第一章 绪论

第一节 水资源管理理论与实践研究

传统的水资源管理模式是将各个水资源信息采集点通过人工的监测，采集相关水资源信息，利用电话、电台等传输手段，将采集的信息向上级汇报。上级机构接到水资源信息后，人工对它进行进一步的分析、计算和处理，为做出决策提供相关依据。而这种管理模式不仅要投入相当大的人力和物力，而且水资源信息采集的完整性较差.覆盖面较小；同时信息获取和数据处理的精确度较低，信息传输的及时性得不到保证，数据的统计方式和计算方法也较为落后。传统的水资源管理方式已经不再适应新形势的要求，而新的管理方式仍在摸索中，水资源管理活动正处在探索过程中。现代的水资源管理模式是指利用GIS、RS、多媒体、数据库、GPS等先进的科学技术形成某一区域整体的水资源监测网络，对水资源信息进行自动采集和实时监测，利用信息系统将各类水资源信息集成一体，实现数据的传输和共享，利用系统的各类模型对数据进行计算和分析处理，从而使信息的时效性、准确性、完整性均得到有效保证，为科学决策提供依据。

一、水资源需求管理

水资源需求管理，是指在水资源承载能力的约束条件下，综合运用行政、经济、工程和科技等多种手段来规范水资源开发利用中的人类行为，控制需求增长，减少污水排放，促进节约用水，实现水资源优化配置和合理利用。它与传统的水资源“供给管理”相比，是管理方式的一种演变和变革。“供给管理”是单纯依赖增加供水能力解决供需矛盾的方法。它忽视经济效益和环境影响等弊病，最终不能解决供需矛盾，因而应该研究供水中的“需求”问题。以色列率先对水需求进行分析和研究，核心是节水，通过节水技术、对水需求的反复研究和合理的用水收费制度，达到合理用水的目的；加拿大由于传统的“供给管理”方式带来的基础设施损害、投资短缺、地方性缺水严重等气候环境问题，不得不强调水资源的需求管理。日本、韩国、美国、智利、新加坡、丹麦、荷兰等国家也对水需求管理进行了深入研究，通过认真分析水的需求，提出合理的需求指标和用水定额，制定合理的水价体系和价格政策，对合理用水起到了促进作用。我国的山西省、河北省石家庄市先后作为试点，对水需求进行分析研究，制定合理的水需求指标和用水定额，不断提高水的利用率，以缓和水的供需紧张局面。我国水行业正处于从工程水利向资源水利转变、从传统水利向现代水利和可持续发展水利转变的进程之中，通过对水资源需求管理模式的研究，建立起适合中国国情的水资源需求管理的理论框架、体制模式和方法措施，从管理领域为水资源的可持续发展提供强有力的保障。

二、虚拟水管理

虚拟水最早是由英国伦敦大学Tony Allan教授于1993年提出的创新型概念，现在比较精确的定义是：在生产产品和服务过程中所需要的水资源数量，被称为凝结在产品和服务中的虚拟水量。它并不是真实意义上的水，而是以“虚拟”的形式包含在产品中“看不见”的水，也被称为“嵌入水”和“外生水”。Bouwer提议成立粮食输出国组织OFEC（Organization of Food Exporting Courtries）来保证虚拟水贸易中的粮食安全问题，提出以全球的视角整合水资源管理。Stanley Mubako等以美国的加利福尼亚州和伊利诺伊州两地的进出口产品的虚拟水量进行计算，从而强调处理水资源管理要考虑水资源利用率和机会成本。在我国，程国栋于2003年首次引用“虚拟水”概念，介绍了虚拟水概念和虚拟水战略在水资源管理中的应用，以西北五省区为例计算了消费产品的虚拟水含量。李素丽等（2011）把虚拟水理论用于河北省农业用水管理的战略应用分析中，以虚拟水理论和虚拟水战略为指导，调整农业结构，实施粮食贸易，以最少的水资源投入生产最大的整体经济贸易，为河北省水资源，特别是农业用水矛盾提供了解决手段。国内外学者大都以投入产出模型进行虚拟水研究。如Jing Meng等利用投入产出模型分析北京在建筑行业的虚拟水量，提出了计算建筑业虚拟水量的框架，使工程预算更为精确。秦昌波等（2012）利用投入产出模型，对陕西省的虚拟水进行了分析，得出农业生产环节耗水强度较大。虚拟水是不可忽视的水资源形式，瑞典斯德哥尔摩国际水资源研究所认为，“虚拟水”对全球贸易政策等产生了重大影响，实施虚拟水战略促使人们改进水政策和对水资源的管理，提高了人们对水资源的利用率。

