水资源合理配置浅析中国节水灌溉网.docx

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水资源合理配置浅析中国节水灌溉网

水资源合理配置浅析

中国水利水电科学研究院  甘泓李令跃尹明万

一、水资源合理配置基本概念

1．基本概念

水资源合理配置可以定义为：

在一个特定流域或区域内，以有效、公平和可持续的原则，对有限的、不同形式的水资源，通过工程与非工程措施在各用水户之间进行的科学分配。

实际上，水资源合理配置从广义的概念上讲就是研究如何利用好水资源，包括对水资源的开发、利用、保护与管理。

在中国，特别是华北和西北地区。

实施水资源合理配置具有更大的紧迫性。

其主要原因：

一是水资源的天然时空分布与生产力布局不相适应，二是在地区间和各用水部门间存在着很大的用水竞争性，三是近年来的水资源开发利用方式已经导致产生许多生态环境问题。

水资源的合理配置是由工程措施和非工程措施组成的综合体系实现的。

其基本功能涵盖两个方面：

在需求方面通过调整产业结构、建设节水型社会并调整生产力布局，抑制需水增长势头，以适应较为不利的水资源条件；在供给方面则协调各项竞争性用水，加强管理，并通过工程措施改变水资源的天然时空分布来适应生产力布局。

两个方面相辅相成，以促进区域的可持续发展。

合理配置中的合理是反映在水资源分配中解决水资源供需矛盾、各类用水竞争、上下游左右岸协调、不同水利工程投资关系、经济与生态环境用水效益、当代社会与未来社会用水、各种水源相互转化等一系列复杂关系中相对公平的、可接受的水资源分配方案。

合理配置是人们在对稀缺资源进行分配时的目标和愿望。

一般而言，合理配置的结果对某一个体的效益或利益并不是最高最好的，但对整个资源分配体系来说，其总体效益或利益是最高最好的。

而优化配置则是人们在寻找合理配置方案中所利用的方法和手段。

2．水资源体系与经济系统和生态系统的关系

以往的水资源系统，研究的是如何对国民经济起到保障作用，即研究水资源量对国民经济的工农业生产和人民生活进行有效供应。

随着经济的发展和入口的增加，用水量迅速增长，造成水资源短缺和水环境恶化，从而也唤醒人们对如何利用水资源应有一个清醒的认识：

不仅要研究水资源数量上的合理分配，还应研究水资源质量的保护；不仅研究水资源对国民经济的效益和人类生存的需要，还应研究水资源对人类生存环境或生态环境的支撑作用；不仅研究如何满足当今社会对水资源利用的权利，还应研究如何满足未来社会对水资源利用的权利。

因而，水资源合理配置体系不仅应适合经济发展和人民生活的需求，还应尽可能地满足人类所依赖的生态环境对水资源的需求，以及未来社会对水资源的基本需求。

水资源系统与人类社会和生态系统具有如图1所示的密切关系。

其中一个系统的变化将会同时影响另外两个系统朝正负两个方向产生相应的变化。

生态系统对人类社会不仅提供生活生产材料（a），而且具有气候调节（b）、水土保持（c）、环境美观（d）、旅游娱乐（e）等功能；人类社会对生态系统也具有很大的作用力．林业、渔业等生物资源掠夺性开发利用（f）对生态系统的天然平衡会造成破坏。

生态系统依赖于水资源，水源的枯竭会导致植被退化（g）、土地荒漠化（h）、动植物大量消亡（i）等严重生态事件，而水质的退化（j）也会造成水资源使用功能的下降，造成对植被、鱼类等生态系统主体的严重损害。

生态系统对水资源系统也具有重要的调节、涵养以及水质净化（k）等功能。

生态系统退化将会产生水土流失和渠库淤积

（1）、汛期降雨的调节和水源涵养（m）能力的降低等。

人类社会与水资源系统需求（n）与供给（o）的密切关系更是不言而喻的。

图1人—水—生态三系统的相互作用

二、水资源合理配音基本原则及主要任务

1．基本原则

水资源包括河流、湖泊、水库中的地表水、地下水、洪水以及经过高新技术处理后的脱盐水。

人口增加、生活改善对稀缺水资源的（水量与水质）需求日益激烈。

因而，对已有水资源的有效利用日显重要，有必要依据社会目标制定有效、公平的经济策略。

经济效益是衡量在给定资源条件下创造的财富量，而社会公正则体现在社会各行业各单一团体中对总的财富的分配。

水资源的许多分配结构都试图体现这种有效与公平的结合。

根据稀缺资源分配的经济学原理，水资源合理配置应遵循有效性与公平性的原则，在水资源利用高级阶段，还应遵循水资源可持续利用的原则，即有效性、公平性和可持续性应是水资源合理配置的基本原则。

