黄河流域生态保护措施的探讨

导读：长江黄河流域防洪规划，黄河流域洪水泥沙管理的认识与思考，黄河流域水资源利用与保护现状评价，黄河流域水资源利用与保护现状评价，黄河流域水资源保护中的应用。

中国学术期刊文辑（2013）

目 录

一、理论篇

复件国务院批复长江黄河流域防洪规划 3 国务院批复黄河流域防洪规划 4

黄河流域产水产沙系统的划分及中游重点区的编码 5 黄河流域国民经济需水量预测 12

黄河流域河道岸线功能区划分方法探讨 15 黄河流域洪水资源利用水平初步分析 18 黄河流域节约用水浅谈 23 黄河流域节约用水浅谈张培亮 25

黄河流域经济发展与水资源匹配状况分析 27 黄河流域宁夏水权转换实践与关键技术探讨 33 黄河流域气候与水资源演变特点研究 37 黄河流域人口变化与水权制度变迁研究 41

黄河流域入河排污口监督管理体制进一步完善 44 黄河流域生态保护措施探讨 45

黄河流域水权转让项目目标评估的MCA方法 50

黄河流域水沙资源量变化及其对泥沙资源化的影响 53 黄河流域水体计算的改良研究 62 二、发展篇

黄河流域水文站网布设控制目标分析 64

黄河流域水质监测政府间合作共建共管实验室浅析 67 黄河流域水资源可持续利用的研究分析 72

黄河流域水资源可持续利用调控方案研究 73 黄河流域水资源可再生能力评价的云模型 79 黄河流域水资源利用的多属性智能决策 84 黄河流域水资源利用趋势分析 90

黄河流域水资源利用与保护问题及对策 94 黄河流域水资源量调查评价 97

黄河流域水资源量分配思路探讨 100 黄河流域水资源配置方案研究 102

明清时期黄河流域水权制度的特点及启示 115

气候变化对黄河流域径流变化及其可能影响研究进展 119 浅议黄河流域节水与洪水风险管理的互补关系 128 浅议黄河流域水权转换问题与对策 129 浅议黄河流域水资源承载能力 131

强化黄河流域入河排污口监管的措施和建议 133 山西黄河流域水功能区入河排污口现状调查 136

首次全面核查黄河流域入河排污口工作初步完成 140 遥感技术在黄河流域水资源保护中的应用 141

水资源管理

2009.11中国水利

遥感技术在黄河流域水资源保护中的应用

马

晓1，2，刘学工2，滕

阳3

（1.解放军信息工程大学，450053，郑州；2.水利部黄河水利委员会，450003，郑州；3.黄河流域水资源保护局，450004，郑州)

关键词：遥感；水资源保护；水质监测；生态保护中图分类号：TV213.4＋TP7

文献标识码：B

文章编号：1000-1123（2009）11-0039-02

遥感技术因其具有监测范围广、速度快、成本低、便于长期动态监测的优势，在许多领域实际工作中得到广泛应用。水利部黄河水利委员会在黄河水资源保护工作中应用遥感监测技术，对流域水质变化、水体污染等进行监测，为黄河流域水资源保护提供了科学、及时、有效的水质信息服务。

于其细胞中的叶绿素体能进行光合作用，故藻类的光谱特征基本上类似于陆地植被，即在可见光波长范围，由于叶绿素的存在而形成绿色光谱反射峰；在0.7～1.1μm近红外波段,由于藻类细胞结构特点而强烈反射太阳光谱能量而具有极高的反射率。表征藻类浓度的一个主要指标是水体叶绿素浓度，因此，水体叶绿素浓度便成为评价水体营养状况的重要参数。通过建立遥感数据与实测数据之间的关系进行叶绿素浓度反演，评价水体富营养化。目前，半经验法是最常用的一种叶绿素反演模型。即通过光谱特征分析，采用单波段、多波段因子组合以及主成分变换等图像变换分析等手段充分利用遥感信息,建立遥感信息与地面实测数据的线性或对数等形式的关系模型。

受污染的水体温度要高于其他水体，因此还可以采用热红外影像反演水体温度，识别污染源、污染范围、面积等信息，对污染状况进行监测。

4.突发性水污染监测

随着经济社会的迅速发展，黄河流域进入了一个突发性水污染事件的高发期，快速有效地应对和处置各类突发性水污染事件，最大程度地减轻其危害和影响，成为保障饮水安全的核心工作。在突发性水污染发生后，利用卫星、小飞机等遥感影像数据，追踪污染过程，对于排放的含有漂浮物如油等的污染物、可以改变水体颜色的污染物、可以改变水体水温的污染物，利用高分辨率遥感数据进行多频次监测，对污染物的拦排方案提供支持，并对污染危害进行评估。

一、水资源保护遥感监测

遥感技术在流域水资源保护监测的应用主要包括悬浮物监测、水体富营养化监测、水污染监测、突发性水污染监测、水资源保护模型参数等。

1.水体悬浮物监测

悬浮物浓度是反映水质的一个重要参数,其分布、扩散、沉降都会影响水库、湖泊等的生态环境。随着水体悬浮物浓度的增加,反射率也随之升高,且发生反射的波段范围有所增大。通过研究水体的反射光谱特征同悬浮物含量之间的关系，建立悬浮物含量的反演模型，从而可以监测水体悬浮物浓度。常用的反演模型有线性关系模型、对数模型等。

5.水资源保护模型参数

水质模型的基础是数据信息，利用遥感技术大尺度监测、信息更新快的特点，长期、连续的对黄河重点河段及区域进行水域面积及水质监测，获取水质数学模型所需要的河道基本地理信息和水环境等信息，解决数学模型建设中存在的河道边界条件问题，为水资源保护模型提供必要参数。

3.水污染监测

当水体受到污染时，水体颜色、密度、透明度和温度等产生差异，导致水体反射率变化，在遥感图像上反映为色调、灰阶、形态、纹理等特征的差别。因此，根据遥感影像可以识别污染源、污染范围、面积和浓度，通过采集多期遥感数据可以实现对污染的跟踪监测。对于水体热污染，由于

2.水体富营养化监测

水体富营养化的主要标志是某些藻类(如蓝绿藻)高度富集，藻类由

收稿日期：2009-04-15

作者简介：马晓（1965—），男，在读博士，教授级高级工程师。

39水

水资源管理

CHINAWATERRESOURCES2009.11

源保护监测数据的采集和管理。数据采集包括水环境数据的实时采集、遥感数据的订购和自动下载。数据管理不但提供多种查询方式对遥感影像数据进行高效、快速的数据检索，还提供其他数据如地理信息数据和其他水环境数据检索功能。

还包括模型库和数据库。模型库包括信息自动提取模型和业务应用分析模型，为数据处理和业务应用分析提供模型支持。数据库包括遥感数据和其他监测数据在内的生态环境监测数据，用于数据的检索、统计、查询、修改和更新等。

二、水资源保护遥感监测信息系统建设

在水资源保护监测过程中，积累了大量的数据信息。建设以GIS技术为支撑的黄河流域水资源保护遥感监测系统，对常规监测数据和遥感数据进行科学管理，实现黄河流域水资源保护监督管理、监测与评价、生态环境保护研究，为决策提供依据。

3.数据处理子系统

数据处理子系统包括遥感图像的预处理、信息自动提取以及其他观测数据的处理。遥感图像的预处理包括影像几何校正、影像定标、影像镶嵌和裁减、影像拉伸等预处理。信息自动提取可以实现水体、植被、悬浮物浓度、叶绿素浓度等信息的自动提取。

6.系统信息流程

水资源保护遥感监测信息系统信息流程如图2。

将遥感技术应用于黄河流域水资源保护工作中，建设水资源保护遥感监测信息系统，可以为黄河流域水资源保护提供快速、便捷的水质信息服务，科学地评价水体污染情况，对流域水质变化趋势作出及时、科学的预警和预测，为决策提供支撑。参考文献：

1.系统总体构成

水资源保护遥感监测信息系统是一个集信息管理、处理和决策支持于一体的信息管理系统，系统由信息管理、数据处理和决策支持三个子系统以及自动解译模型库和遥感数据影像库组成，系统总体构成如图1。

水资源保护遥感监测信息系统

4.决策支持子系统

在决策支持方面，包括业务应用分析和知识库，为决策提供全面综合的依据。业务应用分析包括水污染的动态监测、水体信息对比分析、水环境信息的对比分析等。知识库建立各种水污染事件的处理后果及应对方案，对流域水质变化趋势作出及时、科学的预警和预测，为决策提供支持。

■

[1]李纪人.遥感和GIS在干旱和半干

旱地区水资源管理中的应用[J].水利水电科技进展,2002,22(5).

信息管理数据处理决策支持

[2]刘英，赵荣钦.遥感技术在中国城市

环境监测中的应用研究进展[J].云南地理环境研究,2006,18(1).

自动解译模型库遥感影像数据库图1水资源保护遥感监测信息系统构成

[3]蔡伟,余俊清,李红娟.遥感技术在湖

泊环境变化研究中的应用和展望[J].盐湖研究,2005,13(4).

2.信息管理子系统

信息采集子系统可以实现水资

5.数据库及模型库

水资源保护遥感监测信息系统

[4]童小华，谢欢，仇雁翎，赵建夫.基于

多光谱遥感的水质监测处理方法与分析[J].同济大学学报（自然科学版），

水利部国家环保总局

2007，35(5).

成果信息

遥感中心

[5]李素菊,王学军.内陆水体水质参数

成果信息

光谱特征与定量遥感[J].地理学与国土研究,2002,18(2).

航天遥感航空遥感地面遥感

[6]ChoubeyV.K.Laboratoryexperi-ment,fieldandremotelysenseddataanalysisfortheassessmentofsus-

流域水资源保护监测中心

pendedsolidsconcentrationandsec-chidepttofthereservoirsurfacewa-ter[J].IntJRemoteSensing,1998,(17):

非遥感数据

地面观测数据

3349-3360.

[7]王学军,马廷.应用遥感技术监测和

评价太湖水质状况[J].环境科学,2000,

监测站网

…

其他兄弟单位

21(6).

图2水资源保护遥感监测信息系统信息流程

责任编辑韦凤年

水40

第27卷总第123期四川水力发电2008年11月

图1 系统布置示意图

游,大大减少了渗漏集水井内的泥沙淤积程度,改善汛期渗漏排水泵的运行条件,延长其使用寿命。(2)增设自动清淤系统后可不必组织人力对集水井实施清淤,可节约成本并避免人工清淤时对厂房环境的污染。

(3)增设一台排沙潜水泵后提高了集水井的安全可靠性。5 结 语

龚嘴水电站渗漏集水井自2004年7月开始进行可行性试验研究,2004年12月至2005年2月完成该系统的安装调试工作并投入运行,从运行半个月以来的情况看,整个系统运行稳定,排沙效果较好,达到了预期的目的(渗漏集水井内的

泥沙深度由900mm下降至200mm;从排沙效果方面看,如果将泥沙吹扫管路在布置上再作一些改进效果将会更好,所以,下一步我们将在此方面对系统进行完善,使清淤排沙的速度能够更快),证明了水电站渗漏集水井自动清淤系统的可靠性和可行性,减少了大量的人力劳动,大大提高了电站自动化程度,所以,该系统值得相关企业应用和推广。

作者简介:

张海滨(1975-),男,四川内江人,生产技术部副主任,工程师,学

士,从事水电站机械设备技术管理工作.

(责任编辑:李燕辉)

未来5年中国将引进300项国际先进水利适用技术

未来五年,中国将着重在水资源优化配置与保护、水环境与生态建设、防灾减灾等方面引进300项先进适用技术,推广转化500项先进实用成果。在国家财政的支持下,中国水利行业按照技术引进、合作研究、消化吸收、创新推广相结合的技术路线,进一步缩小了中国水利科技与国际先进水平的差距。统计显示,/十五0以来,中国先后从国外引进了500余项先进适用技术,推广了500余项先进实用成果。水利部科技推广中心主任武文相介绍,通过引进消化吸收再创新,大大降低了研发成本,缩短了研发周期。目前中国已初步形成了水利技术引进与储备的平台,丰富并完善了水利技术引进计划的运作方式和管理办法,形成了较为完整配套的水利技术引进、科学研究开发、技术创新和转化推广体系。今后,中国将密切追踪水利科技前沿的发展趋势,注重引进技术与产品的先进性和时效性,高质量地引进一批行业共性技术与关键设备。从2003年至今,水利部已连续举办六届国际水利先进技术推介会。据统计,2003年至2007年,有100多项先进技术(产品)受到国家财政支持得到引进和推广,水利部引进国际先进水利科学技术计划支持的项目有60%以上来源于推介会的推荐。推介会已成为水利先进技术引进与推广的主要信息源和储备库。

国务院批复长江黄河流域防洪规划

继国务院已批复珠江、海河、松花江、辽河、太湖流域防洪规划后,日前,国务院批复了5长江流域防洪规划6、5黄河流域防洪规划6。

SichuanWaterPower 53

2009年4月

泥沙研究

JournalofSedimentResearch

第2期

黄河流域产水产沙系统的划分及中游重点区的编码

贺 莉,王光谦,李铁键

(清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京 100084)

摘要:黄河流域来水来沙的一个显著特点为水沙异源,不同区的水沙特点不尽相同,其对下游河道冲淤演变的影响也不相同。为探求下游河道泥沙淤积与来源区的关系等问题,有必要对黄河流域进行分区考虑。基于前人对黄河流域分区的成果,在保证支流流域完整性的前提下,将花园口以上的产水产沙子系统划分为4个一级区,并将各个一级区进一步划分为若干个二级区。然后对中游重点区进行河网提取及编码应用,编码后的中游重点区共有12万条河段,包含7级河流。此外,在提取河网的基础上,利用编码的便利统计了各支流的流域面积、河网密度等信息。本文研究结合黄河数字流域平台,能为分析中游水沙来源区与下游河道淤积的关系提供依据。

关键词:黄河流域;水沙异源;分区;编码;产水产沙系统

中图分类号:TV14113 文献标识码:A 文章编号:0468-155X(2009)02-0039-07

1 前言

黄河流域地形、地势差异很大,降水分布很不均匀,水沙特点为水少沙多、含沙量高、水沙异源、时空分布不均。水沙异源的特性使得进入下游河道水沙的特点与其来源区有关,不同的水沙组合对下游河

[1,2]

道的冲淤、河床调整、入海泥沙通量等有不同的影响,即河流系统中的侵蚀、搬运、堆积之间存在复杂的内在联系。因此,需要把全流域统一起来考虑,整体上深入理解黄河流域及各其个组成部分的特性,分析不同区的来水来沙对下游河道的不同影响大量研究

[5-12]

[6]

[1]

[3,4]

。前人针对不同研究范围、采用不同划分标准进行了

,如钱宁和许炯心等均从系统的角度,考虑黄河流域系统各部分之间的耦合关系并得

出成果,但是这些划分成果存在一定程度上的分区界限模糊、子流域不完整等特点,给模拟带来一定困难。本文试图结合黄河数字流域模型平台的优势和特点,对花园口以上流域进行分区,并对中游重点区进行河网提取及编码应用。

首先简要介绍钱宁、Schumm

[4]

[14]

、张欧阳

[15]

、许炯心

[19]

、叶青超

[16]

、王玲

[18]

等学者对黄河流域划分

的成果。在继承文献[15,19]的前提下,在保证各支流流域完整的基础上,对黄河流域的产水产沙系统进行一、二级划分。然后对其中的中游重点区进行河网提取及编码应用。在提取的河网基础上,利用编码优势统计了各子流域的基本特征。在黄河流域产水产沙系统的划分及对中游重点区河网的分区分级编码的基础上,联合应用数字流域平台及其提供的各个专业子模型,将能为分析中游水沙来源区与下游河道淤积的相互联系提供基础。

2 黄河流域分区研究

Schumm

[14]

建立的河流地貌系统理论为流域系统的划分提供了依据。他将理想流域系统从上到下

收稿日期:2007-04-14

基金项目:国家自然科学基金(G50409002);创新与群体研究基金(50221903)

作者简介:贺莉(1982-),女,博士研究生,主要从事河流动力学研究。E-mail:heli03@mails.tsinghua.edu.cn

39划分为3个区(表1),认为宏观上各区都存在着侵蚀、搬运和堆积作用过程,但又各具有一种主要的泥沙运动形式,分别以侵蚀、搬运和堆积为主。3个子区通过物质、能量等的流通和反馈作用而实现系统间的耦合,构成一个级联系统。张欧阳两个子系统。

表1 流域划分成果

Table1 Theoverviewofdrainagedivision

文献Schumm[14]

划分区域理想流域系统黄河流域

水沙来源区河口镇以上为产水子系统

输移区河口镇至桃花峪(花园口站资料)为产沙子系统

河口镇至龙门区间、马莲河、北洛河,属于多沙粗泥沙来源区河口镇至龙门河口镇至龙门区间支流以及北洛河、马莲河等流域为多沙粗沙区Ò区主要包括河口镇至龙门区间支流、泾河、北洛河

划分结果

沉积区

桃花峪至利津为输移子系

统

除马莲河以外的泾河干支流、渭河上游、汾河,属于多沙细泥沙来源区

泾河、洛河、渭河、汾河四河渭河、泾河干支流(除马莲河外)和汾河为多沙细沙区Ó区包括龙门至三门峡之间、渭河干流及南山支流区、汾河

利津以下的河口三角洲为沉积子

系统

伊洛河、沁河、渭河南山支流,属于少沙来源区三门峡水库库区伊洛、沁河流域为另一个少沙区Ô区为三门峡以下至花园口之间、伊洛河、沁河流域

伊洛河、

沁河

[15]

遵循理想河流系统的概念,将黄河划分为3个开放的系统,产

水产沙子系统、输移子系统和沉积子系统,根据黄河流域的特点,该产水产沙子系统又包含产水和产沙

张欧阳

[15]

钱宁等

[4]

花园口以

上流域花园口以上流域花园口以上流域

河口镇以上为少沙来源区河口镇以上河口镇以上为上少沙区Ñ区为河口镇以上的区域

王玲[18]

许炯心

[19]

本文

花园口以上流域

钱宁等

[4]

通过分析1952-1960和1969-1978年间的103次洪水,认为黄河下游的严重淤积主要是

[18]

粗泥沙来源区的洪水造成,并按照严格的分区原则将黄河流域划分为4个区;王玲炯心

[19]

划分结果的区别

[2]

主要在于,没有将来沙较粗的北洛河及马莲河划分为多沙粗沙区,同时将三门峡水库单独划为一区;许

认为北洛河以及泾河支流马莲河因其来沙较粗,应划入多沙粗沙区:张欧阳等

[16]

进一步将渭河

南山支流区归并为上少沙区,还将三门峡1960-1964年蓄水运用期间的下泄洪水归并为下少沙区所来洪水;叶青超

[2]

则将渭河南山支流区单独划分为第V区。此外,也有很多学者对公认的多沙粗沙区

[23]

进行进一步的研究和细分。

上述各家的分区多针对黄河流域花园口以上区域,即不考虑花园口以下的/地上悬河0部分,认为花园口以下流域水沙入流量很小,泥沙基本处于输移和沉积状态;均是在分析历年实测水沙系列数据的基础上,根据产水产沙量及所产泥沙的粗细,对流域进行的划分;各区的选取的控制节点与传统上、中和下游的分界点一致,不同点主要集中在一些特殊支流以及水库的处理上,如渭河南山支流、北洛河、马莲河及三门峡水库。

但是,这些分区的一个共同点为:划分成果一定程度上界限不明、子流域不完整,造成部分河流仅上游部分河段或下游部分河段属于一个区,给模拟带来了一定的困难。本文划分在继承前人分区基本思想的基础上,以完整的子流域为目标确定黄河流域的不同分区,以便在流域模拟平台上模拟产水产沙重点区的水沙过程,用于深入分析下游河道与水沙来源区之间的响应关系。首先根据不同区来水来沙的特点

[20]

,在前人划分的基础上,将花园口水文站以上流域划分为4个一级区(表1,图1),分别表示为Ñ

[20]

区、Ò区、Ó区及Ô区。各区天然年水量占全河的百分比分别为5519%、13%、2013%和1019%,实测年沙量占三黑小的百分比分别为817%、5517%、34%和2%泄的洪水

[17]

。三门峡水库在196019-197016年期间下

归类为Ò区,该时段之前及之后的出库水流按照上游的来源区划分。虽然泾河仅支流马莲

[1,5]

河、北洛河仅其上游地区来沙较多,粒径较粗40,考虑到支流流域的完整性和水文资料比对的便利,将

泾河、北洛河整个支流归为Ò区。此外,尽管渭河南山支流区与河口镇以上流域(Ñ区)的来水来沙特点

及对河道的影响具有相似性,但是这两个区在空间上相互独立(图1),对黄河下游洪水的作用也不尽相同,故将渭河南山支流划入Ó区。

根据降水、产流、产沙等特点将各个一级区再划分为2个或更多的二级区,划分中同样着重考虑子流域的完整性。Ñ1、Ñ2副区分别为兰州以上及兰州至河口镇间区域;Ò区(以下称中游重点区)则划分为皇甫川、孤山川、窟野河、秃尾河、无定河、昕水河、泾河、北洛河等子流域;Ó1、Ó2副区分别为汾河流域和渭河干流流域;Ô1、Ô2副区分别为伊洛河和沁河流域。

图1 分区示意图

Fig.1 SketchwatershedaboveHuayuankou

oftheYellowRiverBasin

3 中游重点区的编码

中游重点区产沙量大,所以泥沙粒径较粗,对黄河下游河道淤积影响最大,来源于该区的洪水几率只有10%左右,但是造成的淤积占全部洪峰淤积量的40%-60%,因此下面以中游重点区(Ò区)为

[21][22]

对象进行分析。首先是河网提取,然后利用基于二叉树的河网编码方法,在已有工作的基础上,针对本区范围补充新增各河段的编码。这就为利用数字流域平台模拟各支流的水沙过程、分析水沙来源区与下游河道淤积之间的关系提供河网基础,也能利用编码的便利对各个支流的信息(包括长度、坡度、面积等)进行统计。

311 河网提取及编码应用

首先将1B25万测绘地图的等高线转化形成100m@100m分辨率的DEM,采用TOPAZ模块提取河

[5]

图2 中游重点区水系编码示意图

Fig.2 SketchofriversystemcodificationofthekeyregionintheMiddleYellowRiver

41网,提取河网时的临界集水面积(CSA)为100hm,最小沟道长度(MSCL)为100m。然后对提取的河网进行编码,编码结果见表2、表3及图2、图3。编码后,中游重点区共有7级河流、123342条河段,其中二级河流24条,三级河流25条,四级河流31条。为保持河网的完整性,虽然无定河(17,括号内数字为该支流的编号,下同)上游部分紧邻内流区,地形平坦,提取的河网精度较低,但仍然保留,又因其产水产沙很少,对模拟分析的影响可以忽略。此外,泾河(604)支流(60406)的五级河流浦河(6040600)还存在六级河流茹河(604060000)和黑河(604060001),茹河又存在七级河流交口河(60406000000)。

表2 中游重点区编码的整体情况

Table2 OverallconditionofcodificationofthekeyregionintheMiddleYellowRiver

河流级别流域编号条数

黄河干流区域

001

黄河二级河流从0006至0032

24

25

31

9

2

1

黄河三级河流

黄河四级河流

黄河五级河流

黄河六级河流

黄河七级河流

2

图3 中游重点区河网及水文站示意图

Fig.3 DrainagenetworkandhydrologicalstationsinthekeyregionoftheMiddleYellowRiver

312 中游重点区支流的基本特征

得到数字河网后,每个河段的属性都包括其长度、坡度、面积等信息,河网的编码便于将各河段的基本信息汇总为各支流的信息统计。经统计给出中游重点区(不包括北洛河和泾河的支流)各二、三级河流以及部分四级河流基本特征(表4)。由于河网密度等数据均统计自数字河网,与地图测值有较大出入,因而仅用于区域内各支流的对比比较。其中,无定河的流域面积、干流长度及河网总长度等均没有考虑紧邻内流区的上游部分支流(编号为1703、1705、1706、1707、1708、1709、1710的三级河流及其支流)。可以看出,中游重点区(不包括北洛河及泾河)中的27条二、三级河流中,右岸支流的流域面积、干流长度及河网总长度的平均水平均大于左岸的主要子流域。42表3 中游重点区的支流名称及其编号

Table3 CodificationofthetributariesinthekeyregionoftheMiddleYellowRiver

序号

二级河流

三级河流

四级河流

沙家川60002,五里镇河60003,沮河60004,仙姑

北洛河600

1

渭河6*

泾河604

河60005,葫芦河60006,界子河60007,牛武川60008,府村川60009,周水60010,三道川60011,宁要川60012,二道川60013,乱石头川60014三水河60402,阎子川60403,黑河60404,四朗河60405,泾河(支)60406,九龙河60407,古城河60408,东川60409,合道川60410,王家川60411,玄沟60412,西川60413

浦河6040600,洪河6040601,纳河6040602,湘乐川6040800,罗山川6041300,黄家子6041301

五级河流

2345

猴儿川河10仕望川11汾川河12

蟠龙河1300

延水13

西川1301延河(支)1302义亭河1400

678

昕水河14芝河15清涧河16

朱家峪河1401东川河1402永坪川1600槐理河1700大理河1701马湖峪河1702榆溪河1703

(支3-1)170300(支3-2)170301

(支3-1-1)17030000,(支3-1-2)17030001,

(支3-1-3)17030002

小理河170100清坪川160000

9无定河17芦河1704海流兔河1705

黑河则1706纳林河1707(支8)1708小河1709讫洞河1710

(支9-1)170900(支7-1)170700

101112131415161718192021222324

屈产河18三川河19湫水河20佳芦河21秃尾河22窟野河23蔚汾河24岚漪河25朱家川26孤山川27县川河28清水川29皇甫川30偏关河31红河32

十里长川3000

牛川2300南川河2400小南川1900大东川1901

*河流名称后的数字即为该级河流的编号,如60002为北洛河支流沙家川的编号。

43表4 中游重点区主要子流域的基本特征统计

Table4 Statisticsofbasicfeaturesofmajorsub-catchmentsinthekeyregionoftheMiddleYellowRiver

序号

流域编号

支流名称河口镇至龙门区间

60060006604604061011121314151617170117001819202122232300242526272829303132

北洛河葫芦河泾河泾河(支)猴儿川河仕望川汾川河延水昕水河芝河清涧河无定河大理河槐理河屈产河三川河湫水河佳芦河秃尾河窟野河牛川尉汾河岚漪河朱家川孤山川县川河清水川皇甫川偏关河红河

水文站以上年鉴实测值

12345678910111213141516171819202122232425262728293031

1116002515447154321614124)2141166258913992)3468296623893)10234102187311213253864515271476215929011263)))19155461

流域面积Pkm2

据数字河网统计支流出口以上

1146002471811549516240582158131361334821662365136178515176381724134146800121401813167951113900195123916212161614148128181511811051743488191858517522351971479136197415729021961209159138616768115349016920641015614162

*

干流长度Pkm)4361081691013701541961791101158519659124

25117010611853117150132)15513698160631951431301171717210812116522414810410884142118177136181691471201297914212612611116176102

*

河网总长度

Pkm)17764120366515928394134681015611791301578128324186691919239791867411843637194)2778126115113311421324064142191511710231592869129637117314861761515130140515523851319671821024108525138303815014091821567122

河网密度Pkm#km-2

)0172016701700152016601670167

0191019601930191)017101930194019811060193018201740166110201710182018001740168018701680190

水文站以上

))471519)1310516245617921421891663124

587418439831237801083469184167901523864152122312910201674100105181511811051743240119858517515091321477169197415729021961209159137115565319934311081891132549714

*无定河流域紧邻内流区部分的支流没有在统计内。

4 小结

黄河下游泥沙淤积严重,在于产水产沙系统与输移、沉积子系统的不相适应,不同区所产水、产沙特征不同,对黄河下游河道淤积的影响也不同。本文在综述前人研究成果的基础上,以数字流域模型平台为依托,对黄河流域的产水产沙子系统进行了一、二级划分,划分中着重考虑了支流的完整性。将黄河流域的产水产沙子系统分为4个一级区,并对中游重点区进行河网提取和编码应用,中游重点区共7级河流、12万条河段。此外,还利用编码的优势,对提取的河网统计、分析了各子流域的流域面积、河道长度及河网密度等信息。关于黄河流域产水产沙系统的分区、中游重点区的河网提取及编码工作,能为模拟中游来水来沙提供基础,进一步联合下游河道的水动力学模型,则能为中游水沙来源区与下游河道淤积关系的研究提供基础。参考文献:

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[23]徐建华,吴成基,林银平,等.黄河中游粗泥沙集中来源区界定研究[J].水土保持学报,2006,20(1):6-14.

Catchmentdivisionofthewaterandsedimentyieldsystemanddrainagenetwork

codificationofthekeyregioninthemiddleYellowRiverbasin

HELi,WANGGuang-qian,LITie-jian

(StateKeyLaboratoryofHydroscienceandEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084)

Abstract:ThewaterandsedimentyieldintheYellowRiverbasinhassuchcharacteristicthattherunoffandsedimentcomefromdifferentsourceareasareusuallydifferent,whichmakesdifferentcontributiontothesedimentationintheLowerYellowRiver.Soitisnecessarytodividethedrainagebasinintodifferentregions.Anoverviewofpreviousachievementsisfirstpresented,andamodifieddivisionisthenappliedtothewaterandsedimentyieldsystembasedontheprincipleofcompletetributaries.ThekeyregioninthemiddleYellowRiverbasincanbedividedintofourmajorregionsandeachregioncanbefurtherdividedaccordingtotheintegralityofbranches.Furthermore,thecodificationmethodofbinarytreeisappliedtothedrainagenetworkoftheregion,whichisextractedbyTOPAZ,andthedrainagenetworkincludes7gradesbinariesand1230342channelsegments.Moreover,thecharacteristicofchannellengthandcatchmentsareaetccanbeeasilygotwithcodificationofextracteddrainagenetwork.OnthebasisoftheDigitalWatershedModeloftheYellowRiveranditssub-models,thedivisionofthewaterandsedimentyieldsystemandcodificationinthekeyregionintheMiddleYellowRiverprovideanimportantreferenceforanalyzingtherelationshipbetweensedimentsourceareasandlowerchannelsedimentation.Keywords:theYellowRiverBasin;differentsourcesofwaterandsediment;divisions;drainagenetworkcodification;thewaterandsedimentyieldsystem

45第33卷第11期2011年11月人民黄河YELLOWRIVERVol．33，No．11Nov．，2011

【专题研究】

黄河流域国民经济需水量预测

李清杰，刘争胜，肖素君，孟

景

(黄河勘测规划设计有限公司，河南郑州450003)

摘要:根据黄河流域经济社会发展特点，分析预测了流域经济社会发展趋势及规模，考虑现状用水、一般节水、强化节

分别预测各行业相应的需水量，通过比选推荐强化节水模式下的需水预测结果为水资源规水和超常节水4种节水模式，

划的推荐方案，并从用水效率、用水定额、用水结构、用水增长率等方面分析了其合理性。关

键

词:需水量;国民经济;水资源;节水模式;黄河流域

文献标识码:A

doi:10．3969/j．issn．1000-1379．2011．11．023

中图分类号:TV213．9;TV882．1

WaterDemandPredictionofNationalEconomyintheYellowRiverBasin

LIQing-jie，LIUZheng-sheng，XIAOSu-jun，MENGJing

(YellowRiverEngineeringConsultingCo．Ltd．，Zhengzhou450003，China)

Abstract:AccordingtothecharacteristicsoftheeconomicandsocialdevelopmentintheYellowRiverBasin，thepaperanalyzedandforecastedthedevelopmenttrendandscaleoftheeconomicandsocialintheYellowRiverBasin．Consideringfourkindsofwater-savingpatternsthatpresentwa-savingmode，strengthenedwater-savingmodeandsuperiorwater-savingmode，thepaperforecastedthewaterdemandter-savingmode，basicwater-oftheeachsectorseparately．Throughthecomparison，thewaterdemandpredictionbasedonthestrengthenedwater-savingpatternwasselectedasquo-therecommendedschemeofthewaterresourcesplan．Finally，thepaperstudiedtherationalityofthewaterusefromtheaspectsofefficiency，ta，structureandtheincreasingrateofwateruse．

Keywords:waterdemand;nationaleconomy;waterresources;water-savingmode;YellowRiverBasin

1经济社会发展趋势分析

黄河流域矿产、能源资源丰富，开发潜力巨大。黄河流域

分别为12658万人和13094万人，其中城镇人口分别为6374万人和7704万人。

随着未来人口增长和生活水平的提高，对农产品的需求将2030年农田有效灌溉面积需不断增长，为保障国家粮食安全，

2

24a需新增农田有效灌溉面积62．13万达到579．8万hm，

土地资源也非常丰富，上、中游地区还有宜农荒地约200万hm，占全国宜农荒地总量的30%，是我国重要的后备耕地资源，只要水资源条件具备，开发潜力很大。目前黄河流域人均经济指标低于全国平均水平，随着国家经济发展战略的调整，国家投资将向中西部地区倾斜，为黄河流域经济发展提供了良好机遇。因此，预计在未来一段时间内黄河流域社会经济发展将呈持续、快速的态势。

在区域布局上，按照21世纪初我国经济发展战略布局，黄河流域重点建设地区:一是以兰州为中心的黄河上游水电能源和有色金属基地;二是以西安为中心的综合经济高科技开发区;三是黄河中游能源基地，即我国西部十大矿产资源集中区之一，包括山西南部、陕北、内蒙古西部、河南西部等;四是以黄河下游为主轴的黄淮海平原经济区，该地区将建成全国重要的石油和海洋开发、石油化工基地。

2006年黄河流域总人口11298．77万人，其中城镇人口4423．51万人。2020年以前黄河流域受人口增长惯性作用，人2020年以后，“低增长率，口增长率仍然较高，人口将呈现高增2020年、2030年黄河流域总人口长量”的发展态势。据预测，

2

hm2。未来黄河流域新型工业化进程将加快，第二产业增长速度将高于同期国内生产总值的增长速度，其中火电、石化、冶金、化工等高用水工业仍将维持一定的增长速度。黄河流域经济社会发展主要指标预测结果见表1。

表1指标总人口/万人

城镇人口/万人城镇化率/%GDP/亿元人均GDP/元工业增加值/亿元农田有效灌溉面积/万hm

2

黄河流域经济社会发展主要指标预测结果

2006年11298．774423．5142．013733．00121546684．13530．29

2020年12658．376373．5250．440968．603236518898．82558．83

2030年13093．857703．9258．876799．245865336298．15579．80

06-15收稿日期:2011-作者简介:李清杰(1963—)，女，河南长垣人，高级工程师，主要从事水文水资源规划工作。

E-mail:liqingjie2004@126．com

·61·

人民黄河2011年第11期

效率和节水水平等各种措施后所确定的需水方案。该方案总体特点是实施更加严格的强化节水措施，着力调整产业结构，加大节水投资力度。在该模式下预计2030年黄河流域需新增

33

水资源需求总量达547．33亿m，规划期供水量125．33亿m，

2国民经济需水量预测

按照节水型社会建设的要求，以可持续利用为目标，在充

分考虑节约用水的前提下，根据各地区的水资源承载能力、水资源开发利用条件和工程布局等因素，并参考用水效率较高地区的用水水平，对黄河流域国民经济需水量进行多种用水(节水)模式下的需水方案研究。主要体现在由不同的节水措施组合和节水力度的大小估算出不同方案的节水量，进而产生多个方案的需水量，由水资源的供需平衡结果、水资源承载能力和投资规模决定推荐的需水量方案。不同节水模式下黄河流域需水预测结果见表2、表3。

表2

黄河流域2030年不同节水模式下主要用水指标项目

工业需水定额/(m3·万元－1)

工业重复利用率/%城市管网漏失率/%城市居民用水定额/(L·人－1·d－1)

灌溉水利用系数

农田灌溉定额/(m3·hm－2)

表3

现状用一般节强化节超常节水模式水模式水模式水模式36．161．317．91330．526120

33．675．013．31280．555775

30．479．810．91250．595385

29．982．79．51200．625130

间需水年均增长率为0．40%，属于需水低速增长阶段。与一般

3节水相比，该模式新增供水量减少37．54亿m，废污水排放量3

减少10．25亿m。该模式供水和治污投资均较小，节水投资为

705．64亿元，单方水投资为9．23元。该模式体现了强化节水和大力减污的要求，生态环境用水需求也可以得到基本保障，而且通过多次协调和反馈，基本实现了水资源的供需平衡。

超常节水模式方案因水资源供给不能满足经济社会发展对水资源的合理需求，导致经济社会呈胁迫式发展。在该方案2030年黄河流域新增供水量118．23亿m3，水资源需求总下，

3量预计为540．23亿m，规划期需水年均增长率为0．35%。该3模式比强化节水模式新增供水量减少7．10亿m，废污水排放3

量减少1．33亿m。该模式体现了超强节水和大力减污的要

求，供水和治污投资均较小，但节水投资达861．55亿元，单方水投资为10．31元。与强化节水模式相比，新增节水量的单方水投资为21．96元，节水投资比上述3种模式下的节水投资大幅度增加，投资规模超出了流域经济社会发展的可承受能力。在该模式下，必须加大产业结构调整力度，甚至需要强制性地关、转、并、停部分企业，增大了社会成本，影响经济发展，并最终导致流域经济总量减少。

经综合分析，现状用水模式下，黄河已无能力提供如此大的供水量，如全部靠调水解决，投资巨大，同时水污染治理投资也大;一般节水模式下即使考虑南水北调西线工程一期调水80

3亿m，缺口仍然较大，如再增加调水，投资大，同时水污染治理

黄河流域2030年不同节水模式河道外需水量

需水量/亿m3

623．78584．87547．33540．23

净增量/亿m3

137．9999．0861．5454．44

年增长率/%

0．840．620．400．35

用(节)水模式现状用水模式一般节水模式强化节水模式超常节水模式

注:基准年(2006年)水资源需求量为485．79亿m3。

现状用水模式方案总体特点是需水外延式增长，预计2030

33

年黄河流域需水总量将达到623．78亿m，节水15．81亿m，

投资也较大;强化节水模式下在考虑各种措施后，基本实现水资源供需平衡;超常节水模式下节水达到一定程度后，进一步节水潜力有限，新增节水投资大。根据各种用水(节水)模式下需水量的比选分析，经过水资源供需平衡分析结果的多次协调平衡，推荐强化节水模式下的需水预测成果作为水资源规划的推荐方案。

该模式需水量年增长率基本和1980年到现状的用水增长率持平。为了满足该模式需水量，全流域需新增供水量201．78亿

3m3，废污水排放量为73．97亿m，无论是增加供水还是治理水

污染，均需要巨大投资，国民经济难以承受。该模式下的需水增长量明显超出了黄河流域水资源与水环境的承受能力，即使“资源而且也不符合考虑外流域调水也很难满足水资源需求，节约、环境友好型”社会建设的要求。

一般节水模式方案是在现状节水水平和相应节水措施基础上，基本保持现有节水投入力度，并考虑20世纪80年代以来用水定额和用水量的变化趋势所确定的需水方案。在该方案情况下，预计2030年黄河流域需新增供水量162．87亿m，水资源需求总量将达到584．87亿m，规划期间该模式需水量年增长率为0．62%，低于1980年以来用水增长率。与现状用水模式相比，新增供水量减少38．91亿m，废污水排放量减少8．03亿m3。该模式节水投资为451．40亿元，单方水投资达到8．25元。该模式下的需水量虽然考虑了节水与治污，但新增供长量和废污水排放量仍比较大，而且很多地区水质和生态环境用水没有保障。

强化节水模式方案主要是在一般节水的基础上进一步加大节水投入力度，强化需水管理，抑制需水过快增长，提高用水

3

3

3

3推荐方案需求预测成果

“资源节约、强化节水模式方案符合环境友好型”社会建设

的要求，水资源利用效率总体达到全国先进水平。该模式下的并退需水方案基本保障了河流和地下水生态系统的用水要求，还了现状国民经济挤占的生态环境用水量。该方案也反映了今后相当长时期内黄河流域经济社会持续发展对水资源的合该方案下的水资源需求总体呈低速增长态势，经济技理要求，

术指标优良，合理可行，且投资相对较少。

2030年，强化节水模式下黄河流域河道外需水量为547．3

33

亿m，比基准年增加61．54亿m。农业需水负增长，工业、生

活和河道外生态需水逐渐提高，用水结构趋于合理，农业、工业、生活及河道外生态环境用水比例由基准年的81∶13∶5∶1转化为2030年的66∶23∶9∶2。主要节水指标和需水量预测结果见表4和表5。

·62·

人民黄河2011年第11期

表4

强化节水模式下黄河流域主要节水指标

基准年354104610．4921

2030年世界先进水平7130840．5911

25～5085～900．60～0．658～10

水平年基准年2020年2030年

了10．9%，见表6。

表6

黄河流域各部门用水比例

城镇生

产需水15．821．623．2

农村生产需水77．469．466．5

%

河道外生态环境需水

0．71．11．4

主要指标

万元GDP用水量/(m3·万元－1)工业增加值用水量/(m3·万元－1)

工业用水重复利用率/%

农田灌溉水有效利用系数城镇供水管网漏损率/%

表5

生活需水6．17．98．9

强化节水模式下黄河流域河道外需水量预测亿m3用水户分类

基准年2020年2030年

城镇居民农村居民

16．6612．79

26．7414．4685．8214．151．6210．62317．8228．206．199．593．072．87521．13

34．7814．1194．8715．541．8114．50312．5533．996．4511．254．233．24547．33

4．3用水增长率分析

黄河流域1980—2000年总用水年均增长率为1．0%，其中

生活需水量生产需水量

工业用水年增长率为4．0%，工业用水弹性系数为0．37。预计基准年至2030年，黄河流域总需水年增长率降低到0．5%，其中工业需水增长率降低至1．94%，工业用水弹性系数为0．26，比1980—2000年工业用水年增长率降低2%，弹性系数减小0．11。

