水利規劃可持續發展分析論文

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0引言

隨著社會的發展，環境與發展的矛盾日益突出。可持續發展作為“解決環境與發展問題的唯一出路”已成為世界各國之共識。水是人類生存不可缺少的必要條件，水資源可持續利用是可持續發展的前提條件之一。然而，隨著人類社會的發展，對水資源的需求日益增長，在世界許多地區產生了水資源污染、水資源短缺等嚴重問題。如何使有限的水資源滿足不斷增加的需水要求，同時又不導致水質惡化呢？這就給研究水資源的學術界提出了一個十分嚴峻又富有挑戰性的課題。1996年，聯合國教科文組織（UNESCO）國際水文計劃工作組將“可持續水資源管理”定義為“支撐從現在到未來社會及其福利而不破壞它們賴以生存的水文循環及生態系統完整性的水的管理與使用”。這是針對現行水資源管理提出的新的思路，即在可持續發展思想的指導下。但是，如何去量化研究它？以及如何在定量上來尋找以可持續發展為指導的水資源規劃與管理決策？還是一個難題。

本文從量化的角度，提出一套定量研究方法，主要內容包括：面向可持續發展的水利規劃與管理的量化研究方法以及水資源優化配置模型；并給出在可持續發展思路指導下的水利規劃研究方法步驟；最后給出一個具體應用實例。

1水利規劃應該以可持續發展為基本指導思想

1.1可持續發展的概念與內涵

關于“可持續發展”這一術語的定義，目前有許多種。最常被引用的定義仍是1987年Brundtland夫人等在世界環境與發展委員會上提出的定義，即可持續發展是指“人類在社會經濟發展和能源開發中，以確保它滿足目前的需要而不破壞未來發展需求的能力”[7]。

綜觀可持續發展的定義和論述，可以把可持續發展的基本思想概括為：⑴可持續發展鼓勵經濟增長，但可持續發展所鼓勵的經濟增長決不是以消耗資源、污染環境為代價，而是力求減少消耗、避免浪費、減小對環境的壓力。⑵促進社會進步是可持續發展的最終目標。可持續發展鼓勵經濟增長，但短期的經濟增長不是可持續發展的最終目的，提高生活質量、促進社會進步才是可持續發展的最終目標。⑶可持續發展以資源、環境為基礎，社會進步、經濟增長必須同資源環境可承載能力相協調。⑷可持續發展戰略的實施以適宜的政策和法律體系為條件，必須有全社會公眾的廣泛參與。

1.2可持續發展——水資源～生態環境狀況與社會～經濟發展的綜合

面向可持續發展的水利規劃目標，是為社會經濟的發展和生態環境的保護提供源源不斷的水資源。實現水資源在當代人之間、當代人與后代人之間、以及人類社會與生態環境之間公平合理的分配。因此，水利規劃研究的對象系統應該界定在社會經濟—水資源—生態環境復合系統上。在這個復合系統中，社會經濟、水資源、生態環境三大子系統相互作用與影響，構成了有機的整體。

（1）生態環境系統和水資源系統是社會經濟系統賴以存在和發展的物質基礎，它們為社會經濟的發展提供持續不斷的自然資源和環境資源。

（2）社會經濟系統在發展的同時，一方面通過消耗資源和排放廢物對生態環境和水資源進行污染破壞，降低它們的承載能力；另一方面又通過環境治理和水利投資對生態環境和水資源進行恢復補償，以提高它們的承載能力。

（3）水資源系統在社會經濟系統和生態環境系統之間起到一條紐帶作用。它置身于生態環境系統之中，是組成和影響生態環境的重要因子。同時它又是自然和人工的復合系統，一方面靠流域水文循環過程產生其物質性；另一方面靠水利工程設施實現其資源性。

1.3現行水利規劃面臨的挑戰

就現行的水利規劃而言，主要考慮的是：經濟效益(economicbenefit)、技術效率(technicalefficiency)和實施的可靠性(performancereliability)。盡管它們仍然被應用，但已經不能滿足可持續發展的要求。從《21世紀議程》要求的社會、經濟、資源、環境相協調的高度，已迫切需要逐步轉變到新的行為準則。需要站在可持續發展的高度來研究和制定水利規劃。具體地說，現行水利規劃面臨以下挑戰：（1）不僅需要考慮經濟效益，而且迫切需要考慮社會效益、環境效益；（2）需要站在可持續發展的高度，考慮社會經濟發展與資源環境保護之間的協調、考慮當代人與后代人之間的協調；（3）不僅需要研究水資源、水利工程建設等問題，而且要研究社會經濟系統發展變化以及與水資源-生態環境間的協調問題。（4）不僅僅要考慮水資源的供需平衡，而且要考慮不同區域、不同時代人（現代與后代）用水間的平衡。以謀求社會經濟持續協調發展。