有效性原则是基于水资源作为社会经济行为中的商品属性确定的。

以纯经济学观点，由于水利工程投资，对水资源在经济各部门的分配应解释为：

水是有限的资源或资本，经济部门对其使用并产生回报。

经济上有效的资源分配，是资源利用的边际效益在用水各部门中都相等，以获取最大的社会效益。

换句话说，在某一部门增加一个单位的资源利用所产生的效益，在任何其他部门也应是相同的。

如果不同，社会将分配这部分水给能产生更大效益或回报的部门。

由此可见，对水资源的利用应以其利用效益作为经济部门核算成本的重要指标．而其对社会生态环境的保护作用（或效益）作为整个社会健康发展的重要指标，使水资源利用达到物尽其用的目的。

但是，这种有效性不是单纯追求经济意义上的有效性，而是同时追求对环境的负面影响小的环境效益，以及能够提高社会人均收益的社会效益，是能够保证经济、环境和社会协调发展的综合利用效益。

这需要在水资源合理配置问题中设置相应的经济目标、环境目标和社会发展目标，并考察目标之间的竞争性和协调发展程度，满足真正意义上的有效性原则。

公平性原则以满足不同区域间和社会各阶层间的各方利益进行资源的合理分配为目标。

它也许遵循有效性原则，也许不遵循。

它要求不同区域（上下游、左右岸）之间的协调发展，以及发展效益或资源利用效益在同一区域内社会各阶层中的公平分配。

例如家庭生活用水的公平分配是对所有家庭而言的，无论其是否有购水能力，都有使用水的基本权利。

也可以依据收入水平采用不同的水价结构进行分水。

可持续原则可以理解为代际间的资源分配公平性原则，它是以研究一定时期内全社会消耗的资源总量与后代能获得的资源量相比的合理性，反映水资源利用在度过其开发利用阶段、保护管理阶段和管理阶段后，步入的可持续利用阶段中最基本的原则。

它要求近期与远期之间、当代与后代之间对水资源的利用上需要有一个协调发展、公平利用的原则，而不是掠夺性地开采和利用，甚至破坏，即当代人对水资源的利用，不应使后一代人正常利用水资源的权利受到破坏。

2．主要任务

水资源合理配置是针对水资源短缺和用水竞争提出的，其实施通过水资源配置系统来实现。

由于水本身的资源、环境、社会和经济属性，决定了水资源合理配置所涉及的内容相当广泛，而对其研究的主要任务则包括：

社会经济发展：

探索适合本地区或流域现实可行的社会经济发展规模和发展方向，推求合理的工农业生产布局，及社会对经济产品的可能需求。

水资源需求：

研究现状条件下的各类用水结构、水的利用效率，提高用水效率的主要技术和措施，分析预测未来居民生活水平提高、国民经济各部门发展以及生态环境保护不同条件下的水资源需求。

水环境污染：

评价现状水环境质量，研究工农业生产所造成的水环境污染程度，制定合理的水环境保护和治理标准，分析各经济部门在生产过程中各类污染物的排放率及排放总量，预测河流水体中各主要污染物的浓度和环境容量。

水价：

研究水资源短缺地区由于缺水造成的国民经济损失，水的影子价格，水利工程经济评价，水价制定依据，分析水价对社会经济发展的影响、水价对水需求的抑制作用。

水资源开发利用方式与工程布局：

现状水资源开发利用评价，供水结构分析，水资源可利用量分析，规划工程可行性研究，各种水源的联合调配，各类规划水利工程的合理规模及建设次序。

供水效益：

分析各种水源开发利用所需的投资及运行费，根据水源的特点分析各种水源的供水效益，包括工业效益、农业灌溉效益、生态环境效益，分析水工程的防洪、发电、供水三方面的综合效益。

生态环境质量：

生态环境质量评价，生态保护准则研究，生态耗水机理与生态耗水量研究，分析生态环境保护与水资源开发利用的关系。

供需平衡分析：

在不同的水工程开发模式和区域经济发展模式下的水资源供需平衡分析，确定水工程的供水范围和可供水量，以及各用水单位的供水量、供水保证率、供水水源构成、缺水量、缺水过程及缺水破坏深度分布等情况。