非火电工业60．28

9．39火电工业建筑业第三产业农田灌溉林牧灌溉鱼塘补水牲畜需水

1．205．79336．7726．985．636．841．452．00485．79

4．4综合分析

2030年黄河流域工业万元增加值用水量和农田综上所述，

灌溉需水量与基准年相比下降幅度较大;与全国平均水平和相近流域相比，低于长江流域和全国平均水平，高于海河流域和淮河流域;工业用水增长率逐渐下降，用水结构逐渐趋于合理。因此，黄河流域不同水平年需水定额是较为合理的，也是比较符合流域客观实际的。

生态环境需水量黄河流域总需水量

城镇生态农村生态

4

4．1

需水预测合理性分析

用水效率分析

3

黄河流域万元GDP用水量由基准年的354m下降到2030

5结语

黄河流域水资源短缺，随着经济社会的发展，黄河流域及相关地区耗水量持续增加，水资源的制约作用已经凸现。随着西部大开发战略的实施，经济社会必将快速发展，对水资源的需求也必将更加旺盛。笔者依据国家有关规定，从黄河流域实际出发，预测了流域经济社会发展趋势及规模，考虑现状用水模式、一般节水模式、强化节水模式和超常节水模式4种节水模式，分别预测各行业相应的需水量，通过方案比选推荐强化节水模式下的需水预测结果为水资源规划的推荐方案，并从用水效率、用水定额、用水结构、用水增长率等方面分析了合理性。经分析，黄河流域需水预测结果科学合理，符合黄河流域客观实际。

【责任编辑

吕艳梅】

3

年的71m，降低了80%，年递减率为6．9%;工业重复利用率

由61%提高到84%，工业万元增加值用水量由基准年的104m3减少到30m3，降低了71%，年递减率为5．3%;农田灌溉水利用系数由基准年的0．49提高到2030年的0．59。到2030年，黄河流域用水水平将达到全国先进水平。

4．2用水结构分析

未来黄河流域用水结构发展趋势将发生较大变化，生活需

水、城镇生产需水(工业、建筑业和第三产业)和河道外生态环2030年分别达到8．9%、境需水占总需水量的比例持续上升，

23．2%和1．4%;农村生产需水(农田、林牧、渔业和牲畜)占总2030年下降到66．5%，需水量的比例逐渐下降，比基准年减少

櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅(上接第28页)

参考文献:

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［3］中国科学院黄土高原综合科学考察队．黄土高原地区北部风沙区土地沙漠

1991．化综合治理［M］．北京:科学出版社，

4结语

对宁蒙河段洪水冲淤特性及对洪水冲淤效率与水沙的关系进行了分析，结果表明:当下河沿断面洪水平均含沙量大于7kg/m时，宁蒙河段以淤积为主;当下河沿断面洪水平均含沙量小于7kg/m时，宁蒙河段以冲刷为主，且流量为2200～2500m3/s时宁蒙河段冲刷效率最大，此时洪水总水量应大于25亿m3。

3

3

【责任编辑翟戌亮】

·63·

第32卷第4期 人 民 黄 河 Vol.32,No.4 2010年4月 YELLOW RIVER Apr.,2010

=水文#泥沙>

黄河流域河道岸线功能区划分方法探讨

潘明强,赵 宁,刘景涛

1

1

2

(1.黄河勘测规划设计有限公司,河南郑州450003;2.河南黄河河务局,河南郑州450003)

摘 要:为有序利用黄河岸线资源、保障防洪安全,结合黄河流域特点,根据岸线控制线、岸线功能区的定义,对临水控制线、外缘控制线及4类岸线功能区的划分方法进行了探讨。同时建议:对各功能区现状开发利用程度进行分析、评价,提出岸线利用分区管理指导意见;明确开发利用的制约条件、相应的配套措施、适宜的开发利用类型和工程建设布局等。关 键 词:临水控制线;外缘控制线;岸线功能区;黄河流域

中图分类号:TV882.1;TV82 文献标识码:A do:i10.3969/.jissn.1000-1379.2010.04.012 黄河上游宁蒙河段和黄河下游属我国农业经济的发达地区,岸线利用历史悠久。改革开放以来,沿黄城市社会经济快速发展,城市规模迅速扩张,涉水、涉河建筑物日益增多,尤其是城市河段、矿产资源集中或有滩涂开发利用条件的河段,河道岸线被大量占用,甚至挤占了行洪河道,有的已影响到河势稳定和防洪安全,有的已引发两岸水事纠纷。因此,对黄河流域河道岸线开发利用现状进行分析评价,划分出岸线功能区,进而提出合理的开发利用布局,是一项较为紧迫的工作任务。笔者依据水利部5全国河道(湖泊)岸线利用管理规划技术细则6(简称5技术细则6)的要求,分析、研究了黄河河道和岸线的特点,找出了合理的临水控制线和外缘线,并结合岸线开发利用现状和未来发展,对岸线功能区进行了划分。

线,一般把河(湖)堤防工程背水侧管理范围的外边线作为外缘控制线,对无堤段河道把设计洪水位与岸边的交界线作为外缘控制线。

外缘控制线和临水控制线之间的带状区域即为岸线。岸线既具有行洪、调节水流和维护河流(湖泊)健康的自然生态功能属性,在一定情况下又具有开发利用价值的资源功能属性。外缘控制线以内的任何开发利用行为都必须符合岸线功能区划的规定及管理要求,且原则上不得逾越临水控制线。

2.2 岸线控制线划分方法

2.2.1 临水控制线划分方法

根据临水控制线定义,临水控制线实际上是河道中常洪水行洪区与岸线区的交界线。两岸之间的临水控制线是河道行洪区域,除河道整治工程外,不允许在河道行洪区域建设任何项目。

在黄河流域,划分河道中常洪水行洪区与岸线区交界线的方法主要有以下几种。

(1)规划治导线。规划治导线是在河道整治设计中,按整治后通过的整治流量所设定的平面轮廓线。随着来水来沙条件的变化以及河道整治方案的不断完善,治导线会有一定程度的调整。治导线的确定除要分析以往的河势观测资料外,还需考虑整治河宽、排洪河槽宽度、现有工程布局、两岸工农业发展状况等社会和自然因素,并结合以往的治河经验以及实体模型、数学模型试验结论综合确定。由此可以看出,治导线实际上是设计中理想的整治流量(中常洪水)水边线,也是河道整治工程的坝头连线,若以此为临水控制线,则两条治导线之间的区域即为划定的河道行洪区,小于实际中常洪水的行洪区。

在依据规划治导线划定临水控制线时,临水控制线应后撤至河道整治工程背水侧一定距离,给中常洪水留出足够的行洪空间。

(2)排洪河槽线。排洪河槽的宽度要大于治导线。以防洪

收稿日期:2009-08-02

作者简介:潘明强(1965)),男,河南开封人,工程师。 E-mai:lhwpmq@126.com

1 黄河流域河道岸线体系的组成

黄河流域河道岸线体系由岸线控制线和岸线功能区组成,岸线控制线的确定是规划岸线功能区的基础。岸线控制线由临水控制线和外缘控制线组成,两者合围而成的区域为岸线。当临水控制线和外缘控制线不重合时,岸线为带状区域;两者重合时,岸线为一条折线或直线。

岸线功能区划分就是根据岸线资源的自然、经济、社会功能属性,将岸线资源划分为不同类型的区段。岸线功能区界线与岸线控制线垂向或斜向相交。

2 岸线控制线的定义及划分方法

2.1 岸线控制线定义

岸线控制线是指沿河流水流方向或湖泊沿岸周边,为加强岸线资源的保护和合理开发而划定的管理控制线。岸线控制线分为临水控制线和外缘控制线:临水控制线是指为稳定河势、保障河道行洪安全和维护河流健康生命的基本要求,在河岸的临水一侧顺水流方向或湖泊沿岸周边临水一侧划定的管理控制线;外缘控制线是指岸线资源保护和管理的外缘边界

#25#

人民黄河 2010年第4期

为主要目的的河道整治,在确定新建工程位置时,左右岸工程之间的最小垂直距离必须满足排洪的要求,这个宽度称为排洪河槽宽度。排洪河槽宽度应满足两个基本条件:一是大洪水时具有宣泄洪水的能力;二是洪水过后河势流路不发生大的变化。胡一三在/河道整治中的排洪河槽宽度0一文[1]中就黄河下游河道排洪河宽的定义及确定方法进行了详尽介绍。

因此,在宽河段,以排洪河槽边线为临水控制线的方案优于治导线方案,它既能满足较大洪水的行洪需要,又不会使划定的临水控制线过于保守。但以排洪河槽边线为临水控制线也存在一些问题:由于下游河道整治工程是逐年修建的,因此一些工程为了满足不同流量级洪水的冲刷要求,工程藏头段过于后摆,与同岸上弯工程连线后使得河槽宽度太大,有可能将一部分村庄和高滩划入河槽范围内。

(3)下游滩槽界线。黄河水利科学研究院的5下游滩槽划分报告6对排洪河槽边线进行了修正。修正时主要考虑了滩区的社会经济条件、村庄分布、人口数量、滩区面积等因素。滩槽界线划分方法可概括为陶城铺以上宽河段、陶城铺以下窄河段两类,其中陶城铺以上有河道整治工程的河段,河道整治工程联坝临水面坝肩线即为滩槽界线;无河道整治工程的河段,滩槽界线为上下游河道整治工程联坝轴线端点之间的连线,考虑工程的上、下首水流易发生后摆,起始端点可上提或后退2道坝确定,该端点称为/滩槽界线基线点0,滩槽界线基线点的连线可通过排洪主河槽宽度、地形(滩地高程)、地貌(其他工程、渠堤、村台、生产堤等)进行修正,修正后的连线即为滩槽界线。陶城铺以下河段河势基本稳定,可将村庄(主要在滨州和章丘)划至滩区,但槽宽必须留足800m。因此,黄河下游以5下游滩槽划分报告6中的滩槽界线为临水控制线是适宜的。

(4)堤防临水侧管理范围线。在黄河上游宁蒙河段以及支流某些河段,两岸堤距较窄,滩地面积小,若按照排洪河槽绘制临水控制线,则多数要与大堤相交。考虑到窄河段的行洪需要以及滩区利用价值较低,临水控制线可划至大堤临水侧管理范围线上。

实际工作中,应结合黄河流域不同河段的特点,在上述4种临水控制线的基本划法中,选用适宜的划分方法:¹黄河上游宁蒙河段,根据河段特点,分别采取规划治导线、排洪河槽线划法,对堤距较窄的也可采取堤防临水侧管理范围线法;º黄河中游,府保河段(府谷)保德河段)可采用拆除控制线作为临水控制线,禹潼(禹门口)潼关)河段可基本采用治导控制线的划法,潼三(潼关)三门峡)河段可以三门峡水库防凌水位326m(大沽高程)作为临水控制线;»黄河下游,采用5下游滩槽划分报告6中的滩槽界线作为临水控制线。

水位和岸边的交界线,潼三河段采用三门峡水库防洪水位335m(大沽高程)高程线;»黄河下游,采用河南、山东两省已划定的堤防工程管理范围的外缘线(堤脚外10~30m)作为外缘控制线,对于尚未淤背的堤段要留出淤背空间。

3 岸线功能区的确定

3.1 岸线功能区的概念

根据水利部5技术细则6的规定,岸线功能区分为岸线保护区、岸线保留区、岸线控制利用区和岸线开发利用区4类。岸线保护区是指对流域防洪安全、水资源保护、水生态保护、珍稀濒危物种保护及独特的自然人文景观保护等至关重要而禁止开发利用的岸线区;岸线保留区是指规划期内暂时不开发利用或者尚不具备开发利用条件的岸线区;岸线控制利用区是指因开发利用岸线资源对防洪安全、河流生态保护存在一定风险,或开发利用程度已较高,进一步开发利用对防洪、供水和河流生态安全等造成一定影响,而需要控制开发利用程度的岸线区段;岸线开发利用区是指河势基本稳定、无特殊生态保护要求或特定功能要求,岸线开发利用活动对河势稳定、防洪安全、供水安全及河流健康影响较小的岸线区,应按保障防洪安全、维护河流健康和支撑经济社会发展的要求,有计划地开发利用。

功能区的确定是在考虑河道行洪安全、水功能分区、自然生态分区等区划的基础上,根据岸线利用现状和岸线需求,经综合分析后,为岸线资源的合理、有序开发而进行的科学、合理的规划。

3.2 岸线功能区的确定

黄河流域岸线功能区划分应具备大局观念,正确处理好近期与远期、开发与保护之间的关系,统筹考虑和协调处理好上下游、左右岸之间的关系及岸线的开发利用可能带来的相互影响,并与已有的防洪分区、水功能分区、农业分区、自然生态分区等区划相协调。在确定岸线功能区类型时,还应考虑到黄河流域的特殊性。

(1)坚持黄河防洪安全高于一切的原则。在此原则下,对黄河防洪有重要作用的河段,如黄河入海口,要留足入海流路演变空间,宜将现行流路和备用流路划为岸线保护区;东平湖滞洪区是分滞黄河洪水、保证黄河艾山以下窄河段防洪安全的重要蓄滞洪区,宜划为岸线保护区。

(2)正确处理自然保护区的问题。黄河流域岸线区域内分布着众多的自然保护区,如陕西省2008年将境内黄河滩区全部划定为省级湿地自然保护区,禹潼河段、潼三河段以及洛阳、郑州、开封、新乡等黄河滩区都有大面积的湿地自然保护区。如果不加区别地将所有自然保护区都划为岸线保护区,将给黄河防洪工程建设带来很多羁绊,不利于黄河的长治久安。

(3)规划中的水库建设问题。国务院已批复的5黄河流域防洪规划6提出,水沙调控体系主要由已建的干流龙羊峡、刘家峡、三门峡、小浪底和支流陆浑、故县以及拟建的干流碛口、古贤、黑山峡工程和支流河口村、东庄等控制性骨干工程组成。为了不影响规划中的水库建设,宜将碛口、古贤、大柳树等规划库区划分为岸线保留区,在2020年前原则上禁止开发利用活动。

(4)黄河下游滩区发展问题。据2005年

(下转第29页)

2.2.2 外缘控制线划分方法

根据水利部5技术细则6的规定,外缘控制线一般把堤防工程管理范围的外缘线、历史最高洪水位或设计洪水位的水边线作为外缘控制线。因此,黄河干流各河段外缘控制线的划法宜分别采用如下方法:¹黄河上游宁蒙河段,根据河段特点分别采用堤防背水侧管理范围线或该河段设计洪水位的水边线;º黄河中游,府保河段按最大历史洪水位与岸边的交线作为外缘控制线,一般结合地形线划至陡坎,禹潼河段采用20年一遇洪

#26#人民黄河 2010年第4期

2.2 RMSE和AIC值的计算

检验参数估计结果的合理性,通常以资料点据与理论频率曲线配合良好为准则。笔者采用RMSE(均方根误差最小)和AIC准则[12]分别计算了7个水文站年径流系列实测值和不同方法估参的P-Ó型分布理论值之间的RMSE和AIC值,计算结果见表3(RMSE和AIC值越小,参数估计方法越优)。RMSE和AIC计算式分别为

RMSE=

1

n-m

theprincipleofmaximumentropy(POME)[J].J.Hydro.l,1985(80):197-214.

[2] SinghVP.DerivationofthePersontype(PT)Ódistributionbyusingtheprinc-i

pleofmaximumentropy(POME)-Comment[J].Hydro.l,1987(90):351-357.

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2

(xci-xi)2

E

n(13)(14)

[5] 李娟,陈元芳,王文鹏,等.最大熵原理在P-Ó型分布参数估计中的应用

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2001(3):424-430.

i=1

AIC=nlog(RMSE)+2m

流量值。

式中:n为系列长度;m为参数个数;xci为理论流量值;xi为实测

表3 陕北地区主要测站年径流量P-Ó型分布流量RMSE和AIC值

站名

MOM

绥 德刘家河

交口河志 丹张村驿安 塞杏 河

0.20180.43241.32030.07330.47580.13560.0354

RMSEMLE0.15530.4662

1.32530.06670.45840.1459

POME0.18710.41911.32980.06740.46770.13510.0353

MOM

AICMLE

POME

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-44.0474-52.2333-46.4059-26.7746-23.8265-27.9939

17.585717.743217.8824-82.5198-85.7435-85.3761-19.8082-21.1004-20.4011-33.9153-32.4597-33.9940-63.6571-63.7216

3 结果分析

最大熵方法与矩法、极大似然法对P-Ó型分布的参数估计结果(表2)表明,三种方法估计的参数中,E(x)一致,CV相当接近,CS差异较大。RMSE和AIC准则评判结果(表3)表明,在陕北地区7个主要水文测站年径流系列样本中,有3个样本(刘家河、安塞、杏河)用最大熵方法估计的参数线型拟合程度最优,3个样本(绥德、志丹、张村驿)用极大似然法估计最优,仅有1个样本(交口河)用矩法估计最优,由此可见,最大熵估计法和极大似然法估计效果相当,且皆优于矩法。但是,由于极大似然法求解过程中复杂的超越方程以及0[CS[2的限制,尤其是对于实测系列中特小值的敏感性,因此给这一方法的实用性造成了影响[13-15]。如杏河站,P-Ó型似然函数无解。从这个意义上来说,最大熵方法优于极大似然法。

=责任编辑 翟戌亮>

(上接第26页)统计资料,黄河下游滩区现有181万人,耕地面积约25万hm2。受洪水漫滩影响,滩区经济发展缓慢,村民生活水平低下。因此,黄河下游滩区应有条件地划为岸线控制利用区,为当地社会经济的发展提供必要的基础条件。

4 结 语

确定黄河岸线功能区类型后,还应对各功能区现状开发利用程度进行分析、评价,预测当地社会经济发展对岸线的需求,提出岸线利用分区管理指导意见;明确开发利用的制约条件、相应的配套措施、适宜的开发利用类型和工程建设布局等,为河道管理部门依法管理岸线提供依据。

4 结 语

(1)最大熵方法作为一种具有严格物理和数学意义的参数估计方法,操作简便、易于检查,在水文频率分析中具有广阔的应用前景。

(2)最大熵方法、矩法与极大似然法在实例应用中进行的对比分析表明,最大熵估计法和极大似然法估计效果相当,且皆优于矩法。

(3)笔者用最大熵方法仅对P-Ó型分布参数进行了计算,尚有待于应用该法对其他水文频率分布线型进行计算研究。

参考文献:

[1] 胡一三.河道整治中的排洪河槽宽度[J].人民黄河,1998,20(3):12.

=责任编辑 翟戌亮>

参考文献:

[1] SinghVP,SinghK.DerivationofthePersontype(PT)Ódistributionbyusing

#29#

第28卷第5期Vol.28No.5水利水电科技进展

AdvancesinScienceandTechnologyofWaterResources2008年10月Oct.2008 DOI:10.3880/j.issn.1006O7647.2008.05.001

黄河流域洪水资源利用水平初步分析

邵学军,张 建,王忠静,廖四辉

(清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京 100084)

摘要:依据1956~2000年黄河流域地表水资源评价结果和入海水量资料,对黄河流域洪水资源利用水平进行初步分析,指出基于全年地表水资源量与出境量的洪水资源利用水平较稳定地维持在

400亿m3左右;探讨了黄河流域历年来水利工程空间布局及运行方式变化与洪水资源利用过程的关系,并采用洪水资源利用程度的概念来显示不同流域之间洪水资源利用水平的相对差异,结果表明,黄河流域洪水资源利用程度在20世纪90年代呈上升趋势,至2000年已接近90%;指出黄河上游低含沙洪水资源的利用对中游高含沙洪水资源利用具有影响。关键词:黄河流域;洪水资源利用;水利工程运用方式

中图分类号:TV213 文献标识码:A 文章编号:1006O7647(2008)05O0001O05

AnalysisofthecurrentstatusoffloodwaterresourceutilizationintheYellowRiverBasin//SHAOXueOjun,ZHANGJian,WANGZhongOjing,LIAOSiOhui(StateKeyLaboratoryofHydroscienceandEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)

Abstract:BasedontheevaluatedYellowRiversurfacerunoffandobservedannualrunoffattheYellowRivermouthfrom1956to2000,thestatusoffloodwaterresourcesutilizationduringdifferentperiodsoftimeisanalyzedusingdifferentcalculationmethods,andtherelationshipsbetweenthespatiallayoutandoperationmodeofhydropowerprojectsandfloodwaterresourceutilizationintheYellowRiverBasinarediscussed.Anewmethodofcalculatingtherelativeefficiencyoffloodwaterresourcesutilizationisproposedtofacilitatecomparisonamongriverbasinsindifferentclimatezones.Itisdemonstratedthatfrom1990to2000thefloodwaterutilizationlevelandrelativeefficiencyoffloodwaterresourcesutilizationexhibiteddifferenttrends:theformerstayedataround40billionm3whilethelatterincreasedrapidly,risingtoaround90%in2000.Theeffectsofwaterresourcesutilizationofupstreamlowsedimentfloodsonutilizationofdownstreamhighsedimentfloodsareanalyzed.

Keywords:theYellowRiverBasin;utilizationoffloodwaterresources;operationofhydropowerprojects

对流域洪水资源利用现状进行分析,有助于深入了解变化条件下的流域洪水资源特性、水利工程功能及运行特性。黄河是水沙异源的多沙河流,流域洪水资源的利用受到特定自然条件的约束,因此其水利工程的空间布局及运行方式有独特之处。

流域洪水资源利用是发挥洪水资源特性、缓解水资源短缺、减少水旱灾害损失、实现水资源可持续开发利用的重要措施。研究表明,近50年来中国六大江河的实测径流量均呈下降趋势

[1]

一些研究者对洪水资源利用的实施方法进行了深入探讨,如通过引洪冲湖水、蓄洪调水和直接引洪北调的方式来实现长江洪水资源化的利用[4];在滦河流域潘家口水库,采用常用的6种聚类分析方法进行定量汛期分期研究,为实现洪水资源化制定和调整分期汛限水位提供了重要的前提条件[5]。

洪水资源化也是维系和保护湿地的重要依据和保障,利用蓄滞洪区主动分蓄水库弃掉的多余洪水来恢复湿地或回补地下水是其中的重要手段[6]。在淮河流域,通过采取行蓄洪区洼地蓄水的方案,减少了蚌埠闸总弃水,增加调节库容多年平均利用率达50%~60%;2003年哈尔滨闸开闸引蓄嫩江洪水总共4117亿m,并通过月亮泡向其连通的它拉红泡、

3

,进入20世纪

[2]

90年代以后,水资源供需矛盾进一步突出,越来越多的学者开始关注洪水资源利用问题,向立云等

[3]

对国内外洪水资源利用的历史进行了阐述,陶国芳等对我国洪水资源利用存在的问题进行了分析。

基金项目:/十一五0国家科技支撑计划(2006BAB14B01)

作者简介:邵学军(1962)),山东滨州人,教授,博士,从事河流动力学研究。E-mail:shaoxj@tsinghua.edu.cn

水利水电科技进展,2008,28(5) Tel:025O83786335 E-mail:jz@hhu.edu.cn http://kkb.hhu.edu.cn#1#新荒泡引水5000万m,缓解了白城市的用水紧张局面,部分实现了嫩江洪水资源化[7]。

黄河中游通过水库分期运用,小浪底水库选择9月10日作为前、后汛期的分期点,故县水库和陆浑水库选择8月20日作为前、后汛期的分期点,能充分发挥水库的防洪兴利效益,缓解黄河水资源紧张状况[8];利用小浪底)花园口区间的洪水资源,由27119亿m水量输送了11207亿t沙量,将小浪底水库排出的细泥沙输送入海,并且不增加下游河道淤积,提高了水流的输沙效率[9]。流域洪水资源化利用是解决水安全保障问题的途径之一。流域洪水资源利用问题的研究能够为流域水资源可持续利用提供重要的科学依据和技术支撑[10]。对流域洪水资源利用现状进行分析,需要综合了解流域下垫面的历史变迁,以及水库闸坝等水利工程建设和运行调度过程,进而分析流域水资源利用情势和水利工程运行功能的变化。

3

3

111 基于年径流量的洪水资源利用水平

/十五0国家科技攻关计划/海河流域洪水资源安全利用关键技术研究0的成果[10]表明,地表水资源量与入海水量之差反映了包括洪水在内的水资源滞留在陆地上的数量。这些滞留在陆地上的地表水资源,或被人们直接引用,或被拦蓄在水库塘坝内通过调配后被人们利用,或通过各种方式渗入地下转化成地下水。滞留在陆地上的这部分地表水的状态无论如何,可以肯定它们都属于被资源化利用的水资源,符合洪水资源利用的内涵。因此,地表水资源量与出境(入海)水量之差可以代表一个区域(流域)的洪水资源利用水平。由此出发,洪水资源利用现状能力(水平)可以定义为:在现状水资源开发利用能力下,一个流域或区域能够利用和滞蓄在区域内的地表水资源总量,在数值上等于地表水资源量与出境水量之差。

洪水资源利用水平可以表示如下:

Wf=Ws-Wh

(1)

式中Wf,Ws,Wh分别为洪水资源利用能力、地表径流量和入海水量(或出境水量)。

式(1)中的各量与统计时段的取法有关。当采用全年的地表水资源量和入海水量时,可以理解为地表水利用水平;当采用汛期的地表水资源量和入海水量时,是严格的汛期洪水资源利用水平。由于存在大量的水库、蓄滞洪区及河网互济等,非汛期的调度会影响汛期的洪水控制,为简化起见,可采用年值进行相应的计算。

一般来说,洪水资源是水资源的一部分,决定了洪水资源利用必然是水资源利用的一个特殊的内容。要将洪水资源利用与水资源开发利用从本质上区别开来,是较为困难的。本文将黄河流域逐年地表水资源量与逐年入海水量之差作为其洪水资源利用的水平。1956~2000年期间的观测资料表明,黄河流域入海水量下降幅度较大(见表2)。

总库容/亿m39614018212517571001501724710019161591012615

有效库容/

亿m3

60140120113124115011014193150160164155015

装机容量/万kW

4043916271211618121812830200108180

年发电量/投入运行或(亿kW#h)初次蓄水年份1310117821171014551891561159141417591027155814

196019611961196719681975197619861996

199719982001

[13]

1 黄河流域洪水资源利用水平与干流大中型枢纽建设的关系

据统计,截至2000年,黄河流域已建成大、中、小型水库及塘堰坝等蓄水工程约10100座,总库容约720亿m3(其中大型水库22座,总库容617亿m3);引水工程约9860处,提水工程约23600处,机电井工程约38万眼;在黄河下游,还兴建了向两岸海河、淮河平原地区供水的引黄涵闸90座,提水站31座,为开发利用水资源提供了重要的基础设施[11]。表1列出了黄河干流上12座总库容在015亿m以上的大中型水库的各项指标及其投入运行或初次蓄水年份。所列出的12座大中型水库中,有些水库(如三盛公、盐锅峡等)的库容与控制面积虽然相对较小,但在洪水资源利用过程中作用却很大,如三盛公水库平均年引水量为5614亿m因此也将这些枢纽统计在内。

控制面积/万km2

681831141813271518122116401413112218131739156914

3[12]

3

,

表1 黄河干流上12座大中型水库的主要设计参数

工程名称三门峡水库三盛公水库盐锅峡水库青铜峡水库刘家峡水库八盘峡水库天桥水库龙羊峡水库大峡水库李家峡水库万家寨水库小浪底水库

建设地址山西平陆、河南陕县

内蒙古磴口甘肃永靖宁夏青铜峡甘肃永靖甘肃兰州山西保德、陕西府谷

青海共和甘肃兰州

青海化隆

山西偏关、内蒙古准格尔河南孟津、河南济源

正常蓄水位/

m

33510551619115617351578834260014802180980275

#2#水利水电科技进展,2008,28(5) Tel:025O83786335 E-mail:jz@hhu.edu.cn http://kkb.hhu.edu.cn表2 黄河流域不同年代降水量、地表水资源量与入海水量

时 间1956~1960年1961~1970年1971~1980年1981~1990年1991~2000年

降水量/mm463470440449414

地表水资源量/亿m362412767051673589195466112264981256

入海水量/亿m336614985251357292152529114231151188

地表水资源量与入海水量之差/

亿m3

25717871801316297142936918033831068

当于全流域多年平均地表水资源量,洪水资源利用水

平的提高主要受到生态需水量约束及其他社会、政治因素的制约,不再快速增长,流域洪水资源利用水平基本稳定在400亿m左右。

112 基于汛期径流量计算洪水资源利用水平

采用全年的地表水资源量与入海(出境)水量之差代表洪水资源利用水平来反映实际的洪水资源利用水平存在一定的不足。较合理的方法是用汛期地表水资源量与未能得到控制和调蓄的入海(出境)洪水量的差代表洪水资源利用水平,但是目前尚有一定困难。如,目前的技术水平还难以区分/水资源0与/洪水资源0定量上的具体差异;洪水资源利用水平与水库调度方式有关,譬如水库某一调度方式将非汛期水资源用尽,自然就会使汛期水资源利用水平增大,而换一种调度方式产生的结果就可能与之相差很大。

为与基于年径流量的洪水资源利用水平对比,在此尝试以汛期地表径流量计算洪水资源利用水平。表3列出了以汛期地表径流量计算的不同年代的洪水资源利用水平,由于资料所限,1950~1989年期间汛期地表水资源量占年地表水资源量的比例系采用文献[14]给出的1950~1986年期间的平均值。基于汛期径流量和出境水量的洪水资源利用水平与基于全年径流量和出境水量的洪水资源利用水平相比,数值相差较大。从表3中可以看出,汛期地表水资源量与汛期出境水量之差在20世纪50年代平均为41亿m3/a,在1990~1997年期间增加为121亿m3/a,增加近2倍。该数值在一定程度上反映了水利工程及其调度方式的运用对汛期洪水资源利用水平的影

3

注:地表水资源量和入海水量数据引自/全国水资源综合规划0(修编中),地表水资源量系计算所得。

将黄河流域洪水资源利用的水平与干流水库累计总库容逐年增加过程点绘在一起(图1),可以看到黄河流域水资源开发和水利工程建设与洪水资源利用水平的提高有密切关系,但并不是完全同步,这反映出黄河流域水沙运行规律及其他社会政治、经济因素的约束作用。干流大中型枢纽的空间分布则从一个侧面反映了不同年代黄河开发治理方略的变化。

对于黄河流域来说,洪水资源利用可划分为3个阶段:第1阶段)))波动阶段(20世纪50年代中期至70年代初期)。此期间的流域洪水资源利用水平在200亿m3上下波动,在三门峡水库开始运行时达到高峰,其后有较显著的下降,表明中游枢纽在洪水资源利用中所起的作用受水沙运行规律的限制,不能充分发挥。上游干流枢纽的建成运用,使得洪水资源利用水平开始回升。第2阶段)))上升阶段(20世纪70年代中期至80年代中期)。此期间上游干流枢纽不断增加,流域洪水资源利用水平稳步提高,流域洪水资源利用水平在这一期间平均达到330亿m左右。第3阶段)))平稳阶段(20世纪80年代后期至90年代后期)。此期间上中游干流枢纽的总库容已相

3

图1 洪水资源利用水平与大中型水库累计总库容的关系

水利水电科技进展,2008,28(5) Tel:025O83786335 E-mail:jz@hhu.edu.cn http://kkb.hhu.edu.cn#3#表3 以汛期径流量计算的洪水资源利用水平(黄河花园口以上)

时 间¹1950~1959年1960~1969年1970~1979年1980~1989年1990~1997年

汛期地表水

年地表水汛期地表水

资源量占

资源量/资源量/

年地表水资源量3

亿m亿m3

的比例/%

º5961865711552196021145513

»58105810581058105219

¼=º@»3461138111320173491224019

年出境水量/亿m3

½4851750519381164111726719

汛期地表水年地表水

汛期出境水量

汛期出境资源量与资源量与

占年出境水量3汛期出境水量出境水量水量/亿m比例/%

之差/亿m3之差/亿m3

¾¿=½@¾À=¼-¿Á=º-½

62185618561359144417

3051028714214182441511918

41109315105171041612110

1111115112171131901418714

汛期水平占

全年水平比例/%Â=À/Á

3762625565

注:第º,»和½列数据引自文献[14];第¾列数据来源于黄河水利委员会,其中第1行数值/62180是根据1951~1959年数据得到的统计结果。

响,但该种计算方法的合理性还有待于进一步探讨。水资源利用水平,若同一流域的不同年代降水差异较大,则不能确切表达洪水资源利用的相对程度;若用其对不同气候带的流域进行分析,也不能明确反映流域间洪水资源利用相对程度的不同。笔者采用洪水资源利用程度的概念,用当年地表水资源量与当年入海水量之差除以当年地表水资源量作为该流域当年的洪水资源利用程度(图2)。

综合对比表2、图1和图2可见:在1956~1990年期间黄河流域地表水资源量较为稳定,此期间洪水资源利用水平和洪水资源利用程度两者的变化趋势基本一致。在1990~2000年期间,自然因素和准自然因素导致了黄河流域地表水资源量显著减少,此期间的洪水资源利用水平和洪水资源利用程度两者表现出了不同趋势,其中洪水资源利用水平较稳定地维持在400亿m3左右,但洪水资源利用程度快速上升,随着大峡、李家峡、万家寨、小浪底水库的陆续建成和投入运用,洪水资源利用程度已接近90%左右,标志着黄河流域上游河源区和中游地表水资源的综合利用进入了一个新的阶段,相应水文条件下的洪水资源利用程度即将达到极限水平。

2 洪水资源利用程度的概念

目前还没有一种可信的方法来客观地区分黄河径流变化中气候变化因素和人类影响因素的贡献。多数学者认为除人类用水量的增加外,黄河流域内平均气温升高使蒸发量增加、流域地表干旱化是黄河径流减少的一个重要原因[15O16]。茹玉英等[17]分析认为,1986~2000年与以前(1956~1985年)相比,实测黄河入海水量减少25712亿m3,其中/准自然因素影响(降水量减小及降水径流关系发生一定变化)0约占55%,流域用水量约占3115%,两者合计占8615%,其余为水土保持措施、水面蒸发及水利工程调蓄等引起的水量减少,即1986年以后水量减少主要是自然因素和引水增加引起的,其次是水土保持措施的影响。据分析,在发生大暴雨的条件下,水土保持工程的拦洪作用很有限,其作用主要是对中小洪水进行利用。据此,本文分析中只以干流大中型水库的建设情况为参考依据。

以每年地表水资源量与入海水量之差值表示洪

图2 洪水资源利用程度与大中型水库累计总库容的关系

#4#水利水电科技进展,2008,28(5) Tel:025O83786335 E-mail:jz@hhu.edu.cn http://kkb.hhu.edu.cn3 上游低含沙洪水资源利用对中游高含沙洪水资源利用的影响

黄河流域不同源区的洪水中,兰州以上的洪水含沙量较小,一般只对下游洪水起抬高基流、加大洪水总量的作用。黄河下游的较大洪水和大洪水主要有3个来源区:河口镇至龙门区间(河)龙区间)、龙门至三门峡区间(龙)三区间)、三门峡至花园口区间(三)花区间)。其中河)龙区间和龙)三区间洪水含沙量高,含沙量在历次大洪水或特大洪水中均占有重要比例,是下游河道泥沙的主要来源。据分析,上游地区洪水(河口镇以上)目前基本实现了资源化[9]。其具体表现是:¹上游建成的梯级水利枢纽群已具备多年调节能力,完全改变了天然状况下的地表径流年内分配规律,非汛期出境径流量大于汛期出境径流量;º出境水量持续减少,1990~1999年间平均年出境水量比多年平均值偏低1214%,而2000~2002年间平均年出境水量比多年平均值偏低3319%,如表4所示[18]。

表4 黄河源区不同年代平均径流量(唐乃亥站)

时 间1950~1959年1960~1969年1970~1979年1980~1989年1990~1999年2000年2001年2002年

年径流量/亿m3与多年平均值比较/%

1881121615203192411117610154151381110518

-614

+717+114+2010-1214-2311-3113-4714

运行规律及其他社会政治及经济因素对洪水资源利

用水平的约束作用。

b.基于汛期地表水资源量和入海水量得到的洪水资源利用水平表明,汛期地表水资源量与汛期出境水量之差在20世纪50年代平均为41亿m3/a,在1990~1997年期间增加为121亿m3/a,增加近2倍。该结果在一定程度上反映了不同年代水利工程建设及其调度方式的运用对汛期洪水资源利用水平的影响。

c.在1990~2000年期间,黄河流域地表水资源量显著减少,洪水资源利用水平和洪水资源利用程度两者表现出不同的趋势,其中基于全年地表水资源量与出境水量的洪水资源利用水平较稳定地维持在

3

400亿m左右,洪水资源利用程度则呈现快速上升趋势。但黄河流域中游地区洪水资源利用水平的提高仍将受制于高含沙洪水所带来的水库淤积问题。参考文献:

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[18]李国英.维持黄河健康生命[M].郑州:黄河水利出版

社,2005:89.

