水资源优化配置研究进展探析

闫凤荣

摘 要：水是生命之源， 它在人类生活和社会发展中有着不可替代的作用。然而， 水资源的开发利用面临着以下几个方面的问题：供需矛盾问题突出；水环境恶化加重， 水资源利用率降低；水资源浪费依然严重。为了更好地解决上述问题， 进行水资源合理的开发、调配势在必行。

关键词：水资源；优化配置；研究；进展

一、水资源优化配置理论研究

（一）定义

它是指人类通过工程和非工程等一系列措施， 改变水资源在自然界中的时空分布， 从而更加合理的利用水资源。其主体内容包括以下几点：开源与节流兼顾；利用与治理兼顾；科学指导， 统一调配。

（二）功能

水资源时空分布不均匀导致水资源利用的矛盾， 选择不同的方案解决水资源的调配， 也会产生不同的社会效益、经济效益和生态效益。因此， 制定合理的水资源优化配置方案十分必要。供求方面的调整是其主要功能， 具体包括： （1） 需求方面：调整产业结构， 促使生产力合理布局， 通过节水型经济建设应对水资源短缺状况； （2） 供水方面：统筹兼顾， 合理分配， 解决水资源分配矛盾， 通过外界干预 （工程措施） 改变自然状态下水资源时空分布， 实现与生产力布局匹配。

（三）原则

（1）有效性原则

在社会经济行为中水资源所承担的商品属性决定了它的有效性。然而， 水资源的有效性需同时满足以下两点要求： （1） 满足经济意义上的时效性； （2） 满足对环境影响最小， 同时确保经济、社会和环境三者之间良性循环。

（2）公平性原则

不同区域、社会不同阶层、不同行业間资源的合理分配是公平性原则的终极目标。该原则在应用过程中要实现不同区域之间的协调发展， 以及在同一范围内各阶层、各行业的公平分配。

（3）可持续利用原则

可持续利用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整个社会消耗的资源总量与子孙后代能获得的资源量相比的合理性。在水资源的开发利用、维护管理以及长期合理发展等不同阶段都以该原则为目标。

（四）形式

（1）质态组合形式

质态组合形式是指水资源持续利用过程中生态经济各要素在属性方面相互作用的关系。水资源及其周围环境在内的生态子系统、经济子系统和水资源利用技术子系统是水资源生态经济系统重要组成部分， 三者之间相辅相成， 构成了特定的水资源复合系统。

（2）量态组合形式

量态组合形式是指复合系统中各要素之间的数量配比或搭配。在水资源复合系统中要确定各要素在配置中所占的比重， 确定水资源合理分配的范围或阈值。总之， 水资源数量的配置、经济发展和社会发展相三者之间应相互匹配。

（3）空间组合形式

空间配置形式是指诸多要素在地域空间上的分布和联系状态。平面组合、垂直组合和立体组合是空间组合的3种主要形式。平面组合和垂直组合主要展现的是一维平面上水平方向和垂直方向上各要素资源为的分布格局；立体组合主要展现的是三维空间中各要素占据资源位的格局分布。通过空间组合形式的变换可以表达系统的边缘效应、集聚效应及乘数效应， 三种效应的强弱也反映其组合的优劣程度。

（4）时间组合形式

时间组合形式是指各种影响因素在时间序列变化上相互作用的关系， 经济利用的预支和资源更新的利用是水资源利用过程中的重要体现。时间组合的本质就是描述整个过程中， 各要素之间结合的先后顺序， 以及各种要素相互作用持续时间的长短。由于天然来水存在不确定性， 因此会造成与生产用水在利用时间上存在矛盾， 为了更好的解决这类问题， 需要采取合理的配置措施和方案。此外， 水资源在时间上的配置不能孤立存在， 需要相关部门和足够的空间作为辅助， 以实现水资源能适时、适量与其他资源合理配置。总之， 目前上述四种形式是构成任何一个系统的必要因素。这四种组合形式也反映了系统的四个基本范畴， 即所谓的型、闽、位和序。

