水资源工作需解决的关键问题及解决方案

20世纪80年代人们逐渐认识到应当注意发展的可持续性。水资源的可持续开发仍然将是未来水资源工作中的热门话题。

1.水资源的可持续开发利用

由于水资源的可更新性，决定了水资源是一种可以持续开发的资源，其前提是对于其开发强度应当维持在一个合理的范围内。挪威布隆兰德（G.H.Brundtland）在1987年曾对持续开发给出这样的解释：“人类有能力使开发成为可持续的—即保证为适应现实人们的需要又不使后代获得他们需要的能力受到损害。可持续性的概念并不意味着受限制。那不是绝对的限制，但一定要有制约，既要受到因现行技术水平和社会结构带给环境和资源的制约，也要受到生物圈吸纳人类活动能力的制约。”

对于开发的可持续性，世界气象组织的布鲁斯（J.R.Bruce）在1992年结合气象和水文的特点，进一步给出这样的解释：“首先，任何开发活动不应伤害或毁坏人类所在星球上的生命支持基本系统，如空气、水、土壤以及生物系统；其次，开发活动必须在经济上能持续不断地提供从地球自然资源中取得的物资和供应；第三，需要有保持可持续开发的社会系统的支持，这些系统包括有国际的、国家的、地方的以至家庭的各种水平，这样才可以保证对物资的生产和供应等方面的利益得到平等的分配，并保证持续的生命支持系统所带来的利益也能得到平等的分配。”

水资源的可持续利用开发原则，从20世纪90年代开始已经从“造舆论”阶段逐步转向如何具体实现的阶段。持续开发的原则显然是正确的、无可争议的。人们长期以来受经济发展和保护环境这一对矛盾的困扰，而持续开发的目标如能实现，则不仅可以成为解决这个矛盾的最完美的范例，并且无论当代人或后代人都受益。但如何实现持续开发的目标，则是一个非常复杂的理论和实际问题，涉及政治、意识形态、科学、技术和教育等各个方面，并且直接与个人、局部、地区、国家、国与国间直到全球都有密切联系，因此也只有通过各个等级及各方按照共同的目标不断努力，才有可能实现。因此，全面实现水的可持续开发利用，不是在较短时间内就可达到的目的，为此需要创造出必要的条件，并取得各方面包括政府部门决策者和社会各界的共同的认识和理解，再经过不懈的努力，才能取得实效。正是因为全球环境通过全球大气环流和联结大气、陆面和海洋的全球水文循环，使地球各地成为一个整体，不是只从任何一个局部环节上进行努力就可以解决的。因此，水资源的可持续开发利用也必须看作是一个全球整体性的系统问题。特别是水资源系统主要存在于地面上，人对水资源系统的干扰能力较强，有众多的地面水系统交插在相邻各国之间，如不能平等对待，则在从各自的私利出发滥开滥用水资源的情况下，必然不利于可持续开发。因此，当国与国间还存在有霸权主义或强权政治的情况下，贯彻执行一个国家合理持续开发利用水资源的原则，必然是行不通的。此外，当国与国间在经济上还存在着显著的差距，就如富有的发达国家和贫穷的发展中国家的差别那样，实现真正平等的水资源可持续开发原则，也是相当困难的。

正是由于对所有水资源系统都应实行可持续性开发利用的准则，这个准则已开始为各方面所接受，并写在具有相当权威性的国际文件中，而正如上述在认真贯彻执行上又会遇到很多阻力。因此，这种准则应当置于法律和政治体制的保障之下。不仅要在一个国家内取得这种保障，也有必要在对策和协调的前提下取得国际间的保障。同时，为了适应贯彻执行这个持续开发准则的需要，一切从事水资源管理和技术工作的部门、单位和人员，也应当打破传统的技术和规范，并以新的、适应这个准则的相应技术和规范来武装自己。因此，研究和开发这些新的技术和规范需要不断在实践中检验改进，也是今后水资源工作的一个主要内容。德国普拉特（Plate E.J）在1992年指出：传统的系统和可持续的系统间的主要区别，就在于预期变化的引入。这种变化包括系统本身的老化、社会需水状态的变化、供水情况的变化等。这些变化会对自然和社会都带来影响。因此在水资源开发的一切阶段，包括规划、基本设计、运行维修等阶段都应考虑这些变化的因素的作用。普拉特设想在对一个可持续开发的水资源系统进行规划时，应当从以下几个方面来考虑问题，即：

