褚俊英，桑學(xué)鋒，嚴(yán)子奇，劉 揚(yáng)

(中國水利水電科學(xué)研究院 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100044)

0 引 言

實(shí)行水資源開發(fā)利用總量控制，是我國最嚴(yán)格水資源管理制度的重要組成部分。該制度的實(shí)施有利于改善區(qū)域水資源開發(fā)利用不合理的狀況，提高水資源利用效率與效益，已成為我國水資源合理開發(fā)利用的重要戰(zhàn)略舉措。當(dāng)前，在水資源開發(fā)利用的理論與實(shí)踐方面，不少學(xué)者開展了具體的研究。例如，陳方等(2009年)[1]認(rèn)為水資源開發(fā)利用是指根據(jù)流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源特點(diǎn)，確定流域和行政區(qū)域用水總量控制指標(biāo)，協(xié)調(diào)區(qū)域用水定額指標(biāo)，實(shí)行流域用水總量控制和定額管理相結(jié)合的水資源管理制度。陳進(jìn)等(2011年)[2]認(rèn)為用水總量控制是在考慮水資源承載力和節(jié)水要求下，為取水許可和計(jì)劃用水等水資源管理服務(wù)的水量分配。又如，汪黨獻(xiàn)等(2012年)[3]認(rèn)為用水總量控制制度就是以用水總量控制指標(biāo)為依據(jù)、以水資源論證與取水許可制度為手段、以水資源論管理責(zé)任與考核制度為目標(biāo)進(jìn)行區(qū)域用水總量控制，實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展和水資源的可持續(xù)利用。再如，林德才[4]認(rèn)為用水總量控制是對用水定量化的宏觀管理，是指根據(jù)流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源特點(diǎn)，確定流域和區(qū)域用水總量控制指標(biāo)，協(xié)調(diào)區(qū)域用水定額指標(biāo)，實(shí)行流域用水總量控制和定額管理相結(jié)合的水資源管理制度。總體上，當(dāng)前研究者對水資源開發(fā)利用總量控制尚無統(tǒng)一的定義，對于水資源可利用量、取水總量、供水總量、用水總量、耗水總量等水量名詞的含義以及用水總量控制、取水總量控制、取水許可總量控制、開發(fā)利用總量控制、耗水總量控制等概念存在模糊認(rèn)識[5]。

綜上所述，對于水資源開發(fā)利用總量控制的內(nèi)涵、理論基礎(chǔ)、控制對象、控制模式、控制路徑等理論研究尚處于探索階段。因此，亟待開展水資源開發(fā)利用理論方面的探索性研究工作，構(gòu)建水資源開發(fā)利用控制的理論體系，切實(shí)落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度的要求，實(shí)現(xiàn)區(qū)域水資源與社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

1 水資源開發(fā)利用總量控制的概念與基礎(chǔ)理論

水資源開發(fā)利用是指通過各種措施對天然水加以治理、控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)和管理以及流域間、地區(qū)間調(diào)配，使在一定的時(shí)間和地點(diǎn)供應(yīng)符合質(zhì)量要求的一定水量, 為國民經(jīng)濟(jì)各部門所利用[6]。

水資源開發(fā)利用總量控制是指，充分考慮區(qū)域水資源特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展?fàn)顩r，以區(qū)域可耗水量為約束目標(biāo)，通過對經(jīng)濟(jì)社會系統(tǒng)用水通量的最優(yōu)控制，以促進(jìn)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的健康，增進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會用水的公平效率，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用?？梢哉f，水資源開發(fā)利用總量控制的根本目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)人水和諧，通過減少外部性和提高內(nèi)部效率，以水資源的可持續(xù)利用支撐經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。依據(jù)相關(guān)管理辦法及政策文件，水資源開發(fā)利用控制紅線是指多年平均條件下經(jīng)濟(jì)社會系統(tǒng)用水總量的剛性控制指標(biāo)。

