一、前言
面向21世紀(jì),我國提出將傳統(tǒng)“工程型”水利開發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)樽非笕伺c自然和諧相處的“資源型”水利管理。這里向我們從事水資源管理的人員提出一個(gè)嚴(yán)肅的問題:
1、現(xiàn)代“資源型”水利管理的內(nèi)涵是什么?
2、如何完成從傳統(tǒng)的“工程型”向現(xiàn)代的“資源型”轉(zhuǎn)變?
3、完成這種轉(zhuǎn)變需要什么樣的技術(shù)支撐?
二、從最簡單的定義談起
人所共知的,但卻常常產(chǎn)生錯誤的基本概念。
1、現(xiàn)代水資源定義:
水資源是指與人類生存和發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)密切相關(guān)的、可以利用的、又可以再生(能得到恢復(fù)更新)的天然淡水,其補(bǔ)給來源為大氣降水,其真正的消耗為蒸騰蒸發(fā)(即ET)。
內(nèi)涵:
(1)“水資源是可以再生的天然淡水”,是維持陸地生態(tài)環(huán)境的基本要素,是人類生存與發(fā)展不可代替的自然資源。
“水資源是可以再生的天然淡水”,這樣簡單的一句話這就界定了我們研究水資源的范圍及利用原則。例如:海水和咸水不是淡水,因此不屬于我們所說的水資源的范圍,它們就不能作為我們研究的對象。
對于地下水來說:只有參與自然水循環(huán)的地下水才屬于我們研究水資源的范圍,而對地下水的取用量只能決定于降水入滲補(bǔ)給地下水的量。而對那些地質(zhì)年代形成的深層地下淡水,由于隔水層不能參加水循環(huán),因此不能列入現(xiàn)代水資源的范疇,這是比石油、煤更為寶貴的資源,非特殊時(shí)期不能取用。
(2)“水資源是可以利用的”,我們可以利用水資源改善我們的生活、進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)灌溉、娛樂、發(fā)電及航運(yùn)等。
(3)水資源是可以再生的資源,是可以通過自然界水循環(huán)得到恢復(fù)與更新的資源。陸地水資源的主要來源為大氣降水,其真正的耗水主要表現(xiàn)為蒸騰蒸發(fā)。假定一個(gè)沒有人類干擾的區(qū)域(或流域),該區(qū)域年自然蒸騰蒸發(fā)量(ET)與年降水量(P)之間的比值可以定義為改地區(qū)的干旱指數(shù),其比值越大,則干旱指數(shù)越高。當(dāng)比值等于1時(shí),則為典型的內(nèi)陸干旱地區(qū)(流域)。(由該指數(shù)可以界定流域?qū)儆诟珊档貐^(qū)、干旱與半干旱地區(qū)、半干旱半濕潤地區(qū)、濕潤地區(qū)等)
(4)水資源的恢復(fù)與更新還有第二層含義:當(dāng)被人類使用過或降到人類密集活動區(qū)域的大氣降水轉(zhuǎn)變成(徑流或地下水)被污染的水,為了可持續(xù)發(fā)展,人類有責(zé)任和義務(wù)對這些水采取處理和凈化措施,恢復(fù)成可以承載自然生態(tài)環(huán)境的水再放歸自然,或?qū)⑦@些水放歸自然后與自然界的水(河、湖、海)混合后,仍具有承載自然生態(tài)環(huán)境的能力。暫且我們稱這種恢復(fù)與更新的水為人工恢復(fù)水資源,這是現(xiàn)代水資源管理中必須關(guān)注與研究的基本問題之一。
(5)“水資源是淡水”,其固有性質(zhì)決定了水資源必然是量與質(zhì)的統(tǒng)一。但被人類污染的水也是資源(它參與水的自然循環(huán)),如果我們建立了一個(gè)區(qū)域(流域)的人工恢復(fù)水資源量與該區(qū)域水資源總量的關(guān)系,可將這種關(guān)系稱之為該區(qū)域的水資源人工恢復(fù)指數(shù)。顯然一個(gè)區(qū)域的水資源人工恢復(fù)指數(shù)越高,則說明該區(qū)域需要處理的水量相對越大。
(6)“水資源的真正消耗是蒸騰蒸發(fā)”。這是在水資源越來越緊缺的今天,迫使我們不得不從基本原理上研究如何節(jié)約我們的水資源。自然界中許多蒸騰蒸發(fā)是不可以控制的,而我們?yōu)榱司S持河、湖、濕地,山區(qū)發(fā)展水土保持恢復(fù)森林植被以及城市景觀用水,還要增加蒸騰蒸發(fā)量??墒寝r(nóng)業(yè)是人類生產(chǎn)中的用水大戶,這已經(jīng)成為不爭的事實(shí)。在干旱地區(qū)以及干旱與半干旱地區(qū),如何確保植物生長所需的蒸騰水量,減少無效蒸發(fā),降低農(nóng)業(yè)ET,提高農(nóng)業(yè)有效水分生產(chǎn)率是體現(xiàn)現(xiàn)代水資源真實(shí)節(jié)水的核心(同樣在不能灌溉的沙化嚴(yán)重地區(qū)采取植樹造林進(jìn)行防沙治理時(shí),主要需解決的問題是如何選取耐旱的植物)。