（1）考虑社会条件动态变化的水资源规划：对于持续性水资源系统在规划设计阶段应考虑未来因社会发展可能引起对系统利用要求上的改变。例如本来为灌溉目的设计的水库，因社会的发展需改向城市供水，或因形势的要求对已建的大坝水库考虑加高扩建，等等。此外，在原设计时所根据的水文资料在经过一段时间后会因自然原因或上游兴建新工程而出现变化，采用的各类设计水文数据需要重新核算，从而应根据资料变化和社会发展情况修正原设计的调度原则和调度图。对持续性水资源工程应当要求在遇到低于原设计保证率来水的特殊少水年的情况时，也有相应对策和措施，避免给社会带来过度的影响。这种考虑问题的方法，在我国的实践中曾用于对付超标准洪水的发生，即水工建筑物的防洪安全标准虽然在设计中采用设计和校核两级标准，但应当事先考虑好如发生超标准特大洪水，也应有相应保坝措施，以避免发生毁灭性的垮坝事故。在多沙河流上的水库，设计时应考虑正确的运用方式，以永久保持一定的有效库容。

普拉特的上述建议侧重于考虑所进行规划和设计的水工程本身如何能持续发挥（或在较长的时间内发挥）作用的问题，这无疑是十分重要的。这里还可以包括例如工程的规划水平年或设计水平年的选用，如果从可持续性的角度来说，是否可以适当考虑放远一点，不采用过近的设计水平年，以免由于社会的发展而使工程的设计功能和效益过早就不能充分发挥，等等。但是，任何水资源系统中的工程部分，无论采用什么方法进行设计，其逐渐老化并功能减退，是不可避免的自然法则。关键是在于这批工程老化后如何补救，例如改建、扩建、重修等措施不会因当前的规划不当受到阻碍，而影响水资源的持续利用。

（2）在变迁的环境中的水资源规划问题：在这里有两方面的问题。一方面是水资源系统所在的流域中是否会随时间的推移出现地面上的变化如土地利用、森林植被的变化等，并从而引起水文条件和水资源条件的变化。为此应在规划设计阶段对系统设置好可使系统功能得以调整的办法，以便当变化出现后仍能发挥作用，或者对系统的功能设置为具有相应潜力以适应出现的变化等。另一方面是由于全球变化引起的水文和水资源条件的变化，不论是水资源量可能的变大或变小，或是灾害性水问题出现的频次或量度变化所引起的问题，都应有相应对策。但目前对于这类可能的变化尚不能明确定论并给出数值用于设计，只能采取一种预防的原则，惟一的办法是在规划设计中适当留有余地。

（3）关于可持续开发中的环境问题：这也有两方面的问题。一方面是开发利用水资源会创造出一个人工的、改善了的环境，例如由于解决供水而改善了人民的生活环境和社会经济环境；而另外一方面则由于水资源工程的建设引起有关的环境变化，以及由于用水不当引起次生盐碱化，各类用水量的增加加大了污水的排放量而引起环境的污染，等等。对于可持续性的水资源系统来说，就要在规划设计阶段考虑到应采取的相应措施，以防止已经改善了的人工环境再向恶化方向发展，例如注意保护环境和生态系统，以及在增加供水的同时就对废污水的处理也作出相应措施。研究在现有水文条件和环境制约条件下可持续的和自我保护的自然条件是很必要的。当代人应当作出努力，绝对不能允许把现在一代人所造成的对水和土地的污染留给未来一代去承担。