2面向可持續發展的水利規劃方法量化研究

可持續發展的目標是，使社會經濟發展與生態環境保護相協調。在文[1]中，作者曾對社會經濟發展與生態環境保護相協調進行了度量，引進了發展綜合指標測度DD。它是社會經濟發展水平綜合指標EG與生態環境質量綜合指標LI的集成，計算式如下：

它是一個涉及社會經濟、生態環境兩大方面、且在社會經濟系統與生態環境系統的耦合系統中運行、滿足一定約束條件、要求總體效益最大的優化模型。該模型是一個十分復雜的多階段非線性優化模型，其求解比較困難。對此，作者在文[3]介紹了采用計算機模擬技術的方法，求得模型的近似最優解。這樣可以大大減少計算工作量。

3面向可持續發展的水利規劃研究思路與技術路線

基本的研究思路和過程介紹如下：

（1）根據研究區的具體實際，制定水利規劃的依據、具體任務、目標和指導思想。重點要體現可持續發展的思想；

（2）了解社會經濟發展現狀和發展趨勢，建立社會經濟主要指標的發展預測模型，對未來不同規劃水平年的發展狀況進行科學預測；

（3）分析研究區水資源量和可供水資源量，并建立水量模型，以作為研究的基礎模型；

（4）綜合社會經濟系統和水資源與環境系統之間的聯系，建立“水資源與社會經濟生態環境耦合模型”。作為面向可持續發展的水資源優化配置模型的基礎模型；

（5）研究可持續發展的量化方法，并建立面向可持續發展的水資源優化配置模型；

（6）通過優化模型的求解和優化方案的尋找，來制定水利規劃的具體內容。

詳細的研究過程及技術路線如圖1所示。

4應用實例——新疆博斯騰湖流域水利規劃與水資源管理研究

博斯騰湖位于新疆維吾爾自治區巴音郭楞蒙古自治州境內，是目前我國最大的內陸淡水湖泊。它既是開都河的尾閭，又是孔雀河的源頭，兼有開都河來水的水資源調控、孔雀河流域農田灌溉、工業及城鄉生活用水、流域生態環境保護和向塔里木河中下游緊急調水等多種功能。在水資源十分珍貴的新疆南部地區，有著十分重要的地位。

流入博斯騰湖的常年性河流只有開都河。開都河發源于西部積雪的高山（天山中部），由冰雪融水補給，也是天山南坡水量豐富的河流之一。在寶浪蘇木處，該河流又分為東、西兩支，東支注入博斯騰湖大湖，西支注入博斯騰湖小湖。以開都河為界（寶浪蘇木分水樞紐以下，以東支為界），把開都河流域分成左、右兩個灌區。灌區從開都河引水進行農田灌溉，并不斷向大、小湖排水（鹽）。經過博斯騰湖的調節，從大湖出口——西泵站、小湖出口——達吾提閘匯入到孔雀河，肩負著孔雀河流域農田灌溉、工業及城鄉生活用水等重擔。

如何協調該區工業、農業發展與生態環境保護的關系？如何協調上游灌區（即開都河灌區）發展規模與下游灌區（即孔雀河灌區）發展規模的關系？目前該區發展態勢如何？采取什么樣的措施，才能保證走可持續發展道路？等等。這些都是急待回答的問題。

由于在博斯騰湖流域，影響社會經濟發展的最主要因素是水資源，水資源可持續利用是保證該區可持續發展的重要前提。本文作者與新疆巴音郭楞蒙古自治州水利局合作，開展了《博斯騰湖流域可持續水資源管理應用研究》。

首先，進行水文學、生態學基礎研究、社會經濟系統動態變化系統研究，得到全流域水量水質生態耦合系統模型和社會經濟發展預測模型；

其次，針對博斯騰湖流域，提出一套可持續發展定量研究方法。包括量化準則、量化指標、量化方法等；

最后，建立了博斯騰湖流域水資源優化配置模型，在次基礎上，制定了該地區水利規劃。內容包括：①經濟結構的調整：包括工業規模增加、農業規模減小以及農業內部結構調整的具體建議；②節水灌溉措施以及農業灌溉效率的確定；③博斯騰湖生態環境保護的具體措施，包括人工育葦面積及相應技術措施、博斯騰湖控制水位等；④上游灌區（即開都河灌區）發展規模及引水量大小的優化確定，以及下游灌區（即孔雀河灌區）引水量范圍的確定；⑤確保博斯騰湖水質緩慢變好的水管理措施，包括：寶浪蘇木東西支分水比例、博斯騰湖大湖水位、西泵站揚水量、地下水開采量等主要控制參數。為該流域水資源管理提出一套實實在在的管理策略。