面向可持续发展的水资源规划与管理
左其亭 陈曦 著

简　介

    反映水资源规划与管理最新研究思路的学术专著《面向可持续发展的水资源规划与管理》，近日由中国水利水电出版社正式出版发行。

    水资源规划与管理是水利部门的一项重要工作。以可持续发展为指导思想，是新形势下水资源规划与管理的基本要求。本书试图在总结过去研究工作的基础上阐述“面向可持续发展的水资源规划与管理”的理论、方法及应用，为现代水资源规划与管理工作提供科学的研究思路和研究方法。

    本书是一部系统介绍面向可持续发展的水资源规划与管理的学术专著。全书共分四大部分。第一部分，简单介绍了水资源现状与问题、水资源规划与管理的概念与研究内容、可持续发展与水资源等问题；第二部分，详细介绍了“面向可持续发展的水资源规划与管理”研究所需的理论基础知识，包括水资源量、水资源消耗量的估算、生态用水量计算、社会经济系统变化预测、水量～水质～生态耦合系统模型研究、水资源系统优化技术与理论、可持续发展量化研究方法以及水资源承载能力计算；第三部分，介绍了“面向可持续发展的水资源规划”的主要内容，包括水资源规划的工作流程及内容、水资源评价与水资源开发利用现状分析、水资源可持续利用优化配置模型、水资源规划方案比选及规划内容；第四部分，介绍了“面向可持续发展的水资源管理”的主要内容，包括水资源管理的工作流程及内容、可持续水资源管理量化研究、水资源管理措施、水资源管理信息系统以及“3S”技术在水资源规划与管理中的应用。

    本书可作为水文水资源、水利水电工程、农田水利、环境工程、环境科学、地理科学、给水排水工程等专业的教师和本科生、研究生使用和参考教材。也可供从事水利、环保、地理、地质、管理及有关专业的科技工作者及管理人员参考。

    售书联系方式：北京市西城区三里河路6号中国水利水电出版社，邮编：100044，电话：010-68331835, 63202266。 Email: sale@waterpub.com.cn

前　言

    水，是生命之源，是人类赖以生存和发展的不可缺少的一种宝贵资源，又是自然环境的重要组成部分，是可持续发展的基础条件。然而，随着人口的不断增长和社会经济的迅速发展，用水量也在不断增加，排放的废水、污水量也在不断增加，水资源与社会经济发展、生态环境保护之间的不协调关系在“水”上表现十分突出。比如，出现的水资源短缺、水环境问题等。为了及时有效地解决出现的水问题，必须加强水资源的规划与管理，必须统筹考虑水资源与社会、经济、环境之间的协调，走可持续发展道路。

    面向可持续发展的水资源规划与管理，就是以可持续发展为基本指导思想，通过合理的规划与管理，为社会经济的发展和生态环境的保护提供源源不断的水资源，实现水资源在当代人之间、当代人与后代人之间、以及人类社会与生态环境之间公平合理的分配，走可持续发展道路。它与传统的水资源规划与管理有较大区别，特别强调了水资源开发利用与社会经济发展和生态环境保护之间的协调。

    目前，国际上关于可持续发展的概念及可持续发展对水利建设的指导思想和地位，都已基本被理解和接受。但是，如何对可持续发展进行量化研究？什么样的发展是可持续的发展？怎样做才算是走可持续发展的道路？水资源如何管理才能保证可持续利用？这些都是急待解决的问题，也是水资源规划与管理面向可持续发展必须要解决的问题。

    针对以上问题，作者在最近数年中，主持和参与多个研究项目，在水文学基础研究、水文模型、水文～生态耦合系统模型研究、水资源可再生性研究、以及可持续水资源管理量化研究等方面，做过一些系统研究工作。

    本书试图在总结过去研究工作的基础上，阐述“面向可持续发展的水资源规划与管理”的理论、方法及应用。为现代水资源规划与管理工作提供科学的研究思路和研究方法。

    全书分为四篇共十七章。第一、二、三、六、八、十、十一、十二、十四、十五章由左其亭撰写，第四、五、七、九、十三、十六、十七章由陈曦撰写。全书最后由左其亭统稿。

    第一篇为绪论，含三章，是对全书的一个铺垫。第一章分别就世界水资源和我国水资源的现状进行描述，并列举出现的主要问题及其对社会发展的危害，以说明解决水资源问题的必要性；第二章简单概述了水资源规划与管理的概念与原则，并对经典水资源规划与管理面临的挑战进行了总结，以说明现行水资源规划面向可持续发展的必要性；第三章介绍了可持续发展的概念及其与水资源的关系，说明水资源规划与管理以可持续发展为基本指导思想的必要性，并在此基础上对可持续水资源管理的概念、特点及研究动态和面临的问题进行简单概述。

