丁志宏，楊曉勇，宋秋波

（天津市中水科技咨詢有限責(zé)任公司，天津 300170）

自20世紀(jì)80年代以來(lái)，海河流域在水資源開(kāi)發(fā)利用、工農(nóng)業(yè)節(jié)約用水等方面開(kāi)展了大量的工作，取得了顯著成效?？偨Y(jié)起來(lái)，在節(jié)水研究方面，目前仍然主要側(cè)重于工程措施和用水管理，重視提高灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水的利用效率；在"耗水"研究方面，除了側(cè)重于探討農(nóng)田尺度上的作物耗水機(jī)理和提高作物的水分生產(chǎn)率以期減少取用水和提高作物產(chǎn)量的研究以外，還提出了從流域水資源可持續(xù)利用和維系良好生態(tài)環(huán)境的高度來(lái)研究流域?qū)用嫔系墓?jié)水和高效用水管理措施并藉以推行流域水資源綜合管理的戰(zhàn)略措施——ET管理[1-3]。

基于海河流域水資源管理工作的現(xiàn)實(shí)需求，借鑒已有的研究成果，在從區(qū)域水量平衡方程出發(fā)架構(gòu)出一個(gè)融合ET管理理念的流域水資源綜合管理技術(shù)體系[4]的基礎(chǔ)上，結(jié)合海河流域潘莊引黃灌區(qū)的水資源供需狀況，繼續(xù)探討融合ET管理理念的水資源綜合管理技術(shù)體系實(shí)施的典型架構(gòu)，為海河流域?qū)嵤┳顕?yán)格水資源管理制度進(jìn)而實(shí)現(xiàn)以水資源的可持續(xù)利用支撐流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)生態(tài)和諧發(fā)展的流域管理目標(biāo)提供科學(xué)參考。

1 ET 管理的基本概念

所謂ET管理，就是以耗水量控制為基礎(chǔ)的水資源管理，其實(shí)質(zhì)是在傳統(tǒng)水資源管理的需求側(cè)進(jìn)行更深層次的調(diào)控和管理，是立足于水循環(huán)全過(guò)程的、基于流域/區(qū)域空間尺度的、動(dòng)態(tài)的水資源管理。在現(xiàn)代變化環(huán)境下，針對(duì)水資源短缺日益嚴(yán)重的形勢(shì)，立足于水文循環(huán)，進(jìn)行以水資源消耗為核心的水資源管理不僅必要，而且非常迫切，是資源型缺水地區(qū)加強(qiáng)水資源管理的必然趨勢(shì)。

根據(jù)ET管理的新理念，從大空間尺度上的流域水資源宏觀管理的角度出發(fā)，ET的概念也就從傳統(tǒng)的狹義ET拓展到了廣義ET，即流域/區(qū)域的真實(shí)耗水量，它既包括傳統(tǒng)的自然ET，也包括人類的社會(huì)經(jīng)濟(jì)耗水量（可稱之為人工ET），是參與水文循環(huán)全過(guò)程的所有水量的實(shí)際消耗。據(jù)此，廣義ET包括以下3個(gè)組成部分：①傳統(tǒng)意義下的ET，即土壤、水面蒸發(fā)以及植被蒸騰；②人類社會(huì)在生活、生產(chǎn)中產(chǎn)生的水量蒸發(fā)；③工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)，固化在產(chǎn)品中，且被運(yùn)出本流域/區(qū)域的水量（稱之為“虛擬水”，此部分水量對(duì)于本流域或區(qū)域而言屬于凈耗水量）。

就研究的空間尺度而言，在國(guó)內(nèi)外有關(guān)蒸騰蒸發(fā)的研究所涉及的植株微觀尺度、農(nóng)田中觀尺度、區(qū)域/流域宏觀尺度中，農(nóng)田中觀尺度和區(qū)域/流域宏觀尺度上的蒸發(fā)蒸騰量的定量研究是實(shí)現(xiàn)區(qū)域/流域水資源需求側(cè)ET管理的技術(shù)支撐，其主要利用分布式水文模擬和遙感反演兩種方式來(lái)研究大空間尺度范圍內(nèi)的蒸發(fā)蒸騰[5]。

2 ET管理體系的典型架構(gòu)

基于ET的水資源管理是針對(duì)一定范圍 （流域或區(qū)域）內(nèi)的綜合ET值與當(dāng)?shù)氐目衫盟Y源量的對(duì)比關(guān)系，進(jìn)行水資源分配或?qū)T進(jìn)行控制的管理辦法；通過(guò)提高水資源的利用效率，減小社會(huì)水循環(huán)分支系統(tǒng)中不可回收的水量，使同等水分消耗條件下的生產(chǎn)效率得以大幅度提高，從而達(dá)到資源性節(jié)水的目的；在滿足地下水不超采、農(nóng)民不減收、環(huán)境不破壞的條件下進(jìn)一步合理分配各部門(mén)和各行業(yè)可利用的水量，通過(guò)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用各種節(jié)水新技術(shù)新方法，解決各部門(mén)和各行業(yè)（包括環(huán)境和生態(tài)用水）之間的用水競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題，達(dá)到整個(gè)區(qū)域的水量平衡。

農(nóng)業(yè)是水資源耗用的第一大用戶，地表面積上的自然蒸發(fā)蒸騰（ET）也是水循環(huán)中的最重要消耗環(huán)節(jié)，ET管理應(yīng)以生態(tài)用水和農(nóng)業(yè)節(jié)水等為重要著力點(diǎn)，因此分析灌區(qū)在實(shí)施ET管理過(guò)程中采用的研究架構(gòu)體系對(duì)于海河流域?qū)嵤┳顕?yán)格水資源管理制度具有特別重要的意義。