水资源管理：

研究与水资源合理配置相适应的水资源科学管理体系，包括建立科学的管理机制和管理手段，制定有效的政策法规，确定合理的水资源费、水费计收标准和实施办法，培养合格的水资源科学管理人才等。

技术与方法研究：

水资源合理配置分析模型开发研究，如评价模型、模拟模型、优化模型的建模机制及建模方法，决策支持系统、管理信息系统的开发，GIS高新技术的应用。

水资源合理配置工作涉及江河流域规划中主要基本资料的收集整编、社会经济发展预测、江河流域总体规划、水资源供需预测与评价、灌溉规划、城乡生活及工业供水规划、水力发电规划、航运规划、水污染防治规划、水资源保护规划、控制性枢纽的主要工程参数及建设次序的选择、环境影响评价、经济评价与综合分析。

此外，还涉及水资源管理中的取水许可制度，水费及水资源费制度，水管理模式与机构设置，水权市场，水资源配置系统的优化调度，控制性枢纽的多目标综合利用，水管理信息系统建设（包括防汛、水量与水质监测）等内容。

因此，水资源合理配置贯穿了区域水资源规划与管理的主要环节，是一个复杂的决策问题。

三、水资源合理配置机制

1．合理配置的目标量度

依据水资源合理配置的基本原则，其目标应满足有效性原则、公平性原则和可持续性原则。

目标的量度应以同时满足这三个原则为基本计算标准。

设不同用水户或用水部门用水量为X，当仅考虑用水经济、社会和环境等方面所产生的效益时，用水目标是以其效益最大为基本目标度量值，可表示为：

（1）

其中：

Z为目标函数值；i用水户或用水部门；C为用水效率系数，对经济效益而言为与水价有关的效率系数，对社会和环境效益而言也可表示相应的效益系数，例如就业机会、粮食产量、BOD（生物耗氧量）排放量、水环境质量、水面面积、绿洲面积等;f则反映用水量所产生效益的函数关系，即生产函数，它代表水资源利用对于经济、社会和环境效益的转化能力。

这仍是一个度量经济、社会和环境协调发展的多目标问题，目标间的竞争性和具体量化问题则是一个多目标决策问题。

若考虑用水在地域间和不同收入者间的公平分配原则，则式

（1）应改写为：

（2）

其中R为公平系数或公平性权重，并且有：

R贫穷地区＞R富裕地区和低低收入者＞R高收入者

（3）

当考虑时间因素时，X、C和R均认为可随时间或时代t而变化，从而有：

（4）

g为相应的函数关系。

可持续原则实际上是代际间的水资源利用公平性原则，它要求不同时代的水资源利用权利及其效益维持不衰减，尽管各用水户的用水量及其相关系数可以随时间变化，其产生的综合效益值也有很大差别，但后一代人的总用水效益不应小于前一代人的总用水效益，才能保持可持续发展的基本要求。

即：

Zt+1≥Zt

（5）

（6）

实际上，由于人类社会经济的快速发展，片面地强调Z1中的经济有效性，很少追求环境和社会有效性，对Z2的研究也很肤浅，尚未真正考虑Z3的要求，使得Zt+l往往远远小于Zt从而造成人类自身的生存环境恶化，产生资源的无效利用、不公平利用和不可持续利用的严峻局面。

2．合理配置的主要平衡关系

在以区域可持续发展为目标的水资源合理配置过程中，还必须保持若干基本的平衡关系，才能保证合理配置策略是现实可行的。

水资源合理配置中的基本平衡关系包括：

（1）水资源量的需求与供给

在长期发展过程中无论是需水还是供水均是动态的，因而供需间的平衡关系只能是动态平衡。

从需水方面看，主要的影响因素是经济总量、经济结构和部门用水效率。

经济总量在各年增长的快慢是最主要的影响因素，在较大程度上决定着需水增长的快慢；经济结构反映了单位产值耗水率不同的各经济部门对经济总量的贡献，可以通过调整产业结构达到提高水资源利用效率的目的；部门用水效率则反映了技术进步程度、节水水平及节水潜力。

对于经济总量和产业结构及其变化均是服从于经济发展自身规律的，用水效率受用水技术和管理水平控制。

在供水方面，影响供水的主要因素为供水的工程能力和调度策略。

供水工程由利用当地地表水的蓄、引、提工程，地下水井群，污水处理与回用设施，以及从区外调水等工程组成；调度策略是指在一定的来水情况、蓄水状况、供水优先级别及各种综合利用要求下的各种可行调度方案。

