左其亭，吳青松，金君良，馬軍霞，陶 潔

(1. 鄭州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，河南 鄭州 450001；2. 河南省水循環(huán)模擬與水環(huán)境保護(hù)國際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450001；3. 南京水利科學(xué)研究院水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210029)

水資源是保障經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和維持生態(tài)環(huán)境健康的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，人類社會的快速發(fā)展不斷趨緊水資源壓力，實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用已經(jīng)成為必須面對的現(xiàn)實(shí)問題[1]。中國長期存在水多、水少、水臟三大水問題，近年來氣候變化和人類活動的復(fù)雜性導(dǎo)致新老水問題交織，洪澇災(zāi)害、水資源短缺、水環(huán)境污染、水生態(tài)惡化等現(xiàn)象頻發(fā)，國家水安全保障面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[2]。針對上述問題，中國政府高度重視并提出了“十六字”治水思路，其中就蘊(yùn)含了水平衡的思想和理念[3]。2020年8月，中國科協(xié)發(fā)布了十大前沿科學(xué)問題，其中之一就是“如何優(yōu)化變化環(huán)境下中國水資源承載力，實(shí)現(xiàn)健康的區(qū)域水平衡狀態(tài)”[4]。2021年，科技部設(shè)立了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“區(qū)域水平衡機(jī)制與國家水網(wǎng)布局優(yōu)化研究”。研究和實(shí)現(xiàn)區(qū)域水平衡是國家發(fā)展重大需求和民族復(fù)興重要手段，有助于保障國民經(jīng)濟(jì)和社會持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處，具有不可替代的戰(zhàn)略意義。

目前國內(nèi)外學(xué)者針對水平衡問題開展了諸多方面的研究，在水利工程、生態(tài)學(xué)、醫(yī)學(xué)等學(xué)科和農(nóng)業(yè)、生物、化工等領(lǐng)域[5- 10]均有所涉及。其中，最早和最多研究的是水量平衡問題，大體可以分為2類：一是對水量平衡原理的概念內(nèi)涵和理論方法進(jìn)行拓展[11- 12]，二是將水量平衡原理應(yīng)用于解決現(xiàn)實(shí)問題[13- 14]，研究成果能夠很好地闡釋某個(gè)區(qū)域或系統(tǒng)水資源本身的數(shù)量變化和遷移轉(zhuǎn)化過程。但實(shí)際上，水資源、經(jīng)濟(jì)社會、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)間存在緊密的相互聯(lián)系和復(fù)雜的互饋機(jī)制[15]，水資源的平衡狀態(tài)不僅是水資源系統(tǒng)本身健康狀態(tài)的表現(xiàn)，而且影響和受制于生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和有序發(fā)展[16]。例如，當(dāng)干旱狀況發(fā)生并累積時(shí)，各類水工程將出現(xiàn)長時(shí)間和大范圍的供水不足，會破壞經(jīng)濟(jì)社會的供需水平衡，出現(xiàn)供不應(yīng)求的情況[17]。在自然- 社會二元水循環(huán)過程中，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)均需要水資源作為支撐，其有限性決定了二者之間必然存在競爭關(guān)系[18]。因此，在研究區(qū)域水平衡時(shí)，需綜合考慮上述3個(gè)系統(tǒng)之間的交互作用，注重保護(hù)和發(fā)展的系統(tǒng)性、整體性、協(xié)同性，進(jìn)而達(dá)到能夠兼顧多系統(tǒng)、多方面、多環(huán)節(jié)、多要素的理想狀態(tài)[19]。目前雖有研究一定程度考慮了以上方面[20- 21]，但由于缺乏對區(qū)域水平衡的全面認(rèn)識和完善的理論基礎(chǔ)，只能部分反映和解決某些問題。總體來看，當(dāng)前還需要研究區(qū)域水平衡的基礎(chǔ)科學(xué)問題，需要對區(qū)域水平衡基本原理和理論體系進(jìn)行系統(tǒng)梳理和深入挖掘，以支撐水網(wǎng)布局優(yōu)化、智慧水利建設(shè)等國家重大需求。

