水資源可持續利用

水資源可持續利用為保證人類社會、經濟和生存環境可持續發展對水資源實行永續利用的原則。可持續發展的觀點是20世紀80年代在尋求解決環境與發展矛盾的出路中提出的，並在可再生的自然資源領域相應提出可持續利用問題。其基本思路是在自然資源的開發中，注意因開發所致的不利於環境的副作用和預期取得的社會效益相平衡。在水資源的開發與利用中，為保持這種平衡就應遵守供飲用的水源和土地生產力得到保護的原則，保護生物多樣性不受干擾或生態系統平衡發展的原則，對可更新的淡水資源不可過量開發使用和污染的原則。因此，在水資源的開發利用活動中，絕對不能損害地球上的生命支持系統和生態系統，必須保證為社會和經濟可持續發展合理供應所需的水資源，滿足各行各業用水要求並持續供水。此外，水在自然界循環過程中會受到干擾，應注意研究對策，使這種干擾不致影響水資源可持續利用。

實現水資源可持續利用的機理包括：

(一) 水的循環規律是水資源得以循環利用的保證

水資源優越於大多數其他自然資源在於其可通過太陽能的作用使陸地上的水源不斷得到更新和補充，從而使維持一切生命活動的水源不斷更新。但是隨着人類社會的不斷前進和人口的增長，人類對水資源開發利用和治理的廣度和深度越來越大，對水的需要不斷增加，而自然界所能提供的可以得到更新和補充的新鮮水量卻有一定限度，因而在一些地區出現了水資源的供需失衡；有些地區因過度開發和污染破壞了當地的水源，直接威脅人類生存的環境、，因而人們要求保持水資源的持續利用並改善人類的生存環境，從而引出水資源承載能力的概念，相應而言，各個地區均需擁有水資源承載能力所能維持的承載水量，該水量必須能在水循環的條件下得以持續維持。

(二) 水量守恆原理是水資源得以持續利用的客觀現實

水量守恆原理，就是指一定量的水在其循環運動過程中，可以變換形態和存在空間，但其數量不變。具體來説，在循環中，能夠在一年或多年之間可以得到恢復的水量，該部分水量可以由人類控制、調節並能按照需要供應，並以它作為分析水供需關係的依據。

作為該部分水量應具有以下特徵：

1、能按照社會的需要提供或可能提供的水量；

2、該水量擁有可靠的來源，且該來源通過水循環不斷能得到更新和補充；

3、該水量可由人工加以控制；

4、該水量和水質能夠適應用水要求；

5、該水量主要功能系供水，兼具生態功能 ^[2]  。

可持續發展評價涉及評價標準的選擇，指標權重的確定，評價模型的選取等，在具體方法設計時，既要注重方法的科學性，又要考慮不同類型指標對於不同方法的具體要求，從而提高評價結果的準確性、可靠性及應用性。

用於水資源可持續發展評價的方法有層次分析法、灰色關聯法、灰色聚類法、主成分分析法、模糊綜合評價法、數據包絡法、聚類分析法、綜合指數法、投影尋蹤法、物元理論、熵法等，這些方法各有其適用條件和侷限性。

灰色關聯是指事物之間不確定性關聯，或系統因子與主行為因子之間的不確定性關聯。它是基於行為因子序列的微觀或宏觀幾何接近，以分析和確定因子間的影響程度或因子對主行為貢獻測度的一種分析方法。灰色關聯法只適用於指標較少的簡單模型。灰色聚類方法是根據灰色關聯矩陣或灰數的白化權函數將一些觀測指標或觀測對象比較客觀地分型定類，但通常灰色聚類方法實現起來比較困難，且主觀性較強。

通過確定各指標的白化函數、聚類權、聚類函數。獲得聚類向量，最後根據聚類向量判斷評價對象所屬灰類。但其受到指標量化和算子選擇方法的限制。

主成分分析法是一種高維綜合評價法，其本質是對高維變量系統進行最佳綜合和簡化。同時客觀地給出各個指標的權重，避免主觀的隨意性，較好地解決建立指標體系全面性與獨立性的矛盾，是一種較好的評價方法。其優點是把涉及經濟、社會、資源和環境等方面的眾多因素組合為一無量綱指標，解決了不同量綱的指標之間的綜合性問題。不足之處是主成分分析在第一個主成分分量的貢獻率小於85%時，需要將幾個分量合起來，使貢獻率大於85%，對於這種情況，雖然處理方法很多，但目前仍沒有統一的標準。因子分析由於求解不具有唯一性。在選擇評價問題的適合解時，如何採用選擇適合標準，目前還有各種不同的看法。