(收稿日期:2007O12O14 编辑:高建群)

上游地区低含沙洪水资源利用的结果,使得下游形成了极为不利的汛期水沙配置。维持下游河道不抬高的任务目前完全由中游水库通过对河)龙区间、龙)三区间的大量高含沙洪水与三)花区间的少量低含沙洪水进行水沙调度来完成,势必增加中游水库的负担,不利于中游洪水资源利用的长期稳定发展。因此,黄河流域中游地区洪水资源利用水平的提高仍将受制于高含沙洪水所带来的水库淤积问题。

4 结 语

依据1956~2000年黄河流域地表水资源评价结果和入海水量资料,以年径流量对黄河流域洪水资源利用水平及其程度进行了分析;尝试基于汛期径流量对洪水资源利用水平进行计算,与基于年径流量计算的洪水资源利用水平做了对比;分析了上游低含沙洪水资源的利用对中游高含沙洪水资源利用水平的影响。归结得到以下认识:

a.以全年地表水资源量与入海水量之差值表示洪水资源利用水平,可以看到黄河流域水资源开发和水利工程建设与洪水资源利用水平的提高虽有密切关系,但并不是完全同步,反映出黄河流域水沙

水利水电科技进展,2008,28(5) Tel:025O83786335 E-mail:jz@hhu.edu.cn http://kkb.hhu.edu.cn#5#78 内蒙古水利 2008年第5期(总第117期)

=水资源>

黄河流域节约用水浅谈

张培亮,赵瑞云,李永来,周 浩,杨玉芬

(内蒙古河套灌区解放闸灌域管理局,内蒙古杭锦后旗015400)

1摘 要2 依据我国城市水资源现状,谈黄河流域节约用水的途径。1关键词2 水资源;节约用水

中图分类号:TV213.9 文章标识码:B 文章编号:1009-0088(2008)05-0078-01 水,作为一种资源已成为衡量一个国家能否持续发展的重要因素,其开发利用程度,标志着一个国家经济和社会的发展水平,其调蓄能力,决定着国家发展后劲的大小,其供需失去平衡将导致一个国家社会经济的波动。水是人类的生命线,也是农业和国民经济的生命线,可见水决不是一般的资源,而是影响一个民族生存和发展的战略资源。水资源能否可持续利用直接关系到我国可持续发展战略的实施。当前我国的水资源紧缺和不合理利用过程中出现的一些问题,已不容忽视。以黄河下游为典型代表的北方河流断流情况加剧,导致了河道排洪能力下降,使工农业生产受损失,城乡居民饮水困难,严重地破坏了生态平衡。一些地区地下水大量超采,已影响这些地区的城乡供水、城市建设和人民生存。目前我国北方经济的发展使用水需求量呈上升趋势,西部大开发战略的实施,更是少不了水,合理开发水资源和节约用水已成为我国经济发展的必然选择。

黄河下游断流这类区域性缺水和水环境问题,更需要全区域(或全流域)社会成员和各地区、各部门、各行业的共同努力才可能见成效。而目前大部分领导和群众对节水的认识普遍不高,节水往往停留在口头上。1.4 水费标准低,收费难

引黄供水虽然改变了过去公益性服务、无偿式用水的管理模式,但水价低也是造成水浪费的重要原因。农业灌溉水费标准低,实际水费标准仅占测算成本费的50%左右,对灌溉事业的发展和引水工程建设十分不利。合理的水价应包括引黄工程的投资、折旧费、维修费,正常运行的经费,包括工作人员工资、工程老化维修费、以及合法、正当的利润。在水费征收过程中,一些地区的水费不能全额征收,影响了引黄工程、灌溉工程效益的充分发挥。

2 几点建议

2.1 加强宣传,提高全民节水意识

节约用水涉及社会的方方面面,关系到每个人,必须加强宣传教育,发动全社会每个公民、每个团体节约每一滴水。以/世界水日0和/中国水周0为契机,采用各种不同的宣传形式,如制作展版、张贴宣传标语、在闹市区设立咨询站、借助新闻媒体发表电视讲话、组成宣传队伍深入社区、农村等开展丰富多彩的节水宣传活动。

2.2 对现有黄河灌区的配套设施进行完善和防渗改造

根据专家预计,黄河上游河套灌区如若进行斗、农、毛渠田间工程配套及土地平整和合理配水,平均可节水3400多m3/hm2,节水总量约为30多亿m3;黄河下游引黄灌区根据不同地区灌溉条件,在完善自流渠系配套和实施井渠结合、沟引提灌等措施的情况下,也可节水30亿m3左右。为此,有些专家预计,如若能对黄河上游河套灌区和下游引黄灌区进行工程配套和防渗改造,节水效果相当可观,可一定程度缓解目前用水的紧张局面。

2.3 强化流域机构的执法地位

与其他自然资源相比,水资源具有以流域为基本单元,相互转化、相互补给的特点,水资源的开发利用 (下转第81页)

1 目前黄河引黄灌溉中存在的问题

引黄灌溉经济效益良好,沿黄地区农、林、牧、副、渔业的全面发展,促进了经济的发展和社会的进步。但是,目前的引黄灌溉也存在一些问题,突出表现在以下几个方面:1.1 用水浪费现象严重

目前在农业生产中的水资源浪费现象非常严重,群众节水意识淡薄,在灌溉中大部分地区还是采用传统的大水漫灌的浇灌方式,大水漫田之后,尾水或流到乡间路上,造成满路污水横流,或流入坑塘,造成坑塘满灌,宝贵的水资源被浪费和闲置起来。

1.2 节水法制不力

节水需要坚强的法制保障和全面统一管理,而在我国节水和法制都很薄弱。目前节水管理处于各自为战、条块分割状况,定额标准混乱,到现在为止,国家还没有一部有关全面节水的法规,节水工作缺乏法律依据,更谈不上有效监督管理,不可能从水资源供需平衡的高度解决好/节0的问题。1.3 节水意识不强

节水是一项具有广泛社会性和区域性的工作,搞好节水需要全社会的理解和支持,特别是要通过节水来缓解华北地区和

对改善西北地区土壤沙漠化方法的思考 孙 洁等

度。在生态脆弱区,要通过封山禁牧、轮牧、休牧,保障生态用水,使生态休养生息,促进植被恢复,加快水土流失防治步伐。甘肃省多年的实践证明,退耕还林不仅是调整农业结构、加强生态建设的重大举措,也是当前增加农民收入最直接有效的办法,是贫困山区脱贫致富的重要途径。而结合退耕还林,实施生态修复工程是加快水土流失治理的一条有效途径。退耕还林将促使农村地区对产业结构特别是农业内部结构进行较大的调整,将改变以传统耕作为主的生产方式,促进农村产业的升级,同时还将提高高效经济林业、经济作物的种植面积、种植质量和经济效益,经过一定时期的努力之后,将形成新的经济增长点。过去把人口集中分布且水土流失非常严重的区域作为治理的重点,而那些地处偏远、自然植被相对较好的草原区、林缘区和江河支流的源头区,一直没有被列入重点治理的范围,也没有实施有效的保护。随着生产的不断发展,人类活动日益频繁,这些区域脆弱的生态环境遭到破坏,水土流失日趋严重,导致草场退化、土地沙化、水源涵养能力大幅下降。结合退耕还林,实施水土保持生态修复,将使这些区域的水土流失治理成为可能。通过加强管护,改良耕作方法,实施围栏封育,轮封轮牧,舍饲禁牧,减少人类活动对自然的干扰和破坏,从而达到恢复植被,控制水土流失的目的。此外通过这项工程的实施,也可使当地群众靠山吃山的传统思想观念和落后的生产、生活方式有一定的改变。

(4)大力提倡农田覆盖。覆盖的形式有以下几种:¹砂田覆盖:驰名中外的/甘肃砂田0其环保效应早已引人注目。方法是:用直径为0.5~8cm的石砾,(上接第78页) 和管理应统一规划、合理调配。因此,应

加强流域机构的执法地位,逐步解决用水浪费、水质超标、水资源与地区经济不能协调发展等问题。2.4 加强取水许可管理工作

¹逐步完善各项取水许可监督管理制度,进一步量化、细化,增强其可操作性,促进黄河水资源的合理、优化配置;º解决流域机构的行政执法主体资格,赋予流域机构及下属管理机构行政处罚权,明确其执法主体地位;»理顺黄河内部各部门在黄河水资源管理中的关系,形成一个责权明确、关系协调、运行有力的黄河水资源管理机制。

应该看到,中国建设节水型社会才刚刚起步,以后的道路还很漫长,困难很多,难度很大,建设节水型社会,提高水资源的利用效率和效益,不单纯是水资源本身的问题,而是一场涉

作。

收稿日期:2008-08-29作。

收稿日期:2008-07-25

81

在土壤表面铺压一层厚度为8~10cm砂层。土壤多年可采用免耕法。虽然,铺压沙田费工、费力,但沙田在抗旱、高产、稳产、优质和防止土壤风蚀、水蚀等方面的环保作用十分明显。因此,这一古老的农业种植方式,在农业科学高速发展的今天,仍宜大力推广。º地膜覆盖:从70年代后期开始,在我国北方推广的地膜覆盖栽培农作物的技术,被称为农业生产上的一场/白色革命0,其经济效益好、防止土壤水蚀、风蚀的作用十分明显。不仅要求在作物生长季节覆盖农田,而且,在农闲的冬季也应覆盖。»作物茎秆覆盖:农作物收获后,将茎秆覆盖在农田表面,可防止土壤浸蚀。¼小区域治理。在黄土高原地带的小山沟修库筑坝,发展灌溉农田;在山坡地修造成水平梯田。使水不出田,土不离山,防止水土流失。

我国在西部地区实施/退耕还林还草0工程,几年来,使我国西北不少地方的山川绿了,植被厚了,群众的温饱也解决了,对防止土地沙化、水土流失起到了一定的作用,但是也应该看到我国西部地区的生态还十分脆弱,多年来欠下的生态债不可能在短时间内一举还清。生态建设是一项长期而艰巨的任务,退耕还林在实施过程中,还有许多难题需要解决;在生态保护的过程中,农民能否获得长期的经济效益,生态经济能否圆农民的小康梦,需广大人民利科技工作者进一步探索。

(编校:杨亚军)

作者简介:孙洁(1969-),女,工程师,现在永济管理局工

及全社会用水制度和管水制度的根本变革。要建立和完善有关制度,形成自律式发展的节水模式,需要极大的改革勇气和社会各个方面的配合。同时,要建立健全与之相适应的政策法规体系、工程体系和科技保障体系,还有大量的工作要做。要从根本上改变人们的用水方式和用水习惯,形成全社会自觉节水的良好风尚,更需要付出长期艰苦卓绝的努力。

(编校:常淑英)

作者简介:张培亮(1960-)男,工程师,现从事灌排管理工

黄河流域节约用水浅谈 张培亮等55

=水资源>

黄河流域节约用水浅谈

张培亮,赵瑞云

(内蒙古河套灌区解放闸灌域管理局,内蒙古杭锦后旗015400)

1摘 要2 依据黄河流域现状,谈节约用水的途径。1关键词2 水资源;节约用水

中图分类号:TV213.9 文章标识码:C 文章编号:1009-0088(2008)04-0055-02

水,作为一种资源已成为衡量一个国家能否持续发展的重要因素,其开发利用程度,标志着一个国家经济和社会的发展水平,其调蓄能力,决定着国家发展后劲的大小,其供需失去平衡将导致一个国家社会经济的波动。水是人类的生命线,也是农业和国民经济的生命线,可见水决不是一般的资源,而是影响一个民族生存和发展的战略资源。

水资源能否可持续利用直接关系到我国可持续发展战略的实施。当前我国的水资源紧缺和不合理利用过程中出现的一些问题,已不容忽视,以黄河下游为典型代表的北方河流断流情况加剧,导致了河道排洪能力下降,使工农业生产受损失,城乡居民饮水困难,严重地破坏了生态平衡。一些地区地下水大量超采,已影响这些地区的城乡供水,城市建设和人民生存。目

有些工厂虽然安置了废水处理设施,但是这些设备一旦运转起来就要投入相当大资金,为了节省这笔开支,这些设备只有在有关单位检查时才象征性的运转一下,这些设备形同虚设。还有些工厂为了逃避检查,干脆白天休息,晚上生产偷排废水。

2.2.3 水污染防治应由水利行业统管并加快实施

长期以来水资源管理的状况是分割管理,使治污无法实现统一规划,例如企事业的污水排放由环保部门管理,而污水排放管网和污水处理设施由各级政府管理,排水管网将污水排入河道后,河道归水利部门管理,河道中的水污染又涉及到环保部门,而各部门之间却难以协调。水资源应统一管理,统一调配,统一规划,才能从水源、供水、节水、排水和污水治理进行标本兼治。

2.2.4 在水污染防治上应抓以下几件事前我国北方经济的发展使用水需求量呈上升趋势,西部大开发战略的实施,更是少不了水,合理开发水资源和节约用水已成为我国经济发展的必然选择。

1 目前黄河引黄灌溉中存在的问题

引黄灌溉经济效益良好,沿黄地区农、林、牧、副、渔业的全面发展,促进了经济的发展和社会的进步。但是,目前的引黄灌溉也存在一些问题,突出表现在以下几个方面:

1.1 用水浪费现象严重

目前在农业生产中的水资源浪费现象非常严重,群众节水意识淡薄,在灌溉中大部分地区还是采用传统的大水漫灌的浇灌方式,大水漫田之后,尾水或流到乡间路上,造成满路污水横流,或流入坑塘,造成坑塘

(1)要建立健全全国水环境监测中心,对全国各地水质监测的网络,要采取定点和随机抽查相结合的办法,要保证有足够的监测经费,要有定期报告,报告中特别要点明污染源,要敢于曝光;

(2)是对发现的排污水的部门和单位要按章罚款,对负责人点名批评,确定杜绝的方案,要罚、禁同时执行,对于排污水严重或屡犯者要追究负责人(包括上级)的行政甚至刑事责任;

(3)鉴于水流特性多是上游污染,下游受害,地方行政难于查处追究,因此水污染的监测防治应由全国统一执行,各部门和各级地方要密切协助配合,不得有部门和地方保护行为。在以后考核各级政府领导的政绩时,要把对环境污染的整治列为硬性条件。

(编校:张竹琴)

收稿日期:2008-06-2056 内蒙古水利 2008年第4期(总第116期)

农、毛渠田间工程配套及土地平整和合理配水,平均可节水3400多m/hm,节水总量约为30多亿m;黄河下游引黄灌区根据不同地区灌溉条件,在完善自流渠系配套和实施井渠结合、沟引提灌等措施的情况下,也可节水30亿m左右。为此,有些专家预计,如若能对黄河上游河套灌区和下游引黄灌区进行工程配套和防渗改造,节水效果相当可观,可一定程度缓解目前用水的紧张局面。

2.3 强化流域机构的执法地位

与其他自然资源相比,水资源具有以流域为基本单元,相互转化、相互补给的特点,水资源的开发利用和管理应统一规划、合理调配。因此,应加强流域机构的执法地位,逐步解决用水浪费、水质超标、水资源与地区经济不能协调发展等问题。2.4 加强取水许可管理工作

¹逐步完善各项取水许可监督管理制度,进一步量化、细化,增强其可操作性,促进黄河水资源的合理、优化配置;º解决流域机构的行政执法主体资格,赋予流域机构及下属管理机构行政处罚权,明确其执法主体地位;»理顺黄河内部各部门在黄河水资源管理中的关系,形成一个责权明确、关系协调、运行有力的黄河水资源管理机制。

应该看到,中国建设节水型社会才刚刚起步,以后的道路还很漫长,困难很多,难度很大,建设节水型社会,提高水资源的利用效率和效益,不单纯是水资源本身的问题,而是一场涉及全社会用水制度和管水制度的根本变革。要建立和完善有关制度,形成自律式发展的节水模式,需要极大的改革勇气和社会各个方面的配合。同时,要建立健全与之相适应的政策法规体系、工程体系和科技故障体系,还有大量的工作要做。要从根本上改变人们的用水方式和用水习惯;形成全社会自觉节水的良好风尚,更需要付出长期艰苦卓绝的努力。

收稿日期:2008-06-30

作者简介:张培亮(1960-),男,工程师,现从事灌排管理工作。

33

2

3

满灌,宝贵的水资源被浪费和闲置起来。1.2 节水法制不力

节水需要坚强的法制保障和全面统一管理,而在我国节水和法制都很薄弱。目前节水管理处于各自为战、条块分割状况,定额标准混乱,到现在为止,国家还没有一部有关全面节水的法规,节水工作缺乏法律依据,更谈不上有效监督管理,不可能从水资源供需平衡的高度解决好/节0的问题。1.3 节水意识不强

节水是一项具有广泛社会性和区域性的工作,搞好节水需要全社会的理解和支持,特别是要通过节水来缓解华北地区和黄河下游断流这类区域性缺水和水环境问题,更需要全区域(或全流域)社会成员和各地区、各部门、各行业的共同努力才可能见成效。目前大部分领导和群众对节水的认识普遍不高,节水往往停留在口头上。

1.4 水费标准低,收费难

引黄供水虽然改变了过去公益性服务、无偿式用水的管理模式,但水价低也是造成水浪费的重要原因,农业灌溉水费标准低,实际水费标准仅占测算成本费的50%左右,对灌溉事业的发展和引水工程建设十分不利。合理的水价应包括引黄工程的投资、折旧费、维修费,正常运行的经费,包括工作人员工资、工程老化维修费、以及合法、正当的利润。在水费征收过程中,一些地区的水费不能全额征收,影响了引黄工程、灌溉工程效益的充分发挥。

2 几点建议

2.1 加强宣传,提高全民节水意识

节约用水涉及社会的方方面面,关系到每个人,必须加强宣传教育,发动全社会每个公民、每个团体节约每一滴水。以/世界水日0和/中国水周0为契机,采用各种不同的宣传形式,如制作展版、张贴宣传标语、在闹市区设立咨询站、借助新闻媒体发表电视讲话、组成宣传队伍深入社区、农村等开展丰富多彩的节水宣传活动。

2.2 对现有黄河灌区的配套设施进行完善和防渗改造

根据专家预计,黄河上游河套灌区如若进行斗、

(编校:常淑英)

·中国人口资源与环境2012年第22卷第10期CHINAPOPULATION，RESOURCESANDENVIRONMENTVol．22No．102012

黄河流域经济发展与水资源匹配状况分析

张晓涛

1

于法稳

2

（1．中央财经大学国际经济与贸易学院，北京100081；2．中国社会科学院农村发展研究所，北京100732）

摘要采取区域基尼系数方法，对黄河流域地级行政区层面上经济发展与水资源利用、水资源与耕地资源、水资源与农业劳动力资源

0．3443，工业用水与GDP匹配的基尼系数分别是0．3542，经济发展水平与水资彼此之间的匹配状况进行了分析。结果表明：农业、

源利用量之间匹配状况较为合理，也就是说农业、工业生产过程中耗用水资源的同时也贡献了相同比例的GDP，但尚未实现经济发展与水资源利用之间的脱钩，同时说明，黄河流域水资源利用效率还具有进一步提高的潜力；水资源与耕地资源匹配的区域基尼系数为0．8031，“高度不匹配”与农业劳动力资源匹配的区域基尼系数为0．7772，属于状况，因此需要根据区域水资源状况调整农业种植业结构，同时改变以往的供水管理，实现需水管理；耕地资源与农业劳动力资源匹配的区域基尼系数为0．2982，处于相对匹配状态，说生产效率的提高，农业劳动力将逐步减少，因此有利于农村劳动力的转移。明今后随着农业生产机械化程度、关键词

黄河流域；经济发展；基尼系数；水资源；匹配

文献标识码

A

文章编号1002－2104（2012）10－0001－06

doi：10．3969/j．issn．1002－2104．2012．10．001

中图分类号F329．9

黄河流域是我国重要的能源重化工基地和粮棉基地，在我国经济建设中起着重要的作用。由于自然地理因素和人类活动两个方面的影响，黄河水资源严重短缺，成为制约黄河流域社会经济发展的重要因素。如何实现黄河保持黄河河流健康是中央政府流域水资源的可持续利用，

高度关注的问题之一，也是不同领域的专家学者研究的重点问题。有的学者分析了黄河治理与水资源开发利用的相关问题

［1］

系、消费体系

［7］

，来实现区域水资源的可持续利用，化解水

资源短缺对经济发展的制约。

在水土资源匹配状况的定量研究中，一些学者以GIS与模型方法为基础对水土资源的动态变化进行了研究，并提出了对水土资源优化管理与决策的方式与途径

［8－9］

；有

的研究通过特定区域农业生产可供水资源与耕地资源在构建了农业水土资源匹时空上适宜匹配的量比关系分析，

配分析模型，并以东北地区农业水土资源的匹配程度为例进行了分析

［10］

；黄河流域产业的发展对水资源可持续利用将

［2］

产生一定的影响，为此对黄河流域产业经济问题进行了研并提出了相关对策建议究，

利用的若干对策

［3］

。

；有的学者对黄河流域水资基尼系数是用来综合考察居民内部收入分配差异状况的一个重要分析指标，基于这个特点，国内一些学者通过构建区域基尼系数对区域水土资源匹配程度进行了分析

［11］

源可持续利用问题进行了研究，提出了实现水资源可持续

；同时，改善黄河流域的水环境，也是实

［4］

现黄河流域水资源可持续利用的有效途径。，对甘肃省水资源、耕地资源与农业劳动力资源的匹

［12］

我国水资源、耕地资源在空间上的不匹配，直接影响到我国经济发展，特别是农业生产的发展。相关研究表明，水土资源总量短缺及其空间上的不匹配状况将直接影响着中国可持续食物安全

［5］

配状况分析结果表明，三种农业生产要素彼此之间的匹配程度趋向越来越不匹配的方向

，另外，也有专门对中国。

整体水资源分配基尼系数的研究

［13］

，不过，通过提高农业水土资

［6］

黄河流域水资源能否满足该区域经济发展的需要，区域内不同地市二者之间的匹配状况如何，直接影响到区域经济结构调整、水资源可持续利用政策的制定。本文通过构建区域基尼系数，对黄河流域地级行政区水资源、耕地

源的时空利用率，可以保障我国21世纪的粮食自给，

具体来讲，可以通过构建农业资源高效持续配置的六大体系，即生产体系、布局体系、技术体系、管理体系、保护体

收稿日期：2012－05－08

作者简介：张晓涛，博士，副教授，主要研究方向为国际贸易。

通讯作者：于法稳，博士，研究员，主要研究方向为生态经济、农业可持续发展。“黄河流域水资源可持续利用问题研究”。基金项目：中国社会科学院重点课题

·1·

·中国人口资源与环境2012年第10期

资源以及农业劳动力资源等农业生产要素彼此之间的匹以期得到实现区域经济发展与水土资源配状况进行分析，

等要素匹配的政策性含义。

2

达15．3万km，占黄河流域青海省的黄河流域面积最大，

2

仅1．3万km，占流域总面总面积的19．1%：山东省最少，

积的1．6%。根据目前的行政划分，黄河流域共涉及68个地级行政区（见表1）。1．2

黄河流域社会经济状况及其分布特点

对68个地级行政单位按照所在省区进行划分，主要山东省GDP总经济指标的平均值见表2。从中可以看出，

量最大，为1743．60亿元，其次是河南省，为1214．33亿

1

1．1

研究区域概况

黄河流域地级行政区划

黄河流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、陕西、

河南、山东9个省级行政区，从山东省境注入渤海。其中

Tab．1

省级行政单位

Administrativeunitatprovinciallevel

青海省四川省甘肃省宁夏自治区内蒙古自治区

陕西省山西省河南省山东省

西宁市

海东地区

表1黄河流域行政区划

Administrativedivisionofyellowriverbasin

地级行政单位

Administrativeunitatmunicipallevel

海北州

黄南州

海南州

果洛州

玉树州

海西州

阿坝藏族羌族自治州兰州市银川市

白银市石嘴山市

包头市

天水市吴忠市

武威市固原市

鄂尔多斯市延安市晋城市新乡市泰安市

巴彦淖尔市

安康市晋中市濮阳市德州市

乌海市商洛市运城市三门峡市聊城市

阿拉善盟杨凌区忻州市济源市滨州市

菏泽市临汾市

吕梁市

平凉市

庆阳市

定西市

临夏州

甘南州

呼和浩特市西安市太原市郑州市济南市

乌兰察布市

咸阳市长治市安阳市济宁市

铜川市大同市开封市淄博市

宝鸡市阳泉市洛阳市东营市

榆林市朔州市焦作市莱芜市

元，内蒙古居第三位，为1077．14亿元；四川省、青海省、甘肃省各地市州的GDP总量比较小，分别为109．59亿元、138．13亿元、269．42亿元，远远低于山东省、河南省、内蒙古自治区各地市盟的GDP总量。

山东省、河南省、陕西省各地市的人口规模也较大，分436．00万人、323．82万人；相反，别为519．96万人、青海省、四川省各地市州的人口规模较小，分别为67．88万人、89．20万人。

从人均GDP来看，内蒙古各地市盟最高，为72540元/人；其次是山东省，为40274元/人；甘肃省、四川省各12186元/人。分别为11021元/人、地市州较低，

农民人均纯收入与人均GDP表现出相似的特征，内蒙古自治区最高，为7138元/人，其次是山东省，为66503066元/元/人；甘肃省、四川省较低，分别为2837元/人、人。

青海四川甘肃宁夏内蒙古山西河南陕西山东

138．13109．59269．42298．301077．14683．671214．33792．101743．60

67．8889．20236．32127．83163．96311．58436．00323．82519．96

行政区

GDP

Administrative

（亿元）

division

人口（万人）Population

表2不同省份地级行政区划主要经济指标Tab．2Majoreconomicindicatorsatmunicipal

levelbyprovince

人均GDP（元/人）PercapitaGDP195911218611021238197254023409283912304940274

农民人均纯收入（元/人）Percapitaannualnetincome

353930662837451471384767573543426650

2

2．1

方法与数据

计算方法

基尼系数通常用来表征居民收入的差异程度，按人口

收入水平分级构建基尼系数，基于基尼系数的这个特点，

资料来源：根据各省市区2010年统计年鉴中相关数据计算得到。

·2·

张晓涛等：黄河流域经济发展与水资源匹配状况分析

采取相似的方法，构建区域农业生产要素中的农业劳动力水资源、耕地资源彼此之间匹配的基尼系数。区域资源、

基尼曲线构建的步骤与方法为：

（1）计算各个地市要素匹配水平分级指标RWC、RWL、RCL。

RWC=C/W

RWL=L/W

RCL=L/C

（1）

2，3，4……68。值为1，

这里采取如下划分方法：

基尼系数小于0．2，表示两种资源“高度匹配”或“绝；对匹配”

“相对匹基尼系数处于0．2－0．3之间，表示两种资源；配”

“匹配比基尼系数处于0．3－0．4之间，表示两种资源；较合理”

“相对不基尼系数处于0．4－0．5之间，表示两种资源；匹配”

“高度不匹配”。基尼系数高于0．5，表示两种资源2．2

数据来源

本研究中所采用的GDP、第一产业产值、第二产业产

RWL、RCL分别为单位体积水资源所需服务式中，RWC、

单位水资源所需服务的劳动力数量、单位耕的耕地面积、

地面积所需服务的劳动力数量，该相对值即为要素匹配水平分级指标，并且按照该相对值对各地市进行排序；W、C、L分别为水资源量、耕地面积、农业劳动力数量。

（2）分别计算出不同地市三种要素占黄河流域68个rCi、rLi地级行政区对应要素的比例rWi、

rWi=Wi/WT

rC=Ci/CT

i

rLi=Li/LT（2）

值、农业劳动力数量、耕地面积等来自各省区统计年鉴；水资源总量、第一产业用水量、第二产业用水量等数据来自各省区水资源公报。

Wi、Ci、Li分别为各地市的水资源量、式中，耕地面积CT、LT分别为黄河流域68个地以及农业劳动力数量；WT、

耕地面积以及农业劳动力数量；其级行政区的水资源量、i=1，2，…，68。中，

（3）按照排序，依次计算出每两种资源各区域比例的rTCi、rTLi累计总和rTWi、

rTW1=rw1rTC1=rC1rTL1=rL1

rTW2=rw1+rw2rTC2=rC1+rC2rTL2=rL1+rL2

rTW3=rw1+rw2+rw3，…，rTC3=rC1+rC2+rC3，…，rTL3=rL1+rL2+rL3，…，

rTW3=rw1+rw2+rw3+…+rw68rTC3=rC1+rC2+rC3+…+rC68rTL3=rL1+rL2+rL3+…+rL68

根据基尼系数的含义，如果基尼系数为零，表示收入表示收入分配绝对不分配完全平等；如果基尼系数为1，

平等。该系数可在零和1之间取任何值。收入分配越是趋向平等，基尼曲线的弧度越小，基尼系数也越小，反之，收入分配越是趋向不平等，洛伦兹曲线的弧度越大，那么基尼系数也越大。农业生产要素之间越匹配，则曲线越与45°线接近，当各地（市、州）农业生产要素极度匹配时，曲线与45°线重合，即G=0；相反，若某一种农业生产要州），而该区域的其它要素素几乎完全集中在某一地（市、

又很少时，则区域基尼系数G越接近于1，说明农业生产要素极不匹配。也就是说，基尼系数越大，说明两种生产要素的匹配程度越差；相反，基尼系数越小，说明两种生产要素的匹配程度越好。

根据基尼系数的计算方法，采用梯形面积法计算资源其公式如下：匹配状况的区域基尼系数，

Gini系数=1－∑（Xi－Xi－1）（Yi+Yi－1）

i=1n

3结果分析

在分析水资源、耕地资源与农业劳动力资源之间的匹

根据基尼系数的内涵，研究水资源在产业之配状况之前，间的分配是否合理。3．1

水资源在产业之间的分配情况

根据2009年黄河流域68个地级行政区工业、农业用水量指标及各行政区第一产业GDP值、第二产业GDP值，按照人均水资源占有量进行降序排列，分别计算工业、农业用水量指标及各地级行政区第一产业GDP值的累计百分比、第二产业GDP值的累计百分比。以农业、工业用水占全国的累计比例作为纵坐标，以GDP的累计比例作为横坐标，做出农业、工业水资源的洛伦兹曲线图（见图1）。洛伦兹曲线反映了水资源分配的不均衡程度，弯曲度越大，表示水资源分配越不平均。

2009年黄河流域农业、计算结果表明，工业用水与GDP匹配的基尼系数分别是0．3542，0．3443。农业用水基尼系数和工业用水基尼系数均在0．3－0．4之间，处于比较合理的状态。3．2

水资源、耕地资源匹配状况

黄河流域水资源与耕地资源匹配的区域基尼系数为0．8031，远远高于0．5，表示黄河流域水资源与耕地资源“高度不匹配”。这一数据高于我国（省际间）的水土之间

资源匹配区域基尼系数0．5664，也高于全球（国家之间）范围内的水土资源匹配区域基尼系数0．5864。这表明，黄河流域地级行政区之间水土资源匹配的程度比全国、全球尺度水土资源匹配的程度要差一些。

有关数据表明，黄河流域17．73%的水资源需要服务

Xi、Yi分别为两种资源的累积百分比。当i=1式中，

（Xi－1，Yi－1）视为（0，0）。n为黄河流域地级行政区，时，取

·3·

·中国人口资源与环境2012年第10期

（a）农业用水洛伦兹曲线（b）工业用水洛伦兹曲线

Fig．1

图1农业、工业用水洛伦兹曲线

Lorenzcurvesofagriculturalandindustrialwaterresourcesutilization

Fig．2

图2水资源与耕地资源、农业劳动力之间的洛伦兹曲线

Lorenzcurvesofwaterresources，cultivatedlandresourceandagriculturallaborforce

该流域81．13%的耕地面积。黄河流域水资源与耕地资源之间的洛伦兹曲线见图2。3．3

水资源、农业劳动力资源匹配状况

黄河流域水资源与农业劳动力资源匹配的区域基尼系数为0．7772，远远高于0．5，表示黄河流域水资源与农。有关数据表明，业劳动力资源之间“高度不匹配”黄河流域18．39%的水资源需要服务该流域80．01%的农业劳动力。黄河流域水资源与农业劳动力资源之间的洛伦兹曲线见图2。3．4

耕地资源、农业劳动力资源匹配状况

黄河流域耕地资源与农业劳动力资源匹配的区域基尼系数为0．2982，处于0．2－0．3之间，表示黄河流域耕

地资源与农业劳动力资源之间相对匹配。

有关数据表明，黄河流域61．01%的耕地资源为该流域80．36%的农业劳动力所耕作。黄河流域耕地资源与农业劳动力资源之间的洛伦兹曲线见图3。

4结论与讨论

通过上面对黄河流域地级行政层面产业发展与水资

源、其他农业要素与水资源之间的匹配状况分析，可以得出如下结论：

（1）经济发展水平与水资源利用量之间匹配状况较为合理。2009年黄河流域农业、工业用水与GDP匹配的0．3443，基尼系数分别是0．3542，均在0．3－0．4之间，处

·4·

张晓涛等：黄河流域经济发展与水资源匹配状况分析

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图3耕地资源、农业劳动力之间的洛伦兹曲线

Fig．3Lorenzcurveofcultivatedlandresourceand

agriculturallaborforce

于比较合理的状态，也就是说农业、工业生产过程中耗用一定比例水资源的同时也贡献了相同比例的GDP。但还从这个意义没有实现经济发展与水资源利用之间的脱钩，

上来说，黄河流域水资源利用效率提高还具有一定的潜力，通过采取技术、经济、管理等方面的措施，逐步实现经最终实现绝对脱钩。济发展与水资源利用之间相对脱钩，

（2）黄河流域水资源与耕地资源、劳动力资源等农业生产要素之间的匹配状况具有显著的差异性。黄河流域与农水资源与耕地资源匹配的区域基尼系数为0．8031，“高度业劳动力资源匹配的区域基尼系数为0．7772，属于不匹配”状况。作为我国农业文明发祥地的黄河流域，需要根据区域水资源状况，调整农业种植业结构，逐步建立起与水资源状况匹配的农业种植结构。同时，在水资源的需要改变以往的供水管理，实现需水管理。管理方面，

（3）黄河流域耕地资源与农业劳动力资源匹配的区域基尼系数为0．2982，表明耕地资源与农业劳动力资源黄河流域61．01%的耕地之间相对匹配。有关数据表明，

资源为该流域80．36%的农业劳动力所耕作。随着农业生产机械化程度的提高，农业生产效率日益提高，农业生产所需要的劳动力逐步减少，有利于农村劳动力的转移。

（编辑：王爱萍）

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AnalysisoftheMatchingStatusBetweenEconomicDevelopmentandWaterResources

intheYellowRiverBasin

ZHANGXiao-tao1

YUFa-wen2

（1．SchoolofInternationalTradeandEconomics，CentralUniversityofFinanceandEconomics，Beijing100081，China；

2．RuralDevelopmentInstitute，ChineseAcademyofSocialSciences，Beijing100732，China）

Abstract

HowtoachievethesustainableutilizationofwaterresourcesoftheYellowRiverBasinandkeepitshealthisoneofthekey

issuesthatattractedconsiderableattentionofthecentralgovernmentofChinaandresearchcommunitiesindifferentfields．ByusingtheregionalGinicoefficientmethod，thispaperanalyzesthematchingstatusbetweeneconomicdevelopmentandwaterutilization，waterandcultivatedlandresource，andagriculturallaborforceatmunicipalleveloftheYellowRiverBasin．TheresultsindicatethattheregionalGinicoefficientsbetweenagriculturalwateruseandGDP，andbetweenindustrialwateruseandGDPare0．3542and0．3443，respectively，indicatingthatthematchingstatusbetweeneconomicdevelopmentandwaterutilizationisreasonable．Thematchingstatusbetweenthecultivatedlandresourceandagriculturallaborsupplyisalsoacceptable，withanestimatedGinicoefficientof0．2982．However，theGiniregionalcoefficientsbetweenwaterresourcesandcultivatedlandresourceandbetweenwaterresourcesandagriculturallaborsupplyarehighat0．8031and0．7772，respectively，whichshowsanextremelypoormatchingstatusforeachpair．Policyimplicationsareanalyzed．Keywords

YellowRiverBasin；economicdevelopment；Ginicoefficient；waterresources；match

·6·

第30卷第4 期 宁夏大学学报(自然科学版)

Vol.30No.4 JournalofNingxiaUniversity(NaturalScienceEdition)

文章编号:0253-2328(2009)04-0415-04

2009年12月

Dec.2009

黄河流域宁夏水权转换实践与关键技术探讨

刘 佳,薛塞光

1

2

(1.宁夏大学数学计算机学院,宁夏银川 750021; 2.宁夏水利厅,宁夏银川 750001)

摘 要:通过黄河流域宁夏水权转换试点及其可行性研究与分析,对其中转换水量、转换期、转换费用、建设管理等关键技术与方法进行了探讨,并结合宁夏自然条件和引黄灌区渠道工程特点,探索性地提出了有利于农户、企业和国家的黄河流域宁夏水权转换的要点.关键词:节水;水权转换;实践;关键技术分类号:(中图)S937 文献标志码:A

为了解决新增工业项目的水资源短缺问题,宁夏开始了黄河流域首个水权转换试点.本文通过灵武电厂1期、大坝电厂3期和宁东马莲台电厂3个试点启动项目,以及后续多个水权转换项目可行性研究,从保护灌区出让方和用水企业受让方的根本利益出发,对水权转换过程中的转换水量、转换费用和建设管理等进行了分析.希望在与同行交流中,完善黄河流域水权转换机制,推进我国水权转换市场的形成.

黄河水,近年来实际分配水量占正常年份的75%左右,

可利用总量少.农业、工业和生活用水比重分别为93%,4%和3%,灌溉水利用效率为0.42,产值不足2元/m3,用水效率和效益不高.水资源匮乏一直是制约宁夏发展的/瓶颈0.1.3 水权转换现状

自从2000年水利部在国内首次提出水权和水市场理论后,一些地区水权转换应运而生,如浙江东阳-义乌的跨流域、跨地区首个水权交易,促进了水资源的优化配置和高效利用;甘肃省张掖市灌溉用水通过水票流转的农业内部水权交易,推动了用水结构调整;漳河上游晋、冀、豫跨省水权交易,沿河水事纠纷得到有效解决.

与此同时,为了探索解决黄河水资源供需矛盾的有效途径,黄河委员会提出了总量控制下政府引导的、用水企业出资对灌溉工程实施节水改造,将挖潜水量有偿转换给该企业,实现企业支持农业节水,农业节水反哺工业发展的黄河水权转换基本思路[1].然而我国水权交易处于起步阶段,水权转换还在不完全的市场中进行,人们对水权转换的认识和解决关键技术的方法还在不断探索和完善中.

1 黄河水权转换

1.1 黄河水资源概况

黄河流经我国西北、华北等缺水地区,流域内径流量人均329m3、耕地亩均117m3,分别是全国的15%和10%.黄河以占全国2%的径流量,承担了占全国15%的耕地面积和12%的人口及50多座大中城市的供水.

近年来,受气候变化和人类活动影响的不断加剧,黄河水资源供需紧张日益突出,年取水量远远超过了国际公认的40%警戒线.水资源总量严重不足已极大地制约着流域经济、社会、生态环境的协调发展.

1.2 宁夏水资源概况

多年平均年降水量为289mm,不足黄河流域的2/3和全国的1/2,1km2年产水量为1.42万m3,造成当地水资源匮乏.用水主要依赖限量分配的40亿m

3

2 宁夏水权转换实践

2.1 试点背景

宁夏矿产资源丰富,开发优势突出,已探明煤炭储量315亿t,是国家级13亿t煤炭基地之一,也是我

收稿日期:2009-03-20

基金项目:水利部节水型社会试点基金资助项目

作者简介:刘佳(1957)),女,副教授,主要从事应用数学研究.

416宁夏大学学报(自然科学版) 第30卷

2.3.4 转换费用 3个试点项目的转换费用仅含节水工程建设投资.后续项目转换费用包括节水工程建设投资、运行维护费、更新改造费、风险补偿和生态补偿等,体现了灌区、企业和政府在水权转换中的公平、公正.

2.3.5 转换效益 试点项目实施后,灌域亩均节水20%以上,企业新增用水效益增值超过50倍,社会用水观念有了转变,节水意识有了提高,灌域生态环境有所好转.

总之,黄河流域水权转换试点经验表明,水资源有偿转换方式是缓解宁夏用水供需矛盾的有效途径.与此同时,水权转换关键技术与方法还要在实践中不断提高和完善.

国重要的粮食生产基地.为了实现宁夏经济跨越式发展,2003年以煤炭、电力、化工产业为主的宁东能源化工基地开始建设,并预测到2020年新增工业用水量约4.37亿m3.

面对有利的煤炭资源开发条件和匮乏的水资源问题,宁夏开始尝试黄河流域水权转换的途径,即农业节水支持工业发展,以解决宁东能源化工基地用水问题.2.2水权转换探索

2.2.1 灌区工程现状 宁夏引黄自流灌区有2300多年的灌溉历史,现有15条长1040km的干渠和长6900km的支斗渠,引水能力682m3/s,年引黄河水量为73亿m,耗水量为32亿m,灌溉面积为36.33万hm2.存在的主要问题是:¹用水效率低,砌护率干渠22%,支斗渠19%,农渠3%,渠道水利用率0.5%;º用水效益不高,1m3水生产粮食0.85kg.2.2.2 水权试点 2003年4月经黄河委员会批准,灵武电厂1期、大坝电厂3期和马莲台电厂等3个项目选定为黄河流域水权转换试点.项目总装机容量为3600MW,转换水量为5385万m,转换投资为15157万元.为了推进水权转换试点工作,加快宁东能源化工基地的建设,宁夏政府承诺对试点项目补助投资1/3.目前各方面到位资金为10840万元,节水工程建设基本完成.

2.2.3 后续项目 随着国家加大对宁夏发展的支持力度,宁东能源化工基地新增用水企业也不断增加.截至2008年底,又有15个项目开展了水权转换可行性研究,计划转换水量为11912万m,转换费用为51372万元.2.3 水权转换的结果

2.3.1 供水方式 试点有2类3种.第1类是组建股份制供水公司占90%,即供水公司从黄河引水向用水企业供水,如宁东供水有限公司;或供水公司依托扬水灌溉渠道向用水企业供水,如太阳山供水有限公司.第2类是用水企业自建引水工程的占10%,即用水企业直接从黄河引水自用,如灵武电厂1期和大坝电厂3期.

2.3.2 用水企业 按行业类型分,电力企业为67%,化工企业为22%,其他企业为11%;按项目进展分,已核准项目为70%,开工建设项目为20%,投产项目为10%.

2.3.3 节水措施 考虑到工程节水具有较好的可靠性、稳定性、可测算性和操作性,试点中主要采用渠道防渗工程节水措施.经测算,当宁夏自流灌区渠道水利用率提高到0.58时,年节水量为10亿m,可转换水量为4.95亿m3.

3

33

3

3

3 关键技术探索

3.1 转换节水量W计算

转换水量W是水权转换中最基本的参数,它不仅直接影响到节水工程费用,也影响到企业的经济负担和水资源的合理配置.在W计算中,从企业净用水量Wj开始,到节水工程环节时,Wj已加大了14%~100%,其内容包括:¹供水工程的水量损失,如宁东供水从黄河到用户厂门的过程增加了15%~28%;º节水工程的砌护效果衰减,水量增加了20%;»农业灌溉保证率提高到企业用水要求,水量增加了20%;¼渠道水利用系数取值不同的影响,增加水量大小也不一样.

本文认为,W应包括3部分:即¹企业净用水量Wj;º供水工程输水损失vWg;»节水工程砌护后输水损失vWq.而砌护效果衰减、供水保证率等属于节水工程、节水潜力计算和运行维护问题,应在相关环节中解决.

3.2 水权转换灌域选择

在水权转换节水灌域选择中,干渠节水的项目占100%,1km节水56.8万m,投资3.38元/m,其中又有70%的项目增加了支斗渠节水,1km2节水1.35万m3,投资4.45元/m3.另外还有3个项目利用浅层地下水,2个项目利用城市中水.

水权转换灌域应从宁夏灌区渠道现状砌护率、节水潜力、节水投资、节水效果稳定性和运行管理体制等因素考虑:¹选择自流灌区的干渠,待干渠砌护率超过65%,再砌护较大流量的支渠和斗渠;º有次生盐渍化的灌域宜先选,有较多待开发土地资源的灌域不宜先选;»对灌域生态引发不利影响的渠道不应选;¼在机井管理和中水供应没有保障的情况下,应慎重转换浅层地下水和中水.

2

3

3

第4期 刘 佳等:黄河流域宁夏水权转换实践与关键技术探讨3.3 节水潜力及其利用率分析

1)节水潜力是指渠道采取防渗措施后,减少的引黄净耗水量.计算中采用经验公式的为83%,采用5灌溉排水工程设计规范6的为17%.基本思路是先计算衬砌前后渠道减少的输水损失y折算到渠首引黄水量y考虑灌区耗水系数y反算渠首减少的耗水量,其中耗水系数多取0.42.经对比公式5规范6的计算,结果约小于12%.

2)节水量利用率是对渠道节水量利用程度的控制,即对渠道工程进行节水潜力计算分析后,计划转换水量的比重.已论证的项目节水量利用率为2%~66%,平均为25%.由于渠道工程节水潜力分析受到计算方法、耗水系数、工程维护等不确定性和未来灌区其他新增用水的不可预见性影响,节水量利用率干渠不宜超过30%,支斗渠不宜超过75%.

3.4 转换期限确定

宁夏属气候寒冷地区,自流灌区地下水位普遍较高,建筑物冻涨破坏十分突出,尤其是渠道砌护防冻坏问题至今没有彻底解决.据调查,宁夏灌区渠道防渗砌护从20世纪70年代开始,到20世纪90年代,砼板、浆砌石、干砌石等衬砌结构使用10a左右,其完好率仅为27%~66%[2],部分渠道防渗能力基本丧失.即使近年来引进新技术、提高衬砌标准和加大维护力度后,渠道砌护受冻涨破坏依然发生.

考虑到渠道衬砌使用寿命直接影响到节水效果的稳定性和可靠性,以及未来流域水资源配置原则的不确定性,宁夏水权转换期限应由25a调整为15a比较合适.3.5 转换费用计算

3.5.1 节水工程投资 是指为实现工程节水目标的渠道衬砌、配套建筑物、量水设施等的建设投资,已论证项目该投资占转换费用的68%.对已计算项目中工程其他费用占直接费用10%~44%的情况,增加渠道衬砌的改造工程,该项费用不宜超过30%.

3.5.2 运行维护费 是指节水工程改造后增加的日常维护支出,已论证项目该费用占转换费用的22%.为了保障砌护渠道稳定节水,维护相关方面的利益:¹维护费应针对宜损坏的渠道衬砌提取,即干渠取固定资产形成费为0.8%,衬砌资产形成费为90.0%,维护费为2.0%~2.5%,支斗渠取固定资产形成费为0.9%,衬砌资产形成费为75.0%,维护费为1.5%~2.0%;º配套建筑物取固定资产形成费为0.8%,维护费为2.0%;»渠堤土方工程原则上不计取维护费;¼量水监测费按运行维护费的6.0%~8.0%计算,且不少于5万元;½采用动态法折现计算[3].

417

3.5.3 更新改造费 当渠道砌护工程损坏超过50%时,其防渗和稳定节水能力就基本丧失,此时需对损坏工程进行更新改造.已论证项目中考虑更新的占22%,更新费占转换费的4%.

