基于最严格水资源管理的水资源配置研究

李 辰

(辽宁省丹东水文局，辽宁 丹东 118000)

随着城镇化建设的加快、工农业生产发展和人口的不断增大，我国面临着用水效率低下、水资源短缺、水环境污染加剧以及水资源过度开发等一系列问题。水资源配置是调控水资源需求与分布的有效措施，也是解决水资源问题的重要途径，对实现水资源可持续利用、缓解水资源供需矛盾等具有重要意义[1]。2011年，中央一号文件明确提出要优化完善水资源战略配置格局，全面提高供水保障能力及水资源调控水平，突出水资源优化配置在加快水利改革发展中的主导地位。截至目前，虽然水资源配置得到了长足的发展，相关研究成效显著，但仍存在水资源配置整体性和系统性研究不够、过于重视水量而忽视水质、有机结合水资源配置与最严格水资源管理制度的研究极少等诸多问题[2]。鉴于此，本文全面解析了“三条红线”、“三项制度”对选取约束条件的作用以及设定水资源配置目标的影响，通过科学对比两种模式下的配置结果，旨在实现流域水资源的合理配置和可持续开发利用。

1 水资源配置

1.1 基本含义

水资源配置是以人水和谐相处为基本原则，在特定的区域内由水行政主管部门，对各种可利用的水源采取有效的非工程和工程措施，从各用水部门之间以及时间、空间上实现科学的调配。通过有效增加供水和合理抑制需求等多种途径，促进环境、经济、社会的长期供需平衡以及协调发展。

1.2 主要任务

针对用水竞争和水资源短缺提出的水资源配置策略，因其经济、社会、环境和资源属性决定了水资源配置内容的复杂性，所涉及的范围也非常广泛。总体而言，水资源配置的主要包括以下任务：

(1)水环境质量，通过对水环境质量、污染原因及其程度评价分析，制定科学合理的治理标准和保护措施；(2)水资源需求与社会经济发展，通过分析用水效率、用水结构等预测水资源在未来的需求程度；(3)开发利用模式，结合实际情况分析可利用水量、供水结构并制定合理的水资源利用方式；(4)供需平衡分析，通过分析不同开发模式和经济条件下的供需平衡状况，从而确定缺水程度、余缺水量、可供水量和供水水源；(5)水资源管理，以水资源配置为基础积极探索适用性较强的管理体系，加快形成水资源管理机制。

1.3 配置目标

水资源优化配置的目标应追求整体效益最好而非某一方面的最好，其目的是支撑全流域环境、经济、社会的可持续发展和全面协调[3]。水资源优化配置属于一个多目标相互竞争、互相制约、彼此关联的决策问题，这就要求采取有效的措施实现各个目标间的合理分配，从而实现水资源的环境、经济、社会效益的最大化。因此，水资源优化配置模型的目标函数以实现综合效益最大为约束条件，其数学表达式为：

z=opt[f1(x)，f2(x)，f3(x)]

(1)

式中：f1(x)、f2(x)、f3(x)依次代表经济、环境、社会效益。

2 最严格水资源管理制度的作用

以预测分析供需水量、开发利用水资源、节约与保护用水为基础制定水资源配置方案，遵循统筹规划、因地制宜的原则明确总体布局，水资源配置与“三条红线”密切相关，而水资源制度是有效实施水资源配置方案的保障，图1反映了两者之间的关系。

2.1 三条红线

(1)用水总量约束。中央一号文件提出了全国用水总量控制红线。通过对水资源可开采量的全面分析，供给各用水户的总水量要严格遵守不同水源不应超过其可供水量的原则。为解决过度开发的问题提出开发利用红线，对经济系统取耗水边界条件进行界定，并量化了具体的指标[4]。

(2)用水效率约束。中央一号文件提出用水效率控制红线，要明确降低工业生产用水量，并以此设定用户最低和最高用水定额，大大提升灌溉水有效利用系数。供需水预测分析过程中，各行业的利用效率和用水定额是用水效率控制两大指标，如灌溉需水量等于亩均灌溉用水定额、有效灌溉系数、灌溉面积三者的乘积。为解决用水浪费、低效的问题提出了用水效率红线，并对水资源利用的内部边界做出明确的界定，这是涵盖各种用水效率、用水定额的综合性指标。用水效率约束有利于改善水质，既能间接考虑水质又能对用水量直接控制。

(3)水质约束。以限制纳污控制红线为基础明确污染物排放量及其排放浓度不能超过其允许的总排放量、最高浓度，并符合对水质要求的约束条件。针对水源地水质限制纳污红线明确提出必须全面达标，确保江河湖泊等水质的明显改善。针对水体污染和超量排放问题提出的水功能区限制纳污红线，将排入水体内的污染物和特定的水功能区目标相结合，对其外部边界了界定。