DEA方法為數據包絡分析的簡稱，是1978年美國運籌學家Charnes等在“相對效率評價”的基礎上發展起來的一種系統分析方法。它主要採用數學規劃方法，以相對效率概念為基礎，利用觀察到的數據樣本資料，把每一個被評價單位作為一個決策單元。再由眾多DMU構成被評價羣體，通過對投入和產出比率的綜合分析。以DMU中各個投入和產出指標的權重為變量進行評價運算。確定各DMU是否為DEA有效，同時還可用投影方法指出非DEA有效的原因及應改進的方向和程度。由於DEA方法不需要預先估計參數，在避免主觀因素、簡化運算和減少誤差等方面有着不可低估的優越性。

採用模糊數學的聚類分析方法，給出隸屬度函數，對數據進行區間劃分，以確定其分類。數據進行區間劃分，以確定其分類。

採用模糊聯繫合成原理進行綜合評價，該法的特點是能夠將定性、定量指標進行量化。難點在於模糊隸屬函數的確定。模糊數學有關理論在具有模糊性的複雜大系統問題上具有其自身的特點和較好的處理能力。這主要是由於模糊數學理論及有關的方法是專門針對事物模糊性而提出的有效的手段。模糊綜合評價方法能夠很好地處理定性問題。

20世紀70年代．Friedman和Turkey提出了多元數據分析的投影尋蹤(projection pursuit.PP)新算法．該方法能在一定程度上解決多指標樣本分類等非線性問題，是一種處理高維、非線性、非正態數據信息的一種有效方法。投影尋蹤法是處理多因素複雜問題的一種統計方法，是較為理想的多因素綜合評價方法，該方法集判別、聚類和預測於一體，可廣泛應用於多因素綜合評價。

對於涉及多因素的水資源可持續利用評價，應該在最少的人為因素影響情況下，正確分析各個影響因素之間的相鉅作用和關係，從而得出反映各因素特徵信息的綜合評價結果。因此，投影尋蹤法目前在水資源領域應用較廣。由於水環境及水資源評價系統往往是由多個非線性指標綜合決定的，因此投影尋蹤方法用於水科學系統的評價，具有評價等級分辨率較高，評價客觀等優點，已廣泛地應用於水質評價、水資源承載力分析、水利工程的優選、洪水預報。

基於熵權的水資源短缺風險模糊綜合評價就是在運用信息論中的熵技術計算各評價指標的權重的基礎上，結合傳統的模糊綜合評判法對水資源短缺風險進行評價。熵權法確定權重由於其客觀合理性，已在工程技術、社會經濟、環境科學等領域得到廣泛的應用。

水資源可持續利用模糊綜合評價是根據水資源可持續利用評價指標集。利用模糊數學有關原理和方法，建立模糊評價綜合模型。對一個地區的水資源可持續利用狀況進行評價，從而全面地分析其水資源可持續利用程度。模糊綜合評價具有一定的主觀性。

水資源系統本身具有隨機性和模糊性特徵，系統評價要求客觀性。一般的評價方法單獨使用無法同時滿足這兩個方面的要求。投影尋蹤、物元模型具有較強的客觀性，但水資源可持續利用評價體系的模糊性評價具有模糊性，包括某些指標具有模糊性使得該方法無法完全反映水資源可持續利用這種複雜評價對象的真實情況。因此，將模糊層次分析法與投影尋蹤模型或物元模型結合起來應用到水資源可持續利用評價中 ^[3]  。

針對上述主要的制約因素或矛盾，結合水資源在我國經濟社會發展中的特殊作用、水本身的特殊性以及可持續發展的本質要求，提出如下基本對策。

(一) 強化節約意識，建設節水型社會最嚴格的水資源管理制度

我國是一個水資源不多、缺水嚴重的國家，人均佔有量隨人口增加逐漸減少，目前只有世界人口的1/4，被列為世界人均水資源13個貧水國家之一。而人口的持續增長、經濟的快速建設、人民生活水平的提高，都離不開沒有可替代資源的水。因此，在水資源總量有限的條件下，不實行保護性和持續性的開源節流措施，是無論如何也解決和滿足不了供需矛盾和日益增長的用水需求的。節約用水不是權宜之計，而是持續性策略，並逐漸形成節水型社會。

節約用水，建立節水型社會不可能自發的形成，需要政府重視並大量的艱苦工作。這裏既有認識的問題，也有政策和管理的問題，還有科學技術和經費投入等問題。但是，只要堅持科學發展觀，堅持水資源市場化與公益性相結合，堅持政策引導和目標導向，節水型社會的建設是可以預期的。

(二) 合理開發水資源，適度增強供水能力

2011年底我國供水總量6107億m³，約佔水資源總量22%，總的開發利用率並不算高，還有較大潛力提高供水能力。但是，我國水資源的時空分佈和理用情況極不均衡，需要大力增加供水能力的北方缺水地區，當地水資源開發利用程度已經較高，其地表水的利用率已達43%～68%，地下水開發程度達40%～81%。據國外研究經驗指出：當地區人均水資源量少於500 m³，水資源開發利用程度達到70%時，如不採取複雜高效用水措施和生態環境保護措施，必將造成嚴重的社會與生態問題。目前華北地區人均水資源量≤500 m³，按水資源開發控制現狀已屬於水資源超載區。因此，再增加當地供水量是相當困難的。如採用南水北調引水工程，增加北方用水，無論東線和中線，開發難度和資金投入都越來越大。至於開發西線調水工程解決西北乾旱地區的供水缺水問題將更困難。

