活動(dòng)影響的日益增大，水資源評(píng)價(jià)面臨著許多新問題，需要依靠科技進(jìn)步而不斷發(fā)展。

1水資源評(píng)價(jià)發(fā)展歷程

1.1國(guó)外的水資源評(píng)價(jià)國(guó)外的水資源的評(píng)價(jià)始于19世紀(jì)的末期，主要是水文觀測(cè)資料整編和水量統(tǒng)計(jì)方面的工作。自上世紀(jì)中期以來，隨著世界范圍人口的攀升和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，生產(chǎn)生活取用水和排水量不斷增長(zhǎng)，許多國(guó)家出現(xiàn)不同程度的缺水、水生態(tài)退化和水污染加劇等水資源問題，許多國(guó)家紛紛開始探求水資源可持續(xù)利用的實(shí)踐途徑，作為水資源規(guī)劃和管理的基礎(chǔ)性工作，水資源評(píng)價(jià)開始逐漸受到世界各國(guó)的重視。1968年和1978年，美國(guó)完成了2次國(guó)家水資源評(píng)價(jià)，第1次側(cè)重于天然水資源本底狀態(tài)的評(píng)價(jià)，并開展了水資源分區(qū)工作，第2次側(cè)重于水資源開發(fā)利用評(píng)價(jià)與供需預(yù)測(cè)，2次評(píng)價(jià)實(shí)踐初步形成了以統(tǒng)計(jì)為主的水資源評(píng)價(jià)方法與技術(shù)。1975年，西歐、日本、印度等國(guó)家相繼提出了自己的水資源評(píng)價(jià)成果。針對(duì)日趨緊張的水資源情勢(shì)，國(guó)際上逐步對(duì)于水資源評(píng)價(jià)工作的重要性達(dá)成了共識(shí)，1977年在阿根廷召開的世界水會(huì)議，要求國(guó)家一級(jí)大力增加財(cái)政投入進(jìn)行水資源評(píng)價(jià)的活動(dòng)。1988年，聯(lián)合國(guó)教科文組織和世界氣象組織在澳大利亞、德國(guó)、加納、馬來西亞、巴拿馬、羅馬尼亞和瑞典等國(guó)家開展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，以及在非洲、亞洲和拉丁美洲進(jìn)行專家審定的基礎(chǔ)上，共同制定了《水資源評(píng)價(jià)活動(dòng)——國(guó)家評(píng)價(jià)手冊(cè)》，促進(jìn)了不同國(guó)家水資源評(píng)價(jià)方法趨向一致，同時(shí)有力地推動(dòng)了水資源評(píng)價(jià)工作的進(jìn)程。1990年的《新德里宣言》、1992年的《都柏林宣言》和1997年第1屆水論壇加強(qiáng)了對(duì)水的重要性的認(rèn)識(shí)。隨著水資源評(píng)價(jià)與管理需求形勢(shì)的發(fā)展，1997年，UNESCO和WMO再次對(duì)《水資源評(píng)價(jià)活動(dòng)——國(guó)家評(píng)價(jià)手冊(cè)》進(jìn)行了修訂，出版了《水資源評(píng)價(jià)——國(guó)家能力評(píng)估手冊(cè)》。在2000年第2屆世界水論壇中，聯(lián)合國(guó)約定各國(guó)要進(jìn)行周期性的淡水資源評(píng)價(jià)，并以《世界水發(fā)展報(bào)告》的形式出現(xiàn)。

1.2 國(guó)內(nèi)的水資源評(píng)價(jià)我國(guó)水資源評(píng)價(jià)方法的研究起步略晚于國(guó)外，但受水資源短缺實(shí)踐需求的驅(qū)使，水資源評(píng)價(jià)理論與方法發(fā)展非?？?。主要可以分為3個(gè)階段：早期、中期和現(xiàn)代評(píng)價(jià)階段。