    第二篇是对“面向可持续发展的水资源规划与管理”研究所需的理论基础进行介绍，含五章。第四章从水循环分析入手，介绍水资源量的估算（包括地表水、地下水以及水资源总量的估算）。并对人类活动带来的水资源消耗量的计算以及生态用水量计算等问题进行介绍；第五章对社会经济系统变化模拟、发展规划以及需水量预测等内容进行介绍，是可持续发展量化研究需要考虑的一个重要方面；第六章对水量～水质～生态耦合系统模拟研究提出一种有效的研究方法，并列举一应用实例；第七章对水资源系统优化技术与理论进行简单介绍；在第八章中，对可持续发展量化研究方法有关的内容进行论述，包括可持续发展的量化准则、量化指标体系以及量化方法及优化模型等内容。并对水资源承载能力的概念及计算方法进行论述。

    第三篇是对“面向可持续发展的水资源规划”的主要内容进行介绍，含四章。第九章介绍了水资源规划的工作流程及内容；第十章介绍了水资源评价与水资源开发利用现状分析的方法及内容；第十一章介绍了基于可持续发展量化研究方法的水资源可持续利用优化配置模型，并列举一个应用实例；第十二章对水资源规划方案比选及规划内容进行介绍。

    第四篇是对“面向可持续发展的水资源管理”的主要内容进行介绍，含四章。第十三章介绍了水资源管理的工作流程及内容；在第十四章中，基于可持续发展量化研究方法，介绍了可持续水资源管理的理论，并列举一个应用实例；第十五章对水资源管理措施进行介绍；第十六章对水资源管理信息系统建设的必要性、目标及原则、主要功能与结构进行介绍，并介绍一个应用实例；在第十七章，介绍“3S”技术及其在水资源规划与管理中的应用，这是新形势下水资源规划与管理对高新技术的需求。

    《面向可持续发展的水资源规划与管理》是一部系统介绍现代水资源规划与管理的学术专著。本书的特点是，（1）面向可持续发展。以可持续发展为基本指导思想，解决水资源规划与管理问题；（2）定量化研究。提出可持续发展的量化方法以及水资源规划与管理的优化模型方法，并应用于实际；（3）系统性。本书从概念、定性分析开始，先介绍面向可持续发展的水资源规划与管理研究的理论基础内容，在此基础上介绍水资源规划与管理的工作内容及相关问题；（4）先进技术方法的采用。本书就目前广泛关注的水问题（如可持续水资源管理、水资源承载能力、生态用水等）进行论述，还把水资源管理信息系统、“3S”技术等技术方法引入到水资源规划与管理中。

    然而，由于可持续发展量化研究仍处于探讨阶段、水资源系统与社会经济系统、生态环境系统之间的协调问题、以及水资源系统本身的复杂性，使得本书的研究内容、研究方法及研究成果可能还存在这样或那样的不足，这也给编撰本书增添了难度。再加上时间仓促，特别是作者水平所限，虽几经改稿，书中错误和缺点在所难免，欢迎广大读者不吝赐教。

    在作者的研究工作中，得益于作者的博士导师、国际著名水文学家夏军教授的启发、指导和帮助！作者还要感谢教育作者多年的师长，帮助作者的学长和同仁！感谢作者所在单位郑州大学和中国科学院新疆生态与地理研究所领导和同仁的支持和帮助！感谢出版社同仁为本书出版付出的辛勤劳动。书中有部分内容参考了有关单位或个人的研究成果，均已在参考文献中列出。另外，在撰写过程中，还参考或引用了《中华人民共和国水法》、《江河流域规划编制规范》、《水资源评价导则》、《地表水资源质量标准》、《全国水资源综合规划技术大纲》等多个法规、标准及其他技术文件，在文中未全部列出。在作者完稿之后，贺北方教授认真审阅全书，并提出许多宝贵修改意见；吴泽宁教授也为本书出版给予很大指导和帮助。在此一并致谢。

    本书的研究工作得到了国家重点基础研究发展规划项目（G19990435和G19990436）、国家自然科学基金（79870088）、河南省科技攻关项目（0224660030）、河南省软科学基金项目 （0213010900）、河南省2000年杰出青年基金、河南省2003年自然科学基金的资助，以及其它横向研究课题的支撑，特此向支持和关心作者研究工作的所有单位和个人表示衷心的感谢！

作者：左其亭 陈曦

2003年元旦

目　录

前 言...................................................................................... i

       第一篇 绪 论

第一章 水资源现状与问题.................................................................... 1

§1.1 世界水资源与问题..................................................................... 1

§1.2 我国水资源与问题..................................................................... 2

§1.3 水资源问题危及社会发展............................................................... 5

第二章 水资源规划与管理概述................................................................ 7

§2.1 水资源规划的概念与原则............................................................... 7

§2.2 水资源管理的概念与原则............................................................... 9

§2.3 现行水资源规划与管理面临的挑战...................................................... 11

第三章 可持续发展与水资源................................................................. 14