（4）对可持续性水资源系统管理的要求：可持续的水资源系统应当永远适应经济和社会的持续增长和发展，因此水的管理策略应当按照当地战略发展规划进行优化，或者说一个地区的水资源系统的发展规划应和当地的经济和社会发展规划保持一致。可持续的水资源管理应作为开放的系统来考虑，不能只就水论水。因此，水资源管理人员应主动参与当地水供需方案的制定和用水方式的调查，即不仅关心供水，也要关心用水和水污染，不仅管理供水，也要对用水进行管理。水资源管理人员应当帮助用户合理安排用水、节约用水、减少排放污水，并对污水和工业废渣、有毒废弃物等采取有效措施进行处理。这些都是为可持续性水资源管理所必须的。

除以上由普拉特提出的四个问题外，一个国家的基础设施是否完善，是实行可持续性水资源管理的关键。其中首要的是人才培训。只有把水资源置于受过很好专业培训的、十分内行并事业心很强的人才管理之下，可持续开发的原则才是可以实现的。必须重视人才培养工作，并作为长期任务抓下去。需要有一批对各条河流及其流域情况非常熟悉的人才，这些人和流域中的居民安危休戚相关，用他们来管理流域水资源是合适的。同时，还要吸收当地居民直接参与当地水资源的开发和管理工作的决策。因此，可持续开发利用水资源应当从基层群众开始，是自下而上的行动，而不应当是上层对下层的“恩赐”。在《都柏林声明》中，也提到应采取根本的、新的途径来评价、开发和管理水资源，而为实现这一目标必须首先取得政治承诺，并且从政府的最高层到基层都参与这一行动。因此，实行对水资源的可持续开发利用是全民性质的，而不能只局限于水资源管理部门中的行动。

此外，对可持续开发水资源除上述内容外，对于水工建筑物的设计也有不同于传统作法的要求。虽这已属于水利工程学的范围，但在这里提一下也是有必要的。总的说，对于可持续开发利用的原则来说，要求所设计的水工建筑物不仅要具有按照标准所需要的安全度，并且还要对可能的风险也有防范措施。通常在设计中使用安全系数来对待设计中的不确定性因素，但从理论上讲没有百分之百的安全，“失败”概率可以采用很小，但不可能为零。因此，对于可持续性开发水资源的建筑物设计，就要考虑一旦因不确定性因素起作用而导致建筑物出现超过设计标准下赋予的安全限度时，应当事先就预备好对策。这里也包括对因自然原因出现的意外，如超标准的特大洪水或地震，以及火山爆发等，对这些也应作好对策，以避免灾害的扩大。在我国也有这样的经验。例如通过总结1963年在海河、1975年在淮河上游发生的特大洪水后，主张对于大坝设计除按照规定的设计和校核洪水标准安排泄洪能力外，还要考虑一旦出现超标准特大洪水时要有安全保坝措施的对策。

对于可持续开发条件下的水资源系统规划设计中应采用的原则和方法，以上的建议尚处于专家设想的阶段，许多问题还有待于在今后的实践中充实改进。

2.节约用水和可持续开发(www.chuimin.cn)

水资源的可持续开发利用需要面对的另一个问题，就是各类用水量的不断增长和有限的淡水资源可供能力间的矛盾。这种矛盾在世界上的一些地区会发展到十分严重的程度。对于许多地区来说，人口的不断增长是造成水供需紧张的最主要原因。是否有朝一日在某个地区会出现再也没有可以增加的淡水资源可供量，而用水要求仍不可避免地扩大，以致出现严重威胁当地居民生存环境的现象。即使能控制人口的增长，但随着人民生活水平的不断提高，如不采取有力节水措施，需水量仍然会继续增长。在未来实现水资源的可持续开发原则的情况下，一个地区的水资源年开发能力只能服从于当地从水文循环过程中，能够获得的年淡水补充更新量，仍然是个有限值，不能适应无限增长的需水要求。因此，及时开展节约用水的研究与活动，是个非常值得重视的问题。