水資源開發(fā)利用總量控制具有三大基礎(chǔ)理論，即流域“自然-社會”二元水循環(huán)理論、分行業(yè)耗用水原理以及適應(yīng)性管理理論，分別為水資源開發(fā)利用的總量控制提供宏觀邊界、核心驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)實(shí)施依據(jù)。

1.1 流域“自然-社會”二元水循環(huán)理論

隨著人類經(jīng)濟(jì)社會用水通量的不斷增大，在自然主循環(huán)的框架下，逐步形成了以“取-供-用-耗-排”為基本環(huán)節(jié)的社會側(cè)枝水循環(huán)，水資源開始發(fā)揮社會服務(wù)功能和經(jīng)濟(jì)服務(wù)功能，原有的生態(tài)和環(huán)境服務(wù)功能也具有了鮮明的人工屬性。完整的流域“自然-社會”二元水循環(huán)的耦合系統(tǒng)開始形成(如圖1所示)，具體包括“降水-坡面-河道-地下”為基本過程的自然主循環(huán)系統(tǒng)與“取水-供水-用水-排水”為基本過程的社會側(cè)支循環(huán)系統(tǒng)[7]。在此結(jié)構(gòu)框架下，人類從自然界取、用、耗、排多少水量才能既不影響水循環(huán)及水生態(tài)的整體穩(wěn)定性，又不損害社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，是水資源開發(fā)利用控制需要解決的主要科學(xué)問題。該理論為水資源開發(fā)利用總量控制在宏觀上提供了邊界條件。該水資源開發(fā)利用總量控制邊界條件的確定具有十分重要的意義，對于缺水地區(qū)可以減少水資源過度開發(fā)帶來的生態(tài)影響，如生態(tài)用水被擠占、地下水超采破壞等。研究表明，我國北方地區(qū)現(xiàn)狀多年平均擠占河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境用水132億m3，中等干旱年擠占河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境用水達(dá)221億m3[8]。對于豐水地區(qū)該邊界的合理確定，可避免過度耗水可能帶來低效問題。

圖1 流域“自然-社會”二元水循環(huán)結(jié)構(gòu)

1.2 分行業(yè)耗用水原理

分行業(yè)耗水原理以及耗用水的轉(zhuǎn)化規(guī)律是社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)水資源合理分配與用水指標(biāo)科學(xué)確定的主要依據(jù)。

(1)農(nóng)業(yè)耗用水原理。農(nóng)業(yè)灌溉具有用水量大，耗水率高的特點(diǎn)，通常受到降雨量、種植結(jié)構(gòu)和種植面積等多種因素的影響。農(nóng)業(yè)耗水是指人工補(bǔ)充灌溉下的農(nóng)作物棵間土壤(或水面)蒸發(fā)量和植株蒸騰量。通常，農(nóng)業(yè)耗水率在40%～90%之間，平均為63%，主要包括人工補(bǔ)給耗水和降雨有效利用耗水兩部分，其中后者是主體，所占比重約72%。

(2)工業(yè)耗用水原理。工業(yè)用水可大致分為間接冷卻水、工藝用水和鍋爐用水三大類。其中，工藝用水又分為產(chǎn)品用水、洗滌用水、直接冷卻水和其他用水。工業(yè)耗水是指工業(yè)生產(chǎn)中直接和間接使用水量過程中產(chǎn)生的消耗量。通常，工業(yè)產(chǎn)品用水耗水率最高約90%，其次為鍋爐用水，耗水率為16%(耗水量占工業(yè)總耗水比重較大，約25%～30%)，冷卻用水耗水率和洗滌耗水率比較低約1%～2%。