§3.1 关于可持续发展...................................................................... 14

§3.2 水资源与可持续发展.................................................................. 17

§3.3 可持续水资源管理概述................................................................ 20

       第二篇 水资源规划与管理的基础

第四章 水循环与水资源量................................................................... 25

§4.1 自然界的水循环与水量平衡............................................................ 25

§4.2 水资源量组成........................................................................ 28

§4.3 耗水机理研究........................................................................ 32

§4.4 生态用水量计算...................................................................... 47

第五章 社会经济系统发展预测............................................................... 56

§5.1 社会经济发展与水资源的关系.......................................................... 56

§5.2 社会经济系统变化主要指标............................................................ 58

§5.3 社会经济系统变化预测方法............................................................ 60

§5.4 社会发展规划........................................................................ 67

§5.5 经济发展规划........................................................................ 70

§5.6 社会经济发展用水量预测.............................................................. 71

第六章 水量～水质～生态耦合模拟........................................................... 75

§6.1 研究意义............................................................................ 75

§6.2 MBM建模原理与思路................................................................... 76

§6.3 MBM建模步骤......................................................................... 77

§6.4 应用举例............................................................................ 86

第七章 水资源系统优化技术与理论........................................................... 91

§7.1 水资源系统方法...................................................................... 91

§7.2 水资源系统分析的特点与步骤.......................................................... 93

§7.3 水资源系统分析的数学方法............................................................ 95

§7.4 优化技术在水资源优化配置中的应用................................................... 115

第八章 区域可持续发展的量化研究方法...................................................... 116

§8.1 社会~经济~资源~环境的协调问题...................................................... 116

§8.2 可持续发展的量化准则与量化指标..................................................... 117

§8.3 可持续发展的量化方法............................................................... 121

§8.4 水资源承载能力的概念及计算模型..................................................... 128

       第三篇 水资源规划

第九章 水资源规划工作流程及要求.......................................................... 137

§9.1 工作流程与主要内容................................................................. 137

§9.2 面向可持续发展的水资源规划指导思想................................................. 139

§9.3 规划成果要求....................................................................... 141

第十章 水资源评价与水资源开发利用现状分析................................................ 143

§10.1 水资源评价........................................................................ 143

§10.2 水资源开发利用现状分析............................................................ 156

第十一章 水资源可持续利用优化配置模型及应用.............................................. 159

§11.1 水资源优化配置的概念及面向可持续发展的意义........................................ 159

§11.2 水资源可持续利用优化配置模型...................................................... 161

§11.3 应用实例——乌鲁木齐区域水资源优化配置研究........................................ 166

第十二章 水资源规划对策制定.............................................................. 173

§12.1 水资源规划方案比选................................................................ 173

§12.2 规划内容之一：社会发展规模........................................................ 174

§12.3 规划内容之二：经济结构调整与发展速度.............................................. 175

§12.4 规划内容之三：水资源配置方案...................................................... 176

§12.5 规划内容之四：生态环境规划与水资源保护............................................ 176

        第四篇 水资源管理

第十三章 水资源管理工作流程及内容........................................................ 179

§13.1 工作流程.......................................................................... 179

§13.2 水资源管理目标.................................................................... 180

§13.3 水资源管理内容.................................................................... 181

第十四章 可持续水资源管理理论及应用...................................................... 183

§14.1 可持续水资源管理量化研究的关键问题................................................ 183

§14.2 可持续水资源管理量化准则及量化指标体系............................................ 184

§14.3 可持续水资源管理量化研究的基础.................................................... 193

§14.4 可持续水资源管理量化研究方法...................................................... 196

§14.5 应用实例——博斯腾湖流域可持续水资源管理研究...................................... 198

第十五章 水资源管理措施.................................................................. 209

§15.1 措施之一：管理体制与公众参与...................................................... 209

§15.2 措施之二：经济运行机制............................................................ 211

§15.3 措施之三：水资源管理方案及实时调度................................................ 214

第十六章 水资源管理信息系统.............................................................. 216

§16.1 水资源管理信息系统建设的必要性.................................................... 216

§16.2 水资源管理信息系统建设的目标及原则................................................ 217

§16.3 水资源管理信息系统的结构及主要功能................................................ 218

§16.4 实例介绍.......................................................................... 220

第十七章 “3S”技术在水资源规划与管理中的应用............................................ 225

§17.1 “3S”技术概述.................................................................... 225

§17.2 基于DEM的分布式水文模型........................................................... 229

§17.3 基于“3S”技术的生态环境调查及生态用水量计算...................................... 237

§17.4 基于“3S”技术的跨流域调水选线系统分析............................................ 239

§17.5 基于“3S”技术的水资源管理决策支持系统............................................ 242

参考文献................................................................................. 246

附录：我国现行与水资源规划管理有关的主要法规和条例....................................... 250