节约用水并不是要在用水目标和用水效果有所降低的情况下减少用水的配额来达到减少供水量的目的。节约用水是指最有效的用水，即把无效供水和水的浪费减少到可能的最小程度。节约用水也包含在改进管理和提高用水技术的前提下，研究可达到同一用水效果而消耗最少用水量（换言之，单位用水的效果极大提高）的技术途径。原则上讲，由于地球表面自然条件的差异，人口的分布和天然水资源的地区分布都是非常不均匀的，因而总是会有一些地区出现水的供需矛盾突出，而另一些地区水资源的可供量还有富余。在条件许可的情况下进行适当的、经济合理的跨流域或跨地区的调水，以丰补歉，也是可行的。但如水这样的物质，终究不适于像一般商品那样大规模远距离运输，因而这种调水的条件也是非常有限的。因此，最基本的方针还应当是大力开展节约用水，其最终目的是在保证社会需要和人民生活水平仍不断提高的情况下，通过技术和管理措施，使社会总用水量不再增长。

在尚未感到水资源供需紧张的地区，或在20世纪中期以前，许多地方的水资源问题常采取以需定供的方针。这样水资源管理部门的任务就是按照用户提出的需水要求采取工程措施提供所要求的水量。后来在一些出现水资源紧张局面的地区，由于受到可能增加的供水能力的限制，转而实行以供定需的方针，即对于用水户来说，只能获得分配的供水量，因而不得不把用水规模予以限制，从而也就使用水户千方百计采取节约用水措施以应付这种情况。从对水资源的形势估计，不仅对于已经感到水资源紧张的地区应当采取以供定需的方针，即使对于目前暂时尚未感到用水紧张的地区来说，及时实行这样的方针也是十分必要的。限制供水不是限制当地的经济发展或降低人民的生活水平，而是要科学地有效地利用有限的水资源，必要时还要调整当地产业结构以适应水资源的条件。即使有可能由外区调水，那也只是有限的补充，不是解决水供需矛盾的根本出路。节水才是解决缺水问题的基础。因此，深入研究各类对象的合理用水指标、节水的潜力与途径也应当是今后水资源学的一个内容，以配合持续开发利用水资源总目标的实现。