(3)生活耗用水原理。生活用水可分為廣義的大生活用水和狹義的居民家庭生活用水，其分類、功能和用水特點(diǎn)與人的需求關(guān)系密切，并表現(xiàn)出日、月的周期變化和年際的趨勢性變化[9]。生活耗水是指居民用水和公共用水(含服務(wù)業(yè)、餐飲業(yè)、貨運(yùn)郵電業(yè)及建筑業(yè)等)過程中消耗。生活耗水通常采用入戶調(diào)查和分析的方法進(jìn)行，通常受到生活水平、用水習(xí)慣、自然條件和社會發(fā)展等多種因素影響[10〗。通常，沖廁、洗滌用水量較大，耗水率低；飲用、做飯等用水量較小，耗水率較高。

(4)生態(tài)耗用水原理。生態(tài)用水包括公共綠地和市政環(huán)衛(wèi)用水等方面用水，生態(tài)耗水是指公共綠地和市政環(huán)衛(wèi)等用水過程中的消耗量，該耗水量受到降雨量、綠地面積、溫度、作物類型等多種因素的影響。

1.3 適應(yīng)性管理理論

適應(yīng)性(Adaptability)來源于生態(tài)學(xué)領(lǐng)域，通常是指某一生物體隨著外界環(huán)境條件的改變而改變自身的特征或生活方式的能力[11]。適應(yīng)性管理(Adaptive Management)是一個(gè)不斷調(diào)整行動(dòng)和方向的過程，根據(jù)整體環(huán)境的現(xiàn)狀、未來可能出現(xiàn)的狀況以及滿足發(fā)展目標(biāo)等方面的新信息進(jìn)行調(diào)整[12]。水資源管理的全過程看成是一個(gè)復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)，水資源的適應(yīng)性管理旨在尋找一種適應(yīng)水資源系統(tǒng)不斷變化的平衡策略[13]。為此，水資源的適應(yīng)性管理是指根據(jù)水資源與社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的狀況與既定目標(biāo)，不斷進(jìn)行反饋、變化調(diào)整管理過程，以促進(jìn)系統(tǒng)的持續(xù)改善。水資源適應(yīng)性管理理論為水資源開發(fā)利用總量控制紅線條件的動(dòng)態(tài)管理提供理論依據(jù)。

2 水資源開發(fā)利用總量控制的層次化目標(biāo)與控制對象

水資源開發(fā)利用控制具有宏觀、中觀和微觀3個(gè)尺度的特征：一是在宏觀尺度上，協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)社會用水通量與自然水循環(huán)過程之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)“自然-社會”二元水循環(huán)整體框架下的“人”與“自然”的和諧；二是在中觀尺度上，協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)社會系統(tǒng)內(nèi)部不同水源、不同行業(yè)之間的關(guān)系，通過水資源的合理分配，提升水資源系統(tǒng)安全保障程度，增進(jìn)社會公平程度，實(shí)現(xiàn)社會水循環(huán)框架下社會經(jīng)濟(jì)用水的和諧；三是在微觀尺度上，在分行業(yè)與分水源控制指標(biāo)約束下，通過水資源行政管理手段，增進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)用水單元自身的自律性，實(shí)現(xiàn)其水資源利用效率的提高與適應(yīng)性改進(jìn)，增進(jìn)微觀主體用水的適應(yīng)性。

2.1 宏觀尺度：降低經(jīng)濟(jì)社會用水的外部性

自然水循環(huán)與社會水循環(huán)通量之間存在此消彼長的動(dòng)態(tài)依存關(guān)系，經(jīng)濟(jì)社會用耗水量增加必然會影響到水生態(tài)服務(wù)實(shí)現(xiàn)，從而導(dǎo)致水生態(tài)系統(tǒng)退化。該外部性效應(yīng)已經(jīng)上升為水資源開發(fā)利用的主要矛盾。經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展在某種意義上具有無限性，但水資源再生能力和可供給量是有限的。許多地區(qū)在一定時(shí)期經(jīng)濟(jì)社會需水量超過水資源可供給量，如果超量取用水資源量，將會影響自然水循環(huán)系統(tǒng)的平衡，引發(fā)地表水河湖萎縮干涸、地下水水位持續(xù)下降等一系列的水生態(tài)問題。

