[科普中国]-水资源可持续利用

既能满足当代经济社会发展需求，又能保证子孙后代发展经济社会需求的水资源利用。水资源虽是可再生资源，但时空分布不均匀，变化具有不确定性，又容易受到污染。利用水资源必须遵循科学的可持续原则，否则既不利于当代，也会危及子孙后代1。

一、释义水资源可持续利用为保证人类社会、经济和生存环境可持续发展对水资源实行永续利用的原则。可持续发展的观点是20世纪80年代在寻求解决环境与发展矛盾的出路中提出的，并在可再生的自然资源领域相应提出可持续利用问题。其基本思路是在自然资源的开发中，注意因开发所致的不利于环境的副作用和预期取得的社会效益相平衡。在水资源的开发与利用中，为保持这种平衡就应遵守供饮用的水源和土地生产力得到保护的原则，保护生物多样性不受干扰或生态系统平衡发展的原则，对可更新的淡水资源不可过量开发使用和污染的原则。因此，在水资源的开发利用活动中，绝对不能损害地球上的生命支持系统和生态系统，必须保证为社会和经济可持续发展合理供应所需的水资源，满足各行各业用水要求并持续供水。此外，水在自然界循环过程中会受到干扰，应注意研究对策，使这种干扰不致影响水资源可持续利用。

二、实现水资源可持续利用的机理实现水资源可持续利用的机理包括：

(一) 水的循环规律是水资源得以循环利用的保证

水资源优越于大多数其他自然资源在于其可通过太阳能的作用使陆地上的水源不断得到更新和补充，从而使维持一切生命活动的水源不断更新。但是随着人类社会的不断前进和人口的增长，人类对水资源开发利用和治理的广度和深度越来越大，对水的需要不断增加，而自然界所能提供的可以得到更新和补充的新鲜水量却有一定限度，因而在一些地区出现了水资源的供需失衡；有些地区因过度开发和污染破坏了当地的水源，直接威胁人类生存的环境、，因而人们要求保持水资源的持续利用并改善人类的生存环境，从而引出水资源承载能力的概念，相应而言，各个地区均需拥有水资源承载能力所能维持的承载水量，该水量必须能在水循环的条件下得以持续维持。

(二) 水量守恒原理是水资源得以持续利用的客观现实

水量守恒原理，就是指一定量的水在其循环运动过程中，可以变换形态和存在空间，但其数量不变。具体来说，在循环中，能够在一年或多年之间可以得到恢复的水量，该部分水量可以由人类控制、调节并能按照需要供应，并以它作为分析水供需关系的依据。

作为该部分水量应具有以下特征：

1、能按照社会的需要提供或可能提供的水量；

2、该水量拥有可靠的来源，且该来源通过水循环不断能得到更新和补充；

3、该水量可由人工加以控制；

4、该水量和水质能够适应用水要求；

5、该水量主要功能系供水，兼具生态功能2。

三、水资源可持续利用评价方法可持续发展评价涉及评价标准的选择，指标权重的确定，评价模型的选取等，在具体方法设计时，既要注重方法的科学性，又要考虑不同类型指标对于不同方法的具体要求，从而提高评价结果的准确性、可靠性及应用性。

用于水资源可持续发展评价的方法有层次分析法、灰色关联法、灰色聚类法、主成分分析法、模糊综合评价法、数据包络法、聚类分析法、综合指数法、投影寻踪法、物元理论、熵法等，这些方法各有其适用条件和局限性。

(一) 灰色关联度法灰色关联是指事物之间不确定性关联，或系统因子与主行为因子之间的不确定性关联。它是基于行为因子序列的微观或宏观几何接近，以分析和确定因子间的影响程度或因子对主行为贡献测度的一种分析方法。灰色关联法只适用于指标较少的简单模型。灰色聚类方法是根据灰色关联矩阵或灰数的白化权函数将一些观测指标或观测对象比较客观地分型定类，但通常灰色聚类方法实现起来比较困难，且主观性较强。

(二) 灰色聚类法通过确定各指标的白化函数、聚类权、聚类函数。获得聚类向量，最后根据聚类向量判断评价对象所属灰类。但其受到指标量化和算子选择方法的限制。

(三) 主成分分析法主成分分析法是一种高维综合评价法，其本质是对高维变量系统进行最佳综合和简化。同时客观地给出各个指标的权重，避免主观的随意性，较好地解决建立指标体系全面性与独立性的矛盾，是一种较好的评价方法。其优点是把涉及经济、社会、资源和环境等方面的众多因素组合为一无量纲指标，解决了不同量纲的指标之间的综合性问题。不足之处是主成分分析在第一个主成分分量的贡献率小于85%时，需要将几个分量合起来，使贡献率大于85%，对于这种情况，虽然处理方法很多，但目前仍没有统一的标准。因子分析由于求解不具有唯一性。在选择评价问题的适合解时，如何采用选择适合标准，目前还有各种不同的看法。