三、現(xiàn)代水資源規(guī)劃與管理的核心
現(xiàn)代水資源規(guī)劃與管理的核心是:遵循水循環(huán)的自然規(guī)律,采用法律、公眾參與、市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律以及工程和非工程措施,充分合理分配、利用水資源,提高水資源人工恢復(fù)指數(shù),減少真正耗水(即無效蒸發(fā))。
內(nèi)涵:
(1)“遵循水循環(huán)的自然規(guī)律”。是我們在治水的過程中,應(yīng)從哲學(xué)的高度回歸到“天人合一”的理念中去。“順自然者昌、逆自然者亡”,這已被“大禹治水”(防洪的最終出路在于疏導(dǎo)),“深淘灘、低做堰”“因勢利導(dǎo)”的“都江堰”兩千年來至今仍造福川西人民的事實(shí)所證明的真理。
(2)“遵循水循環(huán)的自然規(guī)律”。這是經(jīng)歷了以經(jīng)濟(jì)效益為主要目標(biāo),開發(fā)、利用水資源造成當(dāng)前水資源短缺、水環(huán)境惡化,已經(jīng)遭到并正在遭到懲罰的人們反思后的結(jié)論。傳統(tǒng)水資源管理發(fā)展到后期,雖然意識到水資源的開發(fā)利用應(yīng)該用系統(tǒng)工程的方法、多目標(biāo)的角度論證水資源的規(guī)劃與管理的合理性,但是傳統(tǒng)的觀念仍使人們不能逃脫“人定勝天”、“以需定供”、“無度索取”的怪圈,未能掙脫那個(gè)將人類與自然割裂開來,并成為現(xiàn)代科學(xué)基礎(chǔ)的笛卡兒(Rene Descartes)的二元論的束縛。人也是大自然的產(chǎn)物,人與自然關(guān)系本質(zhì)上應(yīng)該是統(tǒng)一的、一元的關(guān)系。
開發(fā)利用水資源過程中,人們可以改變水的時(shí)空分布,化水害為水利。如果忽視了水循環(huán)的自然規(guī)律,不恰當(dāng)?shù)馗淖兯臅r(shí)空分布,如:過度建壩攔截徑流不僅會導(dǎo)致河流枯竭,也會導(dǎo)致泥沙的重新分配,產(chǎn)生新的洪水災(zāi)害;過度向河道(湖泊、海洋)排泄未經(jīng)處理的污水,會導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的惡化;過度抽取地下水以及過度圍湖造田都將會導(dǎo)致土地沙化和生態(tài)環(huán)境的破壞。
(3)“水的循環(huán)理論支撐水資源可再生性研究,是水資源可持續(xù)利用的理論基礎(chǔ)”(左其亭 王中根)。“水處于永無止境的運(yùn)動之中,即沒有開始也沒有結(jié)束?!闭撬倪@種特性,才使我們可以談及水資源的可持續(xù)利用。過渡的開發(fā)已使我們認(rèn)識到水的再生并不是“取之不盡,用之不竭”的,現(xiàn)代水資源管理正是依據(jù)水循環(huán)的這一現(xiàn)象,使水資源的開發(fā)利用必須保證在一定時(shí)間和空間內(nèi)使水資源得到補(bǔ)充、恢復(fù)和更新,也就是要求水資源開發(fā)利用限制在水資源可再生能力之內(nèi)。一旦超出它的承載能力,水資源得不到及時(shí)恢復(fù)和更新,就會造成水資源枯竭,生態(tài)環(huán)境惡化,將會使生存在這一區(qū)域的人們不能繼續(xù)生存。
(4)水循環(huán)是一個(gè)過程,因此現(xiàn)代水資源管理必須建立在“水資源過程管理的基礎(chǔ)上”。這是現(xiàn)代水資源管理與傳統(tǒng)水資源管理的根本區(qū)別,傳統(tǒng)水資源規(guī)劃其重點(diǎn)是放在“水資源”量的供需平衡計(jì)算上,產(chǎn)出的對策多是采取工程措施以及經(jīng)濟(jì)效益分析。其缺點(diǎn)不能從整體上如何指導(dǎo)合理開發(fā)利用水資源,不可避免地出現(xiàn)頭疼醫(yī)頭、腳疼醫(yī)腳的情況?,F(xiàn)代水資源管理建立在了解水循環(huán)過程的基礎(chǔ)上,這樣可以是我們了解在這個(gè)過程中人類的干預(yù)及其影響,從中發(fā)現(xiàn)哪些人類干預(yù)符合水循環(huán)的自然規(guī)律,那些干預(yù)不符合水循環(huán)的自然規(guī)律,從而指導(dǎo)我們?nèi)绾芜M(jìn)行水資源的規(guī)劃和管理。