水資源開發(fā)利用控制就是要將水資源過度開發(fā)利用所造成外部性在經(jīng)濟(jì)社會系統(tǒng)內(nèi)部化，維系經(jīng)濟(jì)社會用水與自然生態(tài)環(huán)境用水的平衡。在統(tǒng)一的“自然-社會”二元水循環(huán)的系統(tǒng)框架下，為實(shí)現(xiàn)天然生態(tài)環(huán)境服務(wù)功能與人工的經(jīng)濟(jì)社會服務(wù)功能的協(xié)調(diào)，需要合理確定經(jīng)濟(jì)社會的允許耗用水量，其閾值是基本的生態(tài)環(huán)境需水量。

在宏觀尺度上，水資源開發(fā)利用控制主要是在滿足生態(tài)環(huán)境流量和用水效率條件下，以耗水目標(biāo)為約束，控制經(jīng)濟(jì)社會系統(tǒng)的總用耗水量，其中，耗水是核心約束，用水量是總控對象。區(qū)域用水總量等于包括輸水損失在內(nèi)的毛用水量和毛供水量，即地表和地下新鮮水的取水量與回用量之和，也等于耗水量、排水量和回用量之和。需要說明的是，總用水量僅根據(jù)既定規(guī)劃少量考慮非常規(guī)水源(如污水再生利用、海水淡化、雨水利用)，以鼓勵(lì)非常規(guī)水資源利用替代新鮮水源。該控制量明顯小于社會水循環(huán)通量，后者通常還包括有效降水量、虛擬水通量等[14]。區(qū)域可耗水量是以一定發(fā)展階段的流域或區(qū)域水資源條件為基礎(chǔ)，以生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)為約束，滿足經(jīng)濟(jì)高效良好發(fā)展與和諧社會建設(shè)要求的可耗用水量。從地表水可耗水量組成來說，主要包括地表徑流量、地下徑流量、上游來水量、河道生態(tài)流量、汛期不可利用量等。從區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會耗水組成來說，主要包括人類生產(chǎn)、生活等取用水過程中產(chǎn)生的耗水量，具體可以分為生活ET、工業(yè)ET、農(nóng)業(yè)ET、人工生態(tài)ET。通過各個(gè)分項(xiàng)的ET控制，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)域可耗用總量的控制。

2.2 中觀尺度：促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會用水的公平性

在中觀尺度上，水資源開發(fā)利用控制主要是合理分配水資源，增進(jìn)社會公平與和諧。在一個(gè)特定流域或區(qū)域內(nèi)，基于宏觀尺度耗水指標(biāo)，綜合考慮不同區(qū)域、不同行業(yè)、不同用戶的特點(diǎn)與差異，滿足效率、公平、可持續(xù)性要求，最大化提高內(nèi)部性，對有限的、不同形式的水資源，通過工程與非工程措施在各用水戶之間進(jìn)行的科學(xué)分配。該尺度上水資源開發(fā)利用控制對象為經(jīng)濟(jì)社會分用戶的耗水量、用水量，分水源的供水量。其中，供水方按照水源可具體細(xì)化為地表水、地下水、外調(diào)水、過境水以及非常規(guī)水源等供水分量；需水方可以根據(jù)用戶類型細(xì)化為生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及生態(tài)分行業(yè)的需水分量。

2.3 微觀尺度：提高經(jīng)濟(jì)社會用水的適應(yīng)性

在宏觀尺度的總控指標(biāo)、中觀尺度分水源和分用戶水資源開發(fā)利用控制指標(biāo)的基礎(chǔ)上，通過水資源行政管理手段，建立各用水單元水資源利用過程的自律式發(fā)展模式，促進(jìn)高校用水技術(shù)、工藝、設(shè)施和器具的改造和采用、生產(chǎn)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化以及用水行為規(guī)范的制定，提高工業(yè)水重復(fù)利用率、生活節(jié)水器具普及率，降低萬元工業(yè)GDP用水量、提高灌溉水利用系數(shù)，實(shí)現(xiàn)其動(dòng)態(tài)用水過程與水資源開發(fā)利用控制指標(biāo)的動(dòng)態(tài)適應(yīng)，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)水資源利用效率的提高。該尺度水資源開發(fā)利用控制的對象為取水許可量和計(jì)劃用水量。水資源開發(fā)利用控制層次化目標(biāo)、控制對象與條件如表1所示。