(四) 数据包络方法DEA方法为数据包络分析的简称，是1978年美国运筹学家Charnes等在“相对效率评价”的基础上发展起来的一种系统分析方法。它主要采用数学规划方法，以相对效率概念为基础，利用观察到的数据样本资料，把每一个被评价单位作为一个决策单元。再由众多DMU构成被评价群体，通过对投入和产出比率的综合分析。以DMU中各个投入和产出指标的权重为变量进行评价运算。确定各DMU是否为DEA有效，同时还可用投影方法指出非DEA有效的原因及应改进的方向和程度。由于DEA方法不需要预先估计参数，在避免主观因素、简化运算和减少误差等方面有着不可低估的优越性。

(五) 聚类分析法采用模糊数学的聚类分析方法，给出隶属度函数，对数据进行区间划分，以确定其分类。数据进行区间划分，以确定其分类。

(六) 模糊综合评价——模糊评判法采用模糊联系合成原理进行综合评价，该法的特点是能够将定性、定量指标进行量化。难点在于模糊隶属函数的确定。模糊数学有关理论在具有模糊性的复杂大系统问题上具有其自身的特点和较好的处理能力。这主要是由于模糊数学理论及有关的方法是专门针对事物模糊性而提出的有效的手段。模糊综合评价方法能够很好地处理定性问题。

(七) 投影寻踪法20世纪70年代．Friedman和Turkey提出了多元数据分析的投影寻踪(projection pursuit.PP)新算法．该方法能在一定程度上解决多指标样本分类等非线性问题，是一种处理高维、非线性、非正态数据信息的一种有效方法。投影寻踪法是处理多因素复杂问题的一种统计方法，是较为理想的多因素综合评价方法，该方法集判别、聚类和预测于一体，可广泛应用于多因素综合评价。

对于涉及多因素的水资源可持续利用评价，应该在最少的人为因素影响情况下，正确分析各个影响因素之间的相巨作用和关系，从而得出反映各因素特征信息的综合评价结果。因此，投影寻踪法目前在水资源领域应用较广。由于水环境及水资源评价系统往往是由多个非线性指标综合决定的，因此投影寻踪方法用于水科学系统的评价，具有评价等级分辨率较高，评价客观等优点，已广泛地应用于水质评价、水资源承载力分析、水利工程的优选、洪水预报。

(八) 熵值法基于熵权的水资源短缺风险模糊综合评价就是在运用信息论中的熵技术计算各评价指标的权重的基础上，结合传统的模糊综合评判法对水资源短缺风险进行评价。熵权法确定权重由于其客观合理性，已在工程技术、社会经济、环境科学等领域得到广泛的应用。

水资源可持续利用模糊综合评价是根据水资源可持续利用评价指标集。利用模糊数学有关原理和方法，建立模糊评价综合模型。对一个地区的水资源可持续利用状况进行评价，从而全面地分析其水资源可持续利用程度。模糊综合评价具有一定的主观性。

水资源系统本身具有随机性和模糊性特征，系统评价要求客观性。一般的评价方法单独使用无法同时满足这两个方面的要求。投影寻踪、物元模型具有较强的客观性，但水资源可持续利用评价体系的模糊性评价具有模糊性，包括某些指标具有模糊性使得该方法无法完全反映水资源可持续利用这种复杂评价对象的真实情况。因此，将模糊层次分析法与投影寻踪模型或物元模型结合起来应用到水资源可持续利用评价中3。

四、我国水资源可持续利用对策针对上述主要的制约因素或矛盾，结合水资源在我国经济社会发展中的特殊作用、水本身的特殊性以及可持续发展的本质要求，提出如下基本对策。

(一) 强化节约意识，建设节水型社会最严格的水资源管理制度

我国是一个水资源不多、缺水严重的国家，人均占有量随人口增加逐渐减少，目前只有世界人口的1/4，被列为世界人均水资源13个贫水国家之一。而人口的持续增长、经济的快速建设、人民生活水平的提高，都离不开没有可替代资源的水。因此，在水资源总量有限的条件下，不实行保护性和持续性的开源节流措施，是无论如何也解决和满足不了供需矛盾和日益增长的用水需求的。节约用水不是权宜之计，而是持续性策略，并逐渐形成节水型社会。

节约用水，建立节水型社会不可能自发的形成，需要政府重视并大量的艰苦工作。这里既有认识的问题，也有政策和管理的问题，还有科学技术和经费投入等问题。但是，只要坚持科学发展观，坚持水资源市场化与公益性相结合，坚持政策引导和目标导向，节水型社会的建设是可以预期的。

(二) 合理开发水资源，适度增强供水能力

2011年底我国供水总量6107亿m3，约占水资源总量22%，总的开发利用率并不算高，还有较大潜力提高供水能力。但是，我国水资源的时空分布和理用情况极不均衡，需要大力增加供水能力的北方缺水地区，当地水资源开发利用程度已经较高，其地表水的利用率已达43%～68%，地下水开发程度达40%～81%。据国外研究经验指出：当地区人均水资源量少于500 m3，水资源开发利用程度达到70%时，如不采取复杂高效用水措施和生态环境保护措施，必将造成严重的社会与生态问题。目前华北地区人均水资源量≤500 m3，按水资源开发控制现状已属于水资源超载区。因此，再增加当地供水量是相当困难的。如采用南水北调引水工程，增加北方用水，无论东线和中线，开发难度和资金投入都越来越大。至于开发西线调水工程解决西北干旱地区的供水缺水问题将更困难。