本文认为,规范虽然明确渠道工程的使用年限为30~50a,但对于有冻涨破坏威胁的宁夏引黄灌区工程,渠道衬砌的使用年限宜为大型渠道12~16a,中小型渠道10~14a,同时采用动态法折现计算.

3.5.4 风险补偿费 当黄河分配给宁夏的用水量减少时,为了保障水权企业供水保证95%的用水要求,可能会造成部分农田用水减少,为此,企业应为农民减收支付补偿费.已论证项目中计算该费的有66%,其费占转换费的5%.

常见的计算,一种是为了表示用水保证率从农业75%到工业95%的影响,将转换水量增加10%~20%,这类计算为34%;另一种是推算不同保证率时,企业多占有的农业用水,进而计算不能够灌溉农田的面积损失,这类计算为66%.本文认为第2种方法相对合理.3.5.5 生态补偿费 是指工程节水措施减少了渠道渗漏量,可能因灌区地下水补给不够,而引起的生态环境不利变化,企业对此支付的补偿费.在以往计算中,只有11%的项目考虑了这种影响,补偿费占转换费的1%.

本文认为,宁夏某些灌域生态环境十分脆弱,保护环境改善生态是非常重要的任务,不能以牺牲生态环境进行水权转换,生态补偿费应从水权转换费中取消.

[4]

4 水权转换费用的管理

4.1 节水工程投资管理

水权转换中的节水工程投资是新融资机制下的项目管理,管好用好资金对保障企业可靠用水十分重要.本文认为:¹每个项目应由水行政部门、灌溉管理单位和用水企业共同组成节水工程建设协调机构,其中,出资企业代表重点要监督投资的正确使用,同时黄河委员会也可以此作为项目审批条件;º一般情况下,黄河委员会和区发改委审批和核准项目后,按照转换协议,用水企业应先支付40%以上的工程投资,待施工合同签订后,用水企业再支付余款;»节水工程竣工验收应作为用水企业支付运行维护费等经常性费用的基础.

4.2 经常性费用管理

经常性费用是除节水工程投资以外的水权转换费用.对其管理本文认为:¹节水工程验收后,用水企业按动态折现法先向水管部门支付30%的维护费,之后,水管部门可以委托供水企业代收,如宁东

418宁夏大学学报(自然科学版) 第30卷

进经济社会发展具有重要作用.同时认识到水权转换还有许多问题需要在今后的实践中进一步研究和探索,如运行维护费的管理机制和权益各方的责任约束机制、水资源可持续分配与利用机制等.

供水公司,也可以直收;º按照转换协议中规定的更新改造时间,用水企业按时支付;»风险补偿及生态

补偿是对第3方远期发生或不确定的费用,为了便于水权转换管理和减轻用水企业负担,宜在事件发生时,企业据实支付;¼也可以采取自治区水行政主管部门对费用代管的模式.

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5 结语

黄河水权转换是在流域水资源供需矛盾日趋突出的背景下提出,宁夏作为第1个试点省区,经过3a来的实践,对水权转换过程中的一些关键技术和

方法进行了探索,从中感受到企业投资、灌区节水、工业发展的水权转换,对缓解宁夏水资源矛盾和促

ExplorationontheWaterRightTansferingoftheYellowRiverand

theTechnologyofthePacticeinNingxia

LiuJia,XueSaiguang

1

2

(1.SchoolofMathematicsandComputerScience,NingxiaUniversity,Yinchuan750021,China;

2.NingxiaDepartmentofWaterConservancy,Yinchuan750001,China)

Abstract:ThewaterrighttransferingoftheYellowRiverinNingxiaasapilotoftheYellowRiverbasinandtheanalysisofthepilotandfeasibilitystudiesofwhichconversionofwater,conversionperiod,conversioncosts,constructionmanagementandtheotherkeytechnologiesandmethodswereexploredinthispaper.TheconversionpointsfortherightforwateroftheYellowRiverinNingxia,beenexploratorymadeinfavoroffarmers,businessesandthestate,combinedwiththenaturalconditionsinNingxiaandthecharacteristicsofchannelprojectintheirrigationdistrictoftheYellowRiver.Keywords:watersave;waterrighttransfering;practice;keytechnology

(责任编辑、校对 周淑霞)

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前沿

2009.13中国水利

黄河流域气候与水资源演变特点研究

刘吉峰1，许卓首1，王

玲1，孙扬波2

（1.水利部黄河水利委员会水文局，450004，郑州；2.水利部黄河水利委员会国际合作与科学技术局，450003，郑州)摘

要：以观测资料和前人研究成果为基础，阐述了气候变化对黄河流域水资源总量、极端水文事件、水生态环境等的影响；指出气候变化已经影响到了黄河流域水资源系统的各个环节，这种影响是否是趋势性的，未来影响程度如何，有待进一步研究。黄河流域气候变化对水资源影响评估研究正在兴起，黄河流域气候变化研究应该着重极端气象水文事件变化对流域水沙调控体系建设、水资源统一管理和调度、黄土高原区和河口区生态环境等的影响及其适应性管理对策研究，以促进流域综合管理。关键词：气候变化；黄河流域；水资源；流域管理

FeaturesofclimateandwaterresourcesevolutionintheYellowRiverBasin//LiuJifeng,XuZhuoshou,WangLing,SunYangbo

Abstract:ThispaperdiscussestheimpactofclimatechangeonwaterresourcesquantityoftheYellowRiverBasin,andontheextremehydrologicaleventsandwaterenvironmentecosystembasedontheobserveddataandexistingresearchresults.Furtherstudiesonthetendencyanddegreeofthisimpactareofnecessity,asclimatechangehasaffectedthewholehydrologicalcycleoftheYellowRiverBasin.Studiesontheimpactofclimatechangetowardswaterresourceshavedrawmoreandmoreattentionfromtheacademiccircle.Emphasisshouldbeplacedonimpactofchangesofextremehydrologicaleventsonwaterandsedimentregulation,integratedwaterresourcesmanagement,andeco-environmentrehabilitationoftheLoessPlateauandtheriverestuary,aswellastheadaptivemanagementstrategy.

Keywords:climatechange;YellowRiverBasin;waterresources;riverbasinmanagement

中图分类号：TV213.4

文献标识码：A

文章编号：1000-1123（2009）13-0023-03

黄河流域位于我国中北部，自然和脆弱性。特别是进入20世纪80年纪90年代以后，气温上升趋势尤为条件复杂，河情特殊，有着不同于其代以后，经济社会的发展对水资源需显著。由于地理位置的差异，流域内他江河的显著特点。水少沙多、水沙求日益增加，气候变化与人类活动的气温变化的空间差异比较大，河源区异源、水沙关系不协调是黄河流域水影响导致河川径流量逐年减少，黄河气温升高幅度最大，近40余年平均资源的突出特点。黄河流域以大陆性流域水资源供需矛盾愈来愈尖锐，黄气温线性升温率为0.267℃/10a，高于季风气候为主，降水少且集中在6—9河流域水资源管理成为流域管理的全球及我国平均气温的上升速率；从月，径流年际变化大，年内分配集中，首要问题。

年代变化看，19世纪80和90年代气连续枯水段长。流域多年平均天然径流量为535亿m3（1956—2000年序一、黄河流域气候变化特点温变化幅度最大，尤其是90年代，流列，以下同），多年平均输沙量12.47及趋势

域气温增幅达到0.7℃。

黄河流域多年平均降水量为447

亿t，是世界上输沙量最大的河流；黄统计数据表明，自20世纪80年mm，降水自东南向西北逐渐减少。黄

河干支流来沙系数大、含沙量高，河代以来，黄河流域气温明显升高，降河流域降水总体呈波动下降趋势（图

道泥沙淤积严重。

水量有所减少。

1），且以20世纪90年代降水最少，

黄河的基本特点决定了黄河流最近50年，黄河流域气温呈波进入21世纪以来，降水略有增加；唐域水资源系统对气候变化的敏感性

动上升趋势，与全球增温一致；20世

乃亥以上地区20世纪90年代降水

收稿日期：2009-05-25

作者简介：刘吉峰（1972—），男，工程师，博士。

基金项目：中国欧盟流域管理项目（EU-ChinaRBMP）。

23水

前沿

CHINAWATERRESOURCES2009.13量较多年均值偏少，其中玛曲一带最大减幅达15.8%。

观测事实和研究均表明，黄河流域最近几十年的蒸发皿蒸发呈下降趋势，且以春季和夏季下降最为明显。研究认为近50年黄河流域蒸发量减少十分显著，造成蒸发量减少的直接气候原因可能是日照时数及太阳辐射的减少，平均风速和气温日较差的降低可能也起着重要的作用；与蒸发皿蒸发相反，黄河流域实际蒸发量呈逐年增大的趋势。据分析，蒸发皿蒸发下降的主要原因是近年来全球辐射的下降；黄河流域陆面实际蒸发量明显增加，这是由于灌溉等用水量增多造成的，尽管太阳辐射有所减弱，在比较干旱的地区，供水条件是决定陆面蒸发的主要因素。

暴雨洪水的频次和量级变小，干旱形势日趋严重。

黄河的暴雨洪水主要来自中游河口镇到花园口区间和兰州以上区间。其中，三花间无控区的暴雨洪水最为严重，是气候变化影响研究的重点之一。20世纪80年代以来，黄河上中游地区暴雨洪水的量级和频次均明显减少（图3），进入21世纪以来，少有5000m3/s以上的洪水出现。如以花园口洪峰流量大于平滩流量的洪水为下游漫滩洪水，20世纪50年代为9次，接近每年一次；而1986—2000年的

4），堤防压力增大。

3.黄河流域下垫面变化

气温的升高导致冰川退缩、永久冻土的冻融、地表蒸发和下渗加强，减少了年径流量。最近35年（1966—

2000年）内，气候变暖导致黄河源区

阿尼玛卿山冰川总面积减少了17%，高山雪线上升了近30m，许多湖泊萎缩甚至消失，草场退化，生态环境恶化（图5）。据统计，黄河源区2000

15年期间只有3次。从2002年至今，下游最大

洪峰流量只有4200m3/s。气候变化和水利工程的调节都会影响洪水的频次和强度。

干旱缺水是黄河的主要问题。据观测资料记录，黄河流域从1965年起连续干旱，自19世纪

二、黄河流域水资源变化特点

气候变化和人类活动加重了黄河流域水资源供需矛盾，黄河水沙关系愈加不协调，增加了河道防洪防凌压力，给流域管理带来严峻挑战。

1.黄河流域径流量变化

按1919—1975年系列水文数据计算，黄河多年平均天然径流量为

90年代以来，干旱程度

不断加剧，范围逐渐扩大。2009年2月，黄河出现上游地区中度干旱、中下游特大干旱情况，降水减少和气温偏高是流域干旱的主要原因。

由于流域纬度差异较大，黄河凌汛是其他江河所没有的，黄河干流宁蒙河段和下游河段冰情最为严重，容易泛滥成灾。19世纪90年代以来，黄河流域冬季气温明显偏高，黄河宁蒙河段凌情呈现出新特点：①封河天数减少，封开河日期不稳定，预报难度增大；

580亿m3，1956—2000年系列计算的

天然径流量（花园口水文站）为533亿

m3，减少了8%。天然径流量变化趋势与

降水变化趋势大体一致，总体上均呈减少的趋势（图2），径流减幅大于降水。

黄河源区（唐乃亥以上区间）多年平均天然径流量为205亿m3，20世纪90年代平均天然径流量为176亿

m3，比多年平均减少15%。一些研究

认为，气候变化是黄河源区天然径流减少的主要原因。20世纪90年代以来，黄河源区降水量仅减少5%，但降水强度明显减少，土壤下渗量增加，导致产流量减少；黄河源区近50年来气温明显升高也造成至少4%以上的径流量的损失。

2.黄河流域极端水文事件状况20世纪90年代以来，黄河流域

②“地上悬河”发展，开

河期水位持续增高（图

水24

前沿

2009.13中国水利

年沼泽湿地及湖泊面积比1976年减源影响研究起步较晚，在“七五”“八黄河流域管理影响的研究刚刚兴起，少了近3000km2。

五”“九五”“十五”以及正在进行的在黄河流域综合规划、黄河流域健康黄河流域的生态环境状况与黄“十一五”国家科技攻关项目中均涉生命体系研究等领域已经开始重视河的水资源问题紧密联系。天然径流及气候变化对流域水资源及其管理气候变化的影响研究，并显示出广阔量锐减的同时，黄河流域经济社会的影响研究，黄河流域的研究也在其的前景。

迅速发展对水资源的需求不断扩大，中。2008年4月，水利部应对气候变2.气候变化适应性对策研究的两者矛盾日益尖锐，河道内大量生态化研究中心在南京成立，标志着中国重点

环境用水被挤占，入海水量急剧减少水利在应对气候变化的科学研究和（1）开展气候变化与极端气象水（图6）。入海水量减少导致黄河下游技术支持领域迈出了实质性的一步，文事件研究

河道萎缩严重，二级悬河迅速发展，不必将推动气候变化对中国流域管理黄河流域灾害类型多，干旱、洪仅使堤防“冲决”和“溃决”的可能性增和规划影响研究的进程。

水和冰凌灾害发生频繁，带来的损失大，还将导致下游河道内湿地萎缩，水进入21世纪以来，黄河流域气很大。气候变化暴雨洪水强度和频次质恶化，生物多样性受到破坏。根据

候变化对水资源的影响加剧了水资的影响是防洪防凌工程设计和管理20世纪90年代统计，因黄河下游断

源供需矛盾，造成生态环境恶化，危的重要依据；随着水资源供需矛盾的流，河口区植被面积减少了近一半，鱼及黄河健康生命，给流域管理带来加剧，干旱程度成为影响水资源调度类减少近40%，鸟类减少30%。21世严峻的挑战。因此，研究机构和流域的重要依据。目前黄河流域气候与水纪以来的水量调度和调水调沙对缓解管理部门开始重视气候变化对黄河资源研究主要集中在气候变化对流下游及河口地区生态环境问题初见成水资源系统影响研究，在流域综合域径流平均变化的影响上，缺少气候效，但功能性断流问题和流域层面上管理规划中也明确考虑了气候变化变化对水文极端事件的影响研究。应的生态环境问题还未完全解决。

对水资源影响部分。2008年4月，中深入研究气象水文要素平均值变化三、气候变化对黄河流域管国—欧盟流域管理项目召开气候变与极端事件之间的非线性关系，提高理影响研究展望

化与黄河流域管理影响研讨会，并初极端气象水文事件预测能力，满足水步制定了气候变化与黄河流域管理资源管理的客观需求。

1.黄河流域气候变化研究正在开展

研究框架，为气候变化影响研究打下（2）重视气候变化对流域综合管我国关于气候变化对水文水资

坚实的基础。因此，尽管气候变化对

理影响

为促进流域一体化管理，黄河水利委员会提出了“维持黄河健康生命”的治黄目标。为实现这一目标，应从流域管理实践出发，着重加强气候变化对黄河流域水沙调控体系、水量统一管理和调度、水土保持和生态环境规划、流域经济社会发展等的影响研究。根据气候变化对流域管理体系的附加影响，制订出相应管理对策和措施以应对气候变化带来的挑战，利用气候变化可能带来的机遇。黄河水利委员会从1999年开始对黄河干流水量实施统一调度，并首先进行了流域初始水权分配；目前正在积极探索黄河水权转换制度，以促进节水型社会建设，缓解日益严重的用水危机。

总之，开展气候变化对黄河流域水资源管理的影响研究，要从黄河流域管理的实际需求出发，（下转第53页）

25水

防汛与抗旱

2009.13中国水利

5.沭河大官庄枢纽的洪水调度是工作难点

大官庄枢纽由新沭河泄洪闸、人民胜利堰等工程组成，承接上游沭河来水及沂河东调来水。大官庄枢纽来水情况直接决定了沂沭河东调与南下的分水比例。大官庄枢纽的洪水调度涉及下游苏鲁两省三市。随着当地城市化进程的发展，大官庄以上滨河景观带的建成以及胜利堰闸、华山橡胶坝、龙窝和石拉渊拦河闸等所形成的水面，其间蓄水实际已形成大小不一的平原水库，洪水来量在调度中较难把握，难以决定洪水东调南下的分水比例。若处理不当，将对全局洪水调度和防汛形势产生极为不利的影响。

多大效益，将对整个东调南下洪水的调度产生不可估量的影响。

减灾中充分发挥巨大的效益。

4.蓄滞洪区建设

加强蓄滞洪区安全建设，完善各种撤退、避洪配套设施，缓解长期困扰防汛指挥部门的行蓄洪区运用难题。对沂沭河上游等需处理超标准洪水的区域应按照国家蓄滞洪区建设的要求，建设蓄滞洪区。当沂河临沂站、祊河角沂站及小涑河洪峰流量分别超过16000m3/s、5800m3/s、1280

二、对策与建议

1.加强工程与非工程措施建设

扩建水文自动测报设施，健全防汛信息传输计算机网络系统、卫星云图预报系统、探空雷达、实时遥控监测等技术手段，及时、科学分析雨情、水情信息。建立全流域实时会商系统，缩短洪水预报时间，提高决策效率。

m3/s时，即发生超标准洪水。利用滞洪

区分洪，重点保护城市安全，是遇特大型洪水时减少洪灾损失的重要措施。

2.水库群和拦河闸坝群的科学调度

沂沭河干支流上建有众多的水库、拦河闸坝等，其所有权分属不同水管部门。由于产权、管理和反应时间不一，科学调度这些水库、拦河闸坝的运行，有利于缩短洪水预报时间，提高运管效率，为中下游河道的防洪提供安全保障。

5.充分利用洪水资源

每次洪峰过后，要及时分析水情，准确预报水量，适时调整水闸泄量，做到既不超蓄增加防洪风险，又能合理拦蓄尾水，充分利用水资源。参考文献：

6.李庄—江风口枢纽洪水调度是沂河分洪的重点

该枢纽由李庄闸和江风口分洪闸等工程组成。在上游刘家道口枢纽洪水东调经大官庄枢纽后，若下游沂河、新沂河及骆马湖仍有大量洪水需下泄，邳苍分洪道将分泄剩余洪水，该枢纽将发挥巨大作用。区内防洪、避洪设施等还不能完全满足要求，分洪道的运用存在一定的难度。邳苍分洪道的启用事关南下洪水的出路，关系到东调南下洪水全局调度能发挥

■

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3.三大枢纽合理调度

沂河刘家道口、李庄—江风口和沭河大官庄三大枢纽的适时启用，对确保沂沭河干流安全，减轻下游洪水压力有着重要意义。及时、准确地判断三大枢纽的组合洪水值，特别在两大水系洪水同现时处理好洪水东调与南下的关系，确保三大枢纽在防洪

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责任编辑

邵自平

（上接第25页）科学识别气候变化和人类活动对流域水资源系统的影响，评估未来气候变化情景下黄河流域水资源变化趋势，有针对性地提出流域水资源管理体系应对气候变化的对策，为黄河流域综合规划和“维持黄河健康生命”提供依据。参考文献：

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责任编辑

车小磊

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53水

第32卷第4期 人 民 黄 河 Vol.32,No.4 2010年4月 YELLOW RIVER Apr.,2010

=综 合>

黄河流域人口变化与水权制度变迁研究

杨奇儒,郑笑平,王现国

1

2

3

(1.武汉理工大学,湖北武汉430074;2.河南农业大学,河南郑州450002;

3.河南省地矿局第二水文地质工程地质队,河南郑州450053)

摘 要:分析了战国时期到清代黄河流域2000多年来人口变迁特征。历史时期的黄河流域,在同等水资源禀赋下,人口的增长致使水资源稀缺,两者之间的矛盾是水权制度产生和变迁基础。秦汉、唐宋、明清三时期人口的增长,造就了黄河流域水权制度的三次变迁。秦汉时期水权管理已初具形态,建立了比较完善的水事管理机构;唐宋时期制定了水利法规,国家主导的正式水权制度普遍实施;明清时期非正式水权制度与正式水权制度共存,非正式水权制度占据主导地位。关 键 词:人口变化;水权制度;水资源;黄河流域

中图分类号:TV213.4 文献标识码:A do:i10.3969/.jissn.1000-1379.2010.04.004 人口变量几乎在历史上所有重要的社会变迁中都发挥着基础性的决定作用[1]。从历史时期看,黄河流域水资源量基本保持不变,土地资源量随着耕作技术和开发能力的提高略有上升,但流域人口数却从战国时期的2000万左右增加到清末的4亿多。在2000余年历史进程中,朝代历经变迁,但国家体制与意识形态并没有发生大的改变,但是水权制度特征却发生了明显变化。

/户部钱粮户数01386万、口5951万。所谓/户部钱粮户数0即向政府缴纳赋税的户数,而不是户部掌握的全国户口总数。据估计至顺年间钱粮户比实际户数少15%,则元末约有1700万户、8500万人左右,为元代人口的高峰。由于战乱南迁人数占去一定比例,因此这时黄河流域的人口估计为3000万左右[3]。经过元末明初的战争,中国的人口大量死亡,数量严重下降。所以,洪武初年即采取鼓励和安抚政策,鼓励人们多生育,至洪武二十六年(1393年)全国人口总数大约为7270万,其中北五省(包括今北京、天津、河北、山西、山东、河南、陕西、甘肃、宁夏)人口总数为1979万,占全国人口的27%,这也基本就是黄河流域的人口数[2,3]。

清乾隆四十一年(1776年)全国人口已经达到3.115亿,嘉庆二十五年(1820年)为3.831亿[1],这是清中期人口鼎盛时期,人口分布格局与明朝基本一致。也就是说,清朝黄河流域的人口从0.43亿增加到0.841亿,最高增至1.034亿。到清朝末年,我国人口已经超过4亿,黄河流域的人口保守估计也接近2亿。

1 人口的历史变迁特征

1.1 历史时期的人口变迁

史前时期黄河流域气候变迁成为影响中国古代人口分布格局和迁徙的重要因素之一[2]。战国时期虽然建立了郡县制,但没有人口记载的资料,有学者估计当时的人口在2000万以上[3]。

秦时,气候普遍温暖,人口增长迅速,但随后持续达20余年的楚汉战争使人口有减无增,估计秦时的全国人口为2000万左右[1,3]。汉武帝时代开始开疆拓土,统治版图有较大扩展,到西汉末年,据5汉书#地理志6记载元始二年(2年)103郡国户口数总共为户1235.6490万、口5767.1401万,北方人口占4/5弱,南方人口占1/5强。其中,黄河流域人口占到全国人口的55%

[3]

1.2 人口迁移特征

在我国历史上,徙民实边始于秦王朝。在始皇三十三年(公元前214年),蒙恬领军30万,/因河为塞,筑四十四县,城临河,徙谪戍以充之0。汉朝随着人口的增长,开始向西北进行大规模的移民,第一次在汉文帝十一年(公元前169年),第二次在汉武帝元朔二年(公元前127年),第三次在汉武帝元狩三年(公元前120年),涉及到今陇东、陇西地区。汉武帝元鼎六年,在西北地区置武威、洒泉、张掖、敦煌四郡,/徙民以实之0[3]。唐宋时期人口的迁移特征为向江南及长江流域迁移,最远的到达岭南地区。

收稿日期:2009-11-23

作者简介:杨奇儒(1967)),男,河北抚宁人,博士研究生,主要从事国土资源调控与产业经济学研究工作。

E-mai:lwangxg22003097@163.com

。

唐贞观之治后,社会安定,人口增长迅速,据5通典6卷七5食货6记载,到天宝十三年(754年)全国人口为5291.9309万,今人研究若将隐漏因素估计在内,则唐代前期人口峰值为8000万~9000万,估计黄河流域人口为4000万左右[3]。据5宋史#地理志6序文云,崇宁元年(1102年)有户2000万。每户以5口计,则12世纪初,北宋境内人口已超过1亿[3]。北宋时期战乱,人口南迁占有较大比例,但黄河流域人口也有4000万左右,毕竟这时的政治与文化中心仍然在西安)洛阳)开封一线。

据5元史#地理志6记载,至顺元年(1330年)诸省总计有

#7#

人民黄河 2010年第4期

明清时期人口迁徙有两种情况[4]:一是政府行为,强迫人民迁徙。朱元璋夺取政权之初,江淮、华北地区经过长期战争,人口稀少,生产凋敝,为改变这种状况,洪武初进行了规模空前的大移民,迁往长江流域和华北、东北地区。二是人民自动迁往他乡,迁往海外、山区、边区,有大批山东等地的居民流亡东北地区(俗称/闯关东0)。

量水、节水设施的使用。唐代对灌区轮灌顺序有明确的规定,/溉田自远始,先稻后陆0,/凡用水,自下始0。对于灌溉用水量采用点香制度,/灌水时,渠系间实行轮灌,靠点香计时,香长一尺,点香放水,香尽则停灌,务使均衡0。»申帖制的实行。用水采用/申帖制0,这是我国水权制度的一大创新。唐代规定,渠堰斗门的开闸放水,要经过一定的审批程序。/若水旱,百姓请水,须令州县陈状,刺史自便押帖,所由即日与水。若待状入司,符下县,县帖乡,乡差所由,动经旬日,虽得水而旱田苗无所及也0(5白氏长庆集6卷595钱塘湖石记6)。/凡用水先令斗吏入状,官给申帖方许开斗。旧例仰上下斗门子予先具状,开写斗下村分利户,种到苗稼,赴渠司告给水限申帖,方许开斗0。这就是申帖制的肇始。所谓/申帖制0就是渠系管理人员根据利夫种植面积、所需水量、水流量等因素,向渠司申请用水,官府发给/申帖0,授予水权[7]。当然,唐代的/申帖制0还处于萌芽状态。元代继承唐代/申帖制0,并将其完善。该制度类似现代的用水许可证制度,提高了水资源利用效率,标志着水权制度的巨大进步。

2 历史时期水权制度的变迁

农耕是立国之本,历朝历代的统治者都实行重农轻商的政策,重视灌溉工程建设,并加强水利管理,水权制度有着突出的特点和变迁历程。

2.1 水权制度的萌芽

我国水权制度的萌芽可以追溯到周朝。公元前651年,齐桓公葵丘与鲁、宋、卫、郑、许、曹等国盟誓,/无曲防0、/毋雍泉0,即不可壅塞水源。总体而言先秦时代,第一次以法律形式对水资源实施保护。秦汉时期的水权管理制度已经初具形态,建立了比较完善的水事管理机构[5-6]。汉武帝约在公元前111年,发表过一道推动农田水利建设的著名诏书,极言水利对于农业以至国民经济发展的重要作用。颁布5水令6从制度层面上加强对灌溉等的用水管理,而且首次确立用水、分水制度,西汉倪宽在管理关中六辅时/定水令,以广溉田0,促进合理用水。此后南阳太守召信臣在南阳/劝耕躬农,出入阡陌,,行使郡中水泉,开通沟渎,以广灌溉,岁岁增加,,为民作均水约束,刻石立于田畔,以防纷争0[5]。

西方学者认为中国古代是水利社会或者说治水社会,虽非全面,但并非全无道理。除水害,然后兴水利,子民先安居之后方能乐业,这是任何统治者都知道的道理。因此,为维持政权的稳定,取得统治者租金的最大化,国家统治者以强制性的形式安排水权制度是正常的。秦之前,国家处于四分五裂、各自为政的局面,既没有统一的意识形态、稳固的上层建筑,更没有统一的水权制度。秦统一六国,虽然王朝短命,但却延续先秦重农的政策,大力发展农业、增强国力,兴修水利工程,制定水权制度,奠定了小农经济的社会基础,农耕成为社会稳定唯一产业的观念根深蒂固。汉王朝建立后,进一步明确中国是以农立国的国家,从国家政策的层面确定了农业的重要地位。所有水利工程都由国家主持修建和管理,/非朝廷主之,则无功有毁0,故从水权制度的角度看,已从春秋时期那种自由取水过渡到由国家统一制定取水规则的阶段,水权制度逐步建立。

2.3 非正式水权制度与正式水权制度共存,非正式制

度占据主导地位

明清时期对水利管理偏于漕运和水害治理,农田灌溉则趋向民间管理,即水权发生明显的变迁,由正式制度为主向以非正式制度为主过渡,尤其到清朝后期内忧外患,使得政府疲于应付,已经无法分出精力来进行水权管理,其权限已经下放到末端政权机构)))县,乃至村社。

/非正式制度是指在这种制度安排中规则的变动和修改纯粹由个人完成,它用不着也不可能由群体行动完成,,只有当这个社会中的大多数人放弃了原来的制度安排并接受新制度安排时,制度安排才发生改变0[8]。非正式水权制度的体现形式是出现众多的乡规民约,这在许多地区的地方志中都有详细记载。为均分水用量,在/渠口有丈尺,闸压有分寸,轮浇有次第,期限有时刻,总以旧案红牌为断0[9]。这一时期水权制度的进步在于水册制的实施和水利共同体的出现,以及水权与地权的分离[10]。

3 人口与水权制度关系分析

我国社会形态与国家体制2000多年维持不变,因此能够清晰地研究人口与水权制度变迁的关系。无论从生存需求还是生产发展的角度看,人类对水资源的需求都是刚性的。水权制度的起源是与水资源紧缺密不可分的,在人类开发利用水资源的早期,水资源的利用采取即取即用方式,随着人口增长和开发活动的扩展,水资源成为一种短缺的自然资源,水权作为解决特定地区社会系统冲突的制度而产生。水权的产生与发展趋势,客观地反映了我国水资源供求矛盾的深化,说明人口增长对水权制度变迁的深层影响。

从历史时期看,无论是水权制度的产生还是其变迁都与人口的变化密不可分。战国至秦汉大一统帝国体制的建立为人口生存繁衍、安居乐业提供了良好环境,这一时期达到我国人口的第一个高峰,但人口增长是一把双刃剑,在促进经济增长的同时,造成一般收益递减,相对稀缺要素发生了变化,劳动价

2.2 正式水权制度的普遍实施

唐代是我国水利事业发展的重要阶段,制定的水利法规)))5水部式6,成为我国有文献记录的第一部国家水利法。宋朝的5农田水利约束6和元朝李好文在5长安志图6/洪堰制度0、/用水则例0及/建言利病0中,进一步发展和细化了唐以后流传下来的水事制度。这一时期以国家为主导的正式制度开始普遍实施。

这一时期,水权制度的进步在于:¹强调均水的实现。5水部式6规定/凡浇田皆仰预知顷亩,依次取用,水遍即令闭塞,务使均普,不得偏并0,表明在一些地区用水纷争开始出现,保证公平用水成为水事管理者的一项主要职能。º明确用水顺序,

#8#人民黄河 2010年第4期

值下降,而土地变得比较值钱。需要注意的是,在历史时期地权是包含水权的。

日渐出现的众多水事纠纷也提出了制度需求。到我国第二个人口高峰)))唐宋时期到来时,资源的丰富度和科技的进步都还无法解决人口增长与资源短缺的矛盾,统治者试图通过制度变迁寻求解决问题的良方。因此,在这一时期我国的水权制度达到前所未有的高度是有深层原因的,多种正式制度的出台是制度需求的结果。

明清时期造就我国人口的第一次膨胀,资源的迅速稀缺诱发了各种各样的问题。首先,有限的土地资源难以承受无限人口的增长;其次,土地价值的上升,增强了改变所有权的刺激。就是说,人口的增长,大大增加了确立土地私有产权和允许转让的/潜在利润0。随着土地资源买卖的进行,水资源的价值日益得到体现和重视,尤其是在西北和关中地区,环境的脆弱性和人口的持续增长,使得水资源的稀缺性日益突出,在农业生产和日常生活中水资源的重要性得到充分的认识,水权从地权中独立出来,开始进行自由交易,寻求更高的利润。

在任何时候人都是最活跃的生产力,在资源禀赋已定的情况下,人口的增长意味着资源配置日益紧张。资源的稀缺性必然带动要素价格的上升,必然带来占有水资源就意味着好收成的预期,其激励作用是非常明显的。因此,人口增长对水权制度变迁有着直接的强制和诱惑。

口的增长致使资源稀缺,两者之间的矛盾是水权制度产生和变迁的基础。在水权制度变迁过程中,人口的增长起着决定性的作用:一方面人口的过快增长导致生态环境逐渐恶化,使其生存空间日显紧张,使得原始资源禀赋极大地影响生活质量;另一方面,人口的迅速增长使得土地资源日显稀缺,提高土地生产率成为必然的要求。因此,水资源的价值明显上升,引发要素价格的上涨,最终强制或诱致水权的变迁。

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=责任编辑 赵宏伟>

4 结 语

人口是决定社会发展的主要力量,在同等资源禀赋下,人

(上接第6页)灰色GM(1,1)模型预测年份占有模拟数据年份1/3左右的时段,预测精度较高[10],因此2010年的预测值较可靠,2020年和2030年的预测结果均偏高。为消除模型的不确定性误差,可取3种模型预测的均值作为宁夏规划水平年人口预测结果。

表3 宁夏规划水平年人口预测结果

年 份201020202030

直线回归

模型

642733823

Logistic曲线模型630696746

GM(1,1)模型640746869

万均 值637725813

参考文献:

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3(29):427-430.

5 结 语

基于对各种人口预测方法的比较,运用直线回归模型、Lo-gistic曲线模型、灰色GM(1,1)模型,对宁夏规划水平年的总人口进行了预测。3种预测方法简单实用,利用宁夏1973)2005年人口数据构建的3种预测模型均能满足精度要求。从预测结果可见,Logistic曲线模型的预测值较低,灰色GM(1,1)模型的预测值较高,2010年、2020年和2030年3种模型预测的人口平均值为637万、725万和813万。

=责任编辑 赵宏伟>

#9#

深度分析

櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮毮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮毮

櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮毮黄河流域生态保护措施探讨

郑明辉，李

征，刘

路，张庆国

（山东滨州黄河河务局，山东滨州256600）

础、以自然规律为准则、以可持续为目标的健康河：“作为流流生命系统。原水利部部长汪恕诚指出域管理机构，首要任务不是河流开发，而是如何保”护好这条河，维护河流的健康生命。维持黄河健康生命的必要条件是推进黄河生态系统建设。历史表明，许多灿烂的文明都是依河而兴。以河流为依托的生态系统一旦发生危机，文明就失去了存在的基础。塔里木河流域的罗布泊、楼兰古城的历史悲剧，无定河边统万城的悄然消失等实例证明：河兴则万事兴，河亡则万物亡。1的快速推进，黄河承载的压力日益增大。以20世纪70年代初至90年代下游持续断流时间越来櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮櫮毮摘要：黄河是中华民族的母亲河，是黄河流域经济和社会发展的基础。保护和建设好黄河生态环境，是实现黄河流域可持续发展的前提，是落实科学发展观的重要体现。当前，黄河流域生态系统存在着水资源严重不足、水污染加重、水土流失恶化等问题。这些问题的形成，有天然降水减少、社会发展用水猛增；治污滞后、节水技术落后；天然植被破坏严重、治理体制不符合客观实际等多种因素。改善和保护好黄河生态系统，需要通过法律、行政、科技、工程、经济和宣传等多种手段，最终实现人水和谐。关键词：生态环境；保护措施；黄河流域中图分类号：TV882.1文献标识码：B文章编号：1671-1408（2012）07-0065-05

河流生态系统，实质上就是以河流承载力为基越长为标志，黄河流域生态环境呈现出整体恶化的趋势。近年来，黄河源区、黄土高原的水土流失区域实施了退耕还林、退牧还草、封山育林、治沟骨干工程等措施，保护了林草植被，减轻了水土流失，改善了生态环境。1998年12月正式实施的黄河水资源统一管理调度使黄河非汛期下游保持一定的流量，河道湿地得到了一定修复，特别是2009年7月以来，组织实施了黄河三角洲生态调水暨刁口河流路恢复过水实验，河口地区湿地功能得到恢复，淡水湿地面积明显增大，生态环境显著改善，比如一些海内外罕见的珍稀鸟类白鹳、黑鹳、黑嘴鸥等飞抵黄河口繁衍生息，多年未见的黄河刀鱼重现黄河河道。小浪底工程、调水调沙、小北干流放淤等措施，减轻了河黄河流域生态环境现状及存在的问题随着黄河流域人口的增加和工业化、城镇化收稿日期：2012-05-09

作者简介：郑明辉（1981—），男，安徽阜阳人，工程师。

65

7水利发展研究2012·

道淤积，调节了水沙关系，促进了河道生态修复。虽然近年来得益于国家的重视和黄河管理部门采取的一些列生物措施和工程措施，促使生态环境治理和生态保护取得了一些积极成效，但生态环境总体恶化的趋势没有得到根本扭转。具体表现在以下几个方面。1.1黄河水资源短缺，供需矛盾日益突出，开发利用已远远超出承载能力的极限，生态系统遭受严重威胁在1972—1998年的27年间，黄河下游共有21年断流，1990—1998年，几乎年年断流，且历时增加、河段延长。1997年情况最为严重，利津站全年断流达226d，断流河段上延至河南开封附近，长达700km。尽管1998年以后采取水量统一调度等措施，黄河没有断流，但黄河断流的风险依然存在。据测算，在充分考虑节水的情况下，黄河流域在正常来水年份缺水40亿m，中等枯水年份缺水达100亿m，而且黄河未来来水量存在很大变数，不排除来水继续减少的可能。黄河水资源短缺的现状对河道湿地和三角洲生态系统产生了重要影响，特别是河口湿地有各种生物1917种，野生动物1524种，鸟类269种，植物393种，有天然芦苇3.3万hm2、22

天然杂草地1.8万hm，天然柳林2000hm，2

天然柽柳灌木林8100hm，人工刺槐林56003

3

其中黄河干流评价河段26个，支流评价河段43个。评价总河长7247km，干流评价河长3613km，占评价总河长的49.9%，支流评价河长3634km，占评价总河长的50.1%。评价结果如下：干流评价的河段中优于Ⅲ类水质的河长1975km，占评价河长的54.7%，劣于Ⅲ类水质河长1638km，占评价河长的45.3%，主要污染物为氨氮、总铅、总汞等。支流评价河段中优于Ⅲ类水质的河长889km，占评价河长的24.5%，劣于Ⅲ类水质河长2745km，占评价河长的75.5%。污染严重的黄河，不仅影响了沿黄工农业生产和人民生活，更为严峻的是直接危及了沿黄生态系统的安全，特别是破坏了湿地生物的多样性，导致部分物种数量骤减，甚至灭绝。1.3森林资源破坏，草场植被退化，沿黄生态系统十分脆弱草地生态系统是黄河源区和黄土高原生态系统的主体和重要屏障，是流域生态系统的重要组成部分。由于气候变化、过度放牧、开矿、毁林开荒等诸多因素的影响，天然草地明显退化，生态森林覆盖率低，使涵养水源的“造血”功能逐渐衰退，形成了越开越贫，越贫越垦的恶性循环，使黄河生态系统更加脆弱。1.4水土流失严重，生态系统维护难度增大近年来，黄河管理机构虽然通过各种措施治2

理水土流失面积达18万km，其中建成治沟骨干hm2，还是东北亚内陆和环西太平洋鸟类迁徙的“中转站”、越冬地和繁殖地。黄河生态用水的不足将造成地表植被退化、海岸蚀退和海平面上升、大量洄游鱼类游移他处，渤海海洋生物链的断裂以及湿地功能衰退等，严重影响沿黄生态系统的良性发展和河口湿地生物多样性的生存。1.2水污染严重，工业污染治理举步艰难，生活污水和农业退水污染加重，生态平衡遭破坏黄河流域工业长期沿袭低投入、高消耗、重污染的发展模式，用水量和排污量大的企业较多，特别是20世纪80年代中后期，小造纸、小化工、小制革等重污染型企业发展很快，污染源增多，排污量加大。同时水污染治理严重滞后，缺乏有效监督，大量未经处理或达不到排放标准的废污水进入《2009年黄河流域地表水资源质量黄河干支流。据，对黄河干支流选取69个河段进行评价，公报》工程1390座，淤地坝11.2万座，塘坝、涝池、水窖等小型蓄水保土工程400多万处，兴修基本农田9700万亩，营造水土保持林草11.5万km2，在一定程度上遏制了水土流失和荒漠化的发展。但是黄河流经世界上水土流失面积最广、侵蚀强度最大的黄土高原，水土流失面积45.42

万km，占黄土高原总面积的71%，年侵蚀模数22

大于8000t/km的极强度水蚀面积8.5万km，占全国同类面积的64%；年侵蚀模数大于15000t/km2的剧烈水蚀面积3.67万km2，占全国同类面积的89%。据监测，每年输入黄河的泥沙多则几十亿吨，少则几亿吨，多年平均为16亿t，严重的水土流失和河道淤积，使得过流能力减小，河道湿地面积萎缩，给生态修复与保护带来了很大的困难。66

深度分析

22.1黄河流域生态问题形成的原因黄河仍面临断流的威胁水资源总量不足，而且有总量减少的趋势，生态用水遭受威胁黄河流域面积占全国国土面积的8.3%，多要原因。水费的适当提高，将会促使人们节水意识的提升。2.1.4黄河源头来水减少由于气候变化和不合理人为活动的影响，黄河源区草地退化严重，土地沙漠化不断扩大，水土流失加剧，生态趋于失衡等，使涵养水源的功能衰退，导致水源逐渐减少。2.2黄河水污染治理难度较大工业废水和城市生活污水排放量增加由于黄河流域经济比较落后，所办乡镇企业多数设备陈旧，技术落后，污染较重，大量废污水未经处理直接排入河道、水库而造成水环境污染。在枯水期，水质污染尤为明显。受经济条件制约，治理资金筹集渠道不通，使一些应该上马的污水处理工程不能上马，是造成水污染加重的重要原因。2.2.2环境执法中有法不依、执法不严、违法不究的现象非常普遍，使水生态治理难上加难有的行政领导置法律于不顾，他们重经济增长，轻污染治理；重城市形象工程建设，轻环境基础设施建设。有的甚至搞地方保护主义，袒护纵容违法者，干扰环保部门执法。建设项目环境影响评价制度也没有得到严格执行，往往先建设后评价，严重流于形式。2.2.3守法成本高，违法成本低由于排污费远低于企业治理成本，导致有的企业宁愿缴纳排污费，取得合法的排污权，也不愿投资建废水处理设施，甚至已有设备因费用不足、运行成本高而停止运行。2.3黄河水土流失依然严峻水土保持治理力度不够由于国家补助治理经费不足、水土保持工作统筹规划不到位、水土流失预防和治理措施不完全适应现实要求、各类生产建设活动大量增加，超出水土保持法规定的区域和范围、监测体系和监督措施不够完善等等，导致水土保持治理进度缓慢、标准较低、工程不配套、林草成活率低。2.3.2多沙粗沙区治理严重滞后2