基于以上分析和認(rèn)識，本文從人與自然和諧目標(biāo)出發(fā)，著眼于人水系統(tǒng)間復(fù)雜的相互作用關(guān)系，明確區(qū)域水平衡的概念及內(nèi)涵，總結(jié)區(qū)域水平衡的基本原理，提出區(qū)域水平衡的理論體系并展望其應(yīng)用前景。

1 區(qū)域水平衡概念及內(nèi)涵

區(qū)域水平衡的研究對象是人文系統(tǒng)和水系統(tǒng)交融而成的人水系統(tǒng)，是水與社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、環(huán)境等諸多要素相互作用、協(xié)同耦合而成的復(fù)合巨系統(tǒng)[22]，系統(tǒng)內(nèi)部存在著復(fù)雜、動態(tài)的競爭關(guān)系，使得處理好人水關(guān)系、實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生尤為困難。在人水系統(tǒng)中，由于水循環(huán)的不斷進(jìn)行，水資源的收入和支出是持續(xù)存在的，在經(jīng)濟(jì)社會系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)間存在流動交換過程，三者之間的關(guān)鍵互饋點(diǎn)主要是水資源的取- 用- 耗- 排等環(huán)節(jié)，其中經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)對水資源需求之間的競爭關(guān)系尤為明顯。探索區(qū)域水平衡，首先需要解決最基本的問題，即什么是區(qū)域水平衡、如何對其進(jìn)行定義。筆者在上述分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合文獻(xiàn)總結(jié)和自身理解，給出“區(qū)域水平衡”如下定義：區(qū)域水平衡是以人水系統(tǒng)為研究對象、以水循環(huán)為紐帶、順應(yīng)人水關(guān)系作用演變規(guī)律、遵循水收支平衡、統(tǒng)籌經(jīng)濟(jì)社會供需水平衡及經(jīng)濟(jì)與生態(tài)用水平衡、促進(jìn)人水關(guān)系和諧平衡而達(dá)到的一種水系統(tǒng)狀態(tài)。

從內(nèi)容上看，區(qū)域水平衡可分為狹義和廣義2種，狹義區(qū)域水平衡包括水收支平衡、經(jīng)濟(jì)與生態(tài)用水平衡、經(jīng)濟(jì)社會供需水平衡3個(gè)方面；廣義區(qū)域水平衡在狹義的基礎(chǔ)上再增加人水關(guān)系和諧平衡，見圖1。其中，水收支平衡側(cè)重于表現(xiàn)區(qū)域水資源收入項(xiàng)(降水、徑流補(bǔ)給、內(nèi)調(diào)水等)和支出項(xiàng)(蒸散發(fā)、外流徑流、外調(diào)水等)的均衡關(guān)系，其根本依據(jù)為水量平衡原理，是區(qū)域水平衡的“內(nèi)在定律”；經(jīng)濟(jì)社會供需水平衡是指水資源可供給量與經(jīng)濟(jì)社會需求量相匹配，遵循“以水定城、以水定地、以水定人、以水定產(chǎn)”的原則，是區(qū)域水平衡的“剛性約束”；經(jīng)濟(jì)與生態(tài)用水平衡主要體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)對水資源需求競爭上的協(xié)調(diào)，旨在達(dá)到以有限水資源促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)高水平保護(hù)的平衡點(diǎn)，是區(qū)域水平衡的“基本遵循”；人水關(guān)系和諧平衡是指人文系統(tǒng)和水系統(tǒng)的相互關(guān)系經(jīng)過循環(huán)演變達(dá)到和諧狀態(tài)，包含上面3個(gè)平衡，同時(shí)還包括水旱災(zāi)害有效防治、水污染有效治理等諸多外在表現(xiàn)，是區(qū)域水平衡的“主體目標(biāo)”。由上可知，區(qū)域水平衡的4個(gè)方面之間并非彼此獨(dú)立，而是有著明顯的層次性和內(nèi)在聯(lián)系，框架見圖1。具體來看，區(qū)域水平衡以水循環(huán)為紐帶連接人水系統(tǒng)和不同方面的平衡，其中水收支平衡是最為根本的要求，也是研究實(shí)現(xiàn)其他平衡的基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)社會供需水平衡和經(jīng)濟(jì)與生態(tài)用水平衡是區(qū)域水平衡需要統(tǒng)籌的2個(gè)重要部分，人水關(guān)系和諧平衡是較高層次的目標(biāo)，它的實(shí)現(xiàn)以其他3個(gè)平衡的實(shí)現(xiàn)為前提。

