水利規(guī)劃可持續(xù)發(fā)展分析論文

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0引言

隨著社會的發(fā)展，環(huán)境與發(fā)展的矛盾日益突出?？沙掷m(xù)發(fā)展作為“解決環(huán)境與發(fā)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(xù)利用是可持續(xù)發(fā)展的前提條件之一。然而，隨著人類社會的發(fā)展，對水資源的需求日益增長，在世界許多地區(qū)產(chǎn)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(dǎo)致水質(zhì)惡化呢？這就給研究水資源的學(xué)術(shù)界提出了一個十分嚴峻又富有挑戰(zhàn)性的課題。1996年，聯(lián)合國教科文組織（UNESCO）國際水文計劃工作組將“可持續(xù)水資源管理”定義為“支撐從現(xiàn)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(huán)及生態(tài)系統(tǒng)完整性的水的管理與使用”。這是針對現(xiàn)行水資源管理提出的新的思路，即在可持續(xù)發(fā)展思想的指導(dǎo)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(xù)發(fā)展為指導(dǎo)的水資源規(guī)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(nèi)容包括：面向可持續(xù)發(fā)展的水利規(guī)劃與管理的量化研究方法以及水資源優(yōu)化配置模型；并給出在可持續(xù)發(fā)展思路指導(dǎo)下的水利規(guī)劃研究方法步驟；最后給出一個具體應(yīng)用實例。

1水利規(guī)劃應(yīng)該以可持續(xù)發(fā)展為基本指導(dǎo)思想

1.1可持續(xù)發(fā)展的概念與內(nèi)涵

關(guān)于“可持續(xù)發(fā)展”這一術(shù)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(huán)境與發(fā)展委員會上提出的定義，即可持續(xù)發(fā)展是指“人類在社會經(jīng)濟發(fā)展和能源開發(fā)中，以確保它滿足目前的需要而不破壞未來發(fā)展需求的能力”[7]。

綜觀可持續(xù)發(fā)展的定義和論述，可以把可持續(xù)發(fā)展的基本思想概括為：⑴可持續(xù)發(fā)展鼓勵經(jīng)濟增長，但可持續(xù)發(fā)展所鼓勵的經(jīng)濟增長決不是以消耗資源、污染環(huán)境為代價，而是力求減少消耗、避免浪費、減小對環(huán)境的壓力。⑵促進社會進步是可持續(xù)發(fā)展的最終目標?？沙掷m(xù)發(fā)展鼓勵經(jīng)濟增長，但短期的經(jīng)濟增長不是可持續(xù)發(fā)展的最終目的，提高生活質(zhì)量、促進社會進步才是可持續(xù)發(fā)展的最終目標。⑶可持續(xù)發(fā)展以資源、環(huán)境為基礎(chǔ)，社會進步、經(jīng)濟增長必須同資源環(huán)境可承載能力相協(xié)調(diào)。⑷可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)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(xù)發(fā)展——水資源～生態(tài)環(huán)境狀況與社會～經(jīng)濟發(fā)展的綜合

面向可持續(xù)發(fā)展的水利規(guī)劃目標，是為社會經(jīng)濟的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的保護提供源源不斷的水資源。實現(xiàn)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(tài)環(huán)境之間公平合理的分配。因此，水利規(guī)劃研究的對象系統(tǒng)應(yīng)該界定在社會經(jīng)濟—水資源—生態(tài)環(huán)境復(fù)合系統(tǒng)上。在這個復(fù)合系統(tǒng)中，社會經(jīng)濟、水資源、生態(tài)環(huán)境三大子系統(tǒng)相互作用與影響，構(gòu)成了有機的整體。

（1）生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)和水資源系統(tǒng)是社會經(jīng)濟系統(tǒng)賴以存在和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，它們?yōu)樯鐣?jīng)濟的發(fā)展提供持續(xù)不斷的自然資源和環(huán)境資源。

（2）社會經(jīng)濟系統(tǒng)在發(fā)展的同時，一方面通過消耗資源和排放廢物對生態(tài)環(huán)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(huán)境治理和水利投資對生態(tài)環(huán)境和水資源進行恢復(fù)補償，以提高它們的承載能力。

（3）水資源系統(tǒng)在社會經(jīng)濟系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間起到一條紐帶作用。它置身于生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之中，是組成和影響生態(tài)環(huán)境的重要因子。同時它又是自然和人工的復(fù)合系統(tǒng)，一方面靠流域水文循環(huán)過程產(chǎn)生其物質(zhì)性；另一方面靠水利工程設(shè)施實現(xiàn)其資源性。

1.3現(xiàn)行水利規(guī)劃面臨的挑戰(zhàn)

就現(xiàn)行的水利規(guī)劃而言，主要考慮的是：經(jīng)濟效益(economicbenefit)、技術(shù)效率(technicalefficiency)和實施的可靠性(performancereliability)。盡管它們?nèi)匀槐粦?yīng)用，但已經(jīng)不能滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。從《21世紀議程》要求的社會、經(jīng)濟、資源、環(huán)境相協(xié)調(diào)的高度，已迫切需要逐步轉(zhuǎn)變到新的行為準則。需要站在可持續(xù)發(fā)展的高度來研究和制定水利規(guī)劃。具體地說，現(xiàn)行水利規(guī)劃面臨以下挑戰(zhàn)：（1）不僅需要考慮經(jīng)濟效益，而且迫切需要考慮社會效益、環(huán)境效益；（2）需要站在可持續(xù)發(fā)展的高度，考慮社會經(jīng)濟發(fā)展與資源環(huán)境保護之間的協(xié)調(diào)、考慮當代人與后代人之間的協(xié)調(diào)；（3）不僅需要研究水資源、水利工程建設(shè)等問題，而且要研究社會經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展變化以及與水資源-生態(tài)環(huán)境間的協(xié)調(diào)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(qū)域、不同時代人（現(xiàn)代與后代）用水間的平衡。以謀求社會經(jīng)濟持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。

