水資源合理配置研究論文

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摘要：水資源合理配置淺析。

關鍵詞：水資源合理配置

一、水資源合理配置基本概念

1．基本概念

水資源合理配置可以定義為：在一個特定流域或區域內，以有效、公平和可持續的原則，對有限的、不同形式的水資源，通過工程與非工程措施在各用水戶之間進行的科學分配。

實際上，水資源合理配置從廣義的概念上講就是研究如何利用好水資源，包括對水資源的開發、利用、保護與管理。在中國，特別是華北和西北地區。實施水資源合理配置具有更大的緊迫性。其主要原因：一是水資源的天然時空分布與生產力布局不相適應，二是在地區間和各用水部門間存在著很大的用水競爭性，三是近年來的水資源開發利用方式已經導致產生許多生態環境問題。

水資源的合理配置是由工程措施和非工程措施組成的綜合體系實現的。其基本功能涵蓋兩個方面：在需求方面通過調整產業結構、建設節水型社會并調整生產力布局，抑制需水增長勢頭，以適應較為不利的水資源條件；在供給方面則協調各項競爭性用水，加強管理，并通過工程措施改變水資源的天然時空分布來適應生產力布局。兩個方面相輔相成，以促進區域的可持續發展。

合理配置中的合理是反映在水資源分配中解決水資源供需矛盾、各類用水競爭、上下游左右岸協調、不同水利工程投資關系、經濟與生態環境用水效益、當代社會與未來社會用水、各種水源相互轉化等一系列復雜關系中相對公平的、可接受的水資源分配方案。合理配置是人們在對稀缺資源進行分配時的目標和愿望。一般而言，合理配置的結果對某一個體的效益或利益并不是最高最好的，但對整個資源分配體系來說，其總體效益或利益是最高最好的。而優化配置則是人們在尋找合理配置方案中所利用的方法和手段。

2．水資源體系與經濟系統和生態系統的關系

以往的水資源系統，研究的是如何對國民經濟起到保障作用，即研究水資源量對國民經濟的工農業生產和人民生活進行有效供應。隨著經濟的發展和入口的增加，用水量迅速增長，造成水資源短缺和水環境惡化，從而也喚醒人們對如何利用水資源應有一個清醒的認識：不僅要研究水資源數量上的合理分配，還應研究水資源質量的保護；不僅研究水資源對國民經濟的效益和人類生存的需要，還應研究水資源對人類生存環境或生態環境的支撐作用；不僅研究如何滿足當今社會對水資源利用的權利，還應研究如何滿足未來社會對水資源利用的權利。因而，水資源合理配置體系不僅應適合經濟發展和人民生活的需求，還應盡可能地滿足人類所依賴的生態環境對水資源的需求，以及未來社會對水資源的基本需求。

水資源系統與人類社會和生態系統具有如圖1所示的密切關系。其中一個系統的變化將會同時影響另外兩個系統朝正負兩個方向產生相應的變化。生態系統對人類社會不僅提供生活生產材料(a)，而且具有氣候調節(b)、水土保持(c)、環境美觀(d)、旅游娛樂(e)等功能；人類社會對生態系統也具有很大的作用力．林業、漁業等生物資源掠奪性開發利用(f)對生態系統的天然平衡會造成破壞。生態系統依賴于水資源，水源的枯竭會導致植被退化(g)、土地荒漠化(h)、動植物大量消亡(i)等嚴重生態事件，而水質的退化(j)也會造成水資源使用功能的下降，造成對植被、魚類等生態系統主體的嚴重損害。生態系統對水資源系統也具有重要的調節、涵養以及水質凈化(k)等功能。生態系統退化將會產生水土流失和渠庫淤積(1)、汛期降雨的調節和水源涵養(m)能力的降低等。人類社會與水資源系統需求(n)與供給(o)的密切關系更是不言而喻的。

圖1人—水—生態三系統的相互作用

二、水資源合理配音基本原則及主要任務

1．基本原則

水資源包括河流、湖泊、水庫中的地表水、地下水、洪水以及經過高新技術處理后的脫鹽水。人口增加、生活改善對稀缺水資源的(水量與水質)需求日益激烈。因而，對已有水資源的有效利用日顯重要，有必要依據社會目標制定有效、公平的經濟策略。經濟效益是衡量在給定資源條件下創造的財富量，而社會公正則體現在社會各行業各單一團體中對總的財富的分配。水資源的許多分配結構都試圖體現這種有效與公平的結合。