三、基于ET管理的水资源管理

蒸腾蒸发（ET）是水资源最主要的消耗量。ET管理的理念是从2001—2005年发展节水灌溉项目的“真实节水”概念发展而来的。所谓ET（evapotranspiration）管理就是以耗水量控制为基础的水资源管理。其构建模式（图1-1）要综合考虑人类社会生活、生产以及自然生态环境的用水平衡，能够对一定时间段内（如每月、季度或年度）的用水实施有效的监督和控制，有利于协调上、下游的用水；在资源型缺水地区，ET管理是一种缓解水资源短缺，保护生态环境的有效手段；可以促进高效节水与保障农业生产的双重效应。而这种模式的实施最终要具体落实到区域或流域取水量和耗水量的分配上来。赵瑞霞、李娜（2007）以河北省临漳县基于EI管理的水资源供耗分析，实现区域水资源的可持续发展。张芳等（2011）根据ET管理理念对水资源供耗评价指标体系进行整理，运用SWAT模型模拟ET，并以新乡县为例进行县域水资源供耗平衡分析和优化配置。毕小雪等（2012）以山西省潞城市开展基于ET技术的水资源管理方法研究，分别从供耗平衡原理、SWAT模型和遥感ET三个方面进行推算，证明了ET技术可提升地区水资源管理水平。

四、最严格的水资源管理

从2009年实行最严格的水资源管理制度的提出，到2011年中央一号文件的出台和中央水利工作会议的召开，再到2012年年初，国务院最终以3号文件发布意见，做出对实行最严格的水资源管理制度的全面部署和具体安排，实行最严格的水资源管理制度逐步成为我国破除水资源瓶颈制约的一项重大战略。其核心是划定“三条红线”、建立“四项制度”，促进水资源可持续利用和经济方式的转变，推动经济社会发展和水资源水环境承载力相协调。2011年1月1日起，山东省为实现水资源的高效管理及水资源的可持续利用，开始实施《山东省用水总量控制管理办法》，标志着在全国率先基本构建起最严格的水资源管理的制度框架体系，见图1-1。王浩（2011）认为严格化、精细化和系统化是最严格水资源管理的三大基本特征，为实现水资源的精细化管理，必须建立起相应的技术支撑体系，他总结了八大关键支撑技术：“自然—社会”水循环模式与社会水循环原理、全口径水资源层次化评价方法、二元水循环及其伴生过程综合模拟技术、水资源大系统多维分析技术、水资源量质联合配置技术、复杂水资源系统多目标综合调度技术、水资源信息管理与数字流域技术和水资源管理经济调节技术。陈红卫（2011）在江苏省盐城市实施最严格水资源管理制度的初步实践中，深入思考了制定最严格的地下水管理政策、试点差别水资源费与差别水价制度、实施区域水质交接与生态补偿制度、提升水资源管理和节水科研水平、严格水资源管理问责与考评制度等措施，为沿海地区加快实施最严格水资源管理制度提供借鉴。王偲、窦明等（2012）研究探讨了“三条红线”控制指标，构建了基于“三条红线”约束的滨海区多水源联合调控模型，并将该模型用于莱州市，提出了多水源联合调度方案。张建龙、解建仓（2013）分析现行管理主要不足、与实行最严格的水资源管理制度存在的差距以及实施中存在的主要问题，提出一种新的管理模式，即将水资源管理制度、监测和计量、统计、管理考核、科学理论与技术等非结构和结构化的内容进行综合管理。