2面向可持續(xù)發(fā)展的水利規(guī)劃方法量化研究

可持續(xù)發(fā)展的目標是，使社會經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護相協(xié)調(diào)。在文[1]中，作者曾對社會經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護相協(xié)調(diào)進行了度量，引進了發(fā)展綜合指標測度DD。它是社會經(jīng)濟發(fā)展水平綜合指標EG與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指標LI的集成，計算式如下：

它是一個涉及社會經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境兩大方面、且在社會經(jīng)濟系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合系統(tǒng)中運行、滿足一定約束條件、要求總體效益最大的優(yōu)化模型。該模型是一個十分復(fù)雜的多階段非線性優(yōu)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(shù)的方法，求得模型的近似最優(yōu)解。這樣可以大大減少計算工作量。

3面向可持續(xù)發(fā)展的水利規(guī)劃研究思路與技術(shù)路線

基本的研究思路和過程介紹如下：

（1）根據(jù)研究區(qū)的具體實際，制定水利規(guī)劃的依據(jù)、具體任務(wù)、目標和指導(dǎo)思想。重點要體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的思想；

（2）了解社會經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，建立社會經(jīng)濟主要指標的發(fā)展預(yù)測模型，對未來不同規(guī)劃水平年的發(fā)展狀況進行科學(xué)預(yù)測；

（3）分析研究區(qū)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(chǔ)模型；

（4）綜合社會經(jīng)濟系統(tǒng)和水資源與環(huán)境系統(tǒng)之間的聯(lián)系，建立“水資源與社會經(jīng)濟生態(tài)環(huán)境耦合模型”。作為面向可持續(xù)發(fā)展的水資源優(yōu)化配置模型的基礎(chǔ)模型；

（5）研究可持續(xù)發(fā)展的量化方法，并建立面向可持續(xù)發(fā)展的水資源優(yōu)化配置模型；

（6）通過優(yōu)化模型的求解和優(yōu)化方案的尋找，來制定水利規(guī)劃的具體內(nèi)容。

詳細的研究過程及技術(shù)路線如圖1所示。

4應(yīng)用實例——新疆博斯騰湖流域水利規(guī)劃與水資源管理研究

博斯騰湖位于新疆維吾爾自治區(qū)巴音郭楞蒙古自治州境內(nèi)，是目前我國最大的內(nèi)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(diào)控、孔雀河流域農(nóng)田灌溉、工業(yè)及城鄉(xiāng)生活用水、流域生態(tài)環(huán)境保護和向塔里木河中下游緊急調(diào)水等多種功能。在水資源十分珍貴的新疆南部地區(qū)，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(fā)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(qū)。灌區(qū)從開都河引水進行農(nóng)田灌溉，并不斷向大、小湖排水（鹽）。經(jīng)過博斯騰湖的調(diào)節(jié)，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(nóng)田灌溉、工業(yè)及城鄉(xiāng)生活用水等重擔(dān)。

如何協(xié)調(diào)該區(qū)工業(yè)、農(nóng)業(yè)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護的關(guān)系？如何協(xié)調(diào)上游灌區(qū)（即開都河灌區(qū)）發(fā)展規(guī)模與下游灌區(qū)（即孔雀河灌區(qū)）發(fā)展規(guī)模的關(guān)系？目前該區(qū)發(fā)展態(tài)勢如何？采取什么樣的措施，才能保證走可持續(xù)發(fā)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(jīng)濟發(fā)展的最主要因素是水資源，水資源可持續(xù)利用是保證該區(qū)可持續(xù)發(fā)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(xù)水資源管理應(yīng)用研究》。

首先，進行水文學(xué)、生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)研究、社會經(jīng)濟系統(tǒng)動態(tài)變化系統(tǒng)研究，得到全流域水量水質(zhì)生態(tài)耦合系統(tǒng)模型和社會經(jīng)濟發(fā)展預(yù)測模型；

其次，針對博斯騰湖流域，提出一套可持續(xù)發(fā)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(yōu)化配置模型，在次基礎(chǔ)上，制定了該地區(qū)水利規(guī)劃。內(nèi)容包括：①經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整：包括工業(yè)規(guī)模增加、農(nóng)業(yè)規(guī)模減小以及農(nóng)業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整的具體建議；②節(jié)水灌溉措施以及農(nóng)業(yè)灌溉效率的確定；③博斯騰湖生態(tài)環(huán)境保護的具體措施，包括人工育葦面積及相應(yīng)技術(shù)措施、博斯騰湖控制水位等；④上游灌區(qū)（即開都河灌區(qū)）發(fā)展規(guī)模及引水量大小的優(yōu)化確定，以及下游灌區(qū)（即孔雀河灌區(qū)）引水量范圍的確定；⑤確保博斯騰湖水質(zhì)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(shù)。為該流域水資源管理提出一套實實在在的管理策略。