表1 水資源開發(fā)利用控制的層次化目標(biāo)、控制對象與條件

3 水資源開發(fā)利用總量控制的理論模式

綜合考慮上述5大基本原則，基于上述3大基本理論，本研究創(chuàng)新提出水資源開發(fā)利用控制的“一核制約、雙向協(xié)調(diào)、三層嵌套”的基本框架，見圖2。

圖2 水資源開發(fā)利用控制的基本模式

3.1 一核制約

“一核制約”是指水資源開發(fā)利用總量控制的耗水(EvapoTransporation，簡寫為ET)作為目標(biāo)約束條件。傳統(tǒng)的水資源管理主要注重取水管理，缺乏對耗水量的控制，節(jié)水的效果主要由取水量的減少來衡量，結(jié)果導(dǎo)致發(fā)達(dá)地區(qū)或者強(qiáng)勢部門通過提高水的重復(fù)利用率和消耗率，消耗更多的水量，在區(qū)域可消耗水量不變的情況下，擠占欠發(fā)達(dá)地區(qū)或弱勢部門如農(nóng)業(yè)、生態(tài)等可使用的水資源，水資源利用的公平性、高效性并不能得到保證，生態(tài)系統(tǒng)的安全也并不能得到保障[15,16]。特別是在水資源緊缺的地區(qū)，這種矛盾越為突出[17]。

水資源開發(fā)利用總量控制以耗水目標(biāo)為約束條件，具體包括如下3方面的機(jī)制：一是以生態(tài)流量為閾值的外部性約束機(jī)制。水資源開發(fā)利用應(yīng)始終維持流域生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)，最大化降低水資源開發(fā)利用的外部影響。應(yīng)確定河流湖庫的最小生態(tài)流量閾值，保證一定的河川徑流量與河口入海水量，以維持河道內(nèi)生態(tài)與河口生態(tài)；應(yīng)合理開采區(qū)域內(nèi)地下水, 在多年平均情況下逐步實(shí)現(xiàn)地下水采補(bǔ)平衡。二是以高效率為中心的水平衡決策機(jī)制。只有減少水分的蒸發(fā)蒸騰，才能實(shí)現(xiàn)“真實(shí)節(jié)水”。應(yīng)采取技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行的綜合措施，減少無效耗水，使得低效耗水向高效耗水轉(zhuǎn)移，從而最大化提高水資源開發(fā)利用的效率和效益；三是以耗水為核心的耗用水轉(zhuǎn)化機(jī)制。耗水是真實(shí)節(jié)水的核心。將耗水控制轉(zhuǎn)化為用水控制，有利于可統(tǒng)計(jì)、可監(jiān)測、可考核，提高水資源開發(fā)利用總量控制指標(biāo)的可操作性和實(shí)踐指導(dǎo)性，不同來水頻率下耗用水的對應(yīng)關(guān)系曲線如圖3所示。

圖3 不同來水頻率下耗用水的對應(yīng)關(guān)系曲線

3.2 雙向協(xié)調(diào)

“雙向”是水資源開發(fā)利用“需水方”和“供水方”兩者之間的精細(xì)化配置，如圖4所示。其中，需水方主要包括生活用水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水以及生態(tài)用水等需求對象；供水方包括地表水、地下水、外調(diào)水以及非常規(guī)水(如污水再生水、海水淡化水等)等供水水源。

圖4 水資源開發(fā)利用控制的供需雙向協(xié)調(diào)