黄土高原7.86万km的多沙粗沙区，产沙十2.1.13

年平均天然河川径流量为535亿m，仅占全国的2%。流域内人均水量约为全国人均水量的1/4，耕地亩均水量仅为全国耕地亩均水量的15%。在无跨流域调水情况下，黄河可供水资源量仅为480亿m3，而在采取节水措施，调整产业结构，限制高耗水产业发展的前提下，流域内外供水区2010年、2030年和2050年估计总需水量分别为520亿m3、590亿m3和640亿m3，已远远超出了黄河的供水能力。此外，黄河水资源还面临减少的威胁。根据《中国水资源及其开发利用调查，1980—2000年21年系列成果比第一次评评价》价成果至少低7%。从整体来看，降水减少了7%，地表水资源减少了14.5%，水资源总量减少了9.3%，这意味着近年来水资源总量在减少。《水法》规定：“应当首先满足城乡居民生活用水，并兼顾农业、工业、生态环境用水以及航运等需，而生态用水往往被工业、农业用水挤占，要”导致其无法得到有效保障。2.1.2水资源利用不合理，节水技术推广滞后统计显示，黄河流域农业用水占总用水的比重超过3/4，地面渠灌占总灌溉面积的3/4，大部分还是采取大水漫灌、串灌等方式，用水量占总灌溉用水量的4/5左右，达到节水标准的灌溉面积只有2395万亩，仅占总灌溉面积的1/5，水资源浪费严重。作物种植结构需要调整，耐旱作物种植比例和抗旱耕作技术推广比例还比较低。工业节水新技术、新方法、新工艺的一次性投资较高，使用、管理和维护节水设施都需要有一定技术水平，造成企业节水积极性不高。2.1.3水费标准低造成水资源浪费严重引黄供水虽然改变了过去公益性服务、无偿用水的管理模式，但水费仍然偏低。合理的水价应包括引黄工程的投资、折旧费、维修费，正常运行的经费，包括工作人员工资、工程老化维修费、以及合法、正当的利润。而农业灌溉水费实际仅占测算成本费的一部分，水费偏低是造成水资源浪费的重2.2.12.3.1分集中，既是黄河下游河道泥沙淤积的主要来沙区，又是经济落后、生态环境最为脆弱的地区。由67

7水利发展研究2012·

于治沟骨干工程少，退耕还林、退牧还草进度慢，拦减泥沙效果不理想。2.3.3预防监督和管理不力，边治理、边破坏在一些地方还相当严重特别是黄河源区、晋陕蒙、豫陕晋接壤地区在煤炭和有色金属等矿藏的开采过程中，忽视经济建设与生态保护的关系，使本来就十分脆弱的生态环境更加恶化。随着人类对自然的索取不断增加，产生新的水土流失因素增多，对生态环境的压力越来越大。2.4生态补偿机制缺失致使生态恶化长期以来，我国生态环境利益及其经济利益在受益者、保护者、破坏者和受害者之间的分配很不公平，反映为受益者无偿占有生态利益，保护者得不到应有的经济回报，破坏者不承担破坏生态的责任和成本，受害者得不到应有的经济赔偿。生态补偿机制的缺失成为沿黄生态环境日益恶化的重要原因之一。“首先满足城乡居民生活用水”有抵触，但笔者认为是一致的，如果黄河失去了生命，生产、生活用水又如何满足，即所谓“皮之不存，毛将焉。建议在确保流域生态用水的基础上优化水附”量分配方案，协调解决好上、中、下游之间的用水矛盾，最大限度地发挥流域水资源经济、社会与生态的综合效益。同时，在保证南水北调中、东线顺利实施的情况下，尽快落实南水北调西线工程，从根本上解决黄河流域生态用水不足的问题。3.2.2强化污染防治，确保排污不超标根据划定的水功能区和相应的水质目标要求，制定黄河干流河段和跨省支流的省界河段入河污染物总量控制方案和实施计划，将污染物入黄控制总量指标分解到各省（区），流域内各级政府部门既要加强现有工业污染源治理，又要加强新建工程项目排污的审批管理，实现各类污染源稳定达标排放。同时，积极引导沿黄各地调整和优化产业结构，严格限制在黄河流域建设高耗水、重污染项目，积极推行清洁生产、节水减污技术。加快城市污水处理厂建设，推进重点城市污水资源化。加大面污染源的治理和控制力度，科学施用化肥、农药。强化入河排污监督管理，加强省界断面水质和污染物总量的监测，确保污染不超标。3.2.3实施生态补偿，确保和谐发展3黄河流域生态保护的主要措施保护好黄河生态环境，是维持黄河健康生命的基础，是实现黄河流域可持续发展的前提，需要综合采取法律、行政、经济、科技等多种手段。3.1黄河生态系统保护的法律措施《水法》、《水污染防治法》《黄河水量调尽管和度条例》等法律法规的颁布为缓解黄河流域水资源污染和供需矛盾提供了法律依据，但有关水利部门如何保护水资源的条款不明，职责不清；如何合理科学地安排生态环境用水和有效地实施生态补偿也“生态补缺少法律依据。建议尽快制定“黄河法”和，进一步明确黄河流域污染治理和生态补偿条例”偿的依据，解决“违法成本低、守法成本高”的问题，制定更为详细、更具有针对性和可操作性的条款，把流域生态保护纳入法制化轨道。同时，进一步强化执法监督，严格做到有法必依、执法必严、违法必究。3.2黄河生态系统保护的行政措施加强水资源统一管理，确保流域生态用水优先在黄河水量的调度中，应首先确立“维持黄河生命基本水量”的原则，实行流域生态用水优。虽然生态用水优先与《水法》先的“倒算账”规定3.2.1政府要切实采取措施，按照“谁开发谁保护、谁受益谁补偿”的原则，加快建立规范的生态补偿体系，让黄河流域生态系统服务受益者向生态系统服务提供者提供因保护生态环境所造成损失的补偿，还包括由生态环境破坏者向生态环境破坏受害者的赔偿。同时，还要建立中央财政和地方财政对重要生态功能区的生态补偿转移支付体制。比如有些地区，可能因为涉及水源涵养保护、水土流失区面污染源控制、湿地生态恢复和保护等，而被禁耕、禁牧、禁采、禁伐、限制发展工业等，导致当地政府和广大人民群众丧失发展机会或增加发展成本，对于这些情况，各级财政应根据不同地区的具体情况进行分类补偿，力求各地生态建设布局和经济社会发展合理协调。68

深度分析

3.2.4引导社会资金投入生态治理3.6黄河生态系统保护的宣传措施（1）充分发挥社会监督的作用，加强对黄河水量水质的监测和信息通报，宣传水污染防治和水生态保护的典型事迹，曝光违法行为，引起全社会对黄河生态保护工作的关注。（2）在沿黄推动生态省、环境保护模范城市、环境友好企业和绿色社区、绿色学校等创建活动，激发社会各界参与黄河生态保护工作的积极性。（3）新闻媒体要大力宣传科学发展观对生态保护的内在要求，把黄河生态保护宣传作为重要任务，宣传生态保护工作中的新进展新经验。（4）加强生态保护人才培养，强化青少年生态保护教育，开展生态保护科普活动，提高沿黄民众生态保护的自觉性。政府部门要采取税收优惠、贷款优惠等措施，引导和鼓励社会资金投入生态系统和环境保护基础设施建设，完善政府、企业、社会多元化生态投融资机制，确保生态投资保值增值，促进黄河生态治理的良性发展。3.3黄河生态系统保护的工程措施蓄水调沙工程进一步建设以蓄水调沙为目的的系列水库，既有利于防洪减淤，实现水沙平衡，还可以有效发挥“蓄丰补枯”的生态补水调节作用。3.3.2生物防护工程在保护天然植被的基础上，继续实施退耕还林、退牧还草工程，实施堤防植树、堤坡植草、柳荫地生态林工程，防止水土流失，促进水土保持、水源涵养，维护生物多样性。3.3.3拦沙减淤工程在黄土高原的多沙粗沙区，修建淤地坝和治沟骨干工程能够有效地拦减泥沙，减轻河道淤积，发挥河道的生态功能。3.3.4生态保护区建设进一步加强生态功能保护区、湿地自然保护区的建设与管理，把生物资源的有效保护与合理利用结合起来，维护生物多样性。3.4黄河生态系统保护的经济措施在充分调研和评估的基础上，适当提高沿黄水资源费，以达到合理用水、节约用水的目的；提高水污染补偿费标准，建立严厉的经济惩罚措施，达到限制污水排放、促进污水治理、保护水资源的目的。对使用节水器具、节水技术和实施污水处理而提高生产、生活成本的，要进行一定的经济补偿和政策优惠。同时，进一步完善生态补偿政策，建立生态补偿机制，提高生态维护的积极性。3.5黄河生态系统保护的科技措施推进沿黄各地积极采用节水和排污治理新技术、新方法、新工艺、新设备等科技成果，促进开源节流和清洁生产，实现经济效益与生态效益双赢。同时，运用高新技术构建覆盖全流域的水质和生态等信息监控和处理体系，随时掌握分析黄河生态系统动态，提高生态保护的针对性、及时性和有效性。（责任编辑韩丽宇）3.3.1参考文献：

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69

第34卷第12期2012年12月人民黄河YELLOWRIVERVol．34，No．12Dec．，2012

【水资源·水环境】

黄河流域水权转让项目目标评估的MCA方法

冯

峰

1，2，3

，黄

11

葵，殷会娟

（1．黄河水利科学研究院，河南郑州450003；2．清华大学水利系，北京100084；3．黄河水利职业技术学院，河南开封475004）

摘要：为了解决黄河流域引黄灌区水权转让项目的目标评估问题，在分析和考虑水权转让项目特点、投入目标和产出

目标构成、指标数据量纲差异的基础上，提出了MCA评价模型，并应用该模型对宁夏水权转让的5个项目进行实例验5个水权转让项目目标评估排序完全一致，证。结果表明:在等权重和不等权重两种情况下，权重的变化对评价结果分值的影响较小。MCA评价过程思路明晰，计算简便，评价结果直观准确，能有效地处理不同量纲的因素或指标的综合评估问题。关

键

词：MCA;水权转让;目标评估;宁夏回族自治区;黄河流域

文献标识码：A

doi：10．3969/j．issn．1000-1379．2012．12．022

中图分类号：TV213．9

MCAMethodforTargetAssessmentofWaterRightsTransferProjectintheYellow

RiverBasin

2，3

FENGFeng1，，HUANGKui1，YINHui-juan1

(1．YellowRiverInstituteofHydraulicResearch，Zhengzhou450003，China;2．TsinghuaUniversity，Beijing100086，China;

3．YellowRiverConservancyTechnicalInstitute，Kaifeng475004，China)

Abstract:InordertoresolvetheissueoftargetassessmentofwaterrighttransferprojectintheYellowRiverbasin，Multi－CriteriaAnalysis(MCA)methodwasputforwardbasedonprojectcharacteristics，targetstructureofinputandoutputanddifferentdimensionalindex．FivewaterrightstransferprojectsinNingxiaweretestedasexampleswiththismodel．Theresultsshowthatassessmentranksofthefivetransferprojectsaresotheinfluenceofweighchangetotheevaluationresultisalittle．TheMCAmethodhasmanyad-absolutelyidenticalinequalorunequalweight，

vantagessuchassimplecalculationandclearideas．Furthermore，itcaneffectivelydealwithcomprehensiveevaluationproblemwithdifferentdi-mensionalfactorsorindexes．

Keywords:MCA;waterrightstransfer;targetassessment;NingxiaHuiAutonomousRegion;YellowRiverbasin

黄河流域属于资源型缺水地区，水资源的供需矛盾突出

［1］

要设计合理的评估指标体系及评价方法。

水权转让项目目标评估主要评估水权转让项目完成后，是否达到原来的预定目标，以及目标的实现程度；对原定目标的合理性和实践性进行评估，并分析评估目标实现效果正确性、

与预期要求之间的偏差及其产生的原因。因此，项目目标评估要对照原定目标，检查项目目标的实现情况和变化，分析实际发生改变的原因，以判断目标的实现程度，为以后的项目决策提供参考

［2］

。1999年3月实施黄河干流水资源统一调度管理以来，按

照黄河可供水量分配方案，宁夏、内蒙古两自治区的引黄水量几乎年年超过当年的调度指标，新建工业项目的用水受到黄河取水指标的限制，经济社会的发展受到水资源缺乏的制约。在黄河可供水量既定的情况下，要解决黄河水资源的供需矛盾，只能从节约用水、提高用水效率方面想办法。为此，宁夏回族自治区和内蒙古自治区于2003年开展了水权转让试点工作，“投资节水、提出转让水权”的新思路，由工业企业出资对灌区节水工程进行改造，节约出的水量转让给企业，探索出一条解决干旱地区经济社会发展用水的新途径。截至2010年年底，宁夏、内蒙古两自治区黄河水权转让项目有35项，主要涉及火煤化工、煤矿采掘等项目，其中火电项目装机为26980电、

33

MW，节约水量26965万m，转让水量23917万m，水权转让

。笔者在分析水权转让项目目标特点的基础上，考

提出多指标评价方法和计算模型（Multi-虑到指标的不同量纲，

MCA）。采用MCA法能有效处理不同量纲因CriteriaAnalysis，

素或指标的综合评价问题，从而对水权转让项目进行科学合理同时其适用于各项目的优选和对比评价的目标评价，

［3］

。

项目投资达到12．7亿元。水权转让有力地支持了宁夏、内蒙古两自治区经济社会的发展。但是，目前还没有一种成熟的理论和方法对水权转让项目进行有效的目标评估，因此，迫切需

03-23收稿日期：2012-基金项目：河南省教育厅自然科学研究计划项目(2010B570004);河南省教育

厅青年骨干教师资助计划项目(2011HNQNGG－216);黄河水利职业技术学院青年科研基金资助项目(2011QNKY－014)。作者简介：冯峰(1978—)，女，河南驻马店人，副教授，黄河水利科学研究院与清华大学联合培养博士后，研究方向为水文学及水资源、洪水资源利用。E-mail：fengfeng_624@163．com

·57·

人民黄河2012年第12期

目投资达到1．94亿元。水权转让有力支持了宁夏自治区经济社会的发展。因此，选择宁夏已开展的5个水权转让项目作为计算实例，将指标基础数据列入表1。

表1

项目编号12345宁夏回族自治区水权转让项目目标评估基础数据

企业到位资金到位完成投资节水工程完节约水量/资金/万元率/%比例/%成比例/%万m3

64．9666．5466．80100．00100．00100．091．846．194．160．2181．075．366．7384．080．71590223213947295411

1．1

MCA评价模型

MCA评价方法及流程

MCA多因素分析法是一种对多种不同标准或量纲的因

［4］

素、指标以及数量进行综合评价的有效方法。根据黄河流域

项目名称水权转让节水项目规划目标和引黄灌区初始水权分配方案，本着总量控制、明晰初始水权、水资源供需平衡，兼顾科学性、全代表性、可操作性和层次性的原则，以投入完成情况（投面性、

入目标）和项目完成情况（产出目标）为评估重点，构建黄河流域水权转换目标评估指标体系。水权转让项目目标评估为目标层，由项目投入目标和项目产出目标构成准则层，由企业到位资金、资金到位比例、完成投资比例、节水工程完成比例和转让水量5个指标构成指标层。在进行目标评估时，会出现5个采用MCA法能有效地处理不同量指标存在不同量纲的问题，

纲因素或指标的综合评价问题，从而可对水权转让项目进行科学合理的目标评价，其评价体系见图1。

灵武电厂一、二期2900．00大坝电厂三期3258．00马莲台电厂一期3840．00水洞沟电厂一期3101．47鸳鸯湖电厂一期4233．44用构建的MCA评价模型进行计算，过程如下。

（1）根据项目投入、产出目标的指标值构建5个项目5个因素的特征值矩阵C：

2900．0064．96100．00181．01590

3258．0066．5491．8075．32232

C=3840．0066．8046．1066．71394

3101．47100．0094．10384．07294233．44100．0060．2080．7541

（2）依据式（1）和多因素特征值矩阵，构建判断矩阵D：

图1水权转让项目MCA目标评价体系

0．000

0．268D=0．7050．1511．000

0．0000．0440．052

1．0000．8480．000

0．3600．0270．000

0．6201．0000．504



1．0000．8911．0000．1111．0000．2620．0440．000

1．2MCA评价模型

（1）构建l个方案k个因素的特征值矩阵C=（Cij）

l×k

（3）采用经验赋权法对因素进行权重赋值。考虑到决策者的意愿和项目的实际情况，对于项目投入目标、项目产出目标0．2，0．2，0．2，0．2，分别采用等权重［包含的5个因素的权重，

0．2］0．250，0．250，0．167，0．167，0．166］两种经验和不等权重［权重计算综合分值。

Cij－minCij

j

（i=1，2，…，l；j=1，2，…，k）。

（2）依据多因素特征值矩阵构建判断矩阵D。矩阵中各元素dij采用式（1）确定：

dij=

maxCij－minCij

j

j

（1）

（4）用式（2）计算各方案的综合分值。等权重各项目的综合分值：

Msi=［0．396，0．437，0．252，0．631，0．461］

不等权重各项目的综合分值：

Msi=［0．330，0．390，0．273，0．622，0．551］

（5）根据综合分值越大方案越优的原则对5个项目排序。等权重各项目排序：

式中：dij为多因素判断矩阵中第i行第j列的元素；Cij为多因素特征值矩阵中第i行第j列的指标值。

（3）确定各因素权重。可以采用数学赋权法、经验赋权法或综合赋权法进行计算

［5］

。

k

（4）计算各方案的综合分值：

Msi=

∑dω

ij

j=1

j

（2）

不等权重各项目排序：

Ms=（4，3，5，1，2）Ms=（4，3，5，1，2）

表2为宁夏自治区水权转让项目MCA目标评估结果。根据MCA分析法计算得到综合分值，宁夏水权转让项目中水洞在所有的项目中排第1；大坝沟电厂一期的目标评估结果最优，

电厂三期的目标评估结果最劣，排第5。在等权重和不等权重5个项目排序完两种情况下分别进行水权转让项目目标评估，

表明等权重与不等权重均是对决策者主观意愿的反全一致，

映，权重的变化对评价结果分值影响较小。

（下转第62页）

式中：Msi为第i个方案的综合分值；ωj为第j个因素的权重。

（5）根据综合分值越大方案越优的原则进行评价和排序

［6］

。

2计算实例

宁夏回族自治区从2003年开展了水权转让试点工作，提

［7］

“投资节水、出转让水权”的新思路。截至2010年年底，宁夏

自治区经黄委批准的试点项目有3项，已通过黄委技术审查的

33

项目有4项，年节约水量6207万m，转让水量5279万m，项

·58·

人民黄河2012年第12期

［6］孙宝民．中国粮食安全与粮食进出口的现状分析［J］．中国农业会计，2011

5结论

3

（8）：26－29．

［7］程国栋．虚拟水———中国水资源安全战略的新思路［J］．中国科学院院刊，

2003（4）：260－265．

［8］牛树海，2004，金风君，刘毅．虚拟水计算方法及应用［J］．华北工学院学报，

25（6）：479－480．

［9］李吉玫，徐海量，叶茂，等．塔里木河流域2003年虚拟水计算初探［J］．水土

2007，27（3）：88－92．保持通报，

［10］肖玲，任桂镇，赵先贵，等．陕西省农产品虚拟水的时空变化分析［J］．干旱

2007，21（10）：104－108．区资源与环境，

［11］龙爱华，徐中民，张志强．虚拟水理论方法与西北4省（区）虚拟水实证研

2004，19（4）：578－584．究［J］．地理科学进展，

［12］徐中民，龙爱华，张志强．虚拟水的理论方法及在甘肃省的应用［J］．地理

2003，58（6）：861－869．学报，

［13］张志强，陈国栋．虚拟水、虚拟水贸易与水资源安全新战略［J］．科技导报，

2004（3）：7－10．

［14］邹君，杨玉蓉，黄翅勤，等．中国区域虚拟水战略优势度评价［J］．地理科

2009，29（1）：78－82．学，

［15］谢卫奇，田贵良，谢文轩．虚拟水战略适宜性评价的指标体系研究［J］．水

2010，28（2）：12－15．利经济，

［16］曹建廷，李原园，张文胜，等．农畜产品虚拟水研究的背景、方法及意义

［J］．水科学进展，2004，15（6）：829－834．

［17］王红瑞，2006，27（4）：王军红．中国畜产品的虚拟水含量［J］．环境科学，

609－615．

［18］赵军，2006，28付金霞．虚拟水理论在河西走廊的应用研究［J］．人民黄河，

（2）：38－40．

［19］肃州区统计局．肃州区统计年鉴（2009）［R］．酒泉：肃州区统计局，2009．［20］李吉玫，徐海量，张占江，等．不同情境下的虚拟水战略对塔里木河流域水

2008，22（7）：120－125．资源和生态环境的影响［J］．干旱区资源与环境，

［21］杨金龙．浅谈肃州区水资源的保护利用［J］．甘肃农业，2009（10）：21－22．

研究表明，肃州区2008年单位质量农作物消耗虚拟水最5151．49m/t，多的是棉花和油菜，分别达到13997．75、单位质分别达到19989、量畜产品消耗虚拟水最多的为牛肉和羊肉，

18005m3/t。从总量上说，畜产品的虚拟水消耗大概为农作物消耗虚拟水量的10倍。与干旱区其他地区相比较，肃州区生产单位质量农产品虚拟水消耗低于塔里木河流域，高于河西走廊平均水平。

农畜产品虚拟水的计算结果对制定干旱区虚拟水战略具有重要的指导意义。不同地区同种农畜产品对水资源的消耗应根据各种农畜产品消耗虚拟水的多少，适当调有一定差异，

整农业结构，增加一些虚拟水含量较低的农畜产品，缩小高耗水畜产品规模，压缩高耗水农作物的种植面积，是实现干旱区水资源安全的途径之一。

参考文献：

［1］AllanJA．FortunatelyThereareSubstitutesforWaterotherwiseOurHydro－

politicalFutureswouldbeImpossible［C］∥PrioritiesforWaterResourcesAllo-1993：13－26．cationandManagement．Landon：ODA，

［2］刘宝勤，封志明，姚治君．虚拟水研究的理论、方法及其主要进展［J］．资源

2006，28（1）：120－127．科学，

［3］孙才志，2010，28陈丽新．我国虚拟水及虚拟水战略研究［J］．水利经济，

（2）：1－4．

［4］王新华，2005张志强，龙爱华，等．虚拟水研究综述［J］．中国农村水利水电，

（1）：27－30．

［5］AllanJA．VirtualWaterEliminatesWaterWars［C］∥IHEDelft：VirtualWa-terTrade：ProceedingsoftheInternationalExpertMeetingonVirtualWaterTrade，2003：137－145．

【责任编辑王琦】

櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂（上接第58页）

表2

项目

编号12345

宁夏自治区水权转让项目MCA目标评估结果

综合分值

0．3300．3900．2730．6220．551

43512

排序

43512

最差最优说明

一步科学合理地开展水权转让提供理论支持和数据基础。

参考文献：

［1］程晓陶，吴玉成，王艳艳．洪水管理新理念与防洪安全保障体系的研究

［M］．北京：中国水利水电出版社，2004．

［2］杨晴，曾肇京，雷声隆．灌区水资源利用特性评价模型研究［J］．水力发电，

2002（5）：11－16．

［3］RoyBrouwer，RemcovanEK．IntegratedEcological，EconomicandSocialIm-pactAssessmentofAlternativeFloodControlPoliciesintheNetherlands［J］．EcologicalEconomics，2004（50）：1－21．

项目名称

等权重不等权重等权重不等权重0．4370．2520．6310．461

灵武电厂一、二期0．396大坝电厂三期马莲台电厂一期水洞沟电厂一期鸳鸯湖电厂一期

3结语

［4］RichardIovanna，CharlesGriffiths．CleanWater，EcologicalBenefits，andBen-efitsTransfer：AWorkinProgressattheU．S．EPA［J］．EcologicalEconomics，2006（9）：473－482．

［5］冯峰，许士国．基于模糊优选理论的水资源效益评价体系研究［J］．水利水

2008（2）：35－38．电科技进展，

［6］FENGFeng，XUShi－gou，LIUJian－wei．ComprehensiveBenefitofFlood

ResourcesUtilizationthroughDynamicSuccessiveFuzzyEvaluationModel：ACaseStudy［J］．ScienceinChinaSeriesE：TechnologicalSciences，2010（2）：529－538．

［7］李金燕．宁夏黄河水权转换实践分析研究［J］．人民黄河，2009，31（9）：59－60．

针对黄河流域引黄灌区开展的水权转让项目的目标评价构建了MCA评价模型。该模型能够从水权转让项目的问题，

实际出发，构建了项目投入、产出2个目标和5个指标在内的根据评价指标量纲不同的特点，结合决策者主观意评价体系，

愿采用了等权重和不等权重进行目标的MCA评价。研究结果MCA评价过程思路明晰，表明，计算简便，评价结果直观准确，可以实现对黄河流域水权转让项目准确的目标评估，也可为进

【责任编辑赵宏伟】

·62·

人民黄河2012年第10期

ses．Extendingriverhealthmeasurementstoincludesocioeconomicvaluesimbeddedinwaterresources，thispaperpresentsanindicator-basedframeworkforas-sessingriversustainability．Wediscusshowsustainabilityindicatorsareappliedtoassessthespecificconcernsofwatersustainability．Inthispaperweintroduce

whichleadstoaCompositeRiverSustainabilityIndexfortheLowerYellowRiverinourapproachusingtheProcessAnalysisMethodofsustainabilityassessment，

China．Thismethodologypresentsasystematicwaytoincorporatealldomainsofsustainability，andtogenerateatailoredindicatorset．Thepaperconcludesthatasustainabilityindicatorframeworkprovidesatransparentandparticipatorybasisforassessingriversustainability．Suchassessmentsprovidetheinformationandoverviewthatareneededforidentifyingcriticalissues，andareespeciallyhelpfulinunderpinningpolicydevelopment．Keywords:sustainableassessment;sustainabilityindex;riverhealthmeasurements

櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿国家空间生命：联邦和非联邦国家流域管理的

地域结构战略行为及政治

ScottMoore

（哈佛大学约翰·F·肯尼迪政府学院贝尔弗科学和国际事务中心，美国麻省剑桥肯尼迪街79号02138－5801）

文摘：流域管理(RBM)是一个迎接水资源短缺挑战、满足水资源日益增长需求的重要战略。然而，河流往往跨国和跨地区，包括

国家、省、州，使得RBM需要广泛合作。地区间关于共享河流的合作将会受到不同政治制度的影响。因此，本研究探讨了地区间关

受到某特定国家(无论是联邦制还是单一制)权力的领土划分的于共享流域水资源的合作和协商模式下的RBM战略的成败与否，

影响。该项目涉及到环境科学、政治学、经济学等多个学科，同时对比了RBM在美国和印度两个联邦制国家以及中国和法国两个非联邦制国家的案例。该项目旨在提高对地缘政治和自然资源管理的理论认识，同时为提高中国等国家实行流域管理和水资源综合管理的能力提供科学依据与政策建议。

关键词：流域管理;水资源综合管理;水资源政治;比较政治经济

SpatialLifeofStates:Territorially-StructuredStrategicBehaviorandthePoliticsof

RiverBasinManagementinFederalandNon-FederalSystems

ScottMoore

(GiorgioRuffoloDoctoralResearchFellowBelferCenterforScienceandInternationalAffairs，JohnFKennedy

SchoolofGovernment，HarvardUniversity．79JFKStreet，Cambridge，MA，02138－5801，USA)

Abstract:Riverbasinmanagement(RBM)isanimportantstrategyformeetingthechallengesofwaterscarcityandgrowingdemandsonwaterresources．How-ever，riversareoftensharedbetweenbothcountriesandsub-nationaljurisdictions，includingstates，provinces，andprefectures，makingRBMacomplexexer-ciseincooperation．Politicaleconomyscholarship，particularlyinfiscalfederalism，indicatesthatcooperationbetweensub-nationalgovernmentsconcerning

sharedriverswillbeinfluencedbythepowersgrantedtothemunderdifferentpoliticalsystems．Thisresearchthusexaminespatternsofcooperationandnegotia-tionbetweensub-nationalgovernmentsconcerningsharedwaterresourcesinariverbasin，andaskswhethertheterritorialdivisionofpowerinaparticularcoun-try，whetherfederalorunitary，influencesthesuccessorfailureofRBMstrategies．Theprojectisbothinterdisciplinary，bridgingenvironmentalstudies，politicalscience，andeconomics，andalsocomparative，inlookingatcasesofRBMintwofederalsystems，theUnitedStatesandIndia，andtwonon-federalsystems，

namelyChinaandFrance．Theprojectaimstosimultaneouslyimprovetheoreticalunderstandingofterritorialpoliticsandnaturalresourcemanagement，andalsotoproduceinsightsandpolicyrecommendationstoimprovethecapacitiesofcountrieslikeChinatoimplementriverbasinmanagementandintegratedwaterre-sourcesmanagementinitiatives．

Keywords:riverbasinmanagement;integratedwaterresourcemanagement;waterresourcepolitics;comparativepoliticaleconomy

櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿櫿黄河流域水体计算的改良研究

GAOYao

（代尔夫特科技大学水资源管理学院土木工程系水利组，代尔夫特stevinweg路1号2628，荷兰）

文摘：为解决水资源面临的问题，在过去很长一段时间内，水体分析和水资源管理工作存在误区。传统上，对水体的认识仅局限

·10·

人民黄河2012年第10期

于蓝色水体资源，而事实上占全球淡水资源2/3的绿色水体在人类可用水源中具有举足轻重的作用，对于水资源匮乏的地区来讲，尤是如此。关键的问题在于，由于绿色水体的蒸发和转化过程复杂，难以分析评估其具体流量。但是，随着卫星技术和气象事业的发展，越来越多的地质学、气象学和水力学的信息被收集，这些信息的汇总促进了水体分析的飞速发展。同时，以此为基础，在升级的水体核算框架(WA+)上开发的水体计算程序，强调根据不同土地使用级别计算绿色水的消耗量，因此其在分析计算水资源空间分布上有更加实际的意义。降水量和蒸发量是WA+最主要的两个参数，根据两者之差可判断当地水资源和水能条件是否过剩或不足。由于蓝色水体流量接近区域内降水量与蒸发量之差，因此可从两方面入手:分别使用以卫星数据为参考的远程遥感法和以多重气候数据分析为基础的水汽复合法得到降雨量与蒸发量差值表。同时，结合下垫面信息，得出:对于不同地形地貌下的水体系统，风险存在几率和实施应对策略的可行性和必要性与上述计算结果是有密切关系的。鉴于黄河的水量供需严重失衡及其在中国水系中的重要地位，本研究围绕黄河流域展开。关键词：水体计算;黄河;水资源管理

ImprovementinWaterAccountingforYellowRiverBasin

GAOYao

(DelftUniversityofTechnology，FacultyofCITG，DepartmentofWaterManagement，SectionWaterResourcesStevinweg1，2628CNDelft，Netherlands)Abstract:Waterassessmentandmanagementdevotedtosdvewaterproblemsexperiencedadeceptionduringalongperiodinthepast．Theconventionalwaterperceptionswasdominatedbybluewaterresource，whilethegreenwaterresourcewhichtakesaroundtwothirdsofglobalfreshwaterresources，actuallyplaysabigroleinwaterconsumption，especiallyforwaterscarcityarea．Thekeypointsisthatgreenwaterflowisalwayshardtoassessbecauseitisvaporizedandvari-ant．However，withmoreandmoredistributedgeographic，meteorologicalandhydrologicalinformationarebecomingretrievablefromsatellitemissionsandmete-orologicaltasks，abigstepforwardinholisticassessmentofwaterresourcesisexpectingtobeachieved．Meanwhile，theupdatedwateraccountingframework(WA+)developedontheIWMIwateraccounting，payingmuchattentionongreenwaterconsumptionsindifferentland-useclasses，isquiteapracticaltoolinanalyzingthespatialdistributedwaterresourcesinformation．PrecipitationandevapotranspirationaretheprimaryinputandoutputfluxesforWA+，andtheirdifferencesrepresentthesurplusorlimitationsofwaterresourcesandenergyconditions．Bluewaterflowcanbeestimatedfromprecipitationminusevapotranspi-rationapproximately，accordingtotherainfallpartitioneffect．Herein，positiveandpassivewaysareproposedtogetprecipitationminusevapotranspirationmapsfromremotesensingmethodwithsatellitedataandmoistureconvergencemethodwithreanalysisclimaticdata，respectively．Therefore，combinedwiththeunder-lyingsurfaceinformation，thefeasibilityandnecessityinidentifyingopportunitiesandeffectivestrategiesforwatermanagementwithindifferentlandscapesandto-pographiesappearaftertheoutcomeofprecipitationminusevapotranspiration．ThisresearchisconsideredtobestudiedonYellowRiverBasinsinceitsseriousimbalancewaterproblembetweenwaterdemandandsupply，andsignificantpositioninChina．Keywords:wateraccounting;YellowRiver;waterresourcesmanagement

黄河源区水文水资源对气候变化的响应

1，21，21，2

金君良，张建云，王国庆，顾

11，21，2

颖，刘翠善，贺瑞敏

（1．南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京210029；

2．水利部应对气候变化研究中心，江苏南京210029）

文Kendall非参数检验和摘：气候变化是目前世界各国科学工作者关注的重要问题之一。以黄河源区为研究区，采用Mann-

Spearman秩次检验相关法分析了过去60a降水、气温及径流的变化趋势;利用10套情景数据驱动大尺度分布式VIC模型，分析了黄河源区未来径流和土壤含水量的可能变化。结果表明，过去60a黄河源区年平均气温呈显著上升趋势，平均每10a上升约0．23℃，高于全球地表平均升温速率0．13℃/10a;日最低气温比日平均气温和日最高气温的升高趋势显著;年降水量呈微弱增加趋势，年径流量呈微弱减少趋势，两者变化趋势都不显著;可变下渗容量模型能较好地模拟黄河源区的水文过程，率定期及检验期的水量4种排放情景组成的共10个情景系列来相对误差都在5%以内，月径流过程的Nash效率系数达到0．9。采用4个全球气候模式、驱动水文模型，结果表明，未来黄河源区径流和土壤含水量将有可能呈减少趋势，未来唐乃亥站的年内日径流量分配的不均匀性将更明显，发生干旱的可能性进一步加大，将会对工农牧业生产构成威胁，应及早采取措施。关键词：黄河源区;气候变化;气候情景;水文响应

·11·

第33卷第9期2011年9月人民黄河YELLOWRIVERVol．33，No．9Sep．，2011

【水文·泥沙】

黄河流域水文站网布设控制目标分析

拓自亮，王怀柏，吉俊峰，刘彦娥

（黄河水利委员会水文局，河南郑州450004）

摘

要：水文站网是为满足流域规划、水量调度、水资源配置、水环境保护等方面的综合目标或综合功能而设置的，可以

通过流域水量计算、省界水量监测、防汛测报、水质监测目标满足率来反映其合理性。分析统计结果表明：①现状黄河流水文空白河流主要分布在青海、甘肃的河源区和内蒙古的荒漠区，应在下一步黄河流域站网域水量控制满足率为32%，

布局中重点关注；②流域省界河流水量控制满足率为82%，尚有6条河流需设站控制；③尚未开展防汛预测预报的河流有35条，今后调整的任务是提高报汛站网密度，增强报汛的时效性；④流域水功能区水质监测目标平均满足率为32．3%，整体水平偏低，需要大力加强水质站网建设。关

键

词：水文站网；水文测报；控制目标；满足率；黄河

文献标识码：A

doi：10．3969/j．issn．1000-1379．2011．09．007

中图分类号：P336

AnalysisonControlObjectivesofHydrologicalStationNetwork

intheYellowRiverBasin

TUOZi-liang，WANGHuai-bai，JIJun-feng，LIUYan-e

（HydrologyBureau，YRCC，Zhengzhou450004，China）

Abstract：Thehydrologicalstationnetworkisbuilttomeetthegeneralrequirementsofriverbasinplanning，waterallocation，aswellaswaterandenvironmentalprotection．Therationalityofthenetworkcanbereflectedbythesatisfactionrateofwatercalculationinabasinscale，inter-provincialwatermonitoring，floodforecastingandwaterqualitymonitoring．Itisrevealedthroughanalysisandstatisticsthata）thecurrentsatisfactionrateofwatercontrolinabasinscaleis32%，withrelativeblankareaswhicharemainlylocatedinsourceregionofQinghaiandGansu，anddesertofInnerMongolian，whereshouldbefocusedinthecomingnetworkdesign；b）thesatisfactionrateofwatercontrolofprovincialboundaryriversis82%，amongwhichstationsshouldbesupplementedin6rivers；c）floodforecasthasnotbeenperformedin35rivers，inwhichthetelemetrystationden-sityshouldbeincreasedtoimprovethetimelinessoffloodprediction；d）theaveragesatisfactionrateofriverwaterfunctionalareasinthebasinis32．3%，whichneedstobegreatlyenhancedthroughwaterqualitystationnetworkconstruction．

Keywords：hydrologicalstationnetwork；hydrologicalmonitoringandforecasting；controlobjectives；satisfactionrate；YellowRiver

水文工作是国民经济建设和社会发展的重要基础性工作，能够为流域规划、水量调度、水资源配置、防汛抗旱、水环境保护等提供服务

［1－3］

根据河流上设站的类别，把河流划分为水文空白河流、流量测验空白河流、水文部门已设水文站河流、出流口附近已设水文站河流等，所有这些资料信息即为流域水量计算目标满足率分析的基础。

假设分析的河流数为M，水文空白河流数为m1，则水文空白河流占分析河流总数的比例为P1=m1/M；有水文站的河流数为m2，则设站河流占分析河流总数的比例为P2=m2/M。从水量计算的角度看，如果在河流出流口附近设有水文站，则能够完整地计算该河流的水量。假设出流口附近已设水文站河流数为m，则出流口附近已设水文站河流数占分析河流总数的P能够反映出水文站网满足流域水量计算要比例为P=m/M，

求的情况，即流域水量计算目标满足率。

。水文站网是水文工作的基础，直接决定水

［4－5］

文工作服务社会的水平，因此水文站网应适度超前发展，以较好地满足当前及今后社会的需要

。水文站网布设控制目

标分析对象是现有水文站网在当前及今后一段时期内满足社会需求的程度，包括流域水量计算、省界水量监测、防汛测报、水质监测等方面。

1

1．1

流域水量计算目标满足率分析

分析基础及方法

流域水量计算目标满足率分析的统计对象是流域面积在

2

1．2流域水量计算目标满足率

104条为水文空白河流，黄河流域337条分析河流中，占

500km以上的河流及其水文站网。黄河流域参与分析的河流总数为337条，其中：青海省河流数最多，有77条；甘肃、内蒙山西、陕西等省（区）的河流数也都在50条以上。古、

通过对337条河流上的水文站、水位站、雨量站等站网信分析河流水量及其他水文要素的控制情况。息进行分类统计，

04-06收稿日期：2011-作者简介：拓自亮（1956—），男，陕西志丹人，高级工程师，主要从事水文测验站网研究与管理。E-mail：ziliangt@sohu．com

·14·

人民黄河2011年第9期

30．9%；147条为水文部门已设水文站河流，占43．6%；94条为流量测验空白河流，占27．9%；108条为出流口附近已设水文站河流，占32．0%。黄河流域水量计算控制的目标满足率仅为32．0%，与其他大江大河相比处于中下等水平。另一方面，水文空白河流的比例为30．9%，流量测验空白河流的比例为27．9%，说明河流水量计算控制的任务十分艰巨。

为了反映黄河流域水量控制目标满足率的历史变化过程，5a为1个单元，以1920年为起始年，计算各单元的流域水量控制目标满足率，然后绘制水量控制目标满足率变化曲线（见图1）。

3

3．1

防汛测报目标满足率分析

分析基础及方法

防汛减灾是水文站网的重要服务目标，报汛站网依据江河

流域重要防护对象来确定，也可以在基本水文站网中选取部分测站兼作报汛站，报汛站网需要保持相对稳定。

1%～将报汛站满足防汛测报需求程度分为9个级别：0、30%、31%～50%、51%～60%、61%～70%、71%～80%、81%91%～99%、100%［4］。这种分级完全是根据专家经验～90%、

和对信息支撑的需求确定的，称专家评估法，如此统计9个级分别计算每个级别相应河流数量占流域有别内的水系河流数，报汛需求河流总数的比值。

3．2防汛测报目标满足率

统计黄河流域17个水系的484条河流（含流域面积500

图1黄河流域历年河流水量控制目标满足率变化曲线

km2以下河流），其中有防汛测报需求的河流236条。在这236条河流中，满足率在70%以上的河流仅有57条，占24．2%，主要分布在湟水、渭河干流、伊洛河、沁河干流、大汶河以及黄河干流各区段，是黄河重点防汛地区；满足率在50%以下的河流占58．5%；尚未开展防汛测报的河流有35条，占有138条，

14．8%，主要分布在黄河源区的高寒地区以及内蒙古、山西、陕西的荒漠地区。

黄河流域水量控制率总的变化趋势是稳中有升。1950年前流域水量控制率极低，不足3．0%；1950—1960年控制率大迅速升高至18．7%；1960—1985年控制率保持稳定增幅升高，