(5)“采用法律、公眾參與、市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律以及工程和非工程措施”。將傳統(tǒng)的人為水供給管理模式改變?yōu)橐婪ńy(tǒng)一管理、公平競爭、市場型需求模式,這是我們從傳統(tǒng)“工程型”水利開發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)樽非笕伺c自然和諧相處的“資源型”水利管理應(yīng)當(dāng)進(jìn)行研究、實(shí)施的主要手段。中國有句俗語:“治水者治國”。在我們這個(gè)水旱災(zāi)害頻繁的國家,在生產(chǎn)力較低的古代,人們組織起來,向洪水和干旱進(jìn)行斗爭的同時(shí),也造就了一統(tǒng)天下的專制制度。幾千年根深蒂固的“官本位”觀念影響著我國水利工程的建設(shè),在建立和諧資源型水利的今天,水利工作者面臨的重要任務(wù)是:完善我國水法、水權(quán)注1(取水、耗水、排放)的建設(shè),以立法、市場經(jīng)濟(jì)等手段讓公眾參與我國水利方面的重大決策,充分合理分配、利用水資源(即進(jìn)行水資源規(guī)劃、管理的決策者應(yīng)改變觀念將研究重點(diǎn)放到到由上層決策轉(zhuǎn)移到公眾參與,再反饋到上層立法,確定水權(quán)、開發(fā)水市場上來,即由上到下和由下到上的過程)。
注1 :世行提出水權(quán)理念三部分:取水、耗水、排放。
取水:指可以提取的水,包括從何處取水、取多少水等;
耗水:指消耗掉的水量,既ET(廣義的ET除太陽輻射外也包括生物能、各種化學(xué)能產(chǎn)生的ET.);
排放:指取水用于耗水后的排水,排到水系統(tǒng)中的水應(yīng)是滿足質(zhì)量要求的水,這里的排放實(shí)質(zhì)是對水量和水質(zhì)的共同要求。
(6)“提高水資源人工恢復(fù)指數(shù)”,并以此立法制定出污水排放的標(biāo)準(zhǔn),還適宜人類及生物生存的水環(huán)境,避免出現(xiàn)水質(zhì)性缺水以及生態(tài)環(huán)境的惡化。根據(jù)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,制定出不同地區(qū)不同階段的水資源人工恢復(fù)指數(shù),是我們水利工作者面臨的又一項(xiàng)重要任務(wù)。
(7)“減少真正耗水(即無效蒸發(fā))”就是降低ET,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的真實(shí)節(jié)水,這是在水資源量的短缺地區(qū)的有效出路。
四、水循環(huán)
水循環(huán)是支撐水資源可再生性研究以及水資源可持續(xù)利用的理論基礎(chǔ),現(xiàn)代水資源管理正是建立在“遵循水循環(huán)的自然規(guī)律”的基礎(chǔ)上。由于水循環(huán)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程,加之人為的干擾使水循環(huán)研究更為困難,只有借助當(dāng)今先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段,才能進(jìn)行水循環(huán)過程的研究。
1、水循環(huán)過程
全球的水循環(huán)時(shí)刻都在進(jìn)行著,它發(fā)生在海洋與陸地之間、陸地與陸地之間、海洋與海洋之間。據(jù)計(jì)算:大氣中的水每8天多循環(huán)一次,全球河流中的水平均每16天多更新一次。正是由于水循環(huán)運(yùn)動,大氣水、地表水、土壤水、地下水之間才能相互轉(zhuǎn)化,形成不斷更新的統(tǒng)一系統(tǒng)。也正是由于水循環(huán)作用,水資源才成為可再生資源,才能被人類及一切生物可持續(xù)利用。
所謂“人類社會的水循環(huán)”
隨著人類活動的加強(qiáng),水利工程的修建和都市化的發(fā)展,在一定區(qū)域較大的改變了天然水循環(huán)的的過程,例如:跨流域的調(diào)水、農(nóng)業(yè)灌溉以及城市工業(yè)用水等,所有這些都改變了水的蒸發(fā)、入滲、徑流等過程,因此引起許多學(xué)者的關(guān)注。一些學(xué)者相繼提出了“人工側(cè)支水循環(huán)”(1986 陳家琦)、“天然——人工”二元水循環(huán)(王浩 2002)、“水的社會循環(huán)”(張杰 2002)、“社會水循環(huán)”(陳慶秋 2003)等等。但是,嚴(yán)格地講:所謂“人類社會的水循環(huán)” ,它不是一個(gè)獨(dú)立的水循環(huán)過程,只是自然水循環(huán)的一個(gè)組成部分,或者是一個(gè)環(huán)節(jié)(左其亭 王中根)。因此,在現(xiàn)代水資源管理中,我們關(guān)注的正是現(xiàn)實(shí)自然界(當(dāng)然包括人為的影響)中的水循環(huán),即降水、截留、蒸騰蒸發(fā)、入滲、產(chǎn)流、土壤水、地下水補(bǔ)給等這樣一個(gè)循環(huán)過程。