1）早期評(píng)價(jià)階段  20世紀(jì)50年代，我國(guó)就已經(jīng)針對(duì)有關(guān)大河開展了較為系統(tǒng)的河川徑流量的統(tǒng)計(jì)，但統(tǒng)計(jì)項(xiàng)單一，僅限于河川徑流量。20世紀(jì)50年代，開展了東部入海大江大河的年徑流量統(tǒng)計(jì)。20世紀(jì)60年代，我國(guó)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的全國(guó)水文資料整編工作，并對(duì)全國(guó)的降水、河川徑流、蒸散發(fā)、水質(zhì)、侵蝕泥沙等水文要素的天然情況統(tǒng)計(jì)特征進(jìn)行了分析，編制了各種等值線圖和分區(qū)圖表等，推動(dòng)了水資源評(píng)價(jià)工作的前進(jìn)，具有了水資源評(píng)價(jià)的雛形。

2）中期評(píng)價(jià)階段  隨后的20世紀(jì)80年代，根據(jù)全國(guó)農(nóng)業(yè)自然資源調(diào)查和農(nóng)業(yè)區(qū)劃工作的需要，我國(guó)開展了第一次全國(guó)水資源評(píng)價(jià)工作，當(dāng)時(shí)主要借鑒了美國(guó)提出和采用的水資源評(píng)價(jià)方法，同時(shí)根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況做了進(jìn)一步發(fā)展，包括提出了不重復(fù)的地下水資源概念及其評(píng)價(jià)方法等，最后形成了《中國(guó)水資源初步評(píng)價(jià)》和《中國(guó)水資源評(píng)價(jià)》等成果，初步摸清了我國(guó)水資源的家底。期間，賀偉程提出了較為系統(tǒng)完善的水資源評(píng)價(jià)理論方法。與當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)外已有的水資源研究成果比較，此次提出的水資源評(píng)價(jià)理論方法有以下創(chuàng)新：第一，從水循環(huán)和水平衡原理出發(fā)，研究了降水、地表水、土壤水、地下水之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，建立區(qū)域水循環(huán)概念模型，提出區(qū)域水資源總量定義和計(jì)算通式，為地表水、地下水綜合評(píng)價(jià)奠定了理論基礎(chǔ)，避免了地表水資源量與地下水資源量的重復(fù)計(jì)算。第二，針對(duì)我國(guó)降水量和徑流量時(shí)空分布極不均勻的特點(diǎn)，在水資源評(píng)價(jià)中統(tǒng)一采用有較好代表性的同步（期）水文系列，計(jì)算出各級(jí)分區(qū)的水資源量系列及其特征值，從而解決了不同頻率水資源量的地區(qū)組合問題，避免了分區(qū)同頻率水量相加的不正確做法。第三，因自然、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件的限制以及生態(tài)環(huán)境需水的要求，可用于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的水資源有一定的限度，據(jù)此提出了水資源可利用量的基本概念和估算方法，對(duì)于分析區(qū)域水資源承載能力和進(jìn)行水資源合理配置開創(chuàng)了新思路。此外地礦部門也對(duì)地下水進(jìn)行了評(píng)價(jià)。隨后，由于華北水資源問題突出，國(guó)家“六五”和“七五”重大攻關(guān)研究還專門對(duì)華北地區(qū)進(jìn)行了水資源評(píng)價(jià)及相關(guān)問題研究。

1999年，水利部在總結(jié)全國(guó)第一次水資源調(diào)查評(píng)價(jià)以來實(shí)踐的基礎(chǔ)上，以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的形式發(fā)布了《水資源評(píng)價(jià)導(dǎo)則》(SL/T238-1999)，對(duì)水資源評(píng)價(jià)的內(nèi)容及其技術(shù)方法做了明確的規(guī)定，形成了較為穩(wěn)定的水資源評(píng)價(jià)理論方法體系。