3.3 三層嵌套

基于水資源開發(fā)利用具有層次化的目標(biāo)和控制關(guān)鍵點(diǎn)，圖5為水資源開發(fā)利用控制的三層嵌套結(jié)構(gòu)，“三層”具體是指水資源開發(fā)利用總量控制宏觀尺度、中觀尺度和微觀尺度指標(biāo)的嵌套結(jié)構(gòu)，統(tǒng)籌考慮“人”與“自然”、“人”與“人”以及“人”與“自身”水資源開發(fā)利用指標(biāo)的關(guān)系。具體而言，①宏觀總控指標(biāo)是中觀細(xì)分指標(biāo)的基礎(chǔ)，通過控制耗水量，實(shí)現(xiàn)自然水循環(huán)和社會水循環(huán)的協(xié)調(diào)，協(xié)調(diào)人與自然關(guān)系；②中觀細(xì)分指標(biāo)主要協(xié)調(diào)不同用水戶與不同水源之間精細(xì)化對應(yīng)的關(guān)系，具體包括工業(yè)、生活、農(nóng)業(yè)、生態(tài)用水量以及地表水、地下水、外調(diào)水、再生水以及淡化海水之間精細(xì)化對應(yīng)的關(guān)系，強(qiáng)調(diào)人與人之間關(guān)系的協(xié)調(diào)；③微觀管理指標(biāo)主要是在水資源管理層面，基于宏觀總控指標(biāo)和中觀細(xì)分指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)水資源開發(fā)利用控制指標(biāo)與取水許可指標(biāo)、計(jì)劃用水指標(biāo)銜接，協(xié)調(diào)人與自身關(guān)系。

圖5 水資源開發(fā)利用控制的三層嵌套結(jié)構(gòu)

4 水資源開發(fā)利用總量控制的路徑

4.1 水資源開發(fā)利用總量控制基本準(zhǔn)則

科學(xué)、合理的水資源開發(fā)利用總量控制應(yīng)當(dāng)處理好4個(gè)基本關(guān)系，具體包括流域與區(qū)域關(guān)系、流域上下游關(guān)系、左右岸關(guān)系、近遠(yuǎn)期的關(guān)系，并考慮遵循如下5個(gè)基本原則：

(1)生態(tài)學(xué)準(zhǔn)則。水資源開發(fā)利用控制必須要遵循生態(tài)學(xué)原理，協(xié)調(diào)水資源開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，保障生態(tài)需水的供給，維系流域優(yōu)良生態(tài)和河流健康。生態(tài)需水是指將生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和生態(tài)過程維持在一定水平所需的水量，是一定生態(tài)保護(hù)目標(biāo)對應(yīng)的水生態(tài)系統(tǒng)對水量的需求[18]。

(2)水文學(xué)準(zhǔn)則。水資源開發(fā)利用總量控制要符合水文情況，針對不同條件下來水，實(shí)現(xiàn)水資源的科學(xué)配置。

(3)經(jīng)濟(jì)學(xué)準(zhǔn)則。水資源開發(fā)利用總量控制要符合水資源開發(fā)利用邊際效用最大化，通過優(yōu)化配置手段提高用水效益和經(jīng)濟(jì)效益，在保障生態(tài)需水的前提下盡可能創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

(4)社會學(xué)準(zhǔn)則。水資源開發(fā)利用總量控制要符合社會公平原則，實(shí)現(xiàn)人水和諧，不僅要協(xié)調(diào)配置好經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)用水，同時(shí)還要注重生活用水的保障。

(5)管理學(xué)準(zhǔn)則。水資源開發(fā)利用總量控制還要保證在實(shí)踐上能做到統(tǒng)一高效，統(tǒng)籌解決水資源問題對經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的制約。