长，达29．4%；1985—2005年略有增长，基本维持稍高于30．0%水平。水文站网骨架在20世纪60年代建设完成后，发展动力有所减退。

追求100%满足率在大部分地区是不现实也是不需要的，但对无水文站控制的河流提出合理的增设方案，为较低的流域则是需要的水量计算满足率拟定增长方案，

［4］

4

4．1

水质监测目标满足率分析

分析基础及方法

水质监测目标满足率是用以衡量现有基本水质监测站满足

［6－7］

。黄河流域水文

甘肃的河源区和内蒙古的荒漠区，空白河流主要分布于青海、

说明河源区和荒漠区是水文控制的薄弱地区。

国家功能水域水质监测需求程度的。统计分析的对象仅指

2

2．1

省界水量控制目标满足率分析

分析基础及方法

省界河流分为两类，一类为以河流为分界，左右岸分别为

基本水质站，包括水文测站中承担水质监测项目的测站以及水文部门和水保部门负责的独立水质站（不包括排污口观测站）。

设定各水功能区水质代表站规划数为100%满足率，以流域为单元，按保护区、保留区、缓冲区、饮用水源区、其他开发利用区五类，统计各功能区的现状基本水质代表站数与对应功能区规划基本水质代表站数之比，即为现状水质站监测目标满足率

［4］

不同的省（区）；另一类为河流穿越不同的省（区）。设穿越或

2

分割省界且流域面积在1000km以上的河流数为K，统计其

中在边界附近或界河上设有水文站的河流数为k，则二者之比G=k/K可以反映省界水量监测的满足率。此目标可以用来衡量水文站为各省级行政区域划分水资源利益和维护河流水资源权益提供公正资料的能力。

G反映了现行站网对省界河流的控制程度，对需要控制的河流加以控制是G值提高的目标。设有控制需求的河流数为k1（不含原来的k），则提高G值所追求的目标为G1=k1/K。

。

4．2水质监测目标满足率

统计资料大多来自各省（区）的水资源保护或负责水质化

验的部门，部分资料来自水文部门。黄河流域水功能区水质监测目标满足情况见图2。

2．2省界河流水量监测满足率

2

经统计，黄河流域共有流域面积大于1000km的省界河

流33条，其中在省界附近已经设立水文站的河流有27条，则现状满足率为81．8%。黄河流域目前还有6条河流需要设立省界水文站。

一条河流穿越两省，两省可能都有控制的需求，可根据各但也有部分跨省河流有重省对本省界内需求的评估结果设站，

复设站现象。今后设站时应尽可能协商，提出合理、不重复设站的方案。

图2

黄河流域水功能区水质监测目标满足率

（下转第18页）

·15·

人民黄河2011年第9期

湿地等天然系统；地下水系统分为潜水水层和承压水层，这里统称地下水。

其中流域平原区天然水循环通量为9．38比例为77．14∶22．86，

3

亿m/a，平原区天然水循环通量和人工水循环通量的比例为

3实例分析

玛纳斯河流域二元水循环模型计算结果见表1。由表1可

33．83∶66．17。

参考文献：

［1］张亮．玛纳斯河流域天然水循环通量和人工水循环通量比例分析研究

［D］．石河子：石河子大学，2008．

［2］张强，黄荣辉，王胜，等．西北干旱区陆－气相互作用试验（NWC－ALIEX）

2005，20（4）：427－441．及其研究进展［J］．地球科学进展，

［3］MichaelLRoderick，GrahamDFarquhar．TheCauseofDecreasedPanEvapo-2002，298：1410－1411．rationoverthePast50Years［J］．Science，

［4］WalterMTodd，DanielSWilks．IncreasingEvapotranspirationfromtheCon-2004（5）：405－408．terminousUnitedStates［J］．JournalofHydrology，

［5］ValentinSGolubev，JayHLawrimore，PavelYaGroisman，etal．Evaporation

changesoverthecontiguousUnitedStatesandtheformerUSSR：Areassessment［J］．GeophysicalResearchLetters，2006，28（13）：2665－2668．

［6］TaichiTebakari．Time-SpaceTrendAnalysisinPanEvaporationoverKingdom

2005，10（3）：205－215．ofThailand［J］．JournalofHydrologicEngineering，

［7］中国水利水电科学研究院．国家重点基础研究发展规划项目“黄河流域水

“黄河流域水资源演变第二课题资源演化模型与可再生性维持机理研究”

（G1999043602）［R］．北京：中国水利水电科学研究规律与二元演化模型”2004．院，

3

知，平原区天然水循环通量为9．38亿m/a，占流域降水通量的311．70%，人工水循环通量18．35亿m/a，占流域降水通量的

22．88%。平原区的人工水循环通量已经远远超过了天然水循环通量。

表1项目玛纳斯河流域平原区二元水循环通量分配亿m/a

合计天然蒸发通量项目天然植被蒸发通量合计8．693

天然水引水后余留河川5．12循环通量径流通量山前侧渗补给降水入渗通量2．841．42裸地蒸发通量10．23人工用水蒸发通量人工植被蒸发通量渠系蒸发通量水库蒸发通量10．020．250．23人工水地表水供水通量12．94循环通量地下水供水通量5．413

玛纳斯河流域总通量为80．26亿m/a，现状条件下，全流3

域天然水循环通量为61．91亿m/a，人工水循环通量为18．353

亿m/a，玛纳斯河流域天然水循环通量与人工水循环通量的

【责任编辑赵宏伟】

櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅（上接第15页）

黄河流域水功能区平均水质监测满足率为32．3%，整体水平偏低。满足率水平较高的有引用水源区和其他开发利用区，说明水源近端的水质监测工作已经受到重视，但水源远端的水质监测工作还很弱，尤其是保护区水质监测满足率仅11．3%，需加强水质站网的建设。

测预报工作的河流有35条，占14．8%，主要分布在黄河源区的高寒地区以及内蒙古、山西、陕西的荒漠地区。今后调整的任务是提高报汛站网密度，增强报汛的时效性。

（5）黄河流域水功能区水质监测平均目标满足率为32．3%，整体水平偏低，需要大力加强水质站网建设。

参考文献：

［1］李国英．黄河流域水文站网布设与调整研究［J］．人民黄河，2009，31（12）：

1－5．

［2］孙广生，裴勇．黄河水资源统一管理与调度的实践与展望［J］．人民黄河，

2004，26（5）：25－27．

［3］蔺生睿，2001，23（5）：朱云通．黄河水资源战略管理途径［J］．人民黄河，

22－23．

［4］水利部水文局．水文站网评价提纲与评价方法［R］．北京：水利部水文局，

2005．

［5］水利部．SL34—1992水文站网规划技术导则［S］．北京：中国水利水电出版

1992．社，

［6］水利部．全国水质监测规划［R］．北京：水利部，2006．

［7］李祥龙，彭勃，封克俭，等．黄河流域水功能区划及其特点［J］．人民黄河，

2004，26（4）：22－23．

5结语

（1）黄河流域面积在500km2以上的河流共有337条，目前河流水量计算控制的目标满足率为32．0%。水文空白河流主要分布在青海、甘肃的河源区和内蒙古的荒漠区，这些地区中小河流众多，应在下一步黄河流域站网布局中重点关注。

（2）在时间上，黄河流域河流水量控制率总的变化趋势是稳中有升，目前控制率为32．0%，与我国其他大江大河相比偏低。应适时加大水文站网建设力度，以满足社会发展的需求。

（3）黄河流域面积大于1000km2的跨省界河流有33条，现状省界河流水量控制满足率为81．8%，高于我国其他大江大河省界水量现状控制满足率，尚有6条河流需设站控制。

（4）黄河流域17个水系的484条河流中，尚未开展防汛预

【责任编辑刘祺】

·18·

第9卷第1期2013年3月河南工业大学学报(社会科学版)

JournalofHenanUniversityofTechnology(SocialScience)Vol．9，No．1Mar．2013

文章编号：1673－1751（2013）01－0028－05

黄河流域水质监测政府间合作共建共管实验室浅析

1

纪德尚，王

霞

2

(1．郑州大学公共管理学院，河南郑州450001;

2．黄河流域水环境监测中心，河南郑州450004)

摘要：黄河流域水质监测是流域水资源保护一项重要的基础性工作。以流域机构与省(区)地

方政府共建共管实验室的合作方式，可以解决黄河流域水质监测中存在的人员、能力不足等现实难题，同时也有助于克服流域现行管理体制下水质监测工作的短板，凭借流域与省(区)之间的功能互补，最大限度地提高水质监测的覆盖面，为水资源保护和生态文明建设提供有力的技术支撑。

关键词：黄河流域;水质监测;政府间合作;共建共管实验室中图分类号：F939文献标识码：A

1

政府间合作：流域与省（区）共建共管实验室的提出

2011年，《中共中央国务院关于加快水利改

黄河流域水资源保护以及水质监测工作，在自然生态属性上是一个整体系统，因而应将其上中下游、左右岸、干流与支流、水质和水量、地下水与地表水的开发利用和治理保护作为一个完整的生态系统来认识、来保护、来管理。但从现实看，黄河流域水资源保护和水质监测工作，实行的是水利部派出机构黄河水利委员会、黄河流域水资源保护局与流域各省（区）地方政府及水利部门相结合的管理机制。尽管这种流域管理与行政区域相结合的管理体制，在以往的流域水资源保护中发挥过重要作用，然而，对照中央一号文件提出使之在这种管理的水功能区达标考核目标要求，

体制下，无论是流域与省（区）实验室建设还是水质监测能力，无论是流域与省（区）水质监测覆盖率还是水资源保护，都与新的目标要求有一定的差距。这是因为，流域与省（区）各自有着相对明确的权责分工和各自的制度安排，流域与省（区）在水质监测和水资源保护方面各自向上对应的责任主体不同，加之流域各省（区）在特定行政区划下易出现画地为牢、各自为政等地方保护主义现象，所以，在流域管理与行政区域相结合的管理体难免在流域水资源保护和水质监测工作中，制下，

“分工有余而合作不足”产生的情况。

基于上述状况，我们从公共管理理论和区域“整体性治理”观点出发，可以认为黄河合作理论

流域水质监测和水资源保护工作，与生态文明建设息息相关，因而可以把它看做是与人们日常生活和社会生产密切相关的公共议题，在现有管理

（以下简称中央一号文件）出台，革发展的决定》

这是自新中国成立以来中央出台的第一个关于水利工作的综合性政策文件。它以水利改革为主题，第一次从国家战略层面对新时期水利发展作明确指出水是生命之源、生产之要、出战略定位，

生态之基，且把水利定位为当前经济社会发展中一项具有战略性、基础性、公益性的重要工作。同时针对当前水资源保护中存在的突出问题，提出要实行最严格的水资源管理制度，从而为我国今后水资源保护和管理工作指明了方向。

2011年7月的中央根据中央一号文件精神，

2011年底国务院批复的水利部、水利工作会议，

国家环境保护部和国家发改委编制完成的《全国，对我国水利工作进重要江河湖泊水功能区划》

行了新的部署。水利部根据上述要求，提出到2015年全国七大流域重要江河湖泊水功能区监测覆盖率达到80%以上，流域机构监测水界水体的覆盖率达到100%的监测目标。在上述目标任务下，要求黄河流域水质监测和水资源保护工作应加大水利改革力度、勇于进取、创新工作思路。

收稿日期：2013－01－25

基金项目：2012年黄河流域水资源保护局横向项目

作者简介：纪德尚（1952－），男，山东青岛人，教授，硕士生导师，主要研究领域：公共管理。

第1期纪德尚，等：黄河流域水质监测政府间合作共建共管实验室浅析

29

体制不变条件下，以流域与省（区）政府间合作的提高流域水质监测方式寻求一种有助增进合作、

能力、满足国家对水功能区达标考核目标要求的新途径。在此基础上，我们提出流域与省（区）共建共管实验室建设的政策建议。

水资源保护问题，同区域生态保护、资源开发问题都是公共管理问题以及区域关系协调问题一样，的现实表现

［2］

。

从整体性治理的观点出发，黄河流域水质监测作为水资源保护的技术支撑，离不开政府的统政策指导、组织实施和协调控制。这种整筹规划、

体性治理的思想不仅可为流域与省（区）政府合作共建共管实验室提供理论支持，而且它作为一进种解释性工具可为共建共管实验室提供过渡，而提供方法。因为黄河流域水质监测作为事关水质安全的公共性问题，在自然生态整体性治理意必然是以解决问题为其基本出发点，以流域义上，

机构与省（区）政府合作共建共管实验室的方式来解决水质监测面临的问题，有利于双方各自利用专有资源和比较优势，从整体性治理层面提高流域水质监测能力，实现国家对流域水功能区达标考核的要求。2．2

区域合作理论

区域合作最早始于区域经济学研究，所谓区“是区域资源禀赋差异，域合作为发挥区域比较优势，最大限度地取得区域比较利益，在区域分工”研究表明，中形成的区域经济关系。区域合作与分工是两个不可分割的概念，在国家或地区间凡存在分工的地方，必然会存在着合作，所以，合作事实上是分工的必然产物。自20世纪50年代，区域合作实践发展以来，被认为在地理上相互联接的、彼此依赖的共同体，以及在合作中形成的如长三角、珠三角等处于相对稳定的合作共同体，

跨省区的合作共同体，其合作效果已明显显现。通常，在区域合作中，涉及政府作用和市场机制作用。对政府在区域合作中的功能与作用的研究，使区域合作泛化转移到政治学、公共管理等领域，其中始于20世纪90年代的府际理论，就是在探讨各国政府再造和地方政府伙伴关系研究中被提出来的。所谓府际管理，是指协调政府间关系的一种新型治理模式，它是为了实现公共政策目标和治理任务，以问题解决为取向，通过协商、谈判、合作等方式而建构的一种网络行政，被认为是目前探讨政府间合作的重要理论。

黄河流域水质监测和水资源保护是一个系统整体，其中涉及流域机构与省（区）政府的分工与合作。尽管流域不能简单地等同于区域，但相对于政府间合作而言，两者又具有原则上的一致性。所不同的是区域合作强调的是区域内政府间合

［3］

2

理论与实践：流域与省（区）共建

共管实验室的理论依据

《水法》根据我国规定，我国水资源实行的是

流域机构管理与省（区）行政区划相结合的管理体制。共建共管实验室方案的提出，是在现有水资源管理体制下，在流域机构与省（区）地方政府加快推进黄河流域实验室双方自愿合作前提下，

建设和水质监测能力建设的一种新的尝试。这种流域机构与省（区）政府的合作方式，不仅有双方彼此需求的实践基础，而且在理论上也有其存在的理论依据。2．1

公共管理理论

公共管理是指政府负责制定公共政策，与其他公共组织一道处理公共事务、提供公共产品和，“是公共管理主体为了解服务的活动。具体讲

决公共问题、实现公共利益，运用公共权力对公共”在此基础上派生事务施加管理的社会活动。

出来的区域公共管理，是指区域公共管理部门为解决区域内面临的各种公共问题，实现区域公共利益，运用协商和调节手段和方式，对区域内外横向或纵向关系所进行的管理活动。近年来，在公共管理的前沿问题研究中，人们提出了区域“整的概念，其兴起的理论背景源于对治体性治理”

理结构和机制问题的研究。该理论的特点是，在，“以解决问题”处理公共事务中为逻辑起点，强调整体性治理必须充分利用包括政府在内的各种利益相关者的专有资源和比较优势，以形成适应情况多变的网络治理结构。在这个网络结构中，协调、整合、信任机制是实现其整体性运作的关键要素。

黄河流域水质监测及水资源保护属于具有广如泛意义的公共议题。根据中央一号文件精神，果说水利是现代农业建设不可或缺的首要条件，是经济社会发展不可替代的基础支撑，是生态环境改善不可分割的保障系统，那么黄河流域水质监测作为水资源保护的基础性工作，就是我国生态文明建设及其水资源环境保护不可分割的重要组成部分。在这个意义上，黄河流域水质监测和

［1］

30

河南工业大学学报（社会科学版）第9卷

作，而流域与省（区）合作是代表中央政府的流域其合作的具管理机构与省（区）地方政府的合作，

体方式是共建共管流域水质监测实验室，其合作的管理方式是对共建共管实验室的一体化管理。依据区域合作和府际理论来探讨流域与省（区）政府合作关系，它在理论层面上为实现这种合作提供理论依据，同时也为双方在自愿条件下的共建共管实验室提供必要的理论支持。2．3

合作的实践基础

根据新修订的《水法》对黄河流域管理机构的法律地位和对水资源保护、监管职责的定位，在新形势下围绕流域水资源保护，创造性地开展水质监测工作，必须进一步加强流域与省（区）水质监测能力建设，改善流域与省（区）实验室的环境条件，提高实验室仪器设备的配置水平。为此，需要在原有基础上进一步加强流域与省（区）在水质监测实验室建设上的合作。这种合作的实践基础，一是来源于国家提出的水质监测的三条红线（三条红线分别是水资源开发利用控制红线、用水效率控制红线和水功能区限制纳污红线）；二是来自国家最严格的水资源管理制度的要求；三是为了弥补当前流域与省（区）在水质监测能力方面存在的不足。

在目前的黄河流域水质监测工作中，流域管理机构拥有经费、设备、人员和技术上的优势，但由于流域过长，仅靠流域管理机构（包括其下设的6个实验室）难以覆盖全部水功能区，流域省界断面水质监测也达不到全覆盖。流域内省（区）实验室虽分布广，但由于实验室水质监测能力不足、人员数量和业务水平有限、实验室条件和设备不良和经费不足，在水质监测方面也难以达到省域内水质监测的全覆盖。为此，无论是流域为了实现国家提出的水功能区机构还是省（区），

达标考核的目标要求，彼此都有强烈合作的意愿，期望通过合作扬长避短，全面提高流域与省（区）水质监测能力。这种意愿和期待既是流域机构与省（区）政府合作的一种心理承诺，同时也为合作双方共建共管实验室提供了必要的实践基础。

于进一步改善流域与省（区）实验室的环境条件，提高水质监测人员素质和业务能力，使水质监测工作更好地满足国家对水功能区的发展要求。3．1

共建共管实验室的合作方式

共建共管实验室是在不改变现有水资源管理体制前提下，在流域水质监测实验室建设和管理方式上的创新，这种创新就是共建共管。主要特点有以下几方面：一是这种合作方式是在流域水资源管理体制内进行，它在提高水质监测能力和改善实验室环境方面，具有资源整合、功能互补、整体优化的特征；二是这种方式是由流域与省（区）双方自愿合作的产物，它在现实性上有助于合作双方扬长避短，是当前既有利于全面提升省（区）水质监测能力，又有利于实现水功能区达标考核目标的两全之策；三是这种合作是在流域与省（区）自愿合作条件下通过充分协商所达成的结果，它在操作层面上是由双方共同认定后，来共同建设、共同管理，是可纳入国家及地方监测站网规划的水资源监测实验室，因而有利于对流域水质监测实行统一的质量管理。其具体合作方式及流程如图1所示。

图1共建共管实验室合作流程

根据图1，共建共管实验室是为了更好地满足黄河流域水质监测的需要，也是为了使水质监测工作更好地服务于流域水资源保护和管理工作。共建共管实验室的目标是通过流域与省区共建共管，建成一批配置标准、管理规范、质量可靠、数据可信、区域先进的水环境监测实验室，逐步构建完善的流域与区域相结合的水环境监测体系，实现优势互补、信息共享，以点带面，立足省区，服务流域，提高黄河流域水环境监测的基础支撑能力和现代化管理水平。从共建共管实验室的建设这种建设和管理方式是以双与管理的目标出发，

方合作为前提，以自愿合作为基础，合作双方价值趋同、利益需求一致，是为了黄河水资源保护和管理的公共利益而采取的合作行动。

共建共管实验室的建设和管理方式，是黄委会与各省（区）水行政主管部门充分协商、共同认定下的产物，并以合作协议的方式予以保证。为

3

共建与共管：流域与省（区）共建

共管实验室的建构

根据公共管理和区域合作理论，共建共管实

验室的建构应该是流域机构与省（区）政府合作的产物，因而它在资源共享和功能互补上应有助

第1期纪德尚，等：黄河流域水质监测政府间合作共建共管实验室浅析

3．3

共建共管实验室的管理运行

31

了提高共建共管实验室的建设质量和管理的有效更好地发挥其水质监测的作用，在流域与省性，

（区）共建中，必须坚持统筹规划、择优认定、自愿互利、定期评估、质量统一管理和多渠道支持等原则。根据上述原则逐步建立完善的绩效考核和定期评估的进入退出机制。3．2

共建共管实验室的建构模式

所谓流域与省（区）共建共管实验室，是指流域与省（区）在已有水质监测实验室建设的基础上，以流域与省（区）合作方式而建立的一种新型的实验室。这种新型实验室的合作方式，以满足国家最严格的水资源管理为目标导向，以流域与省（区）自愿合作为基本前提，以提高流域尤其是省（区）水质监测能力为重点，以完善流域（片）水质监测网络体系为核心，目的是为了实现国家提出的水功能区达标考核目标，使水质监测更好地服务于流域水资源保护和管理。共建共管实验室建构模式如图2所示。

从共建到共管，是流域与省（区）为实现共同水质监测目标的同一过程的两个方面。为实现对共建共管实验室的规范管理，对共建共管实验室如黄河流域水环境监测中心建议使用统一名称，

XX分中心，其原分中心名称保留，其单位性质、隶属关系、人事财务、日常管理、原有监测任务和实质上是一套人马两个管理模式等均保持不变，

牌子。与以往不同的是，合作共建实验室除完成原有任务外，必须保证完成流域水环境监测中心下达的共建共管监测任务，其任务由相关水文水资源局则负责实施，按要求开展水质监测工作。

流域机构在共建共管实验室的建设和管理运行上，需要充分发挥在经费、设备、能力建设上的特殊优势，以弥补省（区）在地方实验室建设能力上存在的不足，争取实现流域与省（区）合作1+1＞2的整体优化的效果。流域机构在支持共建共管实验室管理运行方面，一是要为共建共管实验室水质监测任务提供必要的经费支持；二是要为共建共管实验室能力建设提供相应的仪器设备；三是要定期对共建共管实验室监测人员进行业务培训。即通过经费、设备支持以及人员的管理培训等软硬件建设，全面提升共建共管实验室的水质监测能力。省（区）水文水资源局应在共建共管实验室的人才梯队建设中保证关键管理人员和技术骨干的相对稳定，为共建共管实验室健康发展提供人才支持。

在对共建共管实验室的共管中，由流域机构与省（区）机构对其管理运行、水质监测质量等进行定期评估和监督检查。通过建立定期评估、监督考核制度，形成共建共管实验室实行动态管理的机制，对于评估不合格或达不到共建共管实验将不再纳入共建共管实验室条件的地方实验室，

室序列，依托进入退出机制保证共建共管实验室健康发展。参考文献：

［1］王乐夫，论公共管理的社会性内涵及其他

［J］．政治学研究，2001(3):78－84．［2］陈瑞莲．区域公共管理导论［M］．北京:中

2006．国社会科学出版社，

［3］程必定．泛长三角区域合作机制及政府管理

J］．安徽大学学报，2009(5):133－138．创新［

图2黄委与省(区)合作共建共管实验室建构模式

根据图2所示，在共建共管实验室提出之前，黄河流域水质监测是在流域与省（区）相结合的管理体制下，按各自的职责和功能展开水质监测工作，而且在黄河流域水资源保护和管理中发挥了很好的基础性作用。在新形势下为了贯彻实施国家最严格的水资源管理制度以及满足黄河流域水质监测的需要，很有必要进一步整合流域与省（区）现有水质监测资源，以共建共管实验室的方式，提高黄河流域重要水功能区监测的覆盖率。从这个意义讲，共建共管实验室是国家实行最严格水资源管理制度的产物。加快推进共建共管实形成由流域直测、省（区）监测、共建共验室建设，

管实验室监测构成的多元化的水质监测网络体系，不仅有助于改善省（区）实验室条件，提升水而且也有助于在流域与省（区）之间质监测能力，

实现流域水质监测的无缝对接，为实现水功能区达标考核目标提供有效途径。

32

河南工业大学学报（社会科学版）第9卷

ANALYSISOFTHEINTERGOVERNMENTALCOOPERATION

INBUILDINGACONDOMINIUMLABORATORYFORMONITORINGTHEWATERQUALITYOF

THEYELLOWRIVERBASIN

JIDe-shang1，WANGXia2

（1．SchoolofPublicAdministra，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou450001，China；2．WaterEnvironmentMonitoringCenteroftheYellowRiverBasin，Zhengzhou450004，China）Abstract：ThewaterqualitymonitoringoftheYellowRiverBasinisanimportantbasicjobinwaterresourcesprotection．Cooperationinbuildingacondominiumlaboratoryinvolvingtheparticipatingoftheagenciesandregional（provincial）governmentinthebasincansolvethepracticalproblemssuchasashortageofcapacityandstaffwhomonitorthewaterqualityintheYellowRiverBasin，whichhelpstoovercometheshortcomingsofthewaterqualitymonitoringunderthecurrentmanagementsystem．Withfunctionalcomplementationbetweenprovinces（regions）inthebasin，thecoverageofwaterqualitymonitoringcanbemaximizedsoastoprovidestrongtechnicalsupportforthegovernmentinimplementingthemoststringentwatermanagementsysteminthenewsituationaswellasfortheprotectionofwaterresourcesandtheconstructionofecologicalcivilization．Keywords：theYellowRiverBasin；waterqualitymonitoring；intergovernmentalcooperation；buildingacon-dominiumlaboratory（上接第27页）

AHORIZONTALCOMPARISONOFTHETECHNOLOGICAL

INNOVATIONCAPABILITYOFTHESTRATEGICEMERGING

INDUSTRIESINHENANPROVINCE

ZHAOWen-wu

（SchoolofTextile，ZhongyuanUniversityofTechnology，Zhengzhou450007，China）

Abstract：Sincethefinancialcrisis，alllevelsofgovernmentintheworldhavebeenfocusingonthestrategice-mergingindustries．Thispaperselectsseveralindexessuchasinvestmentinresearchanddevelopment（R＆D），salesofnewproducts，volumeofbusinessintechnicalmarketsandthenumberofpatentlicense．Itthenconductsacomparativeevaluationofthetechnologicalinnovationcapabilityofthestrategicemergingin-dustriesinHenanProvince，GuangdongProvince，ShandongProvince，Beijing，Shanghai，JiangsuProvinceandHubeiProvinceinCentralChina．TheresultshowsthatHenanProvinceisafarcryfromthesedevelopedprovincesandfallsbehindHubeiProvinceaswellinthetechnologicalinnovationcapabilities．ThenthepapergivessuggestionsonhowtodevelopthestrategicemergingindustriesinHenanProvinceintheyearstocome．Keywords：HenanProvince；strategicemergingindustry；technologicalinnovationcapability；comparison；suggestion

中国新技术新产品

2011NO.24

ChinaNewTechnologiesandProducts

生态与环境工程

黄河流域水资源可持续利用的研究分析

李

蓉

（黄河水利委员会上游水文水资源局，甘肃兰州730000）

摘

要：黄河流域大部分地区属干旱半干旱地区，水资源贫乏，缺水已成为沿黄地区社会经济可持续发展的主要制约因素。本文针

对黄河流域水资源现状以及管理中存在的问题，提出相关建议，以促进黄河水资源的可持续开发利用。

关键词：黄河流域；水资源；可持续利用中图分类号:S273文献标识码:A一、黄河流域水资源现状

黄河是我国第二大河，以其占全国河川径流2％的有限水资源，承担着本流域和下游引黄灌区占全国15%的耕地面积和12%的人口供水任务，同时还要向北京、天津、河北、青岛等远距离调水，是西北、华北地区的重要

水源。

自20世纪70年代以来，沿黄地区对黄河水资源进行了大规模的开发利用。目前，流

域内已建大、中、小型水库3100余座，总库容580亿m3

，修建引水工程4500余处，提水工程2.9万处；在黄河下游还兴建了向黄淮海

平原地区供水的引黄涵闸94处；

另外还建成了\"引黄济青\"、

\"引黄人卫\"、\"盐环定扬黄供水\"等工程。黄河供水范围从新中国成立

初期主要集中在宁夏、

内蒙古河套灌区、陕西关中地区、山西汾河流域，扩大到目前沿黄九省区和河北、天津、青岛，引黄灌溉面积由1950年的80万h㎡，发展到目前的750万h㎡。此外，黄河还担负着沿黄50多座大中城市、420个县(旗)城镇人口、晋陕宁蒙部分地

区能源基地和中原、

胜利油田的供水任务。黄河水资源的综合开发利用，改善了上中游部分地区的生态环境，解决了农村2727万人的

饮水困难。但是进人90年代以来，

黄河出现了水资源供需矛盾加剧、下游断流频繁、干支流水质污染严重等前所未有的新情况，黄河水资源短缺已成为黄河流域及其邻近地区区域社会经济可持续发展的制约因素。从档案资料看，黄河流域何30年左右有一个旱灾大循环。以近百年为例，1877年（清光绪三年)，

特大旱年；

1900年至1901年，(1929年)民国18年、1960年、1995年至1997年，都是大旱年。另据分析，近10年黄河流域来水相当于70%的中等枯水年，黄河流域缺水20亿m3至50亿m3，预计到2010年左右，中等枯水年

缺水达100亿m3

，并且流域内用水结构也将发生较大变化，生活及工业用水所占比例将由现状的20%提高到2010年的30%，且对供水保证的需求较高。因此，黄河流域水资源短缺与流域及相关地区日益增长的用水需求之间的矛盾将长期存在。

二、黄河流域水资源管理中存在的主要问题

总体上看，目前黄河流域水资源短缺与浪费现象并存，一方面供水紧张，另一方面，

水资源管理体制不完善，利用效率较低。

导致存在的主要问题包括：

1、流域内未形成水资源统一管理与分级管理相结合的管理体制，流域机构在水资源管理、利用、保护中缺乏强有力的管理手段和调控能力。

目前，政府职能交叉、重叠，水资源分类、分部门管理，未形成水资源统一管理与分级

-214-

中国新技术新产品

管理相结合的管理体制，未实现由传统水利向现代城市水务的转变。对水源、自来水供应、排水及污水等未实行一体化管理，管理仍

是条块分割，各地区、

各部门仍是\"分兵而治\"的局面。从本市的情况看，水资源并未有效整合，管理和调度脱节，影响了黄河水资源整体优化配置和综合效益的发挥。另一个方面流域机构缺乏应有的权威。具体到黄河水资源保护来说，我国目前的管理体制是在中央统一领导下，以行政区为单元的块块管理为

主，在国家《环境保护法》、《水法》和《水污染防治法》

中，流域机构及流域内水资源保护机构没有明确的法律地位，没有明确的职责、

权利和义务，各级水行政主管部门也缺乏可操作的水资源保护法规，这使得流域机构和水行政主管部门在开展水资源保护工作时法律依据不足，想管的事情管不了，想办的事情办不成。另外，监督管理体制尚不健全，以《取水

许可监督管理》

为例，黄河取水许可制度虽已全面实施，但有效监督尚不到位，与省区在管理职责、权限的划分方面不够明确，用水监督管理工作还很薄弱，影响了流域水资源的管理。

2、黄河水资源可持续利用观念淡薄，水资源管理工作面临较大阻力。

《水法》第七条规定：国家对水资源依法实行取水许可制度和有偿使用制度。但受思维定势和宏观环境的影响，水资源管理阻力

重重。一是群众观念陈旧，

影响水资源管理。长以来，人们对水资源是\"取之不尽、用之不

竭\"的自然资源的观念根深蒂固，

节约、保护的意识淡薄。由于利益的驱动，部分单位和个人对水资源的无限制开发利用，违反水资源管理法规的行为还时有发生；二是社会法制环境不利于水资源管理。部分基层干群水法规意识淡薄，依法开展水事活动的自觉性不强；三是受经济条件的制约，水资源管理手段比较落后，装备水平不高，影响管理效率的提升。

三、对策和建议1、树立水资源资产的理念长期以来，受传统的自然资源观影响，认为水资源不是资产，没有价值，可以任意使

用。随着经济的发展，

导致用水量急剧上升，使水资源的供给与需求之间产生了尖锐的矛

盾。因此，

改变传统的水资源管理观念，对各级政府来说尤为重要，特别是水资源严重缺乏的城市，将水资源作为一种资产来管理，承认它的价值并赋予它合理的价格，这是保证水资源优化配置、持续利用的必要途径。

2、依法治水、实现水资源的统一管理水资源是一种动态的多功能的自然资源。流域性是水资源存在的基本规律，水资源

管理必须以流域为单元，这是水资源统一管

理的一个基本原则。要加强国家对黄河水资源统一管理、统一调度、统一监督管理的体

制。

完善流域机构的建设，确定流域机构的法律地位，依法赋予流域机构水行政管理的职责，树立流域机构的权威，建立起以流域为主的黄河干流水资源统一管理和调度体制。

3、抓好水价管理，发挥综合效益

面对水资源日益缺乏的严峻形势，政府部门应把水价管理作为水资源管理的一项重要内容来抓，建立水资源有偿使用的合理水

价体系。

水资源具有公益性、生态性和不可替代的特征，不仅要满足人民生活、

生产、社会稳定和维系生态系统平衡的需要，还要协调各用水单位的利益，发挥综合效益。因此，应建立一种以政府宏观调控为主，市场调节为辅的水资源配置机制，充分发挥政府调控和市场配置的双重作用，保障水资源配置的科学合理性。

加强水资源管理、保护、合理开发利用是

提高水资源利用率、

发挥综合效益，保障经济发展的需要。黄河流域水资源管理工作直接影响着黄河两岸经济的发展，为适应国民经济发展的需要，必须加强对黄河水资源的统一管理，明确流域机构的法律地位，加大流域机构对水资源的管理力度；建立起区域城乡水务一体化管理体制；构筑合理的水价格机制；建立起水资源有偿使用制度；做好黄河水

资源的开源、

节流、保护工作，实现黄河水资源的可持续利用。

参考文献

[1]李国英.维持黄河健康生命［M］.郑州:黄河水利出版社,2008.

[2]刘莉，张伟利.农业水资源管理存在的问题与创新管理机制[J].中国新技术新产品，2010(4)：237.

[3]丁东华.陕西水资源管理的实践与思考[J].陕西水利，2009(6):7-9.

[4]李遵栋，高磊，高瑞峰.黄河河口水资源管理现状、问题及建议[J].山东水利，2009(1):96-

98.

第19卷第4期2008年8月

水资源与水工程学报

JournalofWaterResources&WaterEngineering

Vol.19No.4Aug.,2008

黄河流域水资源可持续利用调控方案研究

王义民,方卫民

(西安理工大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室,陕西西安710048)

摘　要:针对黄河流域水资源特点,重点研究了水资源开发利用、防洪防凌和生态环境保护三方面的调控措施,设置了2010年、2020年和2030年水平年的调控方案集。通过方案的调控计算,分析了跨流域调水、大型调节性水库、洪水资源化以及工农业节水等调控措施的效果,在此基础上提出了不同水平年解决黄河水问题的途径。关键词:水资源;调控措施;调控方案集;黄河流域

中图分类号:TV213.2　　　文献标识码:A　　　　文章编号:1672-643X(2008)04-0001-05

Researchonthecontrolschemesofsustainabledevelopmentof

resourcesinYellowRiverBasin

WANGYi-min,FANGWei-min

(KeyLabofNorthwestWaterResourcesandEnvironmentEcologyofMOEatXAUT,Xi'an,Shaanxi710048,China)

Abstract:AccordingtothecharacteristicsoftheYellowRiverwaterresources,controlmeasuresofthedevelopmentandutilizationofwaterresources,floodcontrol,andprotectionofecologyen-vironmentoftheecologyarestudied.Controlschemesarealsosetupfor2010,2020and2030levelyear.Thecontroleffectofinter-basinwatertransfer,largereservoirs,floodresourceuti-lizationandindustryandagriculturewatersavingapproachesareanalyzed,basedonwhich,mea-suresthatcouldresolvetheYellowRiverwaterproblemsarebroughtforwardbyschemeregulat-ingofdifferentlevelyear.

Keywords:waterresources;controlmeasures;controlschemes;YellowRiverBasin　　黄河目前面临的水资源短缺、洪水灾害加剧和生态环境恶化的问题严重制约了流域社会经济的可持续发展,威胁着生态环境系统的安全。为实现黄河流域人口、资源和环境的协调发展,必须采取综合措施对水资源的开发利用进行调控。本文在研究水资源开发利用、防洪防凌和生态环境保护三方面的调控措施基础上,设置了2010年、2020年和2030年水平年的调控方案集,采用文献[1]的数学模型,对不同水平年黄河流域水资源可持续利用方案进行了计算与分析。

急五方面。在节水方面,考虑不同的用水要求,调控措施可分为工业节水、生活节水和农业节水;在开源方面,要通过新建水源工程、洪水资源化、跨流域调水、废污水回用等措施增加可供水量;水资源配置则包括水库调蓄、流域内调水和多种水源的联合运用等措施;管理落后也是黄河水资源不能合理利用的重要原因,管理措施包括体制与机制、政策法规和经济等。

(2)防洪防凌调控措施。防洪防凌调控措施包括工程措施和非工程措施两类。工程措施涵盖增加防洪库容、堤防建设、滩区滞洪区安全建设和必要的防洪抢险;非工程措施包括防洪决策支持系统、防洪保险基金制度和防洪调度管理等方面。

(3)生态与环境保护调控措施。生态与环境调控措施包括建设、保护、控制和管理。建设和保护又可分解为水土保持建设、水污染防治工程建设、拦沙工程建设、排沙工程建设和防沙工程建设。控制措施包括调水调沙运用、水土保持监测和水污染监测等。

1　水资源可持续利用调控措施

1.1　调控措施分类

根据黄河水资源开发利用存在问题,调控措施可分为水资源开发利用、防洪防凌和生态环境保护

三大类。

(1)水资源开发利用调控措施。对水资源开发利用进行调控,主要包括节水、开源、配置、管理和应

收稿日期:2008-04-21;　修回日期:2008-05-29

基金项目:国家自然科学基金资助项目(50709027);陕西省自然科学基金资助项目(2006D09)

作者简介:王义民(1972-),男(汉族),山西新绛人,博士,副教授,主要研究方向为水资源规划与管理。2　　　　　　　　　　　　　　　　　水资源与水工程学报　　　　　　　　　　　　　　　　　2008年

1.2　可持续利用水资源调控措施

黄河流域水资源可持续利用调控措施,可依据流域或区域的社会、经济、生态和环境等方面的具体情况选取各种措施组合。如对于资源性缺水地区可以偏重于采用加大节水以及扩大其他水源利用量的措施,提高用水效率;对于水资源丰沛的工程性缺水地区,可侧重加大供水投入;对于因水质较差而引起的污染性缺水,可侧重于污水处理再利用的措施和节水措施。黄河流域水资源调控涉及的调控措施主要有以下几种:

(1)农业强化节水调控措施。该措施是指进一步提高灌溉利用系数,降低灌溉毛定额。黄河流域2010、2020和2030水平年拟定农业强化节水的需水量相对于需水预测基本方案分别减少10%、5%和2%。其中,需水预测基本方案,是指在现状节水水平和相应的节水措施基础上,基本保持现有节水投入力度,并考虑最近20年来用水定额和用水量的变化趋势,所确定的需水方案。

(2)工业强化节水调控措施。指进一步降低工业用水增长率,或者采取节水工艺、提高重复利用率等手段与措施,以减少工业用水量。黄河流域2010、2020和2030水平年工业强化节水调控手段的需水量相对于基本方案分别减少10%、5%和2%。

(3)南水北调中东线生效后置换黄河向流域外工业生活供水调控措施。该调控措施主要是考虑南水北调中线和东线生效后,置换黄河向流域外的供水量。按照黄河1987年分水方案,该供水量包括三部分:向河北、天津供水20×108m3和向青岛供水10×10m。考虑不同的置换水量,调控措施主要有不置换、置换20×108m3和置换30×108m3三组。

(4)洪水资源化调控措施。主要是考虑黄河小浪底水库的风险调度,即汛末提高汛限水位,9月份提高汛限水位后可增加调节水量20×10m,具体各年增加的蓄水量可由供需平衡分析确定。

(5)污水资源化调控措施。城镇工业、生活污水资源化按各用水点供水量等比例资源化,工业及城市生活用水保证程度高,供水量近似等于需水量。通过计算,2010、2020和2030水平年污水资源化数量分别为3×10m、6×10m和9×10m。(6)南水北调西线工程调水调控措施。按照规划,2020水平年南水北调西线工程第一期调水40×108m3,因此,该水平年考虑调水40×108m3的调控措施。作为对比分析,又考虑西线工程实现调水90

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×10m调控措施力度,目的是分析该调控措施力度对其它调控措施的等效替代作用。2030水平年西线工程第一、二期规划调水90×108m3,该水平年设置调水90×108m3的调控措施,同时,又考虑了只实现调水40×10m调控措施力度。

(7)引汉济渭或引洮济渭调控措施。这两个调水方案引水量都为10×108m3,2020水平年生效,目的是为了解决渭河流域缺水的现状,目前研究将二者作为互斥的调控措施。

(8)黄河干流骨干工程调控措施。该措施一方面要考虑更新改造、续建配套现有水利工程可能增加的供水能力以及相应的技术经济指标,另一方面要考虑规划的水利工程,重点是新建大中型水利工程的供水规模、范围和对象。黄河干流目前已经兴建的可增加供水能力的水利工程主要有龙羊峡、刘家峡、三门峡和小浪底等,干流规划的其它大型水库还有大柳树、碛口、古贤等,黄河支流也兴建了大量的中小型蓄、引、提、调等工程,另有一些规划水源点。

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3

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2　不同水平年水资源开发利用方案

根据上述调控措施,遵循水资源供给侧与需求侧双向多维调控的原则,考虑工程实施的可能性以及各地区的均衡发展等因素,确定了黄河流域不同水平年的水资源开发利用方案。2010水平年调控方案设置以节水为主要调控手段,分析节水与南水北调中东线调水置换外调水量的效果,并考虑其他因素的变化,生成调控方案22个,见表1。2020水平年流域供需矛盾的进一步加剧,考虑以南水北调中东线调水30×108m3和西线一期调水40×108m3为主要调控手段,分析引洮济渭和引汉济渭以及古贤、大柳树水库对流域水资源调控供需的影响,生成调控方案30个。2030水平年以大数量的南水北调调水为主要措施,分析南水北调一期调水40×10m