從不同維度上看，區(qū)域水平衡的內(nèi)涵體現(xiàn)在時(shí)間、空間和系統(tǒng)3個(gè)維度。其中，在時(shí)間維度上，區(qū)域水平衡體現(xiàn)水資源在年內(nèi)、年際、年代際等多尺度之間的平衡，特點(diǎn)是統(tǒng)籌不同季節(jié)和豐枯年份水資源稟賦的差異性，解決時(shí)間上的集中性、沖擊性、不均勻性，是“水資源時(shí)間過程”上的平衡；在空間維度上，區(qū)域水平衡體現(xiàn)水資源在水陸空域、不同圈層、不同地區(qū)等多載體之間的平衡，特點(diǎn)是通過人工干預(yù)或其他措施重新塑造水資源的地理分布，在空間上具有良好的協(xié)調(diào)性、均衡性、適配性，是“水資源空間布局”上的平衡；在系統(tǒng)維度上，區(qū)域水平衡既體現(xiàn)在區(qū)域內(nèi)微觀、中觀、宏觀上每個(gè)對象都是一個(gè)平衡系統(tǒng)，也表現(xiàn)為不同系統(tǒng)之間以及多個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成大系統(tǒng)具有的平衡，可以用系統(tǒng)思維來分析區(qū)域水平衡問題，是“水資源系統(tǒng)整體”上的平衡。

圖1 區(qū)域水平衡概念和內(nèi)涵框架Fig.1 Concept and connotation framework of regional water balance

2 區(qū)域水平衡基本原理

2.1 基本原理架構(gòu)

基本原理可以簡述為具有普遍意義的基本規(guī)律，區(qū)域水平衡的基本原理是對平衡狀態(tài)中的基本規(guī)律和作用機(jī)制的科學(xué)詮釋[23]。區(qū)域水平衡的實(shí)現(xiàn)問題復(fù)雜、涉及方面較多，需要揭示其內(nèi)含的復(fù)雜關(guān)系應(yīng)該遵循的基本原理，作為分析、研究、調(diào)控以及各種相關(guān)工作的科學(xué)依據(jù)。本文基于對人水系統(tǒng)內(nèi)部的基本規(guī)律、作用機(jī)理以及演變特征分析，總結(jié)出區(qū)域水平衡的基本原理，包括水量平衡原理、供需平衡原理、協(xié)同平衡原理、和諧平衡原理，其關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 區(qū)域水平衡的基本原理示意Fig.2 Schematic of basic principles of regional water balance

2.2 水量平衡原理

(1) 水量平衡原理是指地球上任一區(qū)域任一時(shí)段內(nèi)，收入的水量與支出的水量之差必然等于該區(qū)域內(nèi)蓄水量的變化量。即在任意的時(shí)域空間中，水資源數(shù)量始終遵循上述定律，具體表現(xiàn)為水量平衡基本方程，是水循環(huán)的數(shù)量表示，也是水收支平衡現(xiàn)象和過程分析的研究基礎(chǔ)?；谒科胶庠硌芯克罩胶猓軌蛎魑鞣N水收支要素的分布、轉(zhuǎn)化、消耗過程與規(guī)律，明確區(qū)域水資源稟賦和剛性約束規(guī)模，優(yōu)化調(diào)控水資源時(shí)空分布。

(2) 基于水量平衡原理，研究水收支平衡，需重點(diǎn)關(guān)注以下科學(xué)問題：① 水收支要素的本底狀況及平衡方程構(gòu)建。即要明確水收入和支出要素有哪些，它們各自的本底狀況如何，在此基礎(chǔ)上，考慮人類活動、氣候變化及陸面變化等驅(qū)動因素，構(gòu)建通用性水收支平衡方程。② 水收支要素的轉(zhuǎn)化關(guān)系及物理機(jī)制。探究水收支要素在水循環(huán)過程中的遷移轉(zhuǎn)化過程，既要考慮區(qū)域整體層面又要考慮局部特性，同時(shí)要深入分析水收支要素在各個(gè)環(huán)節(jié)、不同單元、多個(gè)層級間轉(zhuǎn)化的物理機(jī)制。③ 水收支平衡的判別準(zhǔn)則及實(shí)現(xiàn)路徑?；谒科胶庠?，綜合確定水收支平衡的判別準(zhǔn)則。在判別準(zhǔn)則的指引下，從時(shí)間、空間、系統(tǒng)3個(gè)維度上探索實(shí)現(xiàn)路徑。