根據稀缺資源分配的經濟學原理，水資源合理配置應遵循有效性與公平性的原則，在水資源利用高級階段，還應遵循水資源可持續利用的原則，即有效性、公平性和可持續性應是水資源合理配置的基本原則。

有效性原則是基于水資源作為社會經濟行為中的商品屬性確定的。以純經濟學觀點，由于水利工程投資，對水資源在經濟各部門的分配應解釋為：水是有限的資源或資本，經濟部門對其使用并產生回報。經濟上有效的資源分配，是資源利用的邊際效益在用水各部門中都相等，以獲取最大的社會效益。換句話說，在某一部門增加一個單位的資源利用所產生的效益，在任何其他部門也應是相同的。如果不同，社會將分配這部分水給能產生更大效益或回報的部門。由此可見，對水資源的利用應以其利用效益作為經濟部門核算成本的重要指標．而其對社會生態環境的保護作用(或效益)作為整個社會健康發展的重要指標，使水資源利用達到物盡其用的目的。但是，這種有效性不是單純追求經濟意義上的有效性，而是同時追求對環境的負面影響小的環境效益，以及能夠提高社會人均收益的社會效益，是能夠保證經濟、環境和社會協調發展的綜合利用效益。這需要在水資源合理配置問題中設置相應的經濟目標、環境目標和社會發展目標，并考察目標之間的競爭性和協調發展程度，滿足真正意義上的有效性原則。

公平性原則以滿足不同區域間和社會各階層間的各方利益進行資源的合理分配為目標。它也許遵循有效性原則，也許不遵循。它要求不同區域(上下游、左右岸)之間的協調發展，以及發展效益或資源利用效益在同一區域內社會各階層中的公平分配。例如家庭生活用水的公平分配是對所有家庭而言的，無論其是否有購水能力，都有使用水的基本權利。也可以依據收入水平采用不同的水價結構進行分水。

可持續原則可以理解為代際間的資源分配公平性原則，它是以研究一定時期內全社會消耗的資源總量與后代能獲得的資源量相比的合理性，反映水資源利用在度過其開發利用階段、保護管理階段和管理階段后，步入的可持續利用階段中最基本的原則。它要求近期與遠期之間、當代與后代之間對水資源的利用上需要有一個協調發展、公平利用的原則，而不是掠奪性地開采和利用，甚至破壞，即當代人對水資源的利用，不應使后一代人正常利用水資源的權利受到破壞。

2．主要任務

水資源合理配置是針對水資源短缺和用水競爭提出的，其實施通過水資源配置系統來實現。由于水本身的資源、環境、社會和經濟屬性，決定了水資源合理配置所涉及的內容相當廣泛，而對其研究的主要任務則包括：

社會經濟發展：探索適合本地區或流域現實可行的社會經濟發展規模和發展方向，推求合理的工農業生產布局，及社會對經濟產品的可能需求。

水資源需求：研究現狀條件下的各類用水結構、水的利用效率，提高用水效率的主要技術和措施，分析預測未來居民生活水平提高、國民經濟各部門發展以及生態環境保護不同條件下的水資源需求。

水環境污染：評價現狀水環境質量，研究工農業生產所造成的水環境污染程度，制定合理的水環境保護和治理標準，分析各經濟部門在生產過程中各類污染物的排放率及排放總量，預測河流水體中各主要污染物的濃度和環境容量。

水價：研究水資源短缺地區由于缺水造成的國民經濟損失，水的影子價格，水利工程經濟評價，水價制定依據，分析水價對社會經濟發展的影響、水價對水需求的抑制作用。

水資源開發利用方式與工程布局：現狀水資源開發利用評價，供水結構分析，水資源可利用量分析，規劃工程可行性研究，各種水源的聯合調配，各類規劃水利工程的合理規模及建設次序。

供水效益：分析各種水源開發利用所需的投資及運行費，根據水源的特點分析各種水源的供水效益，包括工業效益、農業灌溉效益、生態環境效益，分析水工程的防洪、發電、供水三方面的綜合效益。

生態環境質量：生態環境質量評價，生態保護準則研究，生態耗水機理與生態耗水量研究，分析生態環境保護與水資源開發利用的關系。

供需平衡分析：在不同的水工程開發模式和區域經濟發展模式下的水資源供需平衡分析，確定水工程的供水范圍和可供水量，以及各用水單位的供水量、供水保證率、供水水源構成、缺水量、缺水過程及缺水破壞深度分布等情況。

水資源管理：研究與水資源合理配置相適應的水資源科學管理體系，包括建立科學的管理機制和管理手段，制定有效的政策法規，確定合理的水資源費、水費計收標準和實施辦法，培養合格的水資源科學管理人才等。