图1 水资源配置方案与最严格水资源管理间的关系

2.2 三项制度

传统的水资源配置大多没有考虑经济、环境与资源间的相互耦合关系，并以单目标配置为主，而最严格水资源管理制度全面考虑了水质、用水效率和水量，即融入了环境、经济与水资源。“三项制度”是设定水资源配置目标的基本条件，也是奠定水资源规划的依据，具体如下：

(1)社会效益目标设定依据为用水总量控制制度。为更加合理的分配水量，从水量方面考虑对用水总量控制，这也是宏观控制和管理水资源的重要指标。实际上，用水总量控制就是核算河流开发利用率，从而实现对河道外总的用水和取水规模的控制。这是由于区域缺水程度或总缺水量大小会对社会发展和稳定造成直接影响，从侧面反映其社会效益，故社会效益目标的设定以总量控制制度为基本依据。社会效益目标可以用区域缺水程度或缺水量大小来描述，其表达式为：

(2)

式中：xcj、xij代表公共水源c、独立水源i向用户j的供水量；为用户j的需水量。

(2)经济效益目标设定依据为用水效率控制制度。用水效率控制制度的目的是加快制定各行业的控制指标体系，减少水资源浪费以及提升水资源用水效率，确保用水定额管理的贯彻落实。以用水产生的最大直接经济效益反映水资源配置的经济效益，经济目标的设定依据是供水产生的直接经济效益，经济效益目标函数利用供水费用与供水效益之差的最大值来描述，其表达式为：

(3)

式中：λj为用户j的用水公平系数；bcj、bij代表公共水源c、独立水源i向用户j供水的效益系数；ccj、cij为公共水源c、独立水源i向用户j供水的费用系数；ac、ai为公共水源c、独立水源i的供水次序系数。

(3)环境效益目标设定依据为限制纳污控制制度。将水资源配置的环境目标设为污水排放量最小、严格排污总量控制和加强水源保护。所以，水资源配置环境效益目标的设定以水功能区限制纳污控制制度为指导依据。一般地，区域用水势必会带来污染，环境效益函数可以用具有代表性的最小污染成分排放量(COD)来描述，其表达式为：

(4)

式中：dj为用户j排放单位废水的污染物COD含量；Pj为用户j的污水排放系数。

2.3 水资源管理责任与考核

规范水资源管理行为、加强执法和立法监督是水资源管理责任与考核制度的主要功能，通过定期调查评价和科学考察水资源，实现水质水量的及时监测；另外，水资源管理责任与考核制度是顺利开展整个配置工作的根本保障，也是水资源配置的重要依据。

3 实例应用

3.1 供需平衡分析

以丹东市大洋河流域为例，以2025年为规划水平年，通过分析大洋河流域的供需平衡现状，实现流域水资源的优化配置，数据来源于辽宁省水资源公报、大洋河水利委员会等。大洋河发源于岫岩县偏岭乡，属于独流入海河流，总长230.2 km，占地面积1 968.42 km2，主要有哨子河、牤牛河、雅河、连河水等支流。理论上，大洋河流域属多水区，但受自然环境和地理条件的限制，大洋河流域开发难度大、开采成本高、边际效益低、可开发总量少等特点，加上农业用水效率低、水环境污染加剧等致使流域内水资源供需矛盾突出，而水资源优化配置就是解决供需矛盾的有效措施。

3.2 水资源配置分析

通过水资源供需平衡分析和构建多目标优化配置模型，利用计算机完成相应的计算，两种模式下的水资源配置结果如表1。

表1 规划年2025年大洋河流域水资源配置

从表1可知，一般配置情形下大洋河流域水资源趋向于局部优化，其总体缺水率为9.75%，即常规模式下具有较高的缺水率；最严格水资源管理制度下大洋河流域水资源倾向于整体最优，需水量较一般配置情形下有所减少，而供水量基本相同，总体缺水率明显减少为4.29%。研究表明，在水资源配置中引入最严格水资源管理制度有利于促进环境、社会、经济的和谐发展，可为流域合理开发和生态环境保护提供基础保障。

4 结语

确定配置方案、选取约束条件、设定配置目标等是实施最严格水资源管理的主要内容，在流域水资源优化配置和可持续利用中发挥着重要作用。本文以丹东市大洋河流域为例，通过量化“三条红线”的约束作用实证分析了流域水资源配置，可为最严格水资源管理制度在其它流域或区域的实施提供参考依据。