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水资源优化配置研究综述

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   [提要] 水资源优化配置经历不同的发展阶段,首先从水资源总量分配角度分析各阶段水资源优化配置不同的优化重点,其次总结人口产业变动引起的产业用水和生活用水变动引起生产、生活用水优化配置的不同侧重点。剖析新形势下对水资源配置的新要求,对未来发展方向做出展望。
   关键词:水资源;优化配置;经济效益;生态效益;生产用水;生活用水
   中图分类号:F323.213 文献标识码:A
   收录日期:2020年7月6日
   一、水资源总量优化配置
   水资源优化配置过程中最初主要遵循的原则是以水量定水量,以需求定供给。这一阶段主要是解决供需矛盾的问题,更好地维护社会生活、经济发展需水安全。此时水资源优化配置的理念刚刚产生,仍需要进一步探索,研究成果主要是对水资源量、地表水和地下水的不同的供水类型以及生产用水、生活用水的需水类型进行了划分,这些基础工作的完成为接下来水资源优化配置发展奠定了良好的基础。提出了水资源优化配置中以需求水量確定供给水量,这逐渐发展成为水资源优化配置研究的雏形。根据用水户的需求水量确定水资源供给量,看似合理但是忽视了水资源利用与社会经济等移速的互动响应关系,考虑层面过于单一,不利于水资源利用效率的提升。
   随着对水资源配置研究地深入,水资源的经济属性更加凸显,因此协调水资源供需与区域经济发展的水资源配置理论应运而生。葛久研(1999)分析水资源利用与国民经济发展之间的关系,根据其之间存在的因果关系,构建了以实现国民经济发展为目标的水资源配置模型,以促进国民经济发展与水资源开发利用的协调关系。汪党献(2005)以北京市为例,对国民经济行业不同的用水特性进行细致分析,衡量节水高效国民经济生产体系不再仅仅局限于定性分析,根据各行业发展规划作出用水节水规划有了更详细的依据。顾文权(2008)对水资源配置的风险进行了分析,水资源优化配置的事后评估同样重要,在选择风险因子时不仅考虑了自然条件因素、工程技术因素、工程管理因素,而且社会经济的相关因素也被纳入了水资源优化配置的多目标风险分析模型中。水资源是促进经济发展的基本保证,水资源与经济发展之间的协调是水资源优化配置研究的质的提升,使其不再仅仅局限于用水量配置水量,为水资源合理配置打开了思路。
   水资源配置不仅与地区经济发展有关,而且与生态的关系也是很重要的。随着对生态环境的重视,水资源在进行配置时也要考虑生态方面的收益与损失。尤其是对于一些特殊的地区,粟晓玲(2005)以干旱区为研究区域,构建水资源优化配置模型时,将生态效益与经济效益并列纳入整体模型中。对于非干旱区水资源带来的生态效益同样不可忽视,田景环(2013)在构建区域水资源多目标模糊优化配置模型时,综合考虑了区域的经济效益与生态效益,并且引入了多目标线性规划两阶段的计算方法,以求解水资源优化配置的最优方案。Wang Z(2015)针对中国流域可持续发展中面临的水资源短缺和不合理利用等问题,试图为典型流域水资源优化配置提出新的观点,分析了黑河流域中游的不同县之间的水资源分配以及一个县内的家庭、工业、农业和生态用途之间的水资源分配。不论研究对象是某一地区还是某一流域,水资源配置中考虑生态要素主要是从两个方面入手:一是直接层面,考虑生态用水的分配量;二是间接层面考虑不同行业不同地区用水带来的生态收益的不同。
   随着研究地进一步深入,在水资源优化配置中会加入更多细节要素的考虑,其中有学者将公平性引入水资源配置中,邵东国(2005)将用水公平性的概念纳入了水资源优化配置的模型中应用基尼系数量化区域和代际间用水的公平性,丰富了水资源效益的内涵。苏心玥(2019)以北京市为例,提出跨区调水方案中不仅应考虑用水效率,同时更应注意的是用水公平问题,应用改进的纳什讨价还价博弈模型探究北京市未来水资源配置方案。将公平要素引入水资源配置系统中,使水资源管理更上一个台阶。
   二、不同类型用水优化配置