2.3 供需平衡原理

(1) 供需平衡是指消除供需之間的不適應(yīng)、不平衡現(xiàn)象，使供應(yīng)與需求相互適應(yīng)、基本相等。從資源的角度上來看，供需平衡原理包括2個(gè)平衡維度：一是穩(wěn)定性,即波動的幅度和頻率；二是充分性，即獲得需求的比例。水資源供需平衡是指水資源供給與人們對特定用途水資源的需求之間的匹配關(guān)系。供需平衡原理是實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會供需水平衡的根本準(zhǔn)則，針對經(jīng)濟(jì)社會系統(tǒng)，水資源供給側(cè)主要是地表水、地下水、再生水、外調(diào)水等多種水源，需求側(cè)主要是生活、生產(chǎn)等不同用水類型，同時(shí)銜接二者之間有諸多“杠桿”要素。基于供需平衡原理實(shí)現(xiàn)上述結(jié)構(gòu)的匹配狀態(tài)，有助于緩解區(qū)域多元化供需水矛盾、保障經(jīng)濟(jì)社會的穩(wěn)定向好發(fā)展。

(2) 基于供需平衡原理，研究區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會供需水平衡，需重點(diǎn)關(guān)注以下科學(xué)問題：① 經(jīng)濟(jì)社會供需水關(guān)系及平衡方程構(gòu)建。分析供給側(cè)要素(水源、水質(zhì)類別、方式)和需水側(cè)要素(部門、產(chǎn)業(yè)、規(guī)模)之間的關(guān)聯(lián)性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而基于區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會與水資源時(shí)空變化特征及前述供需關(guān)系，構(gòu)建經(jīng)濟(jì)社會供需水平衡方程。② 經(jīng)濟(jì)社會供需水演變驅(qū)動機(jī)制。針對某一特定區(qū)域，基于已有資料摸清經(jīng)濟(jì)社會供需水的演變過程和規(guī)律，全面考慮氣候變化和人類活動等諸多驅(qū)動因素，研究經(jīng)濟(jì)社會供需水演變的驅(qū)動機(jī)制。③ 經(jīng)濟(jì)社會供需水平衡理論方法及方案優(yōu)選。經(jīng)濟(jì)社會供需水平衡研究涉及內(nèi)容繁雜，存在尖銳的協(xié)調(diào)難題，需要一套完善的理論方法作為基礎(chǔ)，探索應(yīng)對復(fù)雜不確定性及各種突發(fā)危機(jī)的供需水方案。

2.4 協(xié)同平衡原理

(1) 協(xié)同平衡是指2個(gè)或2個(gè)以上具有辯證統(tǒng)一的系統(tǒng)，通過各種調(diào)控措施達(dá)到的能夠?qū)崿F(xiàn)共同良性發(fā)展的相對平衡狀態(tài)。協(xié)同平衡原理是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)用水平衡的基本原理，從目的協(xié)調(diào)性看，當(dāng)局部和整體發(fā)生矛盾時(shí)，局部利益必須服從整體利益；從功能整體性看，系統(tǒng)要素的功能必須服從復(fù)合系統(tǒng)整體的功能。在水資源開發(fā)利用上，經(jīng)濟(jì)和生態(tài)系統(tǒng)存在著正負(fù)雙向反饋，從競爭層面上講，二者存在難以協(xié)調(diào)的制約關(guān)系，經(jīng)濟(jì)發(fā)展會導(dǎo)致環(huán)境污染、生態(tài)退化，生態(tài)保護(hù)又會反過來限制經(jīng)濟(jì)的發(fā)展；但同時(shí)又存在彼此支撐的促進(jìn)關(guān)系，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展能夠更多地投入資金，研發(fā)高新技術(shù)應(yīng)用于生態(tài)保護(hù)，生態(tài)健康穩(wěn)定是經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的基石。實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)用水的協(xié)同平衡狀態(tài)，能夠以有限的水資源獲得最大的綜合效益，助力區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)。