现在的水资源开发必须与保护水资源、防止水环境污染、改善生态环境和地区经济发展同步规划，有计划的实施，以维持地区人口、资源、环境与发展的协调关系。因此，必须做好综合规划，包括流域或地区的水资源评价、水环境容量及水的承载能力分析，以及从宏观到微观的水资源保护、水污染防治和防洪减灾的全面规划等，以最小的代价取得水资源对持续发展的最大支持和效益。

(三) 保护水环境，防止水污染，改善水生态环境

我国目前水环境污染是相当严重的。彻底解决已经污染了的水资源，使污水资源化，必须采取各种技术措施和管理措施。我国制定的经济、城乡和环境建设“三同步”(同步规划、同步实施、同步发展)方针、超标罚款等政策取得了一定成效。但不可否认，这些方针和政策并未扼制住环境恶化的势头，局部改善而整体恶化的趋势仍在继续。

工业是我国水环境的最大污染源，对工业污染源的治理应作为水污染防治的重点。防治水污染的最好途径是加速建立环境保护产业和推行清洁生产技术。环保保护产业是指其产品和劳务用于防治环境污染、改善生态环境、保护自然资源等方面的产业部门，其中包括环保机械和环保用品的制造业。清洁生产技术是包括节省原材料、消除有毒原材料和削减一切排放和废物数量与毒性，将污染尽量消灭与生产过程之中的生产方式与技术。如改革原料路线和产品种类，采用高效低耗的生产工艺及设备，使原料、材料、能源的消耗减至最少，使生产的废物量减至最小，并使废料、废物尽可能的“变废为宝”。

(四) 综合治理洪涝灾害，保障生产与社会安全

为了提高现有防洪能力，尽量减少洪灾损失，需要采取工程与非工程相结合的防洪措施。用工程手段控制一定防洪标准的洪水，用非工程措施(包括行政、法制、经济、管理等)减缓工程措施不能防御的洪水而带来的洪灾损失。洪水是自然环境系统的一个组成部分，过分强度对洪水的控制，甚至从政绩等方面考虑万无一失，无论在从经济上还是技术上，都是不可取的。

洪水防治应树立疏而非堵的理念。此外，洪水在一定程度上是自然生态平衡和物质循环的反映，没有也不可能完全控制。因此，需要制定有关防洪政策、防洪法、洪水保险和防洪基金等制度，把工程的和非工程的措施结合起来，共同对付洪水灾害和保障社会发展。治减缓水旱灾害损失，还应与水土资源综合开发、保持水土、植树造林等结合起来，共同支持再生资源的恢复能力，促进经济社会的持续发展。总之，防治灾害必须是开发性的防治，开发资源必须是与防治不利影响结合起来，贯彻可持续发展的要求。

(五) 加强水资源管理，保证水资源持续利用

目前，我国的水资源管理，随着国家经济体制和经济增长方式的转变，正在进行管理体制的改革。但总的来说，还跟不上经济社会发展形势的步伐，显得迟缓不力。譬如，水资源管理部门要求节约用水、保护水质、减少污染，而各行业的生产部门为追求产值却依旧我行我素，不惜浪费水资源，甚至污染水体。类似现象，不仅城市、农村存在，个别的水利部门也存在。因此，加强管理不但现在要强凋、要行动，就是将来随着情况变化、科技进步，管理制度的安排和制度变迁也是存在的和需要的。

水资源管理内容繁多，重点要加强水资源产权管理、全国水资源总体开发利用、保护、防治规划和合理配置水资源等管理，研究制定有关水资源政策、法律、协调机制和水资源产业行业管理等。管理的手段，除行政、法律、宣教外，经济和科技手段的结合将越来越重要。

(六) 建立水资源核算体系，提高水资源综合效益

加强水资源开发力度，强化水资源科学管理，是提高水资源供水能力的重要措施，但完全依赖国家资金投入，既有实际困难，也影响国力的全面发展。因此，随着国家经济体制改革的深化，要加强和建立基于市场机制和宏观调控相结合的水资源管理体系，转变水资源产业运行机制，提高水资源综合效益。

建立水资源核算体系，明确水资源所有者、使用者和开发者的权利和义务，并逐渐将水资源核算纳入国民经济核算体系，使水资源的储蓄控制和消耗减少在国民经济核算中得到具体表现且水资源的投入产出关系得到有效反映。通过这样，可以明晰水资源的盈亏、供水与用水的轻重缓急、节水与浪费水的效益差异，并可指导协调水资源开发利用保护与经济发展之间的关系4。

本词条内容贡献者为:

吴俊文 - 博士 - 厦门大学