人们注意到无论在《都柏林声明》或《21 世纪议程》中，对节约用水的强调并不强烈。在《都柏林声明》中没有一个大或小标题谈到节水，只是在“行动议程”中的“水的保护和再利用”中，简单提到“当前各类用水中的大量浪费，应该考虑节约用水和一水多用问题”。在联合国环境与发展大会上通过的《21世纪议程》中的第18 章，也同样未在大小标题中提到节水，而只是在第10 条中顺便提了一句：“在为地表水和地下水水资源和其他潜在水源拟定合理的开发利用计划时，还必须对同时采取节约用水和尽量减少浪费的措施予以考虑。”此外就毫未再提到节水问题。相反，在《中国21 世纪议程》第16 章“水资源开发、利用、保护和管理——保护淡水资源的质量和供应”中，则把“开源、节流、保护、管理并重”确定为治水的重要方针，并在全文中有多处提到节约用水的重要性。例如在“水的长期供求计划”中，规定“节水计划方案：水规划；节水技术、工艺、工程的推广应用；节水的技术经济指标；节水的投资政策和鼓励办法”。在“城市用水”中提出：“厉行节约用水，努力提高工业用水重复利用率。”“广泛宣传水对城市发展的作用，宣传节水和用水知识，提高市民珍惜水、保护水的意识，争取更多的市民共同参与和关心城市用水的管理。”在“农业用水”中提出：“在全国各地农村建设节水节能高产示范工程，因地制宜推广喷灌、滴灌……行之有效的节水节能增产技术……”，“积极研究农村节水增产新技术……”“在农村广泛宣传水资源供用水知识，提高农民珍惜水、爱护水的意识……”在“水资源管理”中提出：“形成能够高效率利用水的节水型社会……根据我国人均水资源短缺和水文特点，全社会必须计划用水，节约用水，同时要大力保护和改善水质。”在1991年第七届全国人民代表大会第四次会议上通过《中华人民共和国国民经济和社会发展十年规划和第八个五年计划纲要》中，对“‘八五’期间主要经济部门发展的任务和政策”，特别强调了“大力提倡节约用水”。可见对于如我国这样的国家，也包括相当多数的发展中国家，都应把节约用水当作基本国策来对待。但是，为什么像《都柏林声明》和联合国《21世纪议程》这样重要的国际文件中却对节约用水反映不够呢？很可能正如瑞典弗肯马克（M.Falkenmark）多次指出的那样，许多发达国家中的水资源专家（往往在起草国际文件中或在讨论这些文件中是他们控制着主导地位），由于只熟悉他们本国或与之相似的、处在北温带的多水国家（意指欧洲和北美的国家）的情况，并习惯于把他从这类地区获得的经验强加于地处稍南并一直到亚热带、热带的缺水国家（意指非洲北部和中东地区）。但是，他们国家和这些缺水国家之间的水资源情况和问题是如此不同，因而在解决问题时，这些来自发达国家的专家们常常不能击中要害。弗肯马克说：“在有需水问题而又缺水的地方，患有水盲症的北方国家的专家们提供了发展的糟糕模式。”“水不仅因用水而感到短缺，并且在为生存需要时更短缺，不论是对于人类或对于植物都是一样。”因此，产水多和产水少的国家，会对此有迥然不同的概念。她所以说北方国家是“水盲”，就是因为在水多地区的经验并不适用于水缺的地区。我国的民谚说：“饱汉子不知饿汉子饥”，也可为此写照。在另一篇文章中弗肯马克还指出：第三世界国家把他们的优秀学生送到水资源问题并不严重的发达国家学习水资源，很可能学得的经验回国后并不适用。参加制定《都柏林声明》和《21世纪议程》的主要人物当然都是来自西方发达国家的专家，不大可能全面反映真正缺水国家的水资源问题。其实，还有另一类国家或地区的特殊水资源问题，如在东亚南部和南亚地区的亚热带和热带，并受季风气候影响。其特有的地理和气候条件使这些国家的人口密度很大，成为地球上人口最多最密的地区，水资源虽然不少，但人均数量不多，由水引起的灾害也较多。这类地区的水资源问题是又多、又少、经常暴雨洪水为患，又经常早魃为虐，问题十分复杂。因此，解决水资源问题还主要要靠各国自己的专家，他们熟悉本国的情况和问题，可以针对本国的具体情况来考虑水资源治理和开发方案。

3.地区水资源的开发限度

由于用水要求的不断增长，在不少地区开始因供水不足而出现水资源危机，对地区水资源开发限度的研究已经提上日程。这种研究也称地区水资源承载力的研究。研究的目的就是要对不同范围的地区水资源的可开发潜力进行估计，以便确定该地区的用水发展规划，并及时采取对策，以避免出现因超量开发而致天然水资源供水能力的破坏。

在水资源评价中估算的地区水资源总量，虽全部是通过水文循环的补给对于某特定区域的可更新补充的水资源量，但这个数字只能看作是多年平均的水资源形成量，并不能把这个量看作是水资源的可开发限度，因为把所有水资源形成量都开发利用实际上是做不到的。在这个量中的河川径流量，其中包含了占有相当比重的洪水和涝水。在一般情况下对洪涝水的出现，惟恐排之不及造成祸害，通过工程拦蓄，虽可以转化其中部分成为可利用资源，但远不是全部。把洪水水量转化为可利用水资源的能力，是随河流上水工程的调蓄能力的变化而变化的，但无论河流开发到什么最终的程度，由于洪涝水量的随机性，有些年份发生的量和强度都相当大，是不可能全部用工程控制的，且从环境整体以及河口和海洋生态系统的要求看，把河川径流全部利用并消耗于陆地上河道外用水也是不允许的。因此，河川径流的开发限度必然低于统计的河川径流量。对于浅层地下水来说，因受抽取技术的限制，必然还有相当部分地下水存留在岩隙和土壤空隙间，不可能全部为抽取装置所提取，存留的水量则消耗于潜水蒸发。因此，某特定区域内的水资源可利用量必定小于该区域内的水资源总量，但随工程建设和开发技术的进步，水资源的开发限度占当地水资源总量的比例可逐渐增大。考虑和研究这点，为一个地区的水资源承载能力的分析和研究提供了一个基础。