(2) 基于協(xié)同平衡原理，研究區(qū)域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)用水平衡，需重點(diǎn)關(guān)注以下科學(xué)問題：① 經(jīng)濟(jì)與生態(tài)用水的互扼關(guān)系及作用機(jī)制。經(jīng)濟(jì)和生態(tài)系統(tǒng)在水資源利用上更多地表現(xiàn)為競爭關(guān)系，為緩解這一沖突，首先要明確二者之間到底存在怎樣的互扼關(guān)系，在此過程中要充分考慮2個(gè)系統(tǒng)的組成部分，從反饋關(guān)系和關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)出發(fā)分析它們之間的相互作用機(jī)制。② 經(jīng)濟(jì)與生態(tài)用水平衡方程構(gòu)建。基于協(xié)同平衡理念，結(jié)合經(jīng)濟(jì)- 生態(tài)綜合指數(shù)與用水定量關(guān)系，構(gòu)建經(jīng)濟(jì)與生態(tài)用水平衡方程。③ 經(jīng)濟(jì)與生態(tài)用水的優(yōu)化配置及綜合調(diào)控。未來水資源的有限性將會更加凸顯，在此背景下實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)用水平衡的重要措施之一就是優(yōu)化配置水資源，運(yùn)用工程措施和非工程措施進(jìn)行綜合調(diào)控，以應(yīng)對外部條件變化的影響。

2.5 和諧平衡原理

(1) 和諧平衡是指和諧參與者考慮各自利益和總體和諧目標(biāo)而呈現(xiàn)的一種相對靜止、和諧參與者各方暫時(shí)都能接受的平衡狀態(tài)。和諧平衡狀態(tài)是相對靜止而非一成不變的，當(dāng)外界條件發(fā)生變化時(shí)，平衡被打破而喪失，其后經(jīng)過循環(huán)演化又形成新的相對平衡狀態(tài)，這就是和諧平衡原理[24]。人水關(guān)系和諧平衡狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)是具有動態(tài)性、空間性、層次性的復(fù)雜問題，需要和諧平衡原理作為支撐。相應(yīng)地，人水關(guān)系和諧平衡的實(shí)現(xiàn)，不僅意味著人文系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展，而且表征著水系統(tǒng)的健康發(fā)展，以人水系統(tǒng)和諧發(fā)展為前提。

(2) 基于和諧平衡原理，研究人水關(guān)系和諧平衡，需重點(diǎn)關(guān)注以下科學(xué)問題：① 人水關(guān)系和諧平衡演變規(guī)律及內(nèi)在機(jī)理。和諧平衡狀態(tài)是經(jīng)過不斷地循環(huán)演變得到的相對靜止?fàn)顟B(tài)，需要辨析其演變規(guī)律及內(nèi)在機(jī)理。② 人水關(guān)系和諧平衡制約因素識別及調(diào)控。人水關(guān)系和諧平衡涉及因素眾多，各因素對平衡狀態(tài)的促進(jìn)和制約效果及其作用大小可能不同，需辨識出主要制約因素，以支撐制定針對性應(yīng)對策略，通過調(diào)控措施使其快速達(dá)到新的平衡狀況。

3 區(qū)域水平衡理論體系及應(yīng)用前景

3.1 理論基礎(chǔ)

區(qū)域水平衡內(nèi)涵豐富且涉及問題復(fù)雜，針對其研究需要涉及水文學(xué)、水資源、水環(huán)境、水安全、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會學(xué)、生態(tài)學(xué)等多門學(xué)科或領(lǐng)域。這些基礎(chǔ)學(xué)科都是區(qū)域水平衡的理論基礎(chǔ)，且解決相關(guān)問題時(shí)需交叉融合，見圖3。鑒于以上學(xué)科均為傳統(tǒng)的學(xué)科，相關(guān)理論介紹較多，在此不再贅述。