技術與方法研究：水資源合理配置分析模型開發研究，如評價模型、模擬模型、優化模型的建模機制及建模方法，決策支持系統、管理信息系統的開發，GIS高新技術的應用。

水資源合理配置工作涉及江河流域規劃中主要基本資料的收集整編、社會經濟發展預測、江河流域總體規劃、水資源供需預測與評價、灌溉規劃、城鄉生活及工業供水規劃、水力發電規劃、航運規劃、水污染防治規劃、水資源保護規劃、控制性樞紐的主要工程參數及建設次序的選擇、環境影響評價、經濟評價與綜合分析。此外，還涉及水資源管理中的取水許可制度，水費及水資源費制度，水管理模式與機構設置，水權市場，水資源配置系統的優化調度，控制性樞紐的多目標綜合利用，水管理信息系統建設(包括防汛、水量與水質監測)等內容。因此，水資源合理配置貫穿了區域水資源規劃與管理的主要環節，是一個復雜的決策問題。

三、水資源合理配置機制

1．合理配置的目標量度

依據水資源合理配置的基本原則，其目標應滿足有效性原則、公平性原則和可持續性原則。目標的量度應以同時滿足這三個原則為基本計算標準。

設不同用水戶或用水部門用水量為X，當僅考慮用水經濟、社會和環境等方面所產生的效益時，用水目標是以其效益最大為基本目標度量值，可表示為：

(1)

其中：Z為目標函數值；i用水戶或用水部門；C為用水效率系數，對經濟效益而言為與水價有關的效率系數，對社會和環境效益而言也可表示相應的效益系數，例如就業機會、糧食產量、BOD(生物耗氧量)排放量、水環境質量、水面面積、綠洲面積等;f則反映用水量所產生效益的函數關系，即生產函數，它代表水資源利用對于經濟、社會和環境效益的轉化能力。這仍是一個度量經濟、社會和環境協調發展的多目標問題，目標間的競爭性和具體量化問題則是一個多目標決策問題。

若考慮用水在地域間和不同收入者間的公平分配原則，則式(1)應改寫為：

(2)

其中R為公平系數或公平性權重，并且有：

R貧窮地區＞R富裕地區和低低收入者＞R高收入者

(3)

當考慮時間因素時，X、C和R均認為可隨時間或時代t而變化，從而有：

(4)

g為相應的函數關系。

可持續原則實際上是代際間的水資源利用公平性原則，它要求不同時代的水資源利用權利及其效益維持不衰減，盡管各用水戶的用水量及其相關系數可以隨時間變化，其產生的綜合效益值也有很大差別，但后一代人的總用水效益不應小于前一代人的總用水效益，才能保持可持續發展的基本要求。即：

Zt+1≥Zt

(5)

或

(6)

實際上，由于人類社會經濟的快速發展，片面地強調Z1中的經濟有效性，很少追求環境和社會有效性，對Z2的研究也很膚淺，尚未真正考慮Z3的要求，使得Zt+l往往遠遠小于Zt從而造成人類自身的生存環境惡化，產生資源的無效利用、不公平利用和不可持續利用的嚴峻局面。

2．合理配置的主要平衡關系

在以區域可持續發展為目標的水資源合理配置過程中，還必須保持若干基本的平衡關系，才能保證合理配置策略是現實可行的。水資源合理配置中的基本平衡關系包括：

(1)水資源量的需求與供給

在長期發展過程中無論是需水還是供水均是動態的，因而供需間的平衡關系只能是動態平衡。從需水方面看，主要的影響因素是經濟總量、經濟結構和部門用水效率。經濟總量在各年增長的快慢是最主要的影響因素，在較大程度上決定著需水增長的快慢；經濟結構反映了單位產值耗水率不同的各經濟部門對經濟總量的貢獻，可以通過調整產業結構達到提高水資源利用效率的目的；部門用水效率則反映了技術進步程度、節水水平及節水潛力。對于經濟總量和產業結構及其變化均是服從于經濟發展自身規律的，用水效率受用水技術和管理水平控制。

在供水方面，影響供水的主要因素為供水的工程能力和調度策略。供水工程由利用當地地表水的蓄、引、提工程，地下水井群，污水處理與回用設施，以及從區外調水等工程組成；調度策略是指在一定的來水情況、蓄水狀況、供水優先級別及各種綜合利用要求下的各種可行調度方案。顯然，在發展過程中工程供水能力的擴大要涉及到規劃工程的開發規模、開發次序及不同的工程組合方案。同理，在一定的需水過程、來水情況和工程組合條件下，不同的調度策略對區域可持續發展的經濟、環境與社會發展諸目標滿足的程度也不一樣。