2、水量平衡原理
地球上的水(廣義的)在太陽輻射以及地心引力的作用下,進(jìn)行水的三態(tài)(氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài))轉(zhuǎn)化,并通過蒸散發(fā)、降水、截留、入滲、地表徑流、地下徑流等各個(gè)環(huán)節(jié),將大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈相互聯(lián)系起來,并在它們之間進(jìn)行水量和能量的交換。水分在這個(gè)交換過程中,嚴(yán)格地遵循水量平衡原理。研究水循環(huán)必須以水量平衡為基礎(chǔ)進(jìn)行,換句話說:水量平衡是水循環(huán)的基礎(chǔ)。
3、能量平衡原理
能量守恒定律是水循環(huán)遵循的另一個(gè)基本規(guī)律,水的三態(tài)轉(zhuǎn)換和運(yùn)移時(shí)刻伴隨著能量的轉(zhuǎn)換和輸送。
進(jìn)入地球上的太陽能除很少一部分供植物光合作用(蒸騰),約23%消耗于海洋表面和陸地表面的蒸發(fā),大氣中的水遇冷凝結(jié)成雨雪,落回地面。當(dāng)水汽凝結(jié)時(shí)這些能量又重新釋放出來。就全年平均情況看,大約從北緯40度到南緯30度是一個(gè)廣大的過剩太陽輻射區(qū),兩個(gè)極地周圍地區(qū)是輻射虧損區(qū)。海陸之間在不同的季節(jié)有不同的虧損和盈余。只有當(dāng)能量從盈余地區(qū)向虧損地區(qū)輸送后才達(dá)到全球的能量平衡,而這種輸送主要靠水循環(huán)過程來完成。
五、現(xiàn)代水資源與傳統(tǒng)水資源的區(qū)別
1、現(xiàn)代水資源的定義清晰明了,很容易判別那些水屬于現(xiàn)代水資源研究關(guān)注的范疇,改變在傳統(tǒng)水資源中一些模糊不清的概念。
2、現(xiàn)代水資源是以水在自然界的循環(huán)為基礎(chǔ),是以水量平衡代替?zhèn)鹘y(tǒng)水資源的供需平衡。這樣使我們從水的來源、去水以及水的各種儲變量(地表水、地下水、土壤水)的變化等全方位摸清水的來龍去脈,有助于我們把握水資源量的計(jì)算和分配,也為確定水權(quán)奠定了水資源量的計(jì)算基礎(chǔ)。
3、現(xiàn)代水資源強(qiáng)調(diào)“天人合一”、人與自然是和諧的統(tǒng)一體。這在理念上完成了從“工程型”水利開發(fā)向人與自然和諧相處的“資源型”觀念轉(zhuǎn)變?!疤烊撕弦弧辈粌H是我們中華先祖?zhèn)兞⒆阌谶@個(gè)世界的理念,也是處在轉(zhuǎn)型期的我們避免重蹈西方資本主義發(fā)展初期以犧牲資源與環(huán)境換取經(jīng)濟(jì)利益的覆轍的指導(dǎo)方略。
4、現(xiàn)代水資源是將水量水質(zhì)作為一個(gè)整體進(jìn)行分析、評價(jià)與管理。改變了傳統(tǒng)水資源只注重水資源量的開發(fā)利用,將水質(zhì)、水量割裂開來單獨(dú)進(jìn)行分析與評價(jià),并將水量和水質(zhì)劃分不同部門進(jìn)行管理的簡單模式。所謂的“統(tǒng)一規(guī)劃、綜合治理”很重要的一個(gè)方面是水質(zhì)水量的統(tǒng)一規(guī)劃和統(tǒng)一治理。
5、表面上看,現(xiàn)代水資源的概念通俗簡單,但其內(nèi)涵是水循環(huán)及水政策決定著現(xiàn)代水資源的管理。但真正了解水循環(huán)卻必須借助現(xiàn)代水文學(xué)最新成果,利用計(jì)算機(jī)、GIS、RS、GPS等先進(jìn)的技術(shù)手段,較傳統(tǒng)水資源不考慮人類引起下墊面的變化,簡單地進(jìn)行供需水量的分析要復(fù)雜的多,而建立人與自然、人與人和諧的水政策更是一件艱難的事業(yè)。
面向21世紀(jì),我國提出將傳統(tǒng)“工程型”水利開發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)樽非笕伺c自然和諧相處的“資源型”水利管理。這里向我們從事水資源管理的人員提出一個(gè)嚴(yán)肅的問題:
1、現(xiàn)代“資源型”水利管理的內(nèi)涵是什么?