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与二期调水90×10m的调控效果,生成调控方案18个。

在以上各水平年方案设置中,污水资源化作为各方案可选择的调控措施进行组合;洪水资源化则是调控方案均采用的风险调度措施;而大柳树、古贤作为工程调控措施,其选择又不同,大柳树水库是作为西线南水北调工程的配套工程;而古贤水库的主要作用是调蓄中游的水量时空分布、改善中下游水资源配置,同时可拦截泥沙减少中下游河床的淤积,在2020水平年方案集中作为对比调控措施。

第4期　　　　　　　　　　　　王义民,等:黄河流域水资源可持续利用调控方案研究

表1　2010年黄河流域水资源调控方案集

方案名称

中东线置换工业强化节水/10%农业强化节水/10%污水资源化/6×108m3洪水资源化　　方案名称中东线置换

工业强化节水/10%农业强化节水/10%污水资源化/6×108m3洪水资源化

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初始方案方案1方案2方案3方案4方案5方案6方案7方案8方案9方案10方案11

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方案12方案13方案14方案15方案16方案17方案18方案19方案20方案21方案2220★★★

20★★★★

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30★★★★20

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3　调控结果

3.1　2010水平年各方案调控结果及分析

表2为应用文献[1]的数学模型,对2010水平年方案集进行调节计算的调控结果,通过方案对比分析,可得出以下结论:

(1)方案22通过实施工农业节水10%、污水资源化3×108m3、洪水资源化20×108m3以及中东线置换30×10m等综合调控措施后,流域缺水量最小。缺水主要表现为支流如渭河、汾河和宁蒙支流等的工程性缺水。

(2)通过对方案集的调控结果对比,可以分析各种调控措施的实施效果:方案3实施农业节水调控措施效果相对较为明显,和方案1没有考虑农业节水相比,农业节水10%可压缩需水量37.15×10

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　表2　2010水平年各方案调控结果　108m3,108kW·h方案名称

需水量供水

缺水量

工业农业合计

生态水量

发电量

初始615.66552.741.7261.262.92211.30299.62方案1595.66537.331.7256.6158.33211.51300.40方案2579.79531.110.9247.7648.68212.11303.96方案3558.51526.371.4130.7332.14212.18308.53方案4542.64513.160.9028.5829.48219.62310.53方案5595.66546.971.7746.9248.69216.62305.74方案6595.66548.811.6645.1946.85214.84306.22方案7579.79541.830.9337.0337.96216.05309.21方案8558.51534.861.5022.1523.65223.30314.69方案9542.64521.530.9120.2021.11230.89317.52方案10585.66540.581.4043.6845.08213.54305.12方案11569.79533.140.8235.8336.65216.57311.02方案12548.51526.211.2621.0422.30222.45315.58方案13532.64512.960.7418.9419.68231.40317.57方案14585.66544.331.5639.7641.33219.41308.67方案15585.66544.881.6639.1241.78218.78308.40方案16569.79532.890.9335.9636.90224.98310.36方案17548.51525.801.5021.2122.71232.36315.51方案18532.64512.500.9119.2320.14239.92317.65方案19585.66545.411.4038.8540.25218.71306.42方案20569.79535.780.8233.2034.01223.93312.07方案21548.51526.571.2620.6821.94232.09316.12方案22532.64513.300.7418.6019.34241.07318.14

m,使流域缺水量减少26.19×10m,同时将生态水量由211.51×10m提高至212.18×10m;在此基础上,方案4实施工业节水10%的调控措施,比方案3可进一步减少需水量15.87×108m3,减少缺水2.66×108m3,增加生态水量7.44×108m3。

(3)南水北调东、中线的实施,可减少黄河的供水范围、缓解供水压力。方案5中线置换20×10m

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8

3

的调控措施,同初始方案相比,可使流域缺水量减小14.23×10m,增加入海水量5.32×10m;方案14东线置换30×108m3,同方案5相比,减少缺水量7.36×108m3,增加入海水量2.79×108m3。

(4)方案1通过洪水资源化将小浪底后汛期的洪水转化为资源水,而增加汛后的可供水量,在一定程度上可缓解下游非汛期供水的紧张形势,同初始方案相比,可增加供水4.59×10m,但同时会减少相应数量的汛期冲沙水量。8

3

　　(5)2010水平年污水资源化3×108m3数量较小,对于改善流域水资源供需矛盾效果不明显,但可改善流域水环境。

(6)初始方案的流域梯级发电量仅为299.62×108kW·h,低于流域梯级多年平均发电量319.93×108kW·h。随着调控措施的实施,流域梯级电量不断增加。

基于上述对调控措施和调控结果的分析,可以4　　　　　　　　　　　　　　　　　水资源与水工程学报　　　　　　　　　　　　　　　　　2008年

看出解决2010水平年黄河流域水资源问题较为合理的调控措施为中东线调水30×108m3,工、农业节水10%,实施洪水资源化,并在缺水较为严重的支流实施污水资源化。

3.2　2020水平年调控结果分析

表3为2020水平年各方案调控结果,通过方案对比分析,可得出以下结论。

108m3,108kW·h

合计

86.3941.6434.2632.0827.0220.2431.9929.5024.5118.6935.4732.5327.7021.0732.8230.3825.6519.7928.6925.9324.1220.9426.8825.0123.4321.5326.4924.1922.6920.7123.46

生态水量210.05215.72217.02221.75225.44226.01221.79227.62230.02232.61218.30222.20226.11232.84222.62228.55231.17233.72221.88225.99232.86238.73226.89233.20239.04245.33226.49232.37238.30244.50267.02

发电量293.71297.39384.54386.90391.61392.91387.15390.77392.36393.99449.07451.51462.86462.76452.32453.86464.48462.90456.96460.16465.04471.76392.57392.62393.55394.26463.63459.91468.95472.43432.21

表3　2020水平年各方案调控结果

方案名称初始方案方案1方案2方案3方案4方案5方案6方案7方案8方案9方案10方案11方案12方案13方案14方案15方案16方案17方案18方案19方案20方案21方案22方案23方案24方案25方案26方案27方案28方案29方案30

需水量

工业414.48396.43414.48414.48396.43396.43414.48414.48396.43396.43414.48414.48396.43396.43414.48414.48396.43396.43414.48414.48396.43396.43414.48414.48396.43396.43414.48414.48396.43396.43414.48

农业266.7226.1236.7226.1236.7226.1236.7226.1236.7226.1236.7226.1236.7226.1236.7226.1236.7226.1236.7226.1236.7226.1236.7226.1236.7226.1236.7226.1236.7226.1236.7

合计706.18647.53676.18665.58658.13647.53676.18665.58658.13647.53676.18665.58658.13647.53676.18665.58658.13647.53676.18665.58658.13647.53676.18665.58658.13647.53676.18665.58658.13647.53676.18

供水611.98580.89602.90597.47594.79616.92608.50606.11602.29619.19611.08608.62603.84615.71608.05605.43601.46618.36610.20607.48602.74622.49616.39610.44601.82624.30614.65609.01601.59624.69627.72

缺水量

工业5.624.306.805.666.464.605.824.825.533.886.655.666.464.605.824.725.533.885.734.765.584.115.124.264.984.115.124.264.984.114.89

8

农业80.4637.3427.1526.1220.2715.3525.8624.3718.6814.5128.5226.5720.9416.1826.7025.3619.8315.6222.6520.8618.2516.5421.4620.4518.1617.1421.0619.6217.4316.3218.57

3

　　(1)2020水平年,在南水北调西线工程、引洮济渭、大柳树工程投入使用后,工农业节水的实施效果没有2010水平年明显。增加农业节水的方案比没有节水措施的方案只减少流域缺水7.24×108m3,增加生态水量8.42×10m;增加工业节水调控措施后与仅有农业节水方案相比,可使流域缺水量减少6.78×108m3,增加入海生态水量0.57×108m3。

(2)跨流域调水措施实施效果对比:实施中东线置换30×10m、西线调水40×10m、引洮济渭8

3

8

38

3

10×10m以及大柳树水库等措施后,流域缺水量可减少22.95×108m3,增加入海生态水量16.89×108m3;方案29实施中东线置换、西线调水40×108m、引汉济渭10×10m以及古贤水库等调控措施,流域缺水量可减少20.93×108m3,增加入海生态水量28.78×10m;西线调水90×10m与调水40×108m3相比,可进一步增加生态水量45.23×108m3。

(3)大型调节性水库作为南水北调西线的配套8

3

8

3

3

8

3

第4期　　　　　　　　　　　　王义民,等:黄河流域水资源可持续利用调控方案研究

5

工程对于改善流域水资源时空分布具有重要作用。在实施跨流域调水工程之后,必须适时投入古贤和大柳树水库增加流域的调蓄能力。古贤、大柳树水库可增加供水、拦截大量中游泥沙,同时能大大提高流域梯级发电量。

(4)随着大量的外援水的调入,流域水资源供需形势得到改善的同时,梯级电站发电量也有了一定的提高。实施中东线置换30×10m、西线调水40×108m3、引洮济渭10×108m3以及大柳树水库等调控措施后,梯级电量增加96.61×108kW·h。实施中东线置换、西线调水40×10m、引汉济渭10×108m3以及古贤水库等调控措施,梯级电量增加175.05×108kW·h。

(5)通过对2020水平年不同调水方案调控结果的比较可以看出,调水数量相同而调水水源和受水区范围不同对流域水资源供需平衡的贡献也不

8

38

3

同:引洮济渭与引汉济渭均引入相同数量的水量,在实施单一调控措施时引汉济渭更益于缓解流域尤其是渭河的供需矛盾,而实施组合调控措施时引洮济渭则相对优于引汉济渭;单独增加南水北调西线调水数量至90×108m3,增加的调水不能弥补支流由于工程取用条件所限而出现的工程性缺水,而多措施、多线路组合调控实施效果相对明显。

综上分析,通过调控增加了2020水平年流域的水资源供给水平,减少了流域缺水量和缺水范围,提高了入海生态水量和流域梯级电量,极大地改善了流域经济、社会和生态环境的发展状况,由此可见调控措施能够完成多维调控对流域经济、社会和生态改善的目标。

3.3　2030水平年调控结果分析

表4为2030水平年各方案调控结果,通过方案对比分析,可得出以下结论。

108m3,108kW·h

合计131.5672.5451.6649.1147.8545.6642.8840.5539.1437.6835.6231.4830.6130.2729.3730.0928.9828.5427.63

生态水量210.03211.49216.61217.55219.08220.36217.78219.54220.38223.05214.57240.42243.05245.50248.06249.00251.96253.79257.00

发电量282.71424.18450.27451.18453.82455.71453.75456.51458.33457.97523.96525.36526.25528.85534.75533.81533.66535.70537.93

表4　2030水平年各方案调控结果

方案名称初始方案方案1方案2方案3方案4方案5方案6方案7方案8方案9方案10方案11方案12方案13方案14方案15方案16方案17方案18

工业414.48414.48414.48396.43396.43414.48414.48396.43396.43414.48414.48414.48414.48396.43396.43414.48414.48396.43396.43

需水量农业266.7236.7226.1236.7226.1236.7226.1236.7226.1236.7226.1236.7226.1236.7226.1236.7226.1236.7226.1

合计706.18676.18665.58658.13647.53676.18665.58658.13647.53676.18665.58676.18665.58658.13647.53676.18665.58658.13647.53

8

3

供水629.29625.36621.96621.22617.85630.64627.36626.44624.26670.87645.01640.97639.11635.10646.40642.60640.84636.84629.29

工业9.618.198.017.477.967.477.126.617.066.618.848.848.268.768.237.847.307.777.28

缺水量农业121.8564.3543.6541.6439.8938.1935.7633.9432.0831.0726.7822.6422.3521.5121.1422.2521.6820.7720.35

　　(1)实施南水北调西线调水40×10m加引汉济渭10×10m,可使流域缺水减少42.02×10

3

8

3

8

3

8

108kW·h。南水北调工程在很大程度上能够改善流域发电情况,实施南水北调中东线置换30×10

3

8

3

8

38

m,生态水量增加1.2×10m;而实施西线调水90×108m3、引汉济渭10×108m3,使流域缺水量减少78.94×108m3,生态水量增加4.28×108m3。(2)2030水平年由于流域供需矛盾加剧,已严重影响了梯级电量,流域梯级电量仅为282.71×m和西线调水40×10m、引汉济渭10×10m,辅以污水资源化以及工农业节水2%等措施组合实施,使流域梯级电量提高至457.97kW·h,增加发电量175.26×108kW·h。

(下转第19页)第4期　　　　　　　　　　　　武文波,等:基于SVG技术的WebGIS地图研究与制作19

　　这种方式不仅可以提高效率和精度,而且对原始数据进行了充分利用,还可以按照我们的方式对XML文件进行编辑。

参考文献:

[1]刘吉夫,陈禺页,陈棋福,等.WebGIS应用现状及发展趋

势[J].地震,2003,23(4):10-20.[2]赵改善.SVG:一种前景光明的地学绘图技术.勘探地球

物理进展,2002,25(6):47-54.

[3]SVG.http://www.w3.org/Graphics/SVG.

[4]吴志方.基于DOM的SVG编辑器.[D].华中科技大

学,2002.

[5]张娜娜.基于GML/SVG的WebGIS试验模型[D],西

南交通大学,2006.

[6]王家耀,王建涛.基于SVG的地理信息编码与DOM交

互解析实现[J].测绘学院学报,2005,22(2):79-81.[7]骆炎民.XML的webois实现模型及其数据共享.华侨

大学学报(自然科学版),2005,26(4):432-435.[8]陈春来,石纯,吴丹.论webGIS及其发展趋势.衡阳师

范学院学报,2004,3(25):98-101.

5　结　语

作为新的WebGIS图形技术,SVG有着许多先进的技术特点:¹完全的矢量格式。º具备较好的兼容性。»SVG文档是结构化的数据,即DOM(Docu-mentObjectModel,文档对象模型)接口,从而简化了内容的管理;SVG可以通过图形元素属性修改来实现图形资源的重用和借用。¼提供动态图形功能。½提供交互图形功能,可以用脚本控制用户与用户的交互。¾SVG文档是基于文本的。¿SVG文档可以包含多种非图形信息,包括多媒体(音频和视频)数据。ÀSVG具有丰富的免费软件和开放源码。由此可知,基于SVG的Web地图表示,有着GIF或者JPEG地图无法比拟的优点。

(上接第5页)

　　(3)2030水平年在工农业节水和污水资源化实施成本和费用较高的情况下,中东线置换30×10m和西线调水40×10m、引汉济渭调水10×108m3的方案与中东线置换30×108m3和西线调水90×10m、引汉济渭调水10×10m的调水方案均可解决流域水资源的供需矛盾问题,同时可增加生态水量,而后者对流域供需以及生态环境的改善程度更大,需进行效益和成本的比较来优选方案。

8

3

8

3

8

3

8

3

实现黄河流域的可持续发展提供了科学依据。参考文献:

[1]畅建霞,黄强,王义民,等.黄河流域水库群多目标运行

控制协同方法研究[J].中国科学(E辑),2004,34(S1):175-184.

[2]李国英.维持黄河健康生命[M].郑州:黄河水利出版

社,2005.

[3]高季章,王浩,等.黄河治理开发与南水北调工程[J].中

国水利水电科学研究院院报,1999,(1):27-34.[4]HydeKylieM,MaierHolgerR,ColbyChrisB.Relia-bilityBasedapproachtomulticriteriadecisionanalysisforwaterresources[J].JournalofWaterResourcesPlanning&Management,2004,130(6):429-438.[5]蒋晓辉,刘昌明.黄干流水资源量可再生能力的评判和

调控[J].水利学报,2004,35(12):77-83.

4　结　语

根据黄河流域水资源特点,分别从水资源开发利用、防洪防凌和生态环境三方面研究了流域水资源调控措施,并制定了基于多维调控措施集成的调控方案的拟定原则,在此基础上,设置了2010、2020和2030三个水平年的调控方案集。通过方案的调控计算,提出了不同水平年解决黄河水问题的途径,为

中国人口#资源与环境 2010年 第20卷 第9期 CHINAPOPULATION,RESOURCESANDENVIRONMENT Vol.20 No.9 2010

黄河流域水资源可再生能力评价的云模型

贾 琦1 段春青2 陈晓楠3

(1.武汉大学经济与管理学院,湖北武汉430072;2.北京师范大学水科学研究院,北京100875;

3.南水北调中线干线工程建设管理局,北京100038)

*

摘要 对流域水资源可再生能力进行科学评判,针对评价中存在随机性及模糊性的特征,建立起基于云理论的流域水资源可再生能力综合评价模型。综合考虑水资源条件、社会经济条件及用水条件等11个指标建立水资源可再生能力评价指标体系,利用二元模糊对比法确定各个指标权重,借助云模型定量描述单指标条件下待评价区域水资源可再生能力的等级,并通过模糊变换,确定综合评判等级。云模型将不确定性概念的模糊性和随机性有机地结合在一起,用隶属函数描述评价等级的模糊性,并利用超熵概念考虑隶属度本身存在的随机性,更符合实际评判的情况。应用该模型对黄河流域9个行政分区的水资源可再生能力进行了综合评价,研究表明黄河流域的水资源可再生能力总体上较弱,其中宁夏和内蒙古最弱,其主要原因在于水资源总量短缺且水资源效率低,急需采取相关措施节流开源、提高产业用水效率,特别是需要进一步实施节水灌溉措施,降低农业灌溉定额,从而提高区域的水资源可再生能力。关键词 水资源可再生能力;云模型;综合评判

中图分类号 TV213.4 文献标识码 A 文章编号 1002-2104(2010)09-0048-05

doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2010.09.09

水资源可再生能力是指某一流域或区域水环境,在现有或近期科学技术和社会经济能力支撑下,通过水自然循环与社会营造,循环利用水资源的能力[1]。区域水资源可再生能力的评价是该地区水资源开发利用决策的依据。黄河流经我国北方干旱,半干旱地区,是西北、华北地区重要水源。黄河流域地处我国半干旱、半湿润地区,多年平均降水量在200-600mm之间,属资源性缺水区域。近年来,随着区域国民经济发展,黄河流域及沿黄地区生态环境建设,工农业生产和人民生活对黄河水资源的需求不断增加,导致黄河水资源供求关系的全面紧张,生态环境恶化,20世纪70年代以来黄河断流频繁,黄河水资源可再生性面临严重的挑战。对黄河流域水资源可再生能力进行系统研究和科学评判是实现流域水资源可持续利用、实现当地社会经济可持续发展的基础。通过分析黄河流域及其所辖行政区域的水资源可再生能力大小,发现影响水资源可再生能力的制约因素,以便能够及时采取相应措施,改善当地水资源情势,研究具有重要的现实意义。此外,由于影响水资源可再生能力因素众多,评价指标间关系复杂,各单项指标的评价结果往往不相容,因而水资源可再生能力的评价是多指标综合评价问题。许多学者应用各种综合评价方法对水资源可再生能力的评价进行了研究,

收稿日期:2010-04-04

如沈珍瑶利用灰色关联分析方法与模糊综合评判法对黄河流域水资源可再生能力进行了研究[2];杨晓华分别提出了水资源可再生能力综合评价的遗传投影寻踪方法、遗传加权物元模型等[3];陈守煜建立了基于可变模糊集理论的水资源可再生能力评价型

[4]

。模糊综合评判相对完善成

熟,但是隶属函数一旦为精确数值表达后,就不在有丝毫模糊性了;投影寻踪法需要结合某种非线性优化方法求解模型参数,计算较为复杂。特别地,这些传统的评价方法在考虑评价指标的定量描述的不确定性、评价结果等级判定的不确定性时,未有考虑这些描述本身的不确定性,容易造成评价结果的不准确。本文针对上述不足,将定性与定量相互转换的云模型引入水资源可再生能力研究中,将评价等级的模糊性和随机性有机的结合在一起,以黄河流域为实例,实现区域水资源可再生能力的不确定性评价,研究具有理论意义。

1 云模型理论

1.1 云概念及其数字特征

云模型是我国李德毅院士提出的,是在传统模糊数学和概率统计的基础上建立起来的不确定性定性与定量互

作者简介:贾琦,博士,高工,主要研究方向为调水企业管理、水资源管理。*中国水利水电科学研究院开放基金(No.IWHR02009002)项目资助。

#48#贾琦等:黄河流域水资源可再生能力评价的云模型

换模型。它把不确定概念的模糊性和随机性有机地结合在一起,实现了不确定语言值与定量数值之间自然转化[5-6]。云的定义如下:

定义1 设U是一个用精确数值表示的定量论域,C是U上的定性概念,若定量值xIu,且x是定性概念C的一次随机实现,x对C的确定度L(x)I[0,1]是有稳定倾向的随机数

LBUy[0,1]PxIU xyL(x)

则x在论域U上的分布称为云,每一个x称为一个云滴[7-8]。

从云的定义可以看出,云理论研究定性概念的量化方法。定性概念转换成一个个定量值,是个离散的转换过程,具有偶然性。每一个特定的点的选取是个随机事件,可以用其概率分布函数描述。云滴的确定度反映了模糊性,这个值自身也是个随机值,也可以用其概率分布函数描述。在论域空间中,大量云滴构成的云,可表征某一定性概念。

云用期望Ex、熵En和超熵He三个数字特征来整体表征一个概念。

期望Ex:云滴在论域空间分布的期望。通俗地说,就是最能够代表定性概念的点,或者说是这个概念量化的最典型样本。

熵En:定性概念的不确定性度量,由概念的随机性和模糊性共同决定。一方面En是定性概念随机性的度量,反映了能够代表这个定性概念的云滴的离散程度;另一方面又是定性概念亦此亦彼性的度量,反映了论域空间中可被概念接受的云滴的取值范围。用同一个数字特征来反映随机性和模糊性,也必然反映了它们之间的关联性。

超熵He:是熵的不确定性度量,即熵的熵。超熵用来度量云滴的隶属度的随机性,由熵的随机性和模糊性共同决定。

1.2 基于正态云的定性与定量转化模型

正态分布是概率理论中最重要的分布之一,通常用均值和方差两个数字特征;钟形隶属函数是模糊集合中使用最多的隶属函数。正态云模型是在二者基础上发展起来的全新模型。正态云具有普适性,可以它为基础进行定性概念的量化。

定义2 设U是一个用精确数值表示的定量论域,C是U上的定性概念。若定量值xIU,且x是定性概念C的一次随机实现,若x满足:x~N(Ex,En2),其中,En~N(En,He)2,且x对C的确定度满足

L=

(x-Ex)e2(Enc)22

一个定性概念可由正向正态云发生器产生,具体算法为:

(1)生成以En为期望值,He2为方差的一个正态随机数Enci=NORM(En,He2);

(2)生成以Ex为期望值,Enci2为方差的一个正态随

2

机数xi=NORM(Ex,Enci);

2

(3)计算Li=e-

(xi-Ex)2(Enci)

2;

(4)具有确定度Li的xi成为数域中的一个云滴;(5)重复步骤(1)到(4)n次,产生要求的n个云滴。所有的云滴组成了云,即为定性概念的表征。其中NORM为产生服从正态分布随机数的函数。

通常在生成正态随机数时,方差是不允许等于0的,因此在云发生器算法中通常要求En和He都大于0。极端地说,如果He=0,算法步骤(1)总是生成一个确定的值En,x就成为正态分布。更极端地说,如果He=0,En=0,那么算法生成的x就成为同一个精确值Ex,且L恒等于1。从这个意义上说,确定性是不确定性的特例。

当某一定性概念经云模型量化后,即利用期望、熵和超熵三个数字特征来描述概念,此时如果给定论域U1中的一个特定点a,通过云发生器可以生成这个特定点a属于概念C1的确定度。这样可以实现定量数值属于某一定性概念的程度,具体方法如下:

(1)根据定性概念的数字特征熵En和He超熵生成正态分布的随机数Enc=NORM(En,He2);

(2)根据期望值Ex和特定输入值a计算确定度L=exp[-(a-Ex)2

]。

2(Enc)2

2 基于云理论的综合评判模型

本文以云理论为基础,建立一种新的基于云的综合评价模型。设因素集为U={u1,u2,,,un},评价集为V={v1,v2,,,vm},因素权重集W={w1,w2,,,wn},它们均为有限集合。根据单因素的评价标准确定用云模型表示定性概念的数字特征,即(Ex,En,He)。设因素i,i=1,2,,,n对应的等级j,j=1,2,,,m的上、下边界值为x1i,j,x2i,j,则因素i对应的等级j这一定性概念可以用云模型表示,其中:

2

Exi,j=(x1i,j+xi,j)/2

(1)

由于边界值是从一种级别到另一种级别的过渡值,是一种模糊边界,应同时属于对应两种级别,即两种级别的隶属度相等,因此有

exp[-22

(x1i,j-xi,j)

]U0.5

8(Eni,j)2

则x在论域U上的分布称为正态云。

#49#中国人口#资源与环境 2010年 第9期

2

x1i,j-xi,j Eni,j=(2)

2.355

超熵Hei,j表示对熵的不确定性度量,反映出云滴的

表1 水资源可再生能力评价指标体系

凝聚程度,可以根据熵Eni,j值的大小,通过经验及试验取值,超熵值越小,云的厚度越小,反之亦然。

确定出各个指标对应的每个等级的云模型数字特征后,就可以根据待评价项目的各个指标值,利用前件云发生器计算得出隶属度矩阵R

r11 r21 , r1n

R=

r21 r22 , r2n, , , ,rn1 rn2 , rnm

值得注意的是,由云模型得出的隶属度矩阵不同于传统模糊数学中的隶属矩阵,它是随机矩阵。隶属度矩阵反映出了因素集U与评价集V存在的相关关系。权重集W是因素集U上的模糊子集,利用权重集与隶属度矩阵进行模糊转换得出评价集V上的模糊子集B。

B=WáR程度;á代表一种运算。

传统模糊数学方法多采用(@+)或(CD)运算,然后利用最大隶属度原则进行决策。这种方法容易得出较为武断的结果,不能反映事物本身界限的模糊性,损失的信息太多,有效度不高。特别是等级的隶属度相等情况下,最大隶属度原则会失效。因此,本文将利用模糊可变识别模型[9]计算综合评判等级。具体计算如下列各式所示:

ucj=1/[1+(其中

djg=[i=E1[wi(1-rij)]p]1/p djb=[i=E1[wi(rij)]]

nn

Tab.1 Evaluationindicatorsystemofwaterresources

reproducibleability

类别Projects

评价指标Indexes

单位面积水资源量(m3/(m2.a))单位面积地表水资源量(m3/(m2.a))单位面积地下水资源量(m3/(m2.a))

水资源条件

丰水年单位面积水资源量(m3/(m2.a))枯水年单位面积水资源量(m3/(m2.a))

干旱指数(倍比)降水量(mm)GDP增长率(%)

社会经济条件

农业总产值增长率(%)万元工业产值耗水率(m3/万元)

用水条件

牲畜用水定额(m3/头)

序号No.1234567891011

(3)

表2 水资源可再生能力评价指标标准

式中:B=(b1,b2,,,bm)表示评价项目隶属于等级的

指标序号No.

1234567

Tab.2 Indexesfordifferentwaterresources

reproducibleability

1级Grade1

2级Grade20.45-0.850.45-0.850.13-0.201.00-1.500.30-0.500.50-3.00

3级Grade30.17-0.450.15-0.450.08-0.130.40-1.000.10-0.30

4级Grade40.05-0.170.05-0.150.04-0.080.15-0.400.03-0.10

5级Grade50.00-0.050.00-0.050.00-0.040.00-0.150.00-0.03

0.85-1.250.85-1.250.20-0.271.50-2.000.50-0.700.00-0.50

djga

)]djb

(4)

3.00-15.0015.00-20.0020.00-25.00500-10007.25-7.756.00-8.00

100-5006.75-7.254.00-6.00

0-1006.25-6.752.00-4.002000-54999.50-11.50

1500-20001000-15008.25-8.75

7.75-8.25

(5)(6)

891011

10.00-12.008.00-10.000-5001.50-3.50

500-10003.50-5.50

p1/p

1000-15001500-20005.50-7.50

7.50-9.50

式中,ucj为样本关于级别j的非归一化综合相对隶属度;p为距离参数,本文取p=2;a为优化准则参数,本文取a=1。则待评项目的等级可由下式计算:

m

注:等级越小水资源可再生能力越强,等级越大说明水资源可再

生能力越弱

j*=

j=1

mEj#ucj

j=1

Eucj

(7)

价标准。

各指标的权重利用二元比较模糊决策分析法获得[9],如下所示:

(0.122,0.122,0.122,0.122,0.122,0.080,0.149,0.026,0.037,0.050,0.050)

黄河流域9个行政分区的指标值如表3所示:3.2 黄河流域水资源可再生能力计算

根据建立的水资源可再生能力指标体系、评价指标标

式中:j*为评价的等级程度。

3 黄河流域水资源可再生能力评价

3.1 黄河流域水资源可再生能力评价指标体系

根据资料的可获取性,综合考虑各方面的因素,建立黄河流域水资源可再生能力研究指标体系以及制定评价标准[2]。表1和表2分别是水资源承载力评价指标及评

#50#贾琦等:黄河流域水资源可再生能力评价的云模型

准,利用公式(1)-(2)将各个指标所对应的等级用相应的云模型表示,超熵取0.01,对于1级和5级这种边缘级别采用半云模型,如第1个指标单位面积的水资源量,第5个等级范围为0-0.05,则:

Ex=0.000

En=

0.05-00.05==0.042

-2ln0.51.177

(近似3级),云模型评价结果为3.45-3.52,处于3-4级之间。对山西、陕西、全流域等的评价情况与对青海的评价情况类似,因此,综合比较各种评价方法的评价结果,本文建立的云综合评判模型是可行的。

根据评价的结果看出,黄河流域整体水资源可再生能力总体上较弱,属3-4等级,主要原因为该区域本身属水资源较短缺地区,目前区域内水资源总量不足,而且水资源的利用效率不高。特别是流域内的宁夏和内蒙古的水资源可再生能力最弱,属4等级。从其指标值中可以看到宁夏和内蒙古的单位面积的水资源量极少,宁夏仅为01019m3/(m2.a),仅仅略高于山东省,在黄河流域所辖行政区中排倒数第二位,这是导致其水资源可再生能力弱的客观因素,但是水资源的利用效率是影响水资源可再生能力的另一重要因素,与山东省相比,宁夏的万元工业产值耗水率为5499m3/万元,是黄河流域所辖行政区中用水效率最低的区域,山东省只有404m/万元。综上分析,黄河流域特别是宁夏和内蒙古地区急需采取相关措施提高目前水资源可再生能力,一是进一步节流、开源,合理实施跨

3

根据各个区域对应的指标值,利用正向发生器算法产生隶属度矩阵,并利用(4)-(7)进行变换,计算得出不同区域的评价结果,如表4所示。

云模型与其它评价模型相比较,云模型的评价结果是随机的,表4中的结果是一次随机实现,但是其评价的结果必然在某一可接受的范围内,如对青海水资源可再生能力的多次评价结果为3.52,3.52,3.45,3.47,3.46,这体现出了评价的不确定性;云评价与其他评判模型的评价结果相比较来看,评价结果大体上是其他方法评价结果的综合,如对青海地区的评价,模糊可变集合、灰色关联分析、模糊综合评判结果为4级,而投影寻踪评价结果为3.3级

表3 各区域指标值

Tab.3 Indicatortableofdistricts

指 标

Indexes1234567891011

青 海Qinghai0.1370.1370.0610.1580.1172.3443.38.33.9819064.90

四 川Sichuan0.2780.2780.1270.3230.2390.5712.68.06.751543.94

甘 肃Gansu0.0910.0910.0360.1110.0712.1496.78.16.759044.33

宁 夏Ningxia0.0190.0170.0320.0240.0155.0313.27.96.7554994.98

内蒙Neimeng0.0340.0150.0320.0370.0297.0286.96.510.1343414.90

山 西Shanxi0.0850.0690.0540.1030.0671.95497.33.889436.09

陕 西Shanxi0.0960.0800.0560.1140.0781.9549.97.46.7510077.22

河 南Henan0.1680.1320.0950.2100.1252.0660.56.86.7513417.24

山 东Shandong0.1850.1720.0610.1930.1771.8714.77.410.724045.77

黄河流域YellowRiverBasin0.0940.0830.0510.1070.0812.1465.77.36.7515545.61

表4 不同区域的评价结果

Tab.4 Evaluationresultsunderdifferentdistricts

行政分区Districs云评判模糊可变[4]灰色关联[4]模糊综合[4]投影寻踪[2]

青海Qinghai3.524443.3

四川Sichuan2.823332.3

甘肃Gansu3.544443.0

宁夏Ningxia4.034-5554.8

内蒙Neimeng3.924-5554.6

山西Shanxi3.624443.0

陕西Shanxi3.594343.1

河南Henan3.303343.0

山东Shandong3.173332.6

流域Basin3.654443.2

#51#中国人口#资源与环境 2010年 第9期

流域调水,重视雨洪资源的利用,缓解水资源供需平衡的矛盾。二是急需提高用水效率,特别是降低提高农牧业的用水效率,大力推行节水灌溉,降低第一产业的灌溉定额,同时调整产业结构,降低耗水量。

WaterScience,2004,15(1):73-76.]

[3]杨晓华,杨志峰,沈珍瑶,等.水资源可再生能力综合评价的遗传加权物元模型[J].数学的实践与认识,2004,15(1):73-76.[YangXiaohua,YangZhifeng,ShenZhenyao,etal.AGeneticMatterElementModelwithWeightsforComprehensiveAssessmentofWaterResources

4 结 论

本文在总结目前水资源再生能力评价方法的基础上,将定性与定量转化的云模型引入水资源可再生能力评价的研究中,并对黄河流域9个行政区水资源可再生能力进行评价,结果表明,黄河流域水资源可再生能力总体较弱。

云模型不仅考虑到概念的模糊性,而且充分考虑到评判的随机性。将云综合评判模型与传统的模糊综合评价、灰色关联分析、投影寻踪、模糊可变集合等方法进行了比较。评价结果表明,本文建立的综合评价方法应用方便、结果可行。

(编辑:王爱萍)

参考文献(References)

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价方法[J].自然资源学报,2002,17(2):188-197.[ShenZhenyao,YangZhifeng.IndexSystemandMethodforAssessingWaterResourcesRenewAbilityoftheYellowRiverBasin[J].JournalofNaturalResources,2002,17(2):188-197.]

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[8]LiDeyi.KnowledgeRepresentationinKDDBasedonLinguisticAtoms[J].JournalofComputerScienceandTechnology,1997,12(6):481-496.

CloudModelofWaterResourcesReproducibleAbilityintheYellowRiverBasin

JIAQi1 DUANChun-qing2 CHENXiao-nan3

(1.WuhanUniversity,InstituteofEconomyandManagement,WuhanHubei430072,China;

2.CollegeofWaterSciences,BeijingNormalUniversity,Beijing100875,China;

3.AdministrationoftheSouth-to-northWaterDiversionMiddleRouteProject,Beijing100038,China)

Abstract Inordertoevaluatewaterresourcesreproducibleabilityefficientlyinregion,asyntheticassessmentmodelbasedonthecloudtheoryissuggested.Thepaperestablishesassessmentindexessystem,calculatesweightsofindexesbyfuzzymethod,anddescribesevaluationgradeofwaterresourcesreproducibleabilityundersingleindexforeachdistricts.Thenewevaluationmodelcannotonlyshowthefuzzyfeatureofgrade,butalsoindicaterandomattributeofthedegreebyhyperentropy.Thepaperappliesthemodelintoassessmentofthewaterresourcesreproducibleabilityof9regionsintheYellowRiverBasin.ResultsshowthewaterresourcesreproducibleabilityintheYellowRiverbasinisweaker,andtheabilitiesinNingxiaandInnerMongoliaaretheweakest.SomemeasuresmustbetakentoimprovethewaterresourcesreproducibleabilityintheYellowRiverBasin.