在水資源量需求與供給雙方均是變量的情況下，動態平衡的保持只能在一定時期和一定程度內。當供水能力大于需求時，會造成資金的積壓，反之則會由于缺水而造成國民經濟損失。在缺水的情況下，減少對不同部門的供水以及減少程度和時段的不同均會導致不同的缺水損失，因而找出較為合理的動態供需平衡策略，便成為水資源優化配置的主要任務之一。

(2)水環境的污染與治理

與水資源量的需求與供給一樣，水環境的污染和治理兩方面也是動態平衡。進入水環境的污染物來源于兩個方面，上游隨流而下及當地排放。當地排放的污染物總量及種類與經濟總量、結構及分部門單位產值排放率有關。由于我國目前污染物排放量的統計數據仍不完全，一般對生物耗氧量BOD、化學耗氧量COD和氨氮總量進行研究已可滿足區域水資源優化配置的要求。

在水環境的污染治理方面，主要的影響因素是污水處理率、污水廠處理能力、污水處理級別，以及處理后的污水回用率。不同的處理工藝、處理規模、處理級別和回用量顯然有不同的處理費用，因而也存在著對污染治理策略的優化問題。

水環境的污染與治理之間的動態平衡包含著兩方面的內容，即污水排放量與處理量、回用量之間的平衡，以及各類污染物質的排放總量與去除總量之間的平衡。因此，還必然要涉及到污水中的各類污染物的濃度。

此外，水環境的污染與治理平衡和水資源量的供需平衡間是相互聯系的。因為對任何水體來說沒有一定的質便沒有一定的量，污染導致的水質嚴重下降會極大地減少有效水資源量，同時處理后可回用的污水也將增加有效供水量。因此在進行水量與水質的綜合平衡時要充分考慮到兩者的相互作用與轉化。

(3)涉水投資的來源與分配

涉水投資包括節水、水資源的開發利用和水環境的治理保護所需的建設資金和運行管理費用。由于水資源開發利用和水環境治理保護均是重要的社會基礎產業，具有建設周期長和投資額巨大的特點，因而投資的來源與分配之間的動態平衡是水資源合理配置策略得以實施的重要條件之一。

投資的來源取決于總投資額的大小及國民經濟各部門之間的投資分配比例。而總投資則來源于區內積累和區外投資。對任一地區而言，其總投資額的主要部分均來自于本身的經濟積累。由于積累與消費構成了幾乎全部的最終需求，而最終需求與中間需求構成了總產值，因而經濟積累的大小取決于經濟的總規模和積累與消費在最終需求中的比例。

水投資的使用主要分為水資源開發利用和水環境的保護治理兩個方面。在開發利用投資中，包括了防洪、城市供水、水力發電、灌溉和為其他綜合利用目的服務的各類蓄、引、提工程和節水措施的投資及運行管理費用。水環境的保護治理則包括河道整治、水源地涵養、水土保持及各類水污染治理工程。在多水源供水的條件下，投資在節水、當地地表水、地下水、回用水及外調水之間有一個分配問題，對同是利用地表水的不同備選工程而言也有一個選擇的問題，因而投資與水資源配置系統內工程組合、工程規模及建設次序密切相關。

水資源的來源與分配間的平衡是通過水量的供需平衡及水環境的污染及治理平衡來實現的。經濟的不斷增長需要更多的水，提供更多的水就要求擴大供水能力，從而要求更多的投資，在一定的經濟積累水平下給水部門的投資增加會導致對其他經濟部門投資的減少，從而影響到這些部門今后的固定資產形成。部門固定資產規模及增長速度的變化又會反過來影響需水并進而影響今后的水投資平衡態勢。水環境的治理和保護與水投資之間也存在著上述關系。經濟規模的增加一般會向外環境釋放出更多的污染物從而使環境惡化，為改善環境要進行清潔生產并加大治理力度從而要求更多的環境投資，給環境投資增加會擠占其他部門的投資并影響經濟發展的格局。這一經濟格局的改變也會反過來影響今后的環境平衡態勢。同樣，生態平衡與水量的供需平衡、水投資平衡之間也存在著廣泛聯系。