圖3 區(qū)域水平衡的理論體系框架Fig.3 Theoretical framework of regional water balance

3.2 基本理論及應(yīng)用前景

根據(jù)區(qū)域水平衡的基本原理和主要研究內(nèi)容，對應(yīng)提出以下4個(gè)基本理論，部分為相對成熟的理論，部分為筆者首次提出，在本文中，僅簡要概述各個(gè)理論并初步分析其應(yīng)用前景。應(yīng)當(dāng)注意的是，以下理論皆為對應(yīng)平衡的最基本理論，實(shí)際上每個(gè)平衡的實(shí)現(xiàn)都需要多個(gè)理論共同參與，并非單一的對應(yīng)關(guān)系，這是人水系統(tǒng)的復(fù)雜性所決定的。

3.2.1 水資源收支時(shí)空均衡理論

“均衡”的概念廣泛應(yīng)用于許多學(xué)科或領(lǐng)域。筆者曾對“均衡”與“平衡”的關(guān)系進(jìn)行過論述[3]，簡而言之，“均衡”是一種相對穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。水資源時(shí)空均衡是指，考慮實(shí)際可能發(fā)生的各種變化，在時(shí)間演進(jìn)和空間分布上，水資源開發(fā)、利用與保護(hù)的一種相對穩(wěn)定的平衡狀態(tài)[25]。水資源收支時(shí)空均衡理論是以時(shí)空均衡理論為基礎(chǔ)、處理水資源收支平衡問題而形成的一種理論。

水資源收支時(shí)空均衡理論的應(yīng)用包括但不局限于以下3個(gè)方面：① 水收支平衡量化評估及因素辨識。用于計(jì)算水收支各要素，評估水收支平衡程度，辨析主要影響因素。② 變化環(huán)境下區(qū)域水資源收支項(xiàng)的優(yōu)化調(diào)控。為應(yīng)對條件變化，可以從收支項(xiàng)入手進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控，如人工降雨、跨流域調(diào)水等。③ 區(qū)域水資源開發(fā)- 配置- 利用- 保護(hù)多環(huán)節(jié)系統(tǒng)控制。從水資源開發(fā)- 配置- 利用- 保護(hù)多環(huán)節(jié)系統(tǒng)角度，以實(shí)現(xiàn)水資源收支時(shí)空均衡為目標(biāo)，進(jìn)行科學(xué)調(diào)控。

3.2.2 水資源供需優(yōu)化配置理論

水資源供需優(yōu)化配置理論是經(jīng)濟(jì)社會供需水平衡的基本理論，與傳統(tǒng)的水資源優(yōu)化配置理論一脈相承但又有所區(qū)別。水資源供需優(yōu)化配置理論是以工程措施與非工程措施為主要手段、以水資源可持續(xù)利用為基本準(zhǔn)則、以綜合效益最大化為總體目標(biāo)，公平高效地調(diào)配水資源以滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求。

水資源供需優(yōu)化配置理論的應(yīng)用包括但不局限于以下3個(gè)方面：① 經(jīng)濟(jì)社會供需水平衡理念創(chuàng)新。在以需定供、以供定需之間尋找一種更科學(xué)的供需平衡狀態(tài)。② 經(jīng)濟(jì)社會供需水優(yōu)化配置。在經(jīng)濟(jì)社會供需水平衡思路的指引下，通過優(yōu)化模型尋求經(jīng)濟(jì)社會供需水最優(yōu)“平衡點(diǎn)”。③ 國家或區(qū)域水網(wǎng)格局。通過經(jīng)濟(jì)社會供需水平衡分析和優(yōu)化配置，制定用水格局，支撐國家或區(qū)域水網(wǎng)布局。

3.2.3 經(jīng)濟(jì)與生態(tài)用水協(xié)同論

協(xié)同論是系統(tǒng)科學(xué)的分支理論，已在水利工程、自然地理、物理、生物、經(jīng)濟(jì)、管理等諸多學(xué)科得到了廣泛應(yīng)用。在解決經(jīng)濟(jì)與生態(tài)用水競爭問題時(shí)，需要以協(xié)同論為基礎(chǔ)形成和發(fā)展經(jīng)濟(jì)與生態(tài)用水協(xié)同論，主要理念是綜合考慮2個(gè)系統(tǒng)的特性和水資源在2個(gè)系統(tǒng)間的博弈關(guān)系，通過協(xié)同作用將復(fù)合系統(tǒng)的無序結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闀r(shí)間、空間和功能上的有序結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)用水平衡狀態(tài)提供理論支撐。