显然，在发展过程中工程供水能力的扩大要涉及到规划工程的开发规模、开发次序及不同的工程组合方案。

同理，在一定的需水过程、来水情况和工程组合条件下，不同的调度策略对区域可持续发展的经济、环境与社会发展诸目标满足的程度也不一样。

在水资源量需求与供给双方均是变量的情况下，动态平衡的保持只能在一定时期和一定程度内。

当供水能力大于需求时，会造成资金的积压，反之则会由于缺水而造成国民经济损失。

在缺水的情况下，减少对不同部门的供水以及减少程度和时段的不同均会导致不同的缺水损失，因而找出较为合理的动态供需平衡策略，便成为水资源优化配置的主要任务之一。

（2）水环境的污染与治理

与水资源量的需求与供给一样，水环境的污染和治理两方面也是动态平衡。

进入水环境的污染物来源于两个方面，上游随流而下及当地排放。

当地排放的污染物总量及种类与经济总量、结构及分部门单位产值排放率有关。

由于我国目前污染物排放量的统计数据仍不完全，一般对生物耗氧量BOD、化学耗氧量COD和氨氮总量进行研究已可满足区域水资源优化配置的要求。

在水环境的污染治理方面，主要的影响因素是污水处理率、污水厂处理能力、污水处理级别，以及处理后的污水回用率。

不同的处理工艺、处理规模、处理级别和回用量显然有不同的处理费用，因而也存在着对污染治理策略的优化问题。

水环境的污染与治理之间的动态平衡包含着两方面的内容，即污水排放量与处理量、回用量之间的平衡，以及各类污染物质的排放总量与去除总量之间的平衡。

因此，还必然要涉及到污水中的各类污染物的浓度。

此外，水环境的污染与治理平衡和水资源量的供需平衡间是相互联系的。

因为对任何水体来说没有一定的质便没有一定的量，污染导致的水质严重下降会极大地减少有效水资源量，同时处理后可回用的污水也将增加有效供水量。

因此在进行水量与水质的综合平衡时要充分考虑到两者的相互作用与转化。

（3）涉水投资的来源与分配

涉水投资包括节水、水资源的开发利用和水环境的治理保护所需的建设资金和运行管理费用。

由于水资源开发利用和水环境治理保护均是重要的社会基础产业，具有建设周期长和投资额巨大的特点，因而投资的来源与分配之间的动态平衡是水资源合理配置策略得以实施的重要条件之一。

投资的来源取决于总投资额的大小及国民经济各部门之间的投资分配比例。

而总投资则来源于区内积累和区外投资。

对任一地区而言，其总投资额的主要部分均来自于本身的经济积累。

由于积累与消费构成了几乎全部的最终需求，而最终需求与中间需求构成了总产值，因而经济积累的大小取决于经济的总规模和积累与消费在最终需求中的比例。

水投资的使用主要分为水资源开发利用和水环境的保护治理两个方面。

在开发利用投资中，包括了防洪、城市供水、水力发电、灌溉和为其他综合利用目的服务的各类蓄、引、提工程和节水措施的投资及运行管理费用。

水环境的保护治理则包括河道整治、水源地涵养、水土保持及各类水污染治理工程。

在多水源供水的条件下，投资在节水、当地地表水、地下水、回用水及外调水之间有一个分配问题，对同是利用地表水的不同备选工程而言也有一个选择的问题，因而投资与水资源配置系统内工程组合、工程规模及建设次序密切相关。

水资源的来源与分配间的平衡是通过水量的供需平衡及水环境的污染及治理平衡来实现的。

经济的不断增长需要更多的水，提供更多的水就要求扩大供水能力，从而要求更多的投资，在一定的经济积累水平下给水部门的投资增加会导致对其他经济部门投资的减少，从而影响到这些部门今后的固定资产形成。

部门固定资产规模及增长速度的变化又会反过来影响需水并进而影响今后的水投资平衡态势。

水环境的治理和保护与水投资之间也存在着上述关系。

经济规模的增加一般会向外环境释放出更多的污染物从而使环境恶化，为改善环境要进行清洁生产并加大治理力度从而要求更多的环境投资，给环境投资增加会挤占其他部门的投资并影响经济发展的格局。