3）現(xiàn)代評(píng)價(jià)階段  改革開放以后，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展突飛猛進(jìn)，人類活動(dòng)對(duì)下墊面條件(包括植被、土壤、水面、耕地、潛水位等因素)的影響加劇，人類活動(dòng)對(duì)于流域下墊面變化的影響，水體的開發(fā)和重塑、局部微地貌的改變、土地覆被的改變以及人為建筑物的修建全方位地改造了下墊面，從而影響了流域天然下墊面的下滲、產(chǎn)流、蒸發(fā)、匯流水文特性，對(duì)水資源評(píng)價(jià)也提出了新的挑戰(zhàn)。因此，2001年，在國(guó)家發(fā)展改革委和水利部聯(lián)合開展的《全國(guó)水資源綜合規(guī)劃》工作中，對(duì)水資源評(píng)價(jià)的技術(shù)和方法做了進(jìn)一步的修改和完善：采用“一致性”修正的方法來處理下墊面條件變化對(duì)徑流的影響。另外，在評(píng)價(jià)內(nèi)容上也較第一次評(píng)價(jià)有所增加。水資源評(píng)價(jià)方法有了進(jìn)一步的發(fā)展，目前在全國(guó)范圍內(nèi)廣泛采用。

另外，水資源評(píng)價(jià)模型技術(shù)逐步發(fā)展起來，包括基于新安江模型和地下水動(dòng)力學(xué)的地表-地下水資源聯(lián)合評(píng)價(jià)模型等。隨著3S技術(shù)和計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，分布式水文模型逐漸引入到水資源評(píng)價(jià)中來，并具備原有集總式模型難于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)然，我們也應(yīng)該看到，賦存形式各異的水無所不在，而且相互轉(zhuǎn)化不斷運(yùn)動(dòng)，水資源的系統(tǒng)精確評(píng)價(jià)本身就是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的工作。近幾十年來，大規(guī)模的人工取用水形成了與天然“坡面-河道”主循環(huán)相耦合的“取水-供水-用水-耗水-排水”為基本結(jié)構(gòu)的人工側(cè)支循環(huán)，我國(guó)北方的許多流域側(cè)支循環(huán)通量甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了主循環(huán)的實(shí)測(cè)通量；大規(guī)模排放溫室氣體，改變了天然水循環(huán)的降水輸入和能量條件，導(dǎo)致當(dāng)前序列的水資源基礎(chǔ)條件與歷史過程存在著不同，給水資源科學(xué)評(píng)價(jià)帶來了困難。隨著資源稀缺性的日益突出，水資源的合理配置和高效利用越來越受到重視；隨著以人為本、和諧社會(huì)理念的普及，水資源開發(fā)利用的要求不再停留在有水可用的階段，而且發(fā)展為有符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的水可用，這些實(shí)際需求都給水資源評(píng)價(jià)理論提出了新的要求，也成為水資源評(píng)價(jià)理論發(fā)展的方向。

在新形勢(shì)的需求下，21世紀(jì)初，王浩等提出了基于二元水循環(huán)模式的水資源評(píng)價(jià)理論方法。所謂二元水循環(huán)模式，是指人類對(duì)水循環(huán)的干擾，打破了原有天然水循環(huán)系統(tǒng)的規(guī)律和平衡，使原有的水循環(huán)系統(tǒng)由單一的受自然主導(dǎo)的循環(huán)過程轉(zhuǎn)變成受自然和人工共同影響、共同作用的新的水循環(huán)系統(tǒng)。其明顯的二元特性是：驅(qū)動(dòng)力的二元化，即現(xiàn)代環(huán)境下流域水循環(huán)的內(nèi)在動(dòng)力已經(jīng)由過去一元自然驅(qū)動(dòng)演變?yōu)椤白匀?/span>-人工”二元驅(qū)動(dòng)；循環(huán)結(jié)構(gòu)的二元化，即現(xiàn)代完整的水循環(huán)由“大氣-坡面-地下-河道”自然循環(huán)和“取水-輸水-用水-排水”的社會(huì)循環(huán)耦合而成；循環(huán)參數(shù)的二元化，即現(xiàn)代環(huán)境下流域水循環(huán)對(duì)于降水輸入的總體響應(yīng)不僅決定于自然的陸面、土壤和地下等水文與地質(zhì)參數(shù)，還取決于水資源開發(fā)利用與相關(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)參數(shù)。