現在的水資源開發必須與保護水資源、防止水環境污染、改善生態環境和地區經濟發展同步規劃，有計劃的實施，以維持地區人口、資源、環境與發展的協調關係。因此，必須做好綜合規劃，包括流域或地區的水資源評價、水環境容量及水的承載能力分析，以及從宏觀到微觀的水資源保護、水污染防治和防洪減災的全面規劃等，以最小的代價取得水資源對持續發展的最大支持和效益。

(三) 保護水環境，防止水污染，改善水生態環境

我國目前水環境污染是相當嚴重的。徹底解決已經污染了的水資源，使污水資源化，必須採取各種技術措施和管理措施。我國制定的經濟、城鄉和環境建設“三同步”(同步規劃、同步實施、同步發展)方針、超標罰款等政策取得了一定成效。但不可否認，這些方針和政策並未扼制住環境惡化的勢頭，局部改善而整體惡化的趨勢仍在繼續。

工業是我國水環境的最大污染源，對工業污染源的治理應作為水污染防治的重點。防治水污染的最好途徑是加速建立環境保護產業和推行清潔生產技術。環保保護產業是指其產品和勞務用於防治環境污染、改善生態環境、保護自然資源等方面的產業部門，其中包括環保機械和環保用品的製造業。清潔生產技術是包括節省原材料、消除有毒原材料和削減一切排放和廢物數量與毒性，將污染儘量消滅與生產過程之中的生產方式與技術。如改革原料路線和產品種類，採用高效低耗的生產工藝及設備，使原料、材料、能源的消耗減至最少，使生產的廢物量減至最小，並使廢料、廢物儘可能的“變廢為寶”。

(四) 綜合治理洪澇災害，保障生產與社會安全

為了提高現有防洪能力，儘量減少洪災損失，需要採取工程與非工程相結合的防洪措施。用工程手段控制一定防洪標準的洪水，用非工程措施(包括行政、法制、經濟、管理等)減緩工程措施不能防禦的洪水而帶來的洪災損失。洪水是自然環境系統的一個組成部分，過分強度對洪水的控制，甚至從政績等方面考慮萬無一失，無論在從經濟上還是技術上，都是不可取的。

洪水防治應樹立疏而非堵的理念。此外，洪水在一定程度上是自然生態平衡和物質循環的反映，沒有也不可能完全控制。因此，需要制定有關防洪政策、防洪法、洪水保險和防洪基金等制度，把工程的和非工程的措施結合起來，共同對付洪水災害和保障社會發展。治減緩水旱災害損失，還應與水土資源綜合開發、保持水土、植樹造林等結合起來，共同支持再生資源的恢復能力，促進經濟社會的持續發展。總之，防治災害必須是開發性的防治，開發資源必須是與防治不利影響結合起來，貫徹可持續發展的要求。

(五) 加強水資源管理，保證水資源持續利用

目前，我國的水資源管理，隨着國家經濟體制和經濟增長方式的轉變，正在進行管理體制的改革。但總的來説，還跟不上經濟社會發展形勢的步伐，顯得遲緩不力。譬如，水資源管理部門要求節約用水、保護水質、減少污染，而各行業的生產部門為追求產值卻依舊我行我素，不惜浪費水資源，甚至污染水體。類似現象，不僅城市、農村存在，個別的水利部門也存在。因此，加強管理不但現在要強凋、要行動，就是將來隨着情況變化、科技進步，管理制度的安排和制度變遷也是存在的和需要的。

水資源管理內容繁多，重點要加強水資源產權管理、全國水資源總體開發利用、保護、防治規劃和合理配置水資源等管理，研究制定有關水資源政策、法律、協調機制和水資源產業行業管理等。管理的手段，除行政、法律、宣教外，經濟和科技手段的結合將越來越重要。

(六) 建立水資源核算體系，提高水資源綜合效益

加強水資源開發力度，強化水資源科學管理，是提高水資源供水能力的重要措施，但完全依賴國家資金投入，既有實際困難，也影響國力的全面發展。因此，隨着國家經濟體制改革的深化，要加強和建立基於市場機制和宏觀調控相結合的水資源管理體系，轉變水資源產業運行機制，提高水資源綜合效益。

建立水資源核算體系，明確水資源所有者、使用者和開發者的權利和義務，並逐漸將水資源核算納入國民經濟核算體系，使水資源的儲蓄控制和消耗減少在國民經濟核算中得到具體表現且水資源的投入產出關係得到有效反映。通過這樣，可以明晰水資源的盈虧、供水與用水的輕重緩急、節水與浪費水的效益差異，並可指導協調水資源開發利用保護與經濟發展之間的關係 ^[4]  。