(4)水生態平衡

在我國干旱、半干旱地區，由于水的開發利用所導致的生態環境問題已越來越嚴重，河流、湖泊萎縮，甚至于涸，荒漠化加劇，耕地的次生鹽漬化等現象已引起廣泛關注。在西北內陸地區，沒有綠洲就沒有人類，綠洲生態是西北內陸地區人類社會賴以生存與發展的基礎。而保護綠洲生態就離不開水，因此綠洲生態需水是總需水中不可或缺的組成部分之一。天然生態系統是人工綠洲生態系統與荒漠區之間的過渡帶，是人工生態系統的外圍屏障。

水是維持干旱區生態系統最重要的基本元素，生態系統耗水機制是生態保護的主要研究對象。生物體耗水特別是植物體耗水是生物體新陳代謝活動的載體。因此，天然生態系統的耗水必須納入水資源合理配置研究的范疇之內，同時為維系生態系統用水的消耗，應保持生態需水的平衡關系。在研究水資源合理配置的同時，研究水生態系統的平衡也是其主要內容之一。

可以看出，水資源合理配置中上述四種基本平衡關系是相互聯系和相互影響的，其間的關系極為復雜。這一事實說明只有采用系統的定量優化方法，從整體出發對四種平衡關系同時進行調整，才能協調好各類基本平衡關系，使區域水資源優化配置策略更加符合實際情況。

3．水資源分配機制

水資源分配機制主要包括四種，即以邊際成本價格進行的水分配、以行政管理確定水價及相關政策進行水分配、以水市場機制進行水分配和用水戶自主進行水分配。

以邊際成本價格進行水分配的指導思想是確定一個目標水價，使其等于最后增加一個單位供水量的邊際成本。水價(或水的邊際值)與邊際成本相等的水量分配被認為是經濟上有效和社會最優的水資源分配方式。這個有效性指標使經濟各部門總產值達到最大。

水不像一般商品一樣容易管理，它被廣泛地認為是公共財產，大型水工程投資一般私人企業無力承受。例如大型灌區的管理，是由政府對水量進行通盤考慮后，對各個部分進行分配的。家庭生活供水、市政供水、農村生活供水、農村衛生計劃等都體現了政府行政管理的作用。政府通過用水許可證的發放、各工業企業取水和廢污水的排放的調節調度等手段，也對大部分工業用水進行控制。盡管水力發電不直接消耗水量，但需要通過政府的行政管理確定水電站的建設以及改變了河道水量狀況的調度規則。其他還有漁業用水、野生動物保護的濕地建設、航運等都限制在整個社會用水的約束機制中，需要用行政管理手段進行協調分配。國家政府由于是惟一包含所有用水戶的機構，其在跨部門用水分配中具有很強的作用。

嚴格經濟意義上的競爭性市場應具有如下條件：

市場內存在著同樣的買方和賣方，他們完全了解市場規則，支付相同的交易成本；

各買方和賣方的決策完全是相互獨立的;

任何個體的決策都不影響其他個體的交易結果；

每一個體(或商)都以追求最大利益為目標。

在此條件下，供求雙方決定了市場交易量和價格。商品(或資源)將從低價位移向高價值，因此，基于市場的分配被認為對個體和社會都具有經濟上的有效性。對于水而言，有時需要政府參與創造必要的市場運作條件。例如，確定原始的水權分配方案、制訂管理上和法律上的交易規則、建設必要的基礎設施進行水的傳輸等。市場機制的運行，使供水能夠在各部門中的利用獲得較高的價值，而不必投資新的高成本水資源工程。同時，水市場允許對在較低價位售的水加以補償，從而促使水得到更有效的利用。

由用水戶自主組成水分配管理機構進行水量分配的機制，來源于農民灌溉用水的分配，居民生活用水則產生于對公共水井的管理。這種水分配機制的主要優點在于它具有對滿足當地用水需求所采取的分水模式的潛在適應性。由于用水戶直接參與水的利用，無論是農業灌溉、居民生活、工業企業用水，他們都掌握著比行政管理人員所掌握的更充分的信息，不必依賴固定的分水規則進行分水。可以根據當時的具體情況，通過協商隨時增加或減少水量的分配。

中國的水資源分配機制目前仍是以行政管理為主的形式存在，還不能在多種分配機制下，達到多樣性的分配管理體制，尚不能滿足水資源分配有效性、公平性與可持續性的要求，離社會主義市場經濟規律也有一定的距離，從而造成用水矛盾突出、用水浪費嚴重、生態環境惡化等結果。隨著社會主義市場經濟和水資源價格體系的不斷完善，水資源分配機制的多樣性將會使水資源分配趨于合理，最終實現水資源可持續利用的目的。