这一经济格局的改变也会反过来影响今后的环境平衡态势。

同样，生态平衡与水量的供需平衡、水投资平衡之间也存在着广泛联系。

（4）水生态平衡

在我国干旱、半干旱地区，由于水的开发利用所导致的生态环境问题已越来越严重，河流、湖泊萎缩，甚至于涸，荒漠化加剧，耕地的次生盐渍化等现象已引起广泛关注。

在西北内陆地区，没有绿洲就没有人类，绿洲生态是西北内陆地区人类社会赖以生存与发展的基础。

而保护绿洲生态就离不开水，因此绿洲生态需水是总需水中不可或缺的组成部分之一。

天然生态系统是人工绿洲生态系统与荒漠区之间的过渡带，是人工生态系统的外围屏障。

水是维持干旱区生态系统最重要的基本元素，生态系统耗水机制是生态保护的主要研究对象。

生物体耗水特别是植物体耗水是生物体新陈代谢活动的载体。

因此，天然生态系统的耗水必须纳入水资源合理配置研究的范畴之内，同时为维系生态系统用水的消耗，应保持生态需水的平衡关系。

在研究水资源合理配置的同时，研究水生态系统的平衡也是其主要内容之一。

可以看出，水资源合理配置中上述四种基本平衡关系是相互联系和相互影响的，其间的关系极为复杂。

这一事实说明只有采用系统的定量优化方法，从整体出发对四种平衡关系同时进行调整，才能协调好各类基本平衡关系，使区域水资源优化配置策略更加符合实际情况。

3．水资源分配机制

水资源分配机制主要包括四种，即以边际成本价格进行的水分配、以行政管理确定水价及相关政策进行水分配、以水市场机制进行水分配和用水户自主进行水分配。

以边际成本价格进行水分配的指导思想是确定一个目标水价，使其等于最后增加一个单位供水量的边际成本。

水价（或水的边际值）与边际成本相等的水量分配被认为是经济上有效和社会最优的水资源分配方式。

这个有效性指标使经济各部门总产值达到最大。

水不像一般商品一样容易管理，它被广泛地认为是公共财产，大型水工程投资一般私人企业无力承受。

例如大型灌区的管理，是由政府对水量进行通盘考虑后，对各个部分进行分配的。

家庭生活供水、市政供水、农村生活供水、农村卫生计划等都体现了政府行政管理的作用。

政府通过用水许可证的发放、各工业企业取水和废污水的排放的调节调度等手段，也对大部分工业用水进行控制。

尽管水力发电不直接消耗水量，但需要通过政府的行政管理确定水电站的建设以及改变了河道水量状况的调度规则。

其他还有渔业用水、野生动物保护的湿地建设、航运等都限制在整个社会用水的约束机制中，需要用行政管理手段进行协调分配。

国家政府由于是惟一包含所有用水户的机构，其在跨部门用水分配中具有很强的作用。

严格经济意义上的竞争性市场应具有如下条件：

市场内存在着同样的买方和卖方，他们完全了解市场规则，支付相同的交易成本；各买方和卖方的决策完全是相互独立的;任何个体的决策都不影响其他个体的交易结果；每一个体（或代理商）都以追求最大利益为目标。

在此条件下，供求双方决定了市场交易量和价格。

商品（或资源）将从低价位移向高价值，因此，基于市场的分配被认为对个体和社会都具有经济上的有效性。

对于水而言，有时需要政府参与创造必要的市场运作条件。

例如，确定原始的水权分配方案、制订管理上和法律上的交易规则、建设必要的基础设施进行水的传输等。

市场机制的运行，使供水能够在各部门中的利用获得较高的价值，而不必投资新的高成本水资源工程。

同时，水市场允许对在较低价位售的水加以补偿，从而促使水得到更有效的利用。

由用水户自主组成水分配管理机构进行水量分配的机制，来源于农民灌溉用水的分配，居民生活用水则产生于对公共水井的管理。

这种水分配机制的主要优点在于它具有对满足当地用水需求所采取的分水模式的潜在适应性。

由于用水户直接参与水的利用，无论是农业灌溉、居民生活、工业企业用水，他们都掌握着比行政管理人员所掌握的更充分的信息，不必依赖固定的分水规则进行分水。

可以根据当时的具体情况，通过协商随时增加或减少水量的分配。

中国的水资源分配机制目前仍是以行政管理为主的形式存在，还不能在多种分配机制下，达到多样性的分配管理体制，尚不能满足水资源分配有效性、公平性与可持续性的要求，离社会主义市场经济规律也有一定的距离，从而造成用水矛盾突出、用水浪费严重、生态环境恶化等结果。

随着社会主义市场经济和水资源价格体系的不断完善，水资源分配机制的多样性将会使水资源分配趋于合理，最终实现水资源可持续利用的目的。