2、如何完成從傳統(tǒng)的“工程型”向現(xiàn)代的“資源型”轉(zhuǎn)變?
3、完成這種轉(zhuǎn)變需要什么樣的技術(shù)支撐?
二、從最簡單的定義談起
人所共知的,但卻常常產(chǎn)生錯誤的基本概念。
1、現(xiàn)代水資源定義:
水資源是指與人類生存和發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)密切相關(guān)的、可以利用的、又可以再生(能得到恢復(fù)更新)的天然淡水,其補(bǔ)給來源為大氣降水,其真正的消耗為蒸騰蒸發(fā)(即ET)。
內(nèi)涵:
(1)“水資源是可以再生的天然淡水”,是維持陸地生態(tài)環(huán)境的基本要素,是人類生存與發(fā)展不可代替的自然資源。
“水資源是可以再生的天然淡水”,這樣簡單的一句話這就界定了我們研究水資源的范圍及利用原則。例如:海水和咸水不是淡水,因此不屬于我們所說的水資源的范圍,它們就不能作為我們研究的對象。
對于地下水來說:只有參與自然水循環(huán)的地下水才屬于我們研究水資源的范圍,而對地下水的取用量只能決定于降水入滲補(bǔ)給地下水的量。而對那些地質(zhì)年代形成的深層地下淡水,由于隔水層不能參加水循環(huán),因此不能列入現(xiàn)代水資源的范疇,這是比石油、煤更為寶貴的資源,非特殊時(shí)期不能取用。
(2)“水資源是可以利用的”,我們可以利用水資源改善我們的生活、進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)灌溉、娛樂、發(fā)電及航運(yùn)等。
(3)水資源是可以再生的資源,是可以通過自然界水循環(huán)得到恢復(fù)與更新的資源。陸地水資源的主要來源為大氣降水,其真正的耗水主要表現(xiàn)為蒸騰蒸發(fā)。假定一個(gè)沒有人類干擾的區(qū)域(或流域),該區(qū)域年自然蒸騰蒸發(fā)量(ET)與年降水量(P)之間的比值可以定義為改地區(qū)的干旱指數(shù),其比值越大,則干旱指數(shù)越高。當(dāng)比值等于1時(shí),則為典型的內(nèi)陸干旱地區(qū)(流域)。(由該指數(shù)可以界定流域?qū)儆诟珊档貐^(qū)、干旱與半干旱地區(qū)、半干旱半濕潤地區(qū)、濕潤地區(qū)等)
(4)水資源的恢復(fù)與更新還有第二層含義:當(dāng)被人類使用過或降到人類密集活動區(qū)域的大氣降水轉(zhuǎn)變成(徑流或地下水)被污染的水,為了可持續(xù)發(fā)展,人類有責(zé)任和義務(wù)對這些水采取處理和凈化措施,恢復(fù)成可以承載自然生態(tài)環(huán)境的水再放歸自然,或?qū)⑦@些水放歸自然后與自然界的水(河、湖、海)混合后,仍具有承載自然生態(tài)環(huán)境的能力。暫且我們稱這種恢復(fù)與更新的水為人工恢復(fù)水資源,這是現(xiàn)代水資源管理中必須關(guān)注與研究的基本問題之一。
(5)“水資源是淡水”,其固有性質(zhì)決定了水資源必然是量與質(zhì)的統(tǒng)一。但被人類污染的水也是資源(它參與水的自然循環(huán)),如果我們建立了一個(gè)區(qū)域(流域)的人工恢復(fù)水資源量與該區(qū)域水資源總量的關(guān)系,可將這種關(guān)系稱之為該區(qū)域的水資源人工恢復(fù)指數(shù)。顯然一個(gè)區(qū)域的水資源人工恢復(fù)指數(shù)越高,則說明該區(qū)域需要處理的水量相對越大。
(6)“水資源的真正消耗是蒸騰蒸發(fā)”。這是在水資源越來越緊缺的今天,迫使我們不得不從基本原理上研究如何節(jié)約我們的水資源。自然界中許多蒸騰蒸發(fā)是不可以控制的,而我們?yōu)榱司S持河、湖、濕地,山區(qū)發(fā)展水土保持恢復(fù)森林植被以及城市景觀用水,還要增加蒸騰蒸發(fā)量??墒寝r(nóng)業(yè)是人類生產(chǎn)中的用水大戶,這已經(jīng)成為不爭的事實(shí)。在干旱地區(qū)以及干旱與半干旱地區(qū),如何確保植物生長所需的蒸騰水量,減少無效蒸發(fā),降低農(nóng)業(yè)ET,提高農(nóng)業(yè)有效水分生產(chǎn)率是體現(xiàn)現(xiàn)代水資源真實(shí)節(jié)水的核心(同樣在不能灌溉的沙化嚴(yán)重地區(qū)采取植樹造林進(jìn)行防沙治理時(shí),主要需解決的問題是如何選取耐旱的植物)。