潘莊引黃灌區(qū)是一個(gè)大型灌區(qū)，位于山東省德州市西部，總面積5 867 km2，耕地面積39萬(wàn)hm2，設(shè)計(jì)灌溉面積33.3萬(wàn)hm2，行政區(qū)域包括齊河、禹城、平原、夏津、武城、德城、寧津和陵縣共8個(gè)縣（市、區(qū)）的全部或部分，農(nóng)業(yè)人口近300萬(wàn)。潘莊引黃閘位于黃河下游左岸的齊河縣馬集鄉(xiāng)潘莊村附近，設(shè)計(jì)引水流量100 m3/s，年均引水 9.47億m3。

圖1 海河流域灌區(qū)ET管理技術(shù)體系的典型架構(gòu)

結(jié)合潘莊引黃灌區(qū)的水資源供需狀況，從區(qū)域干旱風(fēng)險(xiǎn)最小與農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化的角度出發(fā)，在流域水資源綜合管理技術(shù)體系框架下，研究提出一個(gè)實(shí)施ET管理體系的典型架構(gòu)，具體如圖1所示。

ET管理體系的典型架構(gòu)由預(yù)測(cè)層、監(jiān)測(cè)層、調(diào)控層和反饋層4個(gè)模塊有機(jī)組成。

（1）預(yù)測(cè)層：預(yù)測(cè)層包括粗時(shí)間粒度上的預(yù)測(cè)、細(xì)時(shí)間粒度上的預(yù)測(cè)以及多元聯(lián)合分布概率分析3個(gè)部分。粗時(shí)間粒度上的預(yù)測(cè)主要進(jìn)行年來(lái)水量、年降雨量和年參考作物騰發(fā)量（ET0）的預(yù)測(cè)，用于規(guī)劃方面。細(xì)時(shí)間粒度上的預(yù)測(cè)主要進(jìn)行月、旬、日時(shí)間尺度上的降雨、來(lái)水、墑情、水位、ET0的預(yù)測(cè)，用于計(jì)劃方面。多元聯(lián)合分布概率特征的分析主要是基于水資源耗用結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小原理[5]來(lái)進(jìn)行干旱風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的相關(guān)指導(dǎo)和管理，用于規(guī)劃方面。

（2）監(jiān)測(cè)層：監(jiān)測(cè)層包括引排抽水量監(jiān)測(cè)、影響因素監(jiān)測(cè)和ET監(jiān)測(cè)。引排抽水量監(jiān)測(cè)主要進(jìn)行灌區(qū)引黃涵閘、排水溝渠、地下水源井等供排水設(shè)施的實(shí)時(shí)供排水量，為水資源耗用量統(tǒng)計(jì)與管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。影響因素監(jiān)測(cè)主要進(jìn)行包括降水、氣溫、日照、風(fēng)速等在內(nèi)的氣象要素、地下水位、土壤墑情、種植結(jié)構(gòu)和種植面積等水資源耗用的內(nèi)外影響因素監(jiān)測(cè)，用以進(jìn)行相關(guān)的統(tǒng)計(jì)和管理。ET監(jiān)測(cè)主要進(jìn)行各種下墊面條件下的蒸騰蒸發(fā)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，主要手段包括蒸發(fā)皿觀測(cè)、渦度監(jiān)測(cè)儀、衛(wèi)星遙感等多重手段，這是ET管理典型架構(gòu)的核心組成部分。

（3）調(diào)控層：調(diào)控層主要是根據(jù)ET管理的目標(biāo)和實(shí)際ET的差異，通過(guò)采取工程、管理和農(nóng)業(yè)等各項(xiàng)措施來(lái)消除二者之間的差異，調(diào)節(jié)和控制不同類型的ET，實(shí)現(xiàn)ET管理的組織目標(biāo)。調(diào)控措施涉及經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)等諸多方面，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是ET管理體系典型架構(gòu)正常運(yùn)行的能動(dòng)保障。

（4）反饋層：反饋層主要有節(jié)水指標(biāo)、環(huán)境效應(yīng)和社會(huì)效應(yīng)等3個(gè)指標(biāo)層組成。ET管理的最終目的是為了通過(guò)實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理來(lái)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)系統(tǒng)的和諧發(fā)展與良性循環(huán)，非常有必要通過(guò)合理有效的指標(biāo)體系來(lái)衡量和表征ET管理的實(shí)施效果并將其反饋回管理者以調(diào)整相關(guān)的目標(biāo)和采取的措施。

3 結(jié)語(yǔ)

ET管理立足于區(qū)域/流域水文循環(huán)過(guò)程，以水資源在其動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化過(guò)程中的主要消耗——蒸發(fā)蒸騰為出發(fā)點(diǎn)，以生態(tài)友好、經(jīng)濟(jì)合理、社會(huì)可行為約束條件，以提高水資源的利用效率和效益為目標(biāo)，對(duì)傳統(tǒng)水資源需求管理是有益的補(bǔ)充，是一種先進(jìn)的水資源管理理念，同時(shí)也是一種新生的水資源管理技術(shù)。筆者提出的ET管理典型架構(gòu)為海河流域ET管理實(shí)施的組織化、系統(tǒng)化和流程化提供了積極參考。

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[5]丁志宏.融合ET管理理念的黃河流域水資源綜合管理技術(shù)體系的構(gòu)建及其若干問(wèn)題研究[D].天津：天津大學(xué)，2011.