贾仰文：用水总量模型确定用水总量控制指标
时间：2013-01-28 18:09
改革开放30多年来，我国经济实现了快速稳定增长，人民生活水平不断提高。但与此同时，水资源紧缺问题也日益突出，如经济用水挤占河湖湿地生态环境用水、地下水超采的局面尚未得到根本扭转。在这样的大背景下，摆在我们面前的一个重要问题是，如何协调经济社会用水与生态环境系统用水之间的矛盾。2011年中央1号文件提出在我国实行最严格的水资源管理制度。实行最严格水资源管理制度要确立水资源开发利用控制、用水效率控制和水功能区限制纳污“三条红线”。今年年初，《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》进一步对“三条红线”管理与保障措施提出了具体要求。因此，加强水资源开发利用控制红线管理，严格实行用水总量控制是我国实现经济社会与生态环境和谐发展的重要手段和必由之路，具有十分重要的意义。
全国各规划水平年（2015年、2020年、2030年）的用水总量控制指标已在《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》中确定。目前，正在将全国用水总量控制指标分解到主要江河流域与省（市、县）三级行政区域。这项工作主要依据的是《全国水资源综合规划》。这里存在几个问题：一是虽然流域与省级水资源综合规划做到了市级行政区，但大部分县级行政区没有做水资源综合规划，或是规划工作深度不够。二是《全国水资源综合规划》的现状年为2000年（虽然最终成果参考了2008年前后的水源开发利用数据，但水文系列仍为1956—2000年），与现在的情况差别较大。三是用水总量控制指标分解涉及国家、地方、行业以及个人利益的协调，涉及公平、高效与可持续原则的平衡问题。因此，用水总量控制指标分解工作仍然是一项十分艰巨的任务，需要大量细致的调查、协调与科学决策，也离不开数学模型工具——用水总量模型的科技支撑。用水总量模型的作用是，基于“自然—社会”二元水循环理论，在科学评价流域/区域水资源量、水资源可利用量的基础上，综合考虑经济、社会、生态、环境的用水需求以及公平、高效与可持续原则，通过多目标决策分析将水资源合理分配到经济社会的各个部门，确定流域/区域各发展阶段的用水总量控制指标。
用水总量模型的主要模块构成与功能主要有6个。
一是“自然—社会”二元水循环模型。综合模拟降水—蒸发—入渗—地表径流—地下径流—河道汇流等自然水循环过程，以及蓄水—取水—输水—供水—用水—耗水—排水等社会水循环过程，分析变化环境（气候变化和人类活动）影响下的河川径流过程与地下水补给排泄过程。
二是水资源动态评价模型。动态评价变化环境下的天然河川径流量、地表水资源量、地下水资源量与水资源总量。
三是生态环境需水分析模型。根据生态系统保护与修复目标，水功能区水质目标以及河道输沙用水等，分析河道关键断面的最小生态环境流量、适宜生态环境流量，河湖湿地生态用水，确定各发展阶段的生态环境需水量。
四是经济社会需水分析模型。根据国民经济与社会发展规划、节水型社会建设规划等，分析不同节水措施下的各规划水平年经济社会需水。
五是基于多目标决策的水资源配置模型。从水资源总量中扣除生态环境用水与未控洪水，分析流域/区域地表水可利用量、地下水可开采量和水资源可利用总量，通过多目标决策分析将水资源合理分配到经济社会的各个部门，确定流域/区域各发展阶段的用水总量控制方案。
六是方案评估与不确定性分析。综合评估用水总量控制方案，分析评价与预测的不确定性，确定流域/区域各发展阶段的用水总量控制指标。
用水总量控制、用水效率控制、水功能区限制纳污“三条红线”之间存在密切的关系。例如，用水效率的提高会使相同用水总量下耗水量增加、回归地表地下水体的水量（生态环境用水）减少。因此，用水总量控制（第一条红线）指标的确定必须考虑用水效率控制（第二条红线）指标的变化；水功能区限制纳污（第三条红线）指标与枯水期的来水量最为密切，而后者受枯水期的用水量影响。所以，确立第一条红线时需要基于第二条红线指标对枯水期的用水量进行控制。而“三条红线”之间关联密切，用水总量控制指标分解时若不能很好协调，很可能出现矛盾的、不利的结果。这就需要具体研究以下3个问题。
一是用水总量控制指标与用水效率控制指标之间的关联与协调。以水资源综合规划为基础，综合考虑2015、2020、2030年的经济用水、河道内外生态环境需水及地下水保护约束，基于用水总量模型研究用水总量控制指标与用水效率控制指标之间的关联与协调方法。
二是用水总量控制指标年内分解与水功能区限制纳污指标的协调。考虑枯水期以及枯水年对水功能区限制纳污指标的影响，重点研究枯水期的用水量控制指标。