   水资源优化配置的逐渐完善不仅仅体现在水资源配置的过程中考虑的细节要素越来越丰富,而且对于不同的类型用水优化也进行了分类的细化研究。如今我国多个地区面临产业结构升级的情况,生产用水的合理分配自然也成为了研究的重点。生产用水在总用水量中占据极大比例,其与产业结构关联性强,通过对生产用水的分析进一步探究区域产业结构水资源优化配置的关系。金蓉(2006)以张掖市为例,梳理了产业结构与水资源之间相互影响和制约的关系,考虑该地区产业结构调整的思路和水资源禀赋之间的矛盾,修正了水资源配置中的错误。张晓军(2009)在构建经济可持续发展下的水资源优化配置模型时,考虑了产业内部结构调整和优化对水资源利用的影响,优化方案实现了产业发展与水资源利用的平衡。徐志伟(2013)以京津冀为研究对象,在地区和产业双重维度下建立多目标决策模型,在水资源短缺的京津冀地区以水资源与产业发展协调为突破点,综合经济发展、资源集约、生态保护等因素探究水资源在不同地区不同产业之间的优化路径。吴丹(2018)进一步梳理了京津冀三地不同产业发展与水资源之间的关联度,以京津冀地区产业结构与水资源优化为前提,明确京津冀经济发展目标、用水总量目标值、生态保护目标值以及京津冀三次产业的节水目标,采用双层优化模型求解产业结构变动与水资源优化配置的最优解,推进京津冀地区产业结构高级化、用水方式集约化。刘洋(2019)着重分析了产业用水的效率,产业间的水资源合理配置要求产业发展与水资源分配的协调,在水资源优化中反映经济发展与各产业水资源利用的内在联系,这对于处于特殊战略地位的京津冀地区具有重要意义。整体大区域中产业发展与产业用水之间达到动态平衡,对于产业结构调整具有重要意义。在水资源优化配置研究中,生活用水往往被优先满足,生活用水主要靠各地生活用水定额确定,夏丽丽(2018)通过从覆盖性、合理性、先进性和实用性对江西省生活用水定额规定进行评估,对生活用水的节水目标等提出合理建议。将生产用水、生活用水分解进一步对不同类型的用水进行优化配置,为实际水资源配置提供了可行性和针对性更强的参考。    三、总结与展望
   水资源优化配置发展研究日趋丰富,但对于不同类型的用水研究仍旧具有继续开拓的空间,区域产业用水优化配置考虑的要素仍有待进一步完善,比如:(一)水资源在不同地区不同产业之间进行分配时可以加入公平性要素的考虑。(二)产业用水分配对生态效益的影响也不容忽视。(三)生活用水作为生存的基本保障,在尽量满足的同时也不能忽视其节水潜力的挖掘,随着生活水平的提升,生活用水量不断增大,在保证基础生活用水的前提下,如何将生活用水纳入水资源优化配置系统也将是未来探索的方向。
  主要参考文献:
  [1]全国水资源初步成果汇总技术小组.中国水资源初步评价[M].北京:水利部水资源研究及区划办公室,1981.
  [2]沈振荣,张瑜芳,杨诗秀,等.水资源科学实验与研究——大气水、地表水、土壤水、地下水相互转化关系[M].北京:中国科学技术出版社,1992.
  [3]葛久研,郑垂勇.水资源开发利用与国民经济协调发展的模型与策略研究(三)——水资源开发利用与国民经济协调发展总模型构建[J].水利经济,1999(02).
  [4]汪党献,王浩,倪红珍,马静.国民经济行业用水特性分析与评价[J].水利学报,2005(02).
  [5]顾文权,邵东国,黄显峰,代涛.水资源优化配置多目标风险分析方法研究[J].水利学报,2008(03).
  [6]粟晓玲,康绍忠.干旱区面向生态的水资源合理配置研究进展与关键问题[J].农业工程学报,2005.21(1).
  [7]田景环,刘林娟.区域水资源多目标优化配置方法研究[J].人民黄河,2013.35(04).
  [8]邵东国,贺新春,黄显峰,沈新平.基于净效益最大的水资源优化配置模型与方法[J].水利学报,2005(09).
  [9]苏心玥,于洋,赵建世,李铁键.南水北调中线通水后北京市辖区间水资源配置的博弈均衡[J].应用基础与工程科学学报,2019.27(02).
  [10]金蓉.基于水资源优化配置的张掖市产业结构调整研究[D].西北师范大学,2006.
  [11]張晓军,侯汉坡,徐栓凤.基于水资源优化配置的北京市第二产业结构调整研究[J].北京工业大学学报(社会科学版),2009.9(04).
  [12]徐志伟.基于地区——产业双重维度的京津冀生产用水资源优化研究[J].区域经济评论,2013(01).
  [13]吴丹.京津冀地区产业结构与水资源的关联性分析及双向优化模型构建[J].中国人口·资源与环境,2018.28(09).
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