此外，由于各类用水户从水源地取用的水量，除一部分在利用中蒸发消耗外，还有一部分经过使用后的水以废水或污水的形式排放，可经过处理（有时也不处理）后再用。因此，各用水户用水量之和常大于从水源地（河流、湖泊、水库和地下水含水层）的总取水量。对某特定范围的区域，各用水户用水总量之和与从各水源地的总取水量之和之比一般均大于1，这个数值减1即称为水的重复利用系数。受水资源开发限度制约的是从水源地的总取水量。随用水技术的进步，不断提高水的重复利用率，总用水量与总取水量的比例也可逐渐增大。因此，无论是水资源的开发限度或水的重复利用率，都是随时间的前进和技术的进步而变化，并不是一成不变的。但对于某个具体时段来说，就要从当时的技术水平现状出发，确定这个具体时段的水资源开发限度，并把从水源地的总取水量限制在这个范围内。随时间的推移和技术的发展，以及从区域以外取得水源的实现，再调整当地的水资源可开发限度。这样，就可以避免破坏水源的情况出现。对于如何根据客观条件的变化研究水资源可开发限度的问题，和不断随技术的进步提高水的重复利用率问题，以及有关的技术措施和管理措施，将是水资源工作的一个重要方面。

4.不断改善水环境

保持适宜于人类生存条件的水环境是人类社会持续发展的必要前提。但在人类社会的不断发展过程中，一方面人类不断改造水环境使其有利于人类的生存和发展，而另一方面又对水环境不断进行干扰，有时甚至引起破坏。正确的途径就是尽力减轻因人类干扰所起的副作用和不利后果，并不断改善水环境使之向有利于人类发展的方向发展。人类的干扰行为主要包括水体因污水及废渣的排放直接受到污染，人类经济活动对大气的污染又通过大气沉降物和降水传播带进水体而致污染，以及不适当重新分配利用水资源而造成一部分地区水环境的恶化和生态系统的破坏，或人工造成的次生盐碱化、沼泽化、渍涝等灾害，以及人为原因的洪水灾害等。

对水体的污染问题已经引起各方的高度重视，并在许多关于水资源前景的文件或文章中把水污染问题作为在今后发展中需要十分注意的首要问题。这个问题特别在水资源比较充裕而又经济发达的地区更为严重。这是因为在这类地区往往因取水较容易而各类用水指标偏大，经济发达又致用水量大，从而导致废污水的排放量也大，常常不经处理就排入地表水体或地下水含水层使水源污染。废污水的处理是既要耗费大量财力物力，又不能收到直接经济实效的活动，实行起来阻力较大，进展缓慢。当前水环境的情况也不容乐观，从世界范围看还在一天天恶化下去，长此以往，留给后代的将是一滩滩不能用的污水。因此，努力保持一个适宜的水环境并持续下去，是在水资源开发利用过程中必须解决的一个问题。

直到不久以前人类还把自己看作是客观世界的征服者，以为一切事情包括环境都可以听从人类的安排，并阔谈按照人的意志去改造自然。但不断受到自然惩罚的人类逐渐清醒地认识到人类首先需要适应自然，在水资源的持续开发利用中也不应忽视这一点。

不断改善水环境还包括努力减轻因水造成的各类灾害方面，这是水利工作的一个长期任务。对于水资源工作来说，也是同样需要认真对待的，因为灾害是对利用的干扰，努力把更多的有害的水转化为可利用的水源，也是一个重要的方面。这对于水资源供需关系已经紧张的地区更是如此。在今后的水资源工作中，努力探讨改善水环境的科学途径和技术的、管理的措施与经验的系统总结必将是一个重要方面。

和水环境关系密切的另一个环境问题，就是生态环境。过去由于对生态环境问题认识不足，在开发利用水资源中已经造成一些负面的影响。这个问题对于我国的华北和西北地区尤为重要，并且是在我国的西部大开发策略中必须认真考虑的问题。这里的主要问题有：区域生态保护准则的确定和方法、区域生态质量评价和区域生态需水量的计算和预测等。