三、現(xiàn)代水資源規(guī)劃與管理的核心
現(xiàn)代水資源規(guī)劃與管理的核心是:遵循水循環(huán)的自然規(guī)律,采用法律、公眾參與、市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律以及工程和非工程措施,充分合理分配、利用水資源,提高水資源人工恢復(fù)指數(shù),減少真正耗水(即無效蒸發(fā))。
內(nèi)涵:
(1)“遵循水循環(huán)的自然規(guī)律”。是我們在治水的過程中,應(yīng)從哲學(xué)的高度回歸到“天人合一”的理念中去。“順自然者昌、逆自然者亡”,這已被“大禹治水”(防洪的最終出路在于疏導(dǎo)),“深淘灘、低做堰”“因勢利導(dǎo)”的“都江堰”兩千年來至今仍造福川西人民的事實(shí)所證明的真理。
(2)“遵循水循環(huán)的自然規(guī)律”。這是經(jīng)歷了以經(jīng)濟(jì)效益為主要目標(biāo),開發(fā)、利用水資源造成當(dāng)前水資源短缺、水環(huán)境惡化,已經(jīng)遭到并正在遭到懲罰的人們反思后的結(jié)論。傳統(tǒng)水資源管理發(fā)展到后期,雖然意識到水資源的開發(fā)利用應(yīng)該用系統(tǒng)工程的方法、多目標(biāo)的角度論證水資源的規(guī)劃與管理的合理性,但是傳統(tǒng)的觀念仍使人們不能逃脫“人定勝天”、“以需定供”、“無度索取”的怪圈,未能掙脫那個(gè)將人類與自然割裂開來,并成為現(xiàn)代科學(xué)基礎(chǔ)的笛卡兒(Rene Descartes)的二元論的束縛。人也是大自然的產(chǎn)物,人與自然關(guān)系本質(zhì)上應(yīng)該是統(tǒng)一的、一元的關(guān)系。
開發(fā)利用水資源過程中,人們可以改變水的時(shí)空分布,化水害為水利。如果忽視了水循環(huán)的自然規(guī)律,不恰當(dāng)?shù)馗淖兯臅r(shí)空分布,如:過度建壩攔截徑流不僅會導(dǎo)致河流枯竭,也會導(dǎo)致泥沙的重新分配,產(chǎn)生新的洪水災(zāi)害;過度向河道(湖泊、海洋)排泄未經(jīng)處理的污水,會導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的惡化;過度抽取地下水以及過度圍湖造田都將會導(dǎo)致土地沙化和生態(tài)環(huán)境的破壞。
(3)“水的循環(huán)理論支撐水資源可再生性研究,是水資源可持續(xù)利用的理論基礎(chǔ)”(左其亭 王中根)。“水處于永無止境的運(yùn)動之中,即沒有開始也沒有結(jié)束?!闭撬倪@種特性,才使我們可以談及水資源的可持續(xù)利用。過渡的開發(fā)已使我們認(rèn)識到水的再生并不是“取之不盡,用之不竭”的,現(xiàn)代水資源管理正是依據(jù)水循環(huán)的這一現(xiàn)象,使水資源的開發(fā)利用必須保證在一定時(shí)間和空間內(nèi)使水資源得到補(bǔ)充、恢復(fù)和更新,也就是要求水資源開發(fā)利用限制在水資源可再生能力之內(nèi)。一旦超出它的承載能力,水資源得不到及時(shí)恢復(fù)和更新,就會造成水資源枯竭,生態(tài)環(huán)境惡化,將會使生存在這一區(qū)域的人們不能繼續(xù)生存。
(4)水循環(huán)是一個(gè)過程,因此現(xiàn)代水資源管理必須建立在“水資源過程管理的基礎(chǔ)上”。這是現(xiàn)代水資源管理與傳統(tǒng)水資源管理的根本區(qū)別,傳統(tǒng)水資源規(guī)劃其重點(diǎn)是放在“水資源”量的供需平衡計(jì)算上,產(chǎn)出的對策多是采取工程措施以及經(jīng)濟(jì)效益分析。其缺點(diǎn)不能從整體上如何指導(dǎo)合理開發(fā)利用水資源,不可避免地出現(xiàn)頭疼醫(yī)頭、腳疼醫(yī)腳的情況?,F(xiàn)代水資源管理建立在了解水循環(huán)過程的基礎(chǔ)上,這樣可以是我們了解在這個(gè)過程中人類的干預(yù)及其影響,從中發(fā)現(xiàn)哪些人類干預(yù)符合水循環(huán)的自然規(guī)律,那些干預(yù)不符合水循環(huán)的自然規(guī)律,從而指導(dǎo)我們?nèi)绾芜M(jìn)行水資源的規(guī)劃和管理。