表1就二元水循環(huán)模式的水資源評(píng)價(jià)方法與國(guó)內(nèi)外以徑水資源評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了對(duì)比。從表中可以看出，該方法與以往評(píng)價(jià)方法存在的主要差異有，一是評(píng)價(jià)的視角上，將人工驅(qū)動(dòng)項(xiàng)作為水資源演變的內(nèi)生動(dòng)力，而并非采取“剔除”的方式實(shí)現(xiàn)“還原”；二是在評(píng)價(jià)過程中，要保持天然水循環(huán)過程和人工水循環(huán)過程的動(dòng)態(tài)耦合關(guān)系，同時(shí)能夠充分反映人類活動(dòng)的影響；三是評(píng)價(jià)的內(nèi)容和成果要同時(shí)服務(wù)于不同層次的生態(tài)建設(shè)、環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展?；诙h(huán)模式的水資源量評(píng)價(jià)所遵循的原則有：①水資源量評(píng)價(jià)應(yīng)當(dāng)從流域水循環(huán)的總通量出發(fā)，以對(duì)不同特性不同效用的水循環(huán)通量的界定作為資源評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)；②“有用”是自然資源首要屬性，因此在水循環(huán)全口徑通量中進(jìn)一步對(duì)效用進(jìn)行區(qū)分與度量是水資源評(píng)價(jià)的第二項(xiàng)內(nèi)容；③“可用”是繼“有用”后自然資源另外一個(gè)重要的屬性，因此根據(jù)可控性準(zhǔn)則對(duì)于“有用”資源做進(jìn)一步區(qū)分是水資源評(píng)價(jià)中第3層內(nèi)容；④二元模式下的資源的概念是相對(duì)生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)兩大系統(tǒng)而言的，因此評(píng)價(jià)中還需在可控水資源中進(jìn)一步區(qū)分國(guó)民經(jīng)濟(jì)允許的開發(fā)利用量；⑤基于現(xiàn)代環(huán)境下的水資源評(píng)價(jià)還應(yīng)當(dāng)能夠清晰描述人類活動(dòng)對(duì)于水資源演變的影響。

以上5個(gè)層次和方面的內(nèi)容，整體構(gòu)成了二元水循環(huán)模式下水資源評(píng)價(jià)的基本思路。

2水資源評(píng)價(jià)發(fā)展趨勢(shì)

從水資源評(píng)價(jià)工作的進(jìn)展過程中，可以看出水資源評(píng)價(jià)理論方法在評(píng)價(jià)基礎(chǔ)、評(píng)價(jià)模式、評(píng)價(jià)對(duì)象和評(píng)價(jià)技術(shù)等方面都隨著時(shí)代的前進(jìn)而不斷豐富和完善。其主要發(fā)展動(dòng)向主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面。

評(píng)價(jià)基礎(chǔ)方面，以往水資源評(píng)價(jià)采取的是“實(shí)測(cè)-還原-修正”思路，評(píng)價(jià)的出發(fā)點(diǎn)是通過“剔除”人類活動(dòng)影響的處理方式，將實(shí)測(cè)到的水循環(huán)通量還原到天然狀態(tài)，以此為基礎(chǔ)評(píng)價(jià)水資源量。這種評(píng)價(jià)方法在人類活動(dòng)影響程度較小的情況下，還能夠滿足實(shí)際需求，而隨著人類活動(dòng)逐漸加強(qiáng)，需要還原和修正的水循環(huán)通量比例越來越高，這種一元靜態(tài)的評(píng)價(jià)思路顯然不適合現(xiàn)實(shí)實(shí)際。當(dāng)前水資源評(píng)價(jià)已經(jīng)開始由“實(shí)測(cè)-還原-修正”的一元模式開始向“實(shí)測(cè)-分離-耦合-建模-評(píng)價(jià)”的二元?jiǎng)討B(tài)評(píng)價(jià)模式發(fā)展。