三是用水效率控制及再生水回用对水功能区限制纳污指标的影响与协调。研究用水效率的提高对排入水功能区水量的影响，研究再生水回用对水功能区纳污能力的影响，提出水功能区限制纳污指标与用水效率控制指标以及再生水回用指标的协调方法。
贾仰文：中国水利水电科学研究院水资源所总工、教授级高级工程师、博导，流域水循环模拟与调控国家重点实验室方向学术带头人
全国各规划水平年（2015年、2020年、2030年）的用水总量控制指标已在《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》中确定。目前，正在将全国用水总量控制指标分解到主要江河流域与省（市、县）三级行政区域。这项工作主要依据的是《全国水资源综合规划》。这里存在几个问题：一是虽然流域与省级水资源综合规划做到了市级行政区，但大部分县级行政区没有做水资源综合规划，或是规划工作深度不够。二是《全国水资源综合规划》的现状年为2000年（虽然最终成果参考了2008年前后的水源开发利用数据，但水文系列仍为1956—2000年），与现在的情况差别较大。三是用水总量控制指标分解涉及国家、地方、行业以及个人利益的协调，涉及公平、高效与可持续原则的平衡问题。因此，用水总量控制指标分解工作仍然是一项十分艰巨的任务，需要大量细致的调查、协调与科学决策，也离不开数学模型工具——用水总量模型的科技支撑。用水总量模型的作用是，基于“自然—社会”二元水循环理论，在科学评价流域/区域水资源量、水资源可利用量的基础上，综合考虑经济、社会、生态、环境的用水需求以及公平、高效与可持续原则，通过多目标决策分析将水资源合理分配到经济社会的各个部门，确定流域/区域各发展阶段的用水总量控制指标。
用水总量模型的主要模块构成与功能主要有6个。
一是“自然—社会”二元水循环模型。综合模拟降水—蒸发—入渗—地表径流—地下径流—河道汇流等自然水循环过程，以及蓄水—取水—输水—供水—用水—耗水—排水等社会水循环过程，分析变化环境（气候变化和人类活动）影响下的河川径流过程与地下水补给排泄过程。
二是水资源动态评价模型。动态评价变化环境下的天然河川径流量、地表水资源量、地下水资源量与水资源总量。
三是生态环境需水分析模型。根据生态系统保护与修复目标，水功能区水质目标以及河道输沙用水等，分析河道关键断面的最小生态环境流量、适宜生态环境流量，河湖湿地生态用水，确定各发展阶段的生态环境需水量。
四是经济社会需水分析模型。根据国民经济与社会发展规划、节水型社会建设规划等，分析不同节水措施下的各规划水平年经济社会需水。
五是基于多目标决策的水资源配置模型。从水资源总量中扣除生态环境用水与未控洪水，分析流域/区域地表水可利用量、地下水可开采量和水资源可利用总量，通过多目标决策分析将水资源合理分配到经济社会的各个部门，确定流域/区域各发展阶段的用水总量控制方案。
六是方案评估与不确定性分析。综合评估用水总量控制方案，分析评价与预测的不确定性，确定流域/区域各发展阶段的用水总量控制指标。
用水总量控制、用水效率控制、水功能区限制纳污“三条红线”之间存在密切的关系。例如，用水效率的提高会使相同用水总量下耗水量增加、回归地表地下水体的水量（生态环境用水）减少。因此，用水总量控制（第一条红线）指标的确定必须考虑用水效率控制（第二条红线）指标的变化；水功能区限制纳污（第三条红线）指标与枯水期的来水量最为密切，而后者受枯水期的用水量影响。所以，确立第一条红线时需要基于第二条红线指标对枯水期的用水量进行控制。而“三条红线”之间关联密切，用水总量控制指标分解时若不能很好协调，很可能出现矛盾的、不利的结果。这就需要具体研究以下3个问题。
一是用水总量控制指标与用水效率控制指标之间的关联与协调。以水资源综合规划为基础，综合考虑2015、2020、2030年的经济用水、河道内外生态环境需水及地下水保护约束，基于用水总量模型研究用水总量控制指标与用水效率控制指标之间的关联与协调方法。
二是用水总量控制指标年内分解与水功能区限制纳污指标的协调。考虑枯水期以及枯水年对水功能区限制纳污指标的影响，重点研究枯水期的用水量控制指标。
三是用水效率控制及再生水回用对水功能区限制纳污指标的影响与协调。研究用水效率的提高对排入水功能区水量的影响，研究再生水回用对水功能区纳污能力的影响，提出水功能区限制纳污指标与用水效率控制指标以及再生水回用指标的协调方法。
贾仰文：中国水利水电科学研究院水资源所总工、教授级高级工程师、博导，流域水循环模拟与调控国家重点实验室方向学术带头人
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来源：水利局
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