（五）现状

（1）基于模型的水资源合理配置

计算机技术的快速发展也促进了数学模型的发展。目前， 数学模型被广泛的应用于制定合理的水资源利用和分配方案。该类模型主要包括两类：物理模型和数学模型两种， 而数学模型中又划分为优化和模拟模型两种， 这两类模型在水资源合理调配与实际生产中被广泛应用。目标函数和约束条件是优化配置模型中的两个重要组成部分， 根据目标可分为单目标和多目标优化。模拟模型的主要功能是计算水量平衡， 制定合理的分配方案， 针对水资源利用目标分为：流域径流模拟模型、流域水质模拟模型、流域水权模拟模型和综合流域模拟模型等4种。

（2）基于水权的水资源合理配置

水权是指水资源的所有权与水资源利用和管理过程中有关的产权问题。它又可以划分为水资源所有权和使用权、水资源工程权和水产品经营权三部分内容。美国是世界上较早通过立法管理水资源分配的国家。早在1922年， 美国的科罗拉多河流域范围内的7个州就通过签订水资源分配协议， 以流域控制站为界限将该流域划分为上下游两个区域， 以该站年径流量为基准进行水量分配。由于我国对于水资源分配一直采取传统的计划经济体制， 对于水权中权、责、利之间的关系并不明确， 造成水资源调配过程中经常出现混乱无序状态， 最终导致水资源配置严重失衡、水资源浪费过大、不同地域范围用水矛盾加剧， 只有通过立法建立完善的水权制度才能真正解决问题。我国于2008年2月1日正式实施了《水量分配暂行办法》， 这部法律的实施也标志着我国水权分配制度的基本确立。

（3）基于宏观经济水资源系统的合理配置

宏观经济水资源系统是一个既典型又复杂的大系统， 它具有多维数、多目标、多因素等特性。该系统的合理配置需考虑一下几个方面： （1） 收支状况； （2） 调出、入与累积消费； （3） 经济发展与水资源配置的协调关系。该方法主要解决大区域、大尺度下宏观经济的水资源优化配置问题。

（4）基于复杂适应系统的水资源合理配置

复杂适应系统 （complex adaptive system） 最早是由Holland于1994年提出， 该系统的提出为研究复杂系统问题开辟了一条新的道路。该系统以自组织和协同理论为基础， 将系统的组成部分视为具有主观能动的“活的”主体， 在观念上取得了不小的进步， 这种进步更多关注的是元素之间对系统演化的作用， 突破了传统的还原论的框架。该方法由于能解决多因素条件下水资源优化配置问题被广泛的应用， 例如：Becu等利用多智能体系模型实现了对整个流域内水资源时空分布特征的模拟， 并对农户水资源用量更加合理的分配。赵建世等通过采用复杂适应系统理论的基本原理和方法， 对水资源配置系统中的复杂性和适应性进行详细的分析， 构建了全新的系统分析模型。

二、存在的问题及未来研究方向

人们对于水资源的开发利用有着相当长的历史， 而对水资源优化配置的研究才经历了短短的几十年， 但就在这段时间内， 经过众多专家学者的努力在基础理论和方法研究都取得了重大的进展， 并且利用取得的有价值的成果提高区域内的经济建设、社会发展、生态效益等。取得成绩的同时， 也发现了诸多问题， 主要表现在以下几个方面： （1） 重经济效益， 忽生态效益、忽可持续发展； （2） 重水量配置、忽水质配置； （3） 配置方法相对陈旧， 缺乏创新。然而为了更好的发挥水资源优化配置在社会发展中的作用， 应该从以下几个方面进行改进： （1） 加大宣传， 提高社会对水资源保护的观念； （2） 统筹兼顾各行业利益， 避免顾此失彼； （3） 勇于创新， 同时制定更加合理完善的法律法规， 为水资源优化配置保驾护航。

参考文献：

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[2]张颖.水资源优化配置研究进展[J].黑龙江科技信息，2016（09）.

[3]陈太政，候景伟，陈淮.中国水资源优化配置定量研究进展[J].资源科学，2013（01）.