(5)“采用法律、公眾參與、市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律以及工程和非工程措施”。將傳統(tǒng)的人為水供給管理模式改變?yōu)橐婪ńy(tǒng)一管理、公平競爭、市場型需求模式,這是我們從傳統(tǒng)“工程型”水利開發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)樽非笕伺c自然和諧相處的“資源型”水利管理應(yīng)當(dāng)進(jìn)行研究、實(shí)施的主要手段。中國有句俗語:“治水者治國”。在我們這個(gè)水旱災(zāi)害頻繁的國家,在生產(chǎn)力較低的古代,人們組織起來,向洪水和干旱進(jìn)行斗爭的同時(shí),也造就了一統(tǒng)天下的專制制度。幾千年根深蒂固的“官本位”觀念影響著我國水利工程的建設(shè),在建立和諧資源型水利的今天,水利工作者面臨的重要任務(wù)是:完善我國水法、水權(quán)注1(取水、耗水、排放)的建設(shè),以立法、市場經(jīng)濟(jì)等手段讓公眾參與我國水利方面的重大決策,充分合理分配、利用水資源(即進(jìn)行水資源規(guī)劃、管理的決策者應(yīng)改變觀念將研究重點(diǎn)放到到由上層決策轉(zhuǎn)移到公眾參與,再反饋到上層立法,確定水權(quán)、開發(fā)水市場上來,即由上到下和由下到上的過程)。
注1 :世行提出水權(quán)理念三部分:取水、耗水、排放。
取水:指可以提取的水,包括從何處取水、取多少水等;
耗水:指消耗掉的水量,既ET(廣義的ET除太陽輻射外也包括生物能、各種化學(xué)能產(chǎn)生的ET.);
排放:指取水用于耗水后的排水,排到水系統(tǒng)中的水應(yīng)是滿足質(zhì)量要求的水,這里的排放實(shí)質(zhì)是對水量和水質(zhì)的共同要求。
(6)“提高水資源人工恢復(fù)指數(shù)”,并以此立法制定出污水排放的標(biāo)準(zhǔn),還適宜人類及生物生存的水環(huán)境,避免出現(xiàn)水質(zhì)性缺水以及生態(tài)環(huán)境的惡化。根據(jù)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,制定出不同地區(qū)不同階段的水資源人工恢復(fù)指數(shù),是我們水利工作者面臨的又一項(xiàng)重要任務(wù)。
(7)“減少真正耗水(即無效蒸發(fā))”就是降低ET,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的真實(shí)節(jié)水,這是在水資源量的短缺地區(qū)的有效出路。
四、水循環(huán)
水循環(huán)是支撐水資源可再生性研究以及水資源可持續(xù)利用的理論基礎(chǔ),現(xiàn)代水資源管理正是建立在“遵循水循環(huán)的自然規(guī)律”的基礎(chǔ)上。由于水循環(huán)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程,加之人為的干擾使水循環(huán)研究更為困難,只有借助當(dāng)今先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段,才能進(jìn)行水循環(huán)過程的研究。
1、水循環(huán)過程
全球的水循環(huán)時(shí)刻都在進(jìn)行著,它發(fā)生在海洋與陸地之間、陸地與陸地之間、海洋與海洋之間。據(jù)計(jì)算:大氣中的水每8天多循環(huán)一次,全球河流中的水平均每16天多更新一次。正是由于水循環(huán)運(yùn)動,大氣水、地表水、土壤水、地下水之間才能相互轉(zhuǎn)化,形成不斷更新的統(tǒng)一系統(tǒng)。也正是由于水循環(huán)作用,水資源才成為可再生資源,才能被人類及一切生物可持續(xù)利用。
所謂“人類社會的水循環(huán)”