4.2 水資源開發(fā)利用總量控制曲線

水資源開發(fā)利用總量控制需要考慮不同來水頻率條件下水資源開發(fā)利用指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化。通常，隨著來水頻率的增大，區(qū)域的可供水量不斷減少，需水量不斷增大。水資源開發(fā)利用總量控制的動(dòng)態(tài)曲線如圖6所示。其中，D′-D′1為常規(guī)發(fā)展模式條件下的需水過程曲線；D-D1為考慮水資源利用效率約束條件下的需水過程曲線；S′-S′1為不考慮生態(tài)流量閾值的供水過程曲線；S-S1為考慮生態(tài)流量閾值約束的供水過程曲線；p為來水頻率；p0為實(shí)現(xiàn)供需平衡的區(qū)域特定來水頻率，Q為供需水量，D-O-S為水資源開發(fā)利用總量控制曲線。D-O-S為水資源開發(fā)利用總量控制曲線，以其為控制指標(biāo)，可維系水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的健康，增進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會用水的公平效率，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。

圖6 不同來水頻率條件下水資源開發(fā)利用控制曲線

4.3 基于水資源開發(fā)利用控制曲線的路徑分析

(1)缺水期或缺水地區(qū)：基于生態(tài)閾值細(xì)分宏觀總控指標(biāo)。缺水期或缺水地區(qū)(即D>S)，區(qū)域水資源開發(fā)利用總量已經(jīng)接近、達(dá)到甚至超過水資源可利用量，基本天然生態(tài)用水被擠占、地下水超采、用水競爭強(qiáng)烈。水資源開發(fā)利用總量控制的基本路徑為：①基于自然水循環(huán)生態(tài)流量閾值的約束邊界，得到水資源開發(fā)利用宏觀總控指標(biāo)；②將流域水資源可耗用量進(jìn)行逐級分解，得到中觀細(xì)分指標(biāo)；③基于宏觀總控指標(biāo)和中觀細(xì)分指標(biāo)，綜合考慮用戶的歷史用水行為特征，得到微觀管理的適應(yīng)性指標(biāo)。

(2)豐水期或豐水地區(qū)：基于耗水標(biāo)準(zhǔn)匯總宏觀總控指標(biāo)。豐水期或豐水地區(qū)(即D

5 結(jié) 語

(1)充分考慮流域或區(qū)域水資源特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展?fàn)顩r，以耗水目標(biāo)為約束，實(shí)行水資源開發(fā)利用總量控制是促進(jìn)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的健康，增進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會用水的公平效率，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用的重要內(nèi)容。

(2)水資源開發(fā)利用總量控制具有三大基礎(chǔ)理論，即流域“自然-社會”二元水循環(huán)理論、分行業(yè)耗用水原理以及適應(yīng)性管理理論，分別為水資源開發(fā)利用的總量控制提供宏觀邊界、核心驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)實(shí)施依據(jù)。

(3)水資源開發(fā)利用控制具有宏觀、中觀和微觀3個(gè)尺度的特征，即在宏觀尺度上主要協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)社會用水通量與自然水循環(huán)過程之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)“自然-社會”二元水循環(huán)整體框架下的“人”與“自然”的和諧；在中觀尺度上主要協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)社會系統(tǒng)內(nèi)部不同水源、不同行業(yè)之間的關(guān)系，通過水資源的合理分配，增進(jìn)社會公平程度；在微觀尺度上，通過水資源行政管理手段，增進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)用水單元自身的自律性，實(shí)現(xiàn)其水資源利用效率的提高與適應(yīng)性改進(jìn)。不同層次的控制目標(biāo)和控制對象各有不同。

(4)水資源開發(fā)利用總量控制具有“一核制約、雙向協(xié)調(diào)、三層嵌套”的基本模式，即以耗水為核心，實(shí)現(xiàn)供需的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)宏、中、微多尺度的系統(tǒng)耦合。依據(jù)不同來水頻率條件下水資源開發(fā)利用控制曲線，不同水資源開發(fā)利用總量控制的起點(diǎn)和路徑有明顯差異，需因地制宜。

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