在評(píng)價(jià)模式方面，國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期一直采取地表水-地下水分離評(píng)價(jià)、水量-水質(zhì)分離評(píng)價(jià)的模式，如在水資源量評(píng)價(jià)中，在評(píng)價(jià)地表水的時(shí)候?qū)⒌叵滤鳛樵磪R項(xiàng)，評(píng)價(jià)地下水時(shí)候?qū)⒌乇硭w作為源匯項(xiàng)，分別進(jìn)行評(píng)價(jià)。這種評(píng)價(jià)模式割裂了地表水與地下水復(fù)雜轉(zhuǎn)化相關(guān)關(guān)系，無法反映水質(zhì)對(duì)于資源有效性的影響，不利于水資源的系統(tǒng)配置、聯(lián)合調(diào)度和綜合管理。當(dāng)前地表水-地下水、水量-水質(zhì)聯(lián)合評(píng)價(jià)也逐漸受到重視，成為水資源評(píng)價(jià)方法的重要研究方向。

在評(píng)價(jià)對(duì)象方面，以往水資源評(píng)價(jià)的對(duì)象主要是包括地表水和地下水在內(nèi)的徑流性水資源，國(guó)際上一些國(guó)家甚至只評(píng)價(jià)地表水資源。而事實(shí)上，處于地表和地下之間的非飽和帶中的土壤水資源，始終在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)與環(huán)境建設(shè)方面發(fā)揮重要的作用。隨著水資源稀缺性的凸現(xiàn)，人們開始關(guān)心不同賦存形式水資源的綜合利用，因此土壤水資源已逐漸引起學(xué)術(shù)界和相關(guān)部門的廣泛關(guān)注[8]，世界糧農(nóng)組織已將作為植物生產(chǎn)環(huán)節(jié)之一的蒸汽流又回到大氣的“綠水”作為重要的研究?jī)?nèi)容。因此，水資源評(píng)價(jià)的對(duì)象逐漸從徑流性水資源為評(píng)價(jià)通量，向以降水為評(píng)價(jià)通量拓展。

評(píng)價(jià)手段方面，早期水資源評(píng)價(jià)主要依靠統(tǒng)計(jì)方法，自20世紀(jì)80年代以來，水資源評(píng)價(jià)方法逐漸發(fā)展為流域水量均衡方法，聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織為了促進(jìn)各國(guó)水資源評(píng)價(jià)的一致性，進(jìn)一步提出了基于GIS的水均衡模型。近年來，一些學(xué)者嘗試將分布式水文模型技術(shù)引入水資源評(píng)價(jià)中來，成為水資源評(píng)價(jià)方法發(fā)展的重要內(nèi)容。隨著3S技術(shù)和計(jì)算機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展，具有物理機(jī)制的分布式水資源動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)模型將會(huì)成為發(fā)展的趨勢(shì)。

3結(jié)語

從水資源評(píng)價(jià)工作的發(fā)展歷程看，水資源評(píng)價(jià)活動(dòng)帶有明顯的目的性，在于解決不同時(shí)期出現(xiàn)的水資源問題，保證水資源的可持續(xù)開發(fā)和管理。實(shí)踐需求是應(yīng)用科學(xué)理論與技術(shù)發(fā)展的源動(dòng)力，而現(xiàn)代環(huán)境下水資源系統(tǒng)主體演變和客體需求的變化成為推動(dòng)水資源評(píng)價(jià)理論和技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力。水資源開發(fā)治理過程中不斷涌現(xiàn)出的水資源問題以及人們對(duì)客觀世界的進(jìn)一步深入認(rèn)識(shí)，還會(huì)促使水資源評(píng)價(jià)理論方法的長(zhǎng)足進(jìn)步和發(fā)展。在人類活動(dòng)日益顯著的影響作用下，二元?jiǎng)討B(tài)評(píng)價(jià)、水量水質(zhì)聯(lián)合評(píng)價(jià)、徑流性水資源和非飽和土壤水綜合評(píng)價(jià)以及分布式模型評(píng)價(jià)等將會(huì)成為今后發(fā)展的趨勢(shì)。

4參考文獻(xiàn)（略）