图1-1 山东省实行最严格水资源管理制度框架体系

五、水资源综合管理

水资源综合管理（Intergrated Water Resource Management，简称IWRM）是水资源规划与管理的新典范。全球水伙伴（GWP）认为：“水资源综合管理是以公平的方式，在不损害重要生态系统可持续的条件下，促进水、土及相关资源的协调开发和管理，以使经济和社会财富最大化的过程”。国外学者 Don Blackmore认为：水资源综合管理就是要了解社区的要求，如何保护环境，并且管理好水资源，有效地实现目标。孙丽娟等（2007）认为它实质是一种管理理念，是综合多方面要求，运用多学科的方法分析评估比较，选定最适宜的方法对水资源项目进行管理，从而实现水资源的经济和社会福利化。尽管国内外一些机构、学者对水资源综合管理进行了大量的研究和探索，但水资源综合管理目前仍未形成明确、统一的定义，常称为“综合管理”“一体化管理”“集成管理”“集中管理”“统一管理”等。Philippe Gourbesville（2008）分析了当前发达国家和发展中国家所面临的水资源综合管理面临的挑战。Itay Fischhendler、Tanya Heikkila（2010）在对以色列水政策改革的研究中发现，面对水危机，水资源综合管理更适应水资源管理和水政策。余元君（2008）根据洞庭湖水资源管理面临的一系列突出问题，提出了洞庭湖流域综合管理。日本的A.A.阿古、喀麦隆的G.E.T.依扬和G.E.恩肯（2011）探讨了喀麦隆水资源综合管理的组织框架及其实施条件，评价喀麦隆最近几年实施水资源综合管理的工作成效，提出了改进措施。巴西的A.C.科尔霍等（2013）将巴西第二大流域——托坎廷斯河—阿拉瓜亚河流域作为实例研究，验证了水资源规划与管理决策支持系统能有效支持水资源综合管理的实施。

六、水资源适应性管理

适应性管理最初的名称是适应性环境评估与管理（adaptive environmental assessment and management），它是由生态学家C.S.Holling和Carl J.Waiters （哥伦比亚大学）在20世纪70年代提出的。它常被应用在澳大利亚和北美，最初被应用于渔业管理，在20世纪90年代和21世纪初得到了更广泛的应用。Covert D.Geldof提出用适应性的水资源管理来应对水资源一体化管理不断地变化。M.Sophocleous提到由于流域系统复杂性及不确定现象，流域水资源可持续管理必须建立在适应性管理基础之上。在我国，适应性管理理论用于水资源管理有关领域的研究刚刚起步，有待于进一步的研究。目前适应性管理的分析方法有多目标决策和层次分析法（AHP）。夏军等（2008）以密云水库的适应性管理为例，提出了多目标分析基础上的应对气候变化的水资源适应性管理对策。刘芳（2009）对山东省水资源适应性管理采用AHP方法进行水平评价，根据定性及定量的分析结果提出了山东省水资源适应性管理的可行性对策。洪思、夏军等（2013）认为定量分析适应性对策的经济效益至为关键，阐述了成本效益分析方法可应用于水资源适应性管理。水资源适应性管理就是针对区域水资源管理中的不确定性因素开展一系列行动，包括识别、监测、评估、应对、调整等，对水资源管理模式进行完善，同时借助于管理实践的支撑性技术如水资源监测与评估技术、水系联网技术、水资源优化配置与调度技术、非常规水利用技术等，并采取水资源优化配置等措施来提高水资源系统的适应能力，确保区域水资源系统与社会、经济、生态系统的协调发展，是对水资源管理的深化认识和实践进步。