隨著人類活動的加強(qiáng),水利工程的修建和都市化的發(fā)展,在一定區(qū)域較大的改變了天然水循環(huán)的的過程,例如:跨流域的調(diào)水、農(nóng)業(yè)灌溉以及城市工業(yè)用水等,所有這些都改變了水的蒸發(fā)、入滲、徑流等過程,因此引起許多學(xué)者的關(guān)注。一些學(xué)者相繼提出了“人工側(cè)支水循環(huán)”(1986 陳家琦)、“天然——人工”二元水循環(huán)(王浩 2002)、“水的社會循環(huán)”(張杰 2002)、“社會水循環(huán)”(陳慶秋 2003)等等。但是,嚴(yán)格地講:所謂“人類社會的水循環(huán)” ,它不是一個(gè)獨(dú)立的水循環(huán)過程,只是自然水循環(huán)的一個(gè)組成部分,或者是一個(gè)環(huán)節(jié)(左其亭 王中根)。因此,在現(xiàn)代水資源管理中,我們關(guān)注的正是現(xiàn)實(shí)自然界(當(dāng)然包括人為的影響)中的水循環(huán),即降水、截留、蒸騰蒸發(fā)、入滲、產(chǎn)流、土壤水、地下水補(bǔ)給等這樣一個(gè)循環(huán)過程。
2、水量平衡原理
地球上的水(廣義的)在太陽輻射以及地心引力的作用下,進(jìn)行水的三態(tài)(氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài))轉(zhuǎn)化,并通過蒸散發(fā)、降水、截留、入滲、地表徑流、地下徑流等各個(gè)環(huán)節(jié),將大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈相互聯(lián)系起來,并在它們之間進(jìn)行水量和能量的交換。水分在這個(gè)交換過程中,嚴(yán)格地遵循水量平衡原理。研究水循環(huán)必須以水量平衡為基礎(chǔ)進(jìn)行,換句話說:水量平衡是水循環(huán)的基礎(chǔ)。
3、能量平衡原理
能量守恒定律是水循環(huán)遵循的另一個(gè)基本規(guī)律,水的三態(tài)轉(zhuǎn)換和運(yùn)移時(shí)刻伴隨著能量的轉(zhuǎn)換和輸送。
進(jìn)入地球上的太陽能除很少一部分供植物光合作用(蒸騰),約23%消耗于海洋表面和陸地表面的蒸發(fā),大氣中的水遇冷凝結(jié)成雨雪,落回地面。當(dāng)水汽凝結(jié)時(shí)這些能量又重新釋放出來。就全年平均情況看,大約從北緯40度到南緯30度是一個(gè)廣大的過剩太陽輻射區(qū),兩個(gè)極地周圍地區(qū)是輻射虧損區(qū)。海陸之間在不同的季節(jié)有不同的虧損和盈余。只有當(dāng)能量從盈余地區(qū)向虧損地區(qū)輸送后才達(dá)到全球的能量平衡,而這種輸送主要靠水循環(huán)過程來完成。
五、現(xiàn)代水資源與傳統(tǒng)水資源的區(qū)別
1、現(xiàn)代水資源的定義清晰明了,很容易判別那些水屬于現(xiàn)代水資源研究關(guān)注的范疇,改變在傳統(tǒng)水資源中一些模糊不清的概念。
2、現(xiàn)代水資源是以水在自然界的循環(huán)為基礎(chǔ),是以水量平衡代替?zhèn)鹘y(tǒng)水資源的供需平衡。這樣使我們從水的來源、去水以及水的各種儲變量(地表水、地下水、土壤水)的變化等全方位摸清水的來龍去脈,有助于我們把握水資源量的計(jì)算和分配,也為確定水權(quán)奠定了水資源量的計(jì)算基礎(chǔ)。
3、現(xiàn)代水資源強(qiáng)調(diào)“天人合一”、人與自然是和諧的統(tǒng)一體。這在理念上完成了從“工程型”水利開發(fā)向人與自然和諧相處的“資源型”觀念轉(zhuǎn)變?!疤烊撕弦弧辈粌H是我們中華先祖?zhèn)兞⒆阌谶@個(gè)世界的理念,也是處在轉(zhuǎn)型期的我們避免重蹈西方資本主義發(fā)展初期以犧牲資源與環(huán)境換取經(jīng)濟(jì)利益的覆轍的指導(dǎo)方略。
4、現(xiàn)代水資源是將水量水質(zhì)作為一個(gè)整體進(jìn)行分析、評價(jià)與管理。改變了傳統(tǒng)水資源只注重水資源量的開發(fā)利用,將水質(zhì)、水量割裂開來單獨(dú)進(jìn)行分析與評價(jià),并將水量和水質(zhì)劃分不同部門進(jìn)行管理的簡單模式。所謂的“統(tǒng)一規(guī)劃、綜合治理”很重要的一個(gè)方面是水質(zhì)水量的統(tǒng)一規(guī)劃和統(tǒng)一治理。
5、表面上看,現(xiàn)代水資源的概念通俗簡單,但其內(nèi)涵是水循環(huán)及水政策決定著現(xiàn)代水資源的管理。但真正了解水循環(huán)卻必須借助現(xiàn)代水文學(xué)最新成果,利用計(jì)算機(jī)、GIS、RS、GPS等先進(jìn)的技術(shù)手段,較傳統(tǒng)水資源不考慮人類引起下墊面的變化,簡單地進(jìn)行供需水量的分析要復(fù)雜的多,而建立人與自然、人與人和諧的水政策更是一件艱難的事業(yè)。