經(jīng)濟(jì)與生態(tài)用水協(xié)同論的應(yīng)用包括但不局限于以下2個(gè)方面：① 協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的水資源合理配置。經(jīng)濟(jì)用水和生態(tài)用水具有競爭性，需要協(xié)調(diào)好二者之間的關(guān)系，合理分配水資源。② 為生態(tài)用水提供保障。相對經(jīng)濟(jì)用水而言，生態(tài)用水居被動地位，在經(jīng)濟(jì)與生態(tài)用水協(xié)同論的指引下，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)用水平衡。

3.2.4 人水和諧論

人水和諧論是基于和諧理論，處理人水關(guān)系問題而形成的一種理論[26]，具有豐富的內(nèi)涵和獨(dú)特的理念，包括一套系統(tǒng)的理論體系、具體的方法論和廣泛的應(yīng)用實(shí)踐。

人水和諧論在區(qū)域水平衡中的應(yīng)用包括但不局限于以下3個(gè)方面：① 人水和諧評估應(yīng)用。包括大尺度(如國家、省)、小尺度(如城市區(qū)、灌區(qū)、開發(fā)區(qū))人水和諧評估，以及基于某一方面或其他類型的人水和諧評估等。② 在洪澇災(zāi)害、水資源短缺、水環(huán)境污染、水生態(tài)惡化等新老水問題解決中的應(yīng)用。在節(jié)水抗旱、防汛抗洪、治理水環(huán)境和水生態(tài)中，人水和諧論均可提供相應(yīng)思路和策略，區(qū)域內(nèi)可能同時(shí)存在不同的水問題，在系統(tǒng)分析、統(tǒng)籌兼顧、綜合治理的需求下，人水和諧論具有獨(dú)特的優(yōu)勢。③ 在水資源規(guī)劃、管理以及水戰(zhàn)略中的應(yīng)用。如水資源綜合規(guī)劃、水戰(zhàn)略制定、國家水網(wǎng)建設(shè)、最嚴(yán)格水資源管理制度考核、水生態(tài)文明建設(shè)、農(nóng)村水利建設(shè)、海綿城市建設(shè)、河長制實(shí)施等。

4 結(jié) 語

立足于中國水資源分布不均的顯著特點(diǎn)和解決新老水問題的迫切需求，考慮人水系統(tǒng)的復(fù)雜交互作用，提出了區(qū)域水平衡的定義，從狹義、廣義2個(gè)角度，時(shí)間、空間、系統(tǒng)3個(gè)維度解讀了區(qū)域水平衡的內(nèi)涵。對應(yīng)廣義區(qū)域水平衡的4個(gè)方面內(nèi)容，總結(jié)了4個(gè)基本原理以揭示其內(nèi)含的復(fù)雜關(guān)系和基本特征，在此基礎(chǔ)上提出了實(shí)現(xiàn)區(qū)域水平衡應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注的科學(xué)問題。闡明了區(qū)域水平衡的理論體系，包括理論基礎(chǔ)和基本理論兩部分，從研究對象和內(nèi)容出發(fā)探討了具體涉及的理論基礎(chǔ)，提出了4個(gè)基本理論并分別展望了其應(yīng)用前景。

本文是對區(qū)域水平衡概念內(nèi)涵、基本原理和理論體系的初步探討和分析，是一個(gè)框架性的總結(jié)，旨在為進(jìn)一步完善區(qū)域水平衡內(nèi)容、研究實(shí)現(xiàn)健康的區(qū)域水平衡提供參考。文中主要以定性分析和論述為主，缺乏具體的量化方法和實(shí)例應(yīng)用，部分內(nèi)容基于作者理解和文獻(xiàn)總結(jié)而來，可能還不夠完善，未來有待進(jìn)一步探索，歡迎廣大學(xué)者交流探討。