Keywords waterresourcesreproducibleability;cloudmodel;comprehensiveevaluationmethod

#52#第27卷第3期2008年6月水 力 发 电 学 报

JOURNALOFHYDROELECTRICENGINEERINGVol.27 No.3Jun.,2008

黄河流域水资源利用的多属性智能决策

彭少明,黄 强,杨立彬,张新海

1,2

1

2

2

(11西安理工大学水利水电学院,西安 710048; 21黄河勘测规划设计有限公司,郑州 450003)

摘 要:针对黄河流域水资源开发利用具有多目标特征,研究引入决策支持向量机,利用升维和线性化的建模思路,实现对决策者偏好结构的自学习,求解全局最优解、回归多属性决策的隐性效用函数。研究将SVM学习功能与案例推理技术相结合,应用专家经验对决策方案的归类识别以及SVM决策偏好再现的启发模式,实现对决策目标系统的自动建模和推理决策功能,通过定量分析和定性推理的结合,弱化了决策过程中人为的因素,实现了流域水资源利用决策的智能化。通过对黄河流域水资源利用规划水平年案例研究,与专家决策的对比验证了模型和方法智能化和精确性。关键词:水资源;智能决策;支持向量机;多属性;效用函数中图分类号:TV21312

文献标识码:A

Studyonmultipleattributeintelligentdecision-makingofwaterresources

utilizationintheYellowRiverbasin

PENGShaoming,HUANGQiang,YANGLibin,ZHANGXinhai

(11Xi.anUniversityofTechnology,Xi.an 710048;21YellowRiverEngineerConsultingCoLtd,Zhengzhou 450003)

Abstract:Inordertosolvetheproblemofthemult-iobjectproblemofwaterresourcesexploitationandutilizationofYellowRiver,weintroducethesupportvectormachinefordecision-makingandapplythemodellingideaofdimensionpromotionandlinearization.Weachievesel-fstudypreferencestructureofthedecision-makingandseekforthebestsolutinandregressutilityfunctionofthemultipleattributedecisionmaking.WecombineSVMsel-fstudyandreasoningtechnology,applytheexpert.sexperienceofclassifyingschemeandSVMenlightenfunctionofdecisionmakingreproduction.Weachieveautomaticmodelingtoobjectofdecisionmaking,unitethequantitativeanalysisandqualitativeratiocination,incourseofdecision-makingallaytheinfluenceofartificialfactorandobtaintheintelligentmodeinwaterresourcesutilization.Throughtestandstudyofwaterresourcesdevelopmentandutilizationschemeof2010and2020year-levelofYellowRiver,contrastwithoutcomeoftheexpertdecision,theaccuracyandintelligentleveloftheSVMmodelisvalidated.Keywords:waterresources;intelligentdecision-making;supportvectormachine;multipleattribute;utilityfunction

1,2

1

2

2

0 前言

多属性决策研究始于1950年代,Churchman和Arnoff等人采用简单加权法来处理多属性决策问题,1968年MacCrimmon系统地研究了多属性决策理论和方法,自1970年代以来多属性决策理论方法研究发展非常迅速。经典多属性决策主要沿多属性效用决策理论与级别优先序理论发展,通过获取或构造决策者的偏好结构信息来求解。由于实际决策问题往往非常复杂,各因素之间互相影响,呈现出复杂的非线性关系,很难直接描述决策者的偏好结构以及偏好函数的具体形式。传统的决策方法主要基于数学模型的定量分析方法,对于待决策的问题提供数学分析根据和计算模型,估测可能产生的结果,由决策者根据经验来判断选择最为有效的解决方案,因此,

收稿日期:2007-04-06

基金项目:十一五科技支撑项目(2006BAB06B06),国家自然科学基金项目(50479024)作者简介:彭少明(1973)),男,博士研究生.E-mail:pengshming@163.com

[1]

第3期彭少明等:黄河流域水资源利用的多属性智能决策

7

常常带有主观行为偏好。

支持向量机(SupportVectorMachine,简称SVM)算法在解决小样本、非线性及高维模式识别问题中表现出许多特有的优势,能实现决策过程中决策者偏好结构的自学习,再现决策者偏好结构,从而实现决策的智能化。

[2]

1 SVM回归算法

SVM方法的核心概念是支持向量,其原理是升维和线性化。升维是利用内积函数基于Mercer核展开定理,将低维输入空间中的数据通过非线性映射U转换到高维属性空间,输入空间线性不可分问题在属性空间将转化为线性可分问题,在高维属性空间中求最优分类面。线性化是在变换后的高维属性空间中应用解线性问题的方法来计算。将高维空间用二维来说明如图1,L为分类线,L1、L2分别为过各类中离分类线最近的样本且平行于分类线的直线,它们之间的距离叫做分类间隔。最优分类线就是要求分类线不但能将两类正确分开(训练错误率为0),而且使分类间隔最大,方程X#x+b=0。最优分类面L进行归一化后,使得对线性可分的样本集为(xi,yi),xIRd,yI(-1,1),满足:

yi[(X#xi+b)]-1\\0

2

2

n

(1)

式中,X为权向量,b为偏差通过极小化风险函数得到。此时分类间隔等于2P+X+,使间隔最大等价于使最+X+小,满足式(1)且使1P(2+X+)最小的分类面为最优分类面,L1,L2上的训练样本点就称作支持向量,落在两线之间的所有样本点对最优分类面没有任何贡献。可以把回归估计的问题定义为对一个损失函数进行风险最小化的问题,最优的回归函数是通过在一定的约束条件下最小化规则化风险泛函:

211+X++CLE(yi,f(xi))(2)RSVMs(C)=

siE2=1

式中:第一项使函数更为平坦,从而提高泛化能力,称为规则化项;第二项则为经验风险泛函,可由不同的损失函

s

数确定,常数c>0控制对超出误差E的样本的惩罚程度,不敏感损失函数:LE(yi,f(xi))=max{0,|yi-f(xi)-E|}。

对于样本集(xi,yi)i(xi是输入向量,yi是对应的目标值,n是样本数),SVM回归函数为:

y=X#x+b=

*

i=1

n

E(A-i

S

Ai)(x#xi)+b

*

(3)

式中,S为支持向量的个数,Ai,Ai为确定最优分类的参数,通过解最优化问题求得。因此,最优回归分类的解析式只由支持向量确定。

图1 SVM最优回归分类面Fig.1 SVMoptimizationclassifyingplane

图2 SVM决策原理

Fig.2 PrincipleofSVMdecision-making

通过U映射,式(1)中的样本点x和xi映射到特征空间得到U(x)和U(xi),并依据Mercer定理,引入核函数K(x,xi)值等于向量x和xi在特征空间U的内积,即:

K(x,xi)=(U(x)#U(xi))

回归函数(1)则可得:

y=

I=1

(4)

通过核函数可以处理任意维度的特征空间,而不须要知道U(x)的具体形式,将(4)式的核函数替换点积,并代入

E(A-i

S

Ai)K(x,xi)+b

*

(5)

由于RBF核函数具有全局收敛特性等良好性能,适合于没有更多数据额外信息的情况,决策模型采用RBF核函数回归:

8

水 力 发 电 学 报

(x-x)

i2R

2

2008年

K(x,xi)=e

-

(6)

SVM回归函数形式上类似于一个神经网络(图2),输出是中间节点的线性组合,每个中间节点对应一个支持向量。当核函数和调节参数选定以后,就得到相应的SVM模型。应用核函数的展开定理在实际求解过程中根本不需要知道非线性映射U的显式表达式。

2 流域水资源利用的智能决策原理

水资源利用决策的实质就是寻求效用最大的方案,实现水资源开发利用、经济社会发展与生态环境保护的协调,促进水资源的高效利用,是一个典型的多属性决策问题。多属性决策问题可以看作关于模式匹配的数学映射问题,映射的输入单元是方案i在属性xi下的属性向量R(ri1,ri2,,,rim),输出单元是决策者对方案i的效用评价ui,因此,存在从属性向量R到效用u之间存在非线性映射关系:

ui=f(rij)

n

(7)

将决策方案i的属性向量R(ri1,ri2,,,rim),作为SVM的决策支持向量,以决策者对决策方案i的效用评价值ui作为SVM的回归目标值,便构成学习样本集G={(xi,ui)}i。SVM模型求解最优分类面可回归决策效用的隐性函数,结合案例推理技术,可实现效用偏好结构的自学习和再现功能,实现智能化决策。

流域水资源利用的智能决策过程可分为两个阶段:案例学习阶段和推理执行阶段。学习阶段根据已形成的决策方案集,通过对样本训练的学习,SVM获取决策者的偏好信息,形成专家知识库,建立隐性效用模型。学习阶段完成后,SVM贮存了决策者多属性决策的经验、知识、主观判断、对目标重要性的看法等偏好信息和推理机制。遇到一个具体问题,会产生联想,然后把事物归类,从中找出以往处理过的类似问题经验和相关知识,根据所建的隐性的效用模型,再现决策者的偏好信息,对决策问题作出合理的判断,并对方案集排序并推荐最优方案。图3为黄河流域水资源调配智能决策流程。

图3 黄河流域水资源调配智能决策流程

Fig.3 Flowchartofintelligentdecision-makingofwaterresourcesregulation

andallocationintheYellowRiverbasin

3 黄河流域水资源利用决策指标选取

水资源利用效果是决策的主要参数,体现为经济社会发展的供水保障程度、经济效益、水资源利用效率和生

态环境效果等。针对黄河流域水资源及其开发利用的特点及可持续发展的要求,从实现的经济效果、社会效果、生态环境效果和水资源利用效率方面,选取以下11个指标作为黄河水资源开发利用调配的决策因子,见表1。

由于各属性指标单位不一,要进行规范化处理,使之无量纲化,形成决策支持向量。

4 SVM的学习和测试

为了构造SVM的学习案例,邀请20位水资源专家就各决策指标对方案进行综合评价,形成水资源利用的决策偏好信息库。由于参与评价专家的知识结构、经验水平以及对评价指标的熟悉程度不同,设定对综合评价贡献权重不同。在确定综合评价的权重时,要考虑参与决策专家的可信度。设计专家可信度分析表,从专家知名度、

第3期彭少明等:黄河流域水资源利用的多属性智能决策

9

职称、学历、判断依据4个方面来对参与专家进行综合评价。设专家组有n位专家,第j位专家的综合评价值为Gj,则Gj=aj@bj@cj@dj。其中aj、bj、cj、dj表示第j位专家的知名度、职称、学历、判断依据的评价。则第j位专家的可信度为Ki=Gj

i=1n

EG

i

,方案i的专家综合评分:

ui=

j=1

EKu

j

n

ij

(8)

式中:ui为方案i的综合评分,uij为专家j对于方案i的评分。

表1 黄河流域水资源利用效果决策属性指标表

Table1 DecisionmakingattributeindexofYellowRiverbasinwaterresourcesutilizationeffect

项目经济效果社会效果

指标名称国内生产总值

工业增加值边际投入工农业缺水量人均粮食产量灌溉水利用系数

水资源利用效率

城市污水资源化率工业用水定额边际产出水土保持淤积量河道内生态环境水量

单位亿元元Pm3%kgP人%m3P万元元亿t亿m3

指标含义

区域经济发展水平

区域经济水平和工业化水平经济效率

生活用水的保证程度,体现以人为本体现区域粮食安全策略

灌既水利用的效率,体现区域农业节水潜力清洁生产、达标排放构造人水和谐关系

工业用水的效率社会用水效率

遏制流域水土流失、维持生态平衡

河道内需水及其满足状况

生态环境效果

2010年水平黄河流域水资源调配方案集的决策指标见表2。对表2中决策参数指标,规范化形成决策支持向量,方案集的专家综合评分排序结果见表3。

表2 黄河流域水资源利用2010年水平方案集属性指标表

Table2 Attributeindexofschemecollectionof2010year-levelofYellowRiverbasinwaterresourcesutilization

项目

方案

工农业

缺水量(亿m3)58133481683211429148481694618537196231652111145.0836.6522.319.6841.3340.78

水土保持淤积量(亿t)0165017111221196116611481161213331091.351.662.253.141.941.88

国内生产总值(亿元)11275120113141021132119111340134112881461129510811330128113331301135412111306.7211336.5011343.7811363.1011307.0911304.51

年投入(亿元)0100201633711557178010001002016337115571787.2027.8344.3564.9813.7713.77

年产出(亿元)57178671177617080101651136618675146831698711168.9776.8385.4988.8571.4471.58

人均粮食产量(kgP人)385147390123337179399105390167391160395199402184403199392.41396.63403.49404.73394.52394.86

河道内生态环境水量(亿m3)20615120711121211821916221616221418421610522313230189213.54216.57222.45231.4219.41218.78

灌溉水利用系数0158015801640164015801580158016401640.580.580.640.640.580.58

工业用水定额(m3P万元)83189751728318975172831898318975172831897517283.8975.7283.8975.7283.8983.89

城市污水资源化率0100001000010000100001000010000100001000010000.0280.0310.0280.0300.0000.000

单位水量GDP(元m3)20168201992111921177201352012920161201882114520.2520.5820.8521.4120.1120.09

方案1方案2方案3方案4方案5方案6方案7方案8方案9方案10方案11方案12方案13方案14方案15

以表3方案集的决策支持向量和专家综合评价数据,运用SVM多属性决策方法对其进行仿真模拟实验和测试,确定SVM的参数为E=0100016,D=0100025。在实验中,从表3中选择9个方案数据作学习训练,学习结果如表4所示,学习结果与专家评价值十分接近,相对误差最大为1103%,最小为0123%。

2

10

水 力 发 电 学 报

表3 2010年水平方案决策支持向量和专家评分排序列

Table3 Decision-makingsupportvectorandorderofexpertgradeforschemeof2010year-level

项目

2008年

方案

r1

方案1方案2

方案3方案4方案5方案6方案7方案8方案9方案10方案11方案12方案13方案14方案15

0.4900.6040.7980.8300.6040.6250.7300.8980.9280.6460.7450.9140.9450.6900.697

r20.2070.2260.3870.6230.5280.4710.5100.7400.9810.4300.5260.7130.9970.6161

r30.2550.2630.2640.2680.2580.2590.2660.2670.2710.2610.2670.2690.2730.2610.261

R41.0000.7940.6290.4221.0001.0000.7940.6290.4220.9280.7220.5570.3500.8620.862

R50.5780.6720.7670.8000.6510.6690.7550.8370.8710.6900.7680.8550.8890.7140.716

R60.5700.6020.6520.6600.6040.6110.6400.6860.6930.6160.6440.6900.6980.6300.632

R70.1630.1780.3050.4910.4160.3710.4010.5830.7720.3390.4140.5610.7850.4850.470

R80.6500.6500.9500.9500.6500.6500.6500.9500.9500.6500.6500.9500.9500.6500.650

R90.6950.2860.6950.2860.6850.6950.2860.6950.2860.6950.2860.6950.2860.6950.695

R100.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.2800.3100.2800.3000.0000.000

R110.5680.5990.6190.6770.5350.5290.5610.5880.6450.5250.5580.5850.6410.5110.509

专家评分0.72830.73420.74170.73850.74300.74660.75010.75300.74840.82690.83550.83020.82980.74420.7457

综合排序151412131186574123109

表4 2010年水平方案SVM决策学习成果表

Table4 StudyoutcomesofSVMdecision-makingforschemeof2010year-level

方案编号专家评分

方案20.7342

100.7272100195

方案30.741780.734780.71

方案40.738590.745590.86

方案60.746660.753750.54

方案90.748450.741361.03

方案100.826930.834830.67

方案110.835510.843410.51

方案130.829820.821920.71

方案140.744270.751370.23

训练结果相对误差P%

决策模型是否满足精度要求,需进行测试检验。选取表3中的剩余6个方案作为测试集,进行模拟评价,考查系统的泛化能力,测试结果见表5:

表5 2010年水平SVM决策测试成果表

Table5 TestoutcomesofSVMdecision-makingforschemeof2010year-level

方案编号专家评分测试结果相对误差P%

方案10.728360.735262.25

方案50.74350.735950.92

方案70.750130.757230.63

方案80.75320.760221.08

方案120.830210.822311.29

方案150.745740.752840.81

测试表明,推荐方案11与专家决策结论一致,各方案效用值测试误差均小于3%,满足方案评价精度要求。

5 SVM的决策应用

利用SVM模型对2020年水平的水资源调配方案集8个方案进行决策评价,决策指标参数见表6。

对表6中决策参数指标,进行规范化形成决策支持向量表7。输入SVM模型得到方案集的效用值及排序见表7。

第3期彭少明等:黄河流域水资源利用的多属性智能决策

表6 黄河流域水资源调配2020年水平方案集属性指标表

Table6 Attributeindexofschemecollectionof2020year-levelofYellowRiverbasinwaterresourcesutilization

项目

11

方案

工农业缺水量(亿m3)411643514732153271721107321823013825.65

水土保持淤积量(亿t)115711702.1821542160211821763100

国内生产总值(亿元)185831511847712818528.76185081611861110118537.231858215918564176

年投入(亿元)60100103165117143121.70135148118105131183136.10

年产出(亿元)117130136.17142160143193157.74143136148192150138

人均粮食产量(kgP人)399192405193406197409.67412.55406189407.73410134

河道内生态环境水量(亿m3)215172217102221175225144226.01221.79227162230102

灌溉水利用系数016701640.64016701670.6401640167

工业用水定额(m3P万元)4819451162481945116248.94511624819451162

城市污水资源化率010560100001000010000100001054010560.053

单位水量GDP(元m3)32131301293017630186311243012630.7430185

方案l

方案2方案3方案4方案5方案6方案7方案8

表7 2020水平年方案决策支持向量和SVM效用排序表

Table7 Decision-makingsupportvectorandorderofSVMdecision-makingforschemeof2020year-level

项目

方案

r1

方案1

方案2方案3方案4方案5方案6方案7方案8

0127901484015820174301964015730165401812

r20149901540016900180801826016920.87701953

r30158401477015290.50901611015370.58301565

R40190001464013260128301145013200118201139

R50.288

01603017100173201962017230.81501840

R60155501621016330166301695016320.64101670

R701393014260.5440.6360.650015450.6910.751

3

R8016800156001560016800168001560015600.680

R9013940166201394016620139401662013940.662

3

R100156001000010000.0000100001540015600.530

R110177001097012530128701413010870124701283

3

SVM评分0174510168980169720169850170630174300.7525017486

综合排序38765412

从表7中可知,方案7调配模式/中东线调水30亿m、西线调水40亿m、污水资源化6亿m0的调配方案为2020年水平的推荐方案。

6 结语

本文通过引入SVM回归决策方法结合案例推理技术,根据决策输入参数,通过机器学习和案例的定性推理找出输入与输出之间的内在联系,实现对决策目标系统的自动建模和推理决策功能,具有较强的自适应功能,实现对决策者偏好结构的自学习和再现决策,弱化了决策过程中的人为因素影响。通过对2010年水平黄河流域水资源利用的检验以及2020年水平决策实践验证,模型具备对流域水资源利用多属性的宏观智能化决策。参考文献:

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[8] 赵卫东,李旗号,盛昭瀚.基于案例推理的决策问题求解研究[J].管理科学学报,2000,(12):29~36.第23卷第2期2012年4月

水资源与水工程学报

JournalofWaterResources＆WaterEngineering

Vol．23No．2Apr．，2012

黄河流域水资源利用趋势分析

1231

胡士辉，陈巧红，张桂花，黎明哲

（1．黄河水利委员会水文局，河南郑州450004；2．武汉大学水利水电学院，湖北武汉430072；

3．河南省水利水电勘测设计院有限公司，河南郑州450016）

摘

要：为了提高公众的节水、惜水意识，促进黄河流域水资源的合理开发、利用、分配、节约和保护。本文介绍了分析了黄河流域水资源总量变化，地表、地下水资源和用水黄河流域水资源及其利用情况。采用趋势和对比方法，

黄河流域水资源总量呈减少趋势，而用水量在逐年增加。通过本次分析研究，组成变化趋势。结果表明：近年来，

提高了对黄河流域水资源及用水情况的认识。关键词：水资源量；用水量；变化趋势；黄河流域中图分类号：TV213

文献标识码：A

文章编号：1672-643X（2012）02-0112-04

TrendanalysisofwaterresourcesutilizationintheYellowRiverBasin

HUShihui1，CHENQiaohong2，ZHANGGuihua3，LIMingzhe1

（1．HydrologyBureauofYellowRiverConservancyCommission，Zhengzhou450004，China；2．SchoolofWaterResourcesandHydroelectricEngineering，WuhanUniversity，Wuhan430072，China；

3．HenanWater＆PowerConsultingEngineeringCO．，Ldt，Zhengzhou450016，China）

Abstract：Inordertoimprovethepublicawarenessofwatersavingandcherishwater，promotereasona-bledevelopment，utilization，distribution，savingandprotectionofwaterresourcesinYellowRiverBa-sin，thisarticleintroducedthewaterresourcesandutilizationinYellowRiverBasin．Byusingtrendanal-ysisandcomparisonmethods，thepaperanalyzedthechangeofgrossamountofwaterresourcesinYellowRiver，andthevariationcompositiontrendofsurfacewaterandgroundwaterresources．Theresultsshowedthatinrecentyearsthegrosswaterresourceswasdecreased，buttheamountofwaterconsumptionwasincreasedyearbyyear．TheresearchishelpfultounderstandthesituationofwaterresourcesandconsumptioninYellowRiverBasin．

Keywords：waterresources；waterconsumption；variationtendency；theYellowRiverBasin

合理限度。随西部大开发、西电东送、中部崛起、粮食

安全等战略的逐步实施。黄河流域引用水量的不断增长，水资源不足与水资源浪费、污染现象并存，使得

缺水已成为沿黄地区社会水资源供需矛盾更加尖锐，经济可持续发展的重要制约因素。

本文研究黄河流域水资源变化趋势，以及流域

为深入了解黄河流域用水量及用水组成变化规律，

提水资源现状及解决日益复杂的供用水矛盾问题，

供参考。

1概述

黄河，中国的第二大河，发源于青海高原巴颜喀拉山北麓约古宗列盆地，蜿蜒东流，穿越黄土高原及黄淮海大平原，注入渤海。干流全长5464km，水面

2［1］

流域总面积79．5万km。位于我国落差4480m，

半干旱、半湿润地区，多年平均（1956－2009年）降水

3量3547．1亿m，多年平均（1956－2009年）水资源

3

降雨年际间变化较大。黄河作为是我量605亿m，

国西北，华北地区的重要水源，其河川径流量仅为全国河川径流总量的2．2%，居全国七大江河第五位，流

［2］

域内人均水资源量不到全国人均总量的30%，承

2

2．1

黄河流域水资源分区和降水量变化

水资源分区

15%的耕地和沿河50多座大担着全国12%的人口、

黄河河川径流的开发利用中城市的供水任务。目前，

程度已接近70%，远远超过了40%这一国际公认的黄河流域涉及青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、

陕西、山西、河南、山东等九省（区）。全河划分为龙羊峡以上、龙羊峡至兰州、兰州至头道拐、头道拐至

收稿日期：2011-10-17；修回日期：2011-11-16

作者简介：胡士辉（1979-），男，河南商水人，工程师，硕士研究生，研究方向：水文水资源规划与管理。

第2期胡士辉，等：黄河流域水资源利用趋势分析113

龙门、龙门至三门峡、三门峡至花园口、花园口以下、［2］

黄河内流区等二级流域分区。2．2

流域降水量变化趋势

大气降水是地表水和地下水的补给来源，降水

从年量是反映一个地区旱涝程度的一个重要指标，降水量与多年平均年降水量比较可反映出该年的

丰、平、枯情况。20世纪80年代中期以来，黄河流域干旱化趋势加重，流域旱涝灾害加剧。1987－2009年平均降水量仅为3440．9亿m3，比1956－2009年的年均降水量3547．1亿m3减少了3．0%。2001－2009年黄河流域年平均降水量为442．4

3

mm，折合降水总量3516．6亿m。2001－2009年

2007降水量情况见图1。研究年份中，只有2003、

1987－2009年均值少3．25%，比1956－2000年均

2005年水只有2003年、值少13．2%。计算年份中，

资源量大于多年平均值。可见黄河流域水资源量近

且有继续减少的趋势。年来减少较多，

图2花园口水文站以上流域2001－2009年水资源总量趋势

年降水量多于1956－2009年均值，属黄河流域的丰

其余年份多属于枯水年。水年，

对于流域各二级分区，由于面积、气候和人类活

动或自然原因造成下垫面条件差异较大，水资源量差黄河流域的最大者是花园异较大。就产水模数来说，

32

最大值为64．8万m/km；黄河流域的最小口以下，

32

者兰州至头道拐河段，最小值为18．5万m/km。

3

3．1

流域取用水情况分析

取水情况分析

地表水取水量，是指直接从黄河干、支流引

图1黄河流域2001－2009年降水总量图

（提）的水量，地下水取水量是指在黄河流域内直接抽取地下含水层的水量（包括深层地下水）。在水资源规划和使用的过程中，总是本着优先开发地表水资源的原则。

2．3水资源量趋势分析

水资源总量指当地降水形成的地表、地下产水

总量（不包括过境水量），由地表水资源量和地表、地下水资源间不重复量两部分组成。地表水资源指河流、湖泊、冰川等地表水体的动态水量，用天然河川径流量表示。地下水资源指降水、地表水体（含渠系和渠灌田间）入渗补给地下含水层的动河道、

包括河川基流态水量。山丘区采用排泄量法计算，

量、山前侧向流出量、潜水蒸发量和地下水开采净消耗量；平原区采用补给量法计算，包括降水入渗补

地表水体入渗补给量和山前侧向流入量。在给量、

确定各行政分区和流域分区地下水资源量时，扣除了山丘区与平原区之间的重复计算量

［3］

图32001－2009年黄河流域取水量变化趋势

由图3可知：2001－2009年取水总量和地表取水

量有相同的增长趋势，地下取水量基本保持稳定。分析原因是：在黄河流域平原区，由于长期过量开采地

形成深层承压水降落漏斗4个，浅层地下水降下水，

落漏斗5个，浅层地下水严重超采区3个。随着水资源管理方式的日趋合理性和科技水平的提高，通过大幅提高工业用水重复利用率和尽量先开采地表水等措施，加强了对地下取水量的控制而达到的效果。3．2

流域用水量变化趋势

用水量是衡量经济社会发展水平的一个重要指标，也是预测未来需水量的重要依据。用水量指分

。

本研究中，水资源量是以花园口水文站以上流

域的水资源量来统计的。2001－2009年中，水资源

3量最大年份为2003年，最大值684．1亿m，是黄河

流域的丰水年；水资源量最小年份为403．0亿m，出现在2002年，是黄河流域的枯水年；流域内水资

最大年值与最小水资源量比源量年际间变化较大，

值达1．7。9年中水资源年均值为525．1亿m，比

3

3

114水资源与水工程学报2012年

配给用水户的包括输水损失在内的毛用水量，按农

工业、居民生活（包括城镇公共设业（含林牧渔畜）、

施和城乡居民生活用水）、生态环境用水（指城市环不含河道内生态用水）四大类统计。境和河湖补水，

工业用水为取用的新水量，不包括企业内部的重复

利用量。居民生活包括：城市居民生活用水，农村居民生活用水（不含牲畜饮水）。生态环境用水包括城镇环境用水（含河湖补水和绿化、清洁用水）和农村生态补水（指对湖泊、洼地、沼泽的补水），但不包

［4］

括降水、径流自然满足的水量。由于资料的限制，本研究中用水情况分析采用的是2003－2009年资料。随着工农业的迅速发展，流域用水量逐年增加，特别是降雨量少的年份，灌溉用水量增加剧烈，给流域造成了很大的供水压力。2003－2009年黄河流域取用水量见图4。由图中可

农业用水量最大且在降水偏枯年份用水量以看出，

较多；工业用水量基本保持稳定，居民生活水平的提

高对用水有了更新的要求，导致生活用水量有所增加；随着人们对生态环境保护的重视程度不断增加，生态环境用水量呈现缓慢的增长趋势。

占总用水量的使用的30%采地下水所占比重过大，

左右（长江流域所用地下水仅为总水量的0．04%～0．05%）。由此造成了黄河流域地下水资源过度开是地下水资源持续减少的主要原因。到2009发，年，据不完全统计，在黄河流域平原区，由于长期过量开采地下水，形成深层承压水降落漏斗4个，浅层地下水降落漏斗5个，浅层地下水严重超采区3个。

图5黄河流域2003－2009年各用水比重变化

3．4

水资源开发利用存在的问题

（1）水资源供需矛盾日趋尖锐。黄河多年平均

3

天然径流量580亿m。据预测，在充分考虑黄河流

2030年域及相关地区灌溉实施节约用水的情况下，3

缺水将达到110亿m，枯水年份缺水更多。在今后

缺水将成为黄河流域经济社会发相当长的时期内，

展最主要的制约因素。水资源供需矛盾的加大，导

2001年以来，致地下水开采量居高不下，地下水利其开发利用程度居全国各流域的用率均高于36%，

前列。

（2）水污染趋势加剧。近20年来，进入黄河的废污水量逐年增多，大量未经处理的工业废水和城

图4

黄河流域2003～2009年用水量趋势

使黄河水质呈现急剧恶化趋市污水直接排入河道，［5］

2009年黄河干、支流水质评价河长势。据统计，

14039．3km，年均符合Ⅰ～Ⅲ类水质标准的河长6180km，占评价河长的44．0%；符合Ⅳ～Ⅴ类水质标准的河长3402km，占评价总河长的24．2%；劣

Ⅴ类水质标准的河长4457km，站评价总河长的31．7%。

（3）水沙关系持续恶化。随着工农业用水的大

20世纪幅度增加、人类活动加剧和径流量的减少，80年代以来黄河来水来沙条件发生了较大变化，黄

3

河中下游汛期1000m/s以上流量的含沙量总体呈

3．3

流域用水户组成比重变化由图5可知，黄河流域农业用水量占总用水量的75%左右，分析可知，农业用水量中主要为农田灌溉，占农业用水总量的91%左右，林牧渔蓄只占不到10%；工业用水量占总用水量的14．5%左右；居民生活用水量占总用水量的8．5%左右，生态环境用水量占总用水量的2%左右。近年来，农业灌溉方面随着节水灌溉技术发展及节水新设备的应用，农业用水占总用水量比例略有下降趋势；随着生态环境保护日渐提高了水文工作的重点上，生态环境用水所占比例有较大的提高（由2003年的1．9%增加到2009年的3．2%）；工业用水比例和居民生活用水组成比例变化较小；此比例变化与当年的水

上升态势，原本不协调的水沙关系进一步恶化，造成河道淤积严重，过流主槽萎缩，平滩流量降低

［6］

。

“二级悬河”下游形势加剧，上游宁夏内蒙古河段由

。在产沙历史上的微淤河道发展成为“地上悬河”较多的地区实施水土保持工程和生态修复工程，这

样可以在提高植被覆盖率的同时，有效地缓解水沙

资源组成关系不是很密切（除农业用水在枯水年所

占比例会稍偏大）。与其他流域相比，黄河流域开

第2期胡士辉，等：黄河流域水资源利用趋势分析115

关系的持续恶化现状。

4结语

91%为农田灌溉；工业用水比例为14．5%左右；居

民生活用水比例为8．5%左右；生态环境用水比例有1．9%增加到3．2%，并且有继续增长的趋势。建

在同一地区实行阶梯型水价制度，议建立水价制度，

对超出正常用水量之外的水量提高水价，通过经济

杠杆对用水量比重进行控制。参考文献：

［1］庄景林，．郑州：河南人杨庆安，陈先得，等．黄河志［M］

1998．民出版社，

［2］陈梧桐，．保定：河北大学出版社，陈名杰．黄河传［M］

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．中国水利水电科学研究院学对泥沙资源化的影响［J］2010，8（4）：237－245．报，

（1）黄河流域1956－2009年均降雨量446．2

3

mm，多年平均降水量3547．1亿m。统计年中，

32003年为丰水年，降水量为4417亿m；2001年降

3

2007年，水量最少3210亿m，为枯水年。除2003、

其余年份降水量均小于多年平均值。

（2）统计年中，黄河流域水资源量最大值最小值比例达到1．41，年际变化较大。9年中年均水资

3

源为525亿m，较多年平均水资源量少15．4%，总体属于枯水年系列。流域内产流模数差别较大，最大值与最小值比例达到3．5。

（3）流域中，用水总量逐年增加并且有继续增

3

由2003年的429亿m增加到2009年的加的趋势，

503亿m。农业用水量2006年最多，达到393．3亿

m3。工业用水量基本保持稳定，居民生活和生态用水呈现出增加的趋势。建议采取增加黄河水资源总量，如通过南水北调的方式缓解供用水矛盾。

（4）农业用水占总用水的75%左右，其中的

3

檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵（上接第111页）

建立有利于促进节水工作的投资机制。加大科技投入，对现有的节水设备进行改造，使现有设备的

［9］

节水潜力得到充分的发挥。继续加快工业节水技术改造，开发煤矿矿井水回收利用、钢铁废水回收

［2］MaysLW．Waterdemandforecasting［C］∥．Hydrosys-temengineeringandmanagement．McGraw－Hill，1992：24－32．

［3］DayD，HoweC．Forecastingpeakdemandwhatdoweneedto

J］．WaterSupply，2003，3（3）：177－184．know［

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［6］黄国如，胡和平．基于BP神经网络的黄河下游引黄灌区

J］．灌溉排水学报，2004，23（4）：6－10．引水量分析［

［7］陈志军．灌溉发展需求预测人工神经网络模型的建立与

J］．水利学报，1998，29（2）：1－6．应用［

［8］冯利华．水资源变化趋势的物元分析［J］．地域研究与开

1999，18（2）：18－21．发，

［9］杨婷，赵力．太原市节约用水与可持续发展实践与思考

［J］．山西水利，2009，25（3）：16－18．

利用等节水新技术，提高工业用水重复利用率。4．3发挥市场作用，创新节水体制结合太原市供水、节水和排水一体化的实际，统筹规划，积极推进水价改革，加大城市污水处理费的征收力度；继续超计划累进加价制度，促进城市节约用水；抓紧建立完善水资源宏观控制指标和微观定额指标体系，明确地区、行业及用水户的用水定额，加大执法监督力度，确保实现用水控制指标。参考文献：

［1］WhiteS．InternationalReport．Waterdemandmanagement

andconservationincludingwaterlossescontrol［J］．WaterSupply，2000，18（I－2）：163－175．

第33卷第11期2011年11月人民黄河YELLOWRIVERVol．33，No．11Nov．，2011

【专题研究】

编者按:2002年3月，国家发改委和水利部联合发出通知，决定在全国范围内开展水资源综合规划编制工作，其中黄

2

河流域(片)水资源综合规划包括黄河流域与西北诸河两大区域，面积为415．7万km，占全国国土面积的43．3%。

黄河流域(片)水资源综合规划工作于2002年8月正式启动，由黄委规划计划局全面负责规划的组织协调，黄河勘测2008年12月完成规划设计有限公司为技术总负责单位，黄委水文局、黄河流域水资源保护局及相关科研院所参与，规划编制工作，规划报告于2010年10月与全国水资源综合规划报告一起得到国务院批复。目前，规划成果已广泛应用于流域和区域水资源调度和管理，为指导节水防污型社会建设、实施最严格的水资源管理制度提供了重要的技术支撑，为黄河流域和西北诸河的水资源可持续利用和维持河流生态系统的决策提供了科学依据。本刊择其主要研究成果予以集中发表，以飨读者。黄河勘测规划设计有限公司杨立彬同志负责稿件的组织和联系工作，在此表示感谢。

黄河流域水资源利用与保护问题及对策

12

薛松贵，张会言

(1．黄河水利委员会，河南郑州450003;2．黄河勘测规划设计有限公司，河南郑州450003)

摘要:考虑气候变化和人类活动对下垫面的影响等因素，评价分析了黄河流域水资源量及其未来变化的趋势，分析了

经济社会发展和城镇化进程加快条件下的流域供用水变化情况。根据流域特点和未来经济社会发展态势，分析了黄河2030水平年水资源利用与保护面临的形势，流域2020、提出了相应的水资源保护措施:①优化配置、统一调度水资源;②强化节水，加快节水型社会建设;③控制污染物入河总量;④加快大型骨干水利工程建设;⑤建立水资源可持续利用的制度体系;⑥积极推进跨流域调水;⑦建立水资源战略储备，提高风险应对能力。关

键

词:水资源利用;水资源保护;黄河流域

文献标识码:A

doi:10．3969/j．issn．1000-1379．2011．11．013

中图分类号:TV213．4;TV882．1

ProblemsandCountermeasuresofWaterResourcesUtilizationand

ProtectionintheYellowRiver

XUESong-gui1，ZHANGHui-yan2

(1．YellowRiverConservancyCommission，Zhengzhou450003，China;2．YellowRiverEngineeringConsultingCo．Ltd．，Zhengzhou450003，China)Abstract:Consideringthefactors，suchastheinfluencewhichclimatechangeandhumanactivitieshavetounderlyingsurface，thispaperanalyzesandevaluatesthequantityandfuturetrendofwaterresourcesintheYellowRiver．Meanwhile，thispaperanalyzesthewatersupplyvariationundertheconditionoftheeconomicandsocialdevelopmentandacceleratedurbanizationprocess．Accordingtothecharacteristicsanddevelopmenttrendthispaperdiscussestheconditionofwaterresourcesutilizationandprotectionin2020and2030intheYellowRiver，andinthefutureofthebasin，

proposessevencorrespondingcountermeasures:a)optimizingconfigurationofwaterresources，unifyingdispatchingofwaterresources;b)strengthe-ningwatersaving，speedinguptheconstructionofwater-savingsociety;c)controlthetotalamountofpollutantsintotheriver;d)speedingupthebasindi-constructionofkeywaterconservancyprojects;e)buildingthesystemofwaterresourcesustainableutilization;f)activelypromotinginter-version;g)establishingwaterresourcesstrategicreserves，raisingtheabilitycopingwithrisk．Keywords:waterresourcesutilization;waterresourcesprotection;YellowRiver

黄河是我国西北、华北地区的重要水源，合理利用、有效保护水资源是黄河治理开发的一项重要任务，也是我国西北、华北地区经济社会可持续发展的必要条件。

近30a来，黄河流域经济社会发展和水资源利用情况已发生了很大变化，人类活动改变了部分地区的下垫面条件和产汇流关系。随着流域内外工农业用水的不断增长，黄河流域水资源供需矛盾日益突出，缺水已成为流域及沿黄地区经济社会可持续发展的主要制约因素。

1

1．1

黄河水资源及其利用情况

水资源量

受气候变化和人类活动对下垫面的影响，黄河流域水资

06-15收稿日期:2011-作者简介:薛松贵(1963—)，男，河南长葛人，高级工程师(教授级)，黄河水利

委员会总工程师，主要从事江河流域水利规划、治理与研究工作。E-mail:xuesonggui@yrcc．gov．cn

·32·

人民黄河2011年第11期

源情势发生了变化，其中黄河中游变化尤其显著，水资源数量明显减少。根据1956—2000年资料系列计算，黄河天然河川

33［1］径流量534．8亿m，较1919—1979年系列的580亿m减少3

了45．2亿m;地下水与地表水之间不重复计算量为112．2亿

的供水任务，同时还承担着向流域外部分地区远距离调水的任务和输沙任务，使可用于流域内经济社会发展的水量进一步减少。水资源的开发利用已经超过其承载能力，供需形势极其严峻。

(2)水沙关系恶化，威胁河流健康。20世纪80年代以来黄河来水来沙条件发生了较大变化，具有较大挟沙能力的中常洪水和较大洪水发生的几率减小，黄河主要来沙区来沙系数增大，使本来已经不协调的水沙关系进一步恶化。黄河水沙关系恶化，造成河道淤积，河槽萎缩，平滩流量降低，二级悬河加剧，防洪、防凌负担加重，不仅严重威胁河流健康，也增大了洪水漫滩几率，增加了灾害损失。

(3)生态用水被大量挤占，生态环境日趋恶化。随着黄河流域的经济发展和用水量增加，黄河流域水资源供需矛盾日益尖锐，行业间、地区间激烈争水，导致河流生态环境用水被大量20世纪90年代黄河下游和主要支流断流挤占，水事冲突频繁，频繁。地下水的大量超采，形成大范围地下水降落漏斗，产生一系列地质环境灾害。

(4)用水效率偏低，与严峻的缺水形势不相适应。黄河流域部分灌区工程配套差，灌水技术落后，用水管理粗放，用水浪费严重。农田灌溉水利用系数仅为0．49，工业用水重复利用率只有61%，与国内外先进地区有较大差距，节水有一定潜力，与突出的供需矛盾形势形成强烈反差。

(5)纳污量超出水环境承载能力，水污染形势严峻。黄河流域匮乏的水资源条件决定了极为有限的水体纳污能力，水环境易被人为污染。流域经济社会快速发展，用水和排水的持续增加，工程设施建设和处理手段落后，使部分河段纳污量超出了其水环境承载能力。

m3(地下水系列为1980—2000年)。1990—2000年与1956—1979年相比，平均降水量减少8．5%，而天然径流量却减少了19．9%，见表1。

表1项目降水量/mm径流量/亿m3

黄河流域不同时段降水量及天然径流量［2］

1956—1979年1980—2000年1990—2000年1956—2000年460．20557．48

432．01508．86

421．29446．64

447．04534．79

未来30a，黄土高原水土保持和水利工程建设以及地下水的开发利用仍将影响产汇流关系向不利的方向变化，在降水量黄河天然径流量将进一步减少，预测2030年黄不变的情况下，

3

河河川径流量将比目前减少约20亿m。

1．2供用水量

自20世纪50年代以来，随着国民经济的发展，黄河供用

水量持续增加，尤其是20世纪80年代初期，用水增加更加剧烈，到1980年供水量增加为446．30亿m。2008年黄河总供水量达到490．14亿m，较1980年又增加了43．84亿m，其中流域内地表水供水增加了24．77亿m，地下水供水增加了34．57亿m，向流域外供水有所减少。1980—2008年黄河供水量变化情况见表2。

表2

年份1980199020002008

1980—2008年黄河流域供水量流域内供水量

地表水249．16271．75272．22273．93

地下水其他供水93．27108．71145．47127．84

0．520．661．07

合计342．95381．12418．76401．77

向流域外

供水量103．36103．9987．5888．32

亿m

3

3

3

3

3

3

供水量合计446．30485．11506．34490．14

2

2．1

黄河水资源利用与保护面临的形势

经济社会发展及水资源需求态势

黄河流域矿产、能源资源丰富，开发潜力巨大，随着国民经

1．3水质状况

随着流域经济社会和城市化的快速发展，黄河流域废污水

能源、重化工等行业在相当长的时济发展对能源需求的增加，

期还要快速发展。黄河流域土地资源丰富，黄河上中游地区还

2

有宜农荒地约200万hm，占全国宜农荒地总量的30%，是我

排放量由20世纪80年代初的21．7亿t增加到目前的42．5亿t，大量未经任何处理或有效处理的工业废水和城市污水直接排入河道，造成流域内22．9%的评价河长劣于Ⅴ类水质，将近50%的河长达不到水功能要求。黄河水环境的低承载能力和高污染负荷，造成了黄河流域日趋严重的水污染问题，省际间的水污染矛盾日益突出，流域水污染形势十分严峻。黄河流域水质现状评价结果见表3(评价河长为29469．9km，评价面积为19．62万km)。

表3

水源地表水地下水

黄河流域水质状况评价

水质类别比例/%

Ⅰ类3．6

Ⅱ类30．70．66

Ⅲ类19．29．51

Ⅳ类14．63．23

Ⅴ类9．06．22

劣于Ⅴ类22．9

2

国重要的后备耕地资源，只要水资源条件具备，就具有很大的开发潜力。目前黄河流域人均经济指标低于全国平均水平，随国家投资力度将向中西部地区倾着国家经济发展战略的调整，

斜，为黄河流域经济发展提供了良好机遇。因此，预计在未来一段时间内黄河流域社会经济将持续、快速发展，水资源需求也必然增加。

黄河流域水资源供需矛盾突出，按照节水型社会建设的要求，在采取强化节水措施的条件下，预测2020年及2030年水

3平黄河流域河道外经济社会需水量将分别达到521．13亿m3

和547．33亿m。同时，黄河还要向淮河和海河流域供水近3100亿m3，河道内还必须留200亿～220亿m左右的输沙水

量。黄河流域河道外各部门需水量见表4。

表4

水平年基准年2020年2030年

生活36．4553．4365．21

黄河流域河道外需水量预测成果城镇生产69．6799．97110．41

农村生产366．63349．25347．06

生态13．0418．4824．65

亿m3合计485．79521．13547．33

1．4存在的主要问题

(1)水资源总量不足，难以支撑经济社会的可持续发展。黄

3

河流域多年平均河川天然径流量534．8亿m，仅占全国河川径

流量的2%，却承担着占全国15%的耕地面积和全国12%人口

·33·

人民黄河2011年第11期

2．2水资源供需形势

［3］

3

水率为13．6%;2020年缺水量为75．32亿m，缺水率为314．5%;2030年，缺水量达104．16亿m，缺水率达19．0%，缺

根据流域各部门需水预测成果，在考虑黄河流域各类水源2020年、2030年3个水平年进工程供水的情况下，对基准年、

3

行了供需平衡分析计算。基准年黄河流域缺水66．04亿m，缺

水形势呈日益严峻的态势，见表5。

亿m3

流域内

地表耗水量230．94240．34239．93

流域外供水量97．8792．8092．42

合计耗水量328．81333．14332．35

入海水量206．68188．82185．79

表5

方案基准年2020年2030年

流域内需水量485．79521．13547．33

流域内供水量

地表水304．82309．68297．54

地下水113．22123．70125．28

其他1．7212．4320．36

黄河流域不同水平年水资源供需分析

流域内缺水量66．0475．32104．16

流域内缺水率/%13．614．519．0

合计419．75445．81443．18

2．3水污染形势

黄河流域现状COD、氨氮纳污能力分别为125．2万t和

沙关系不协调的突出问题，加快黄河干流大型骨干水利工程建

设，增强水资源调配能力，为实施水沙综合调控提供工程措施手段。

(5)建立水资源可持续利用的制度体系。根据现代水资源管理的要求，建立健全有利于合理开发、高效利用和有效保护的水资源管理体制和机制。

(6)积极推进跨流域调水。在大力实施节水措施、充分挖掘流域水资源潜力的基础上，积极寻求跨流域调水的途径，增加黄河水资源总量，提高水资源承载能力，缓解供需矛盾。(7)建立水资源战略储备，提高风险应对能力。针对流域缺水形势和未来气候变暖对流域水资源的不利影响，建立水资源战略储备体系，减少特大干旱和突发事件对饮水安全等造成的不利影响;建立健全应急管理体系，加强指挥信息系统、应急水源保障，提高处置突发事件的能力。

5．82万t，13．04而COD、氨氮污染物入河量分别为134．68万t、万t，污染物入河量超过纳污能力，造成水质恶化。2009年在黄河流域评价的231个重点水功能区中，达标率仅为43．8%。按现状排放模式预测，未来水平年黄河流域排污量将进一步增2030年水平COD、加，氨氮入河量将分别达到237．74万t和22．43万t，因此必须采取一系列措施，加大污水处理和再利用水平，减轻环境压力。黄河流域污染物入河量预测结果见表6。

表6

水平年基准年

20202030

黄河流域污染物入河量预测

COD/万t134．68213．28237．74

氨氮/万t13．0419．9422．43

废污水/亿t42．5054．9455．69

3对策措施

4结语

(1)优化配置、“87分水方案”统一调度水资源。黄河为黄河水资源的开发利用提供了重要依据，对黄河水资源的合理利用及节约保护起到了积极的推动作用。但20世纪80年代以来，黄河流域经济社会发展和水资源条件均发生了巨大变化，需结合新的水资源情势和水资源现代化管理的新要求，建立用水总量控制红线，优化配置水资源，协调好生活、生产、生态用水之间的关系，缓解供需矛盾。

(2)强化节水，加快节水型社会建设。建立和完善黄河流域用水、节水考核指标体系，确立用水效率控制红线，提高水资源的利用效率与效益，实现水资源的可持续利用。到2030年，黄河流域工业用水重复利用率要由现状的61%提高到80%，农业灌溉水利用系数由现状的0．49提高到0．62，城镇管网漏失率降低到11%以下。

(3)控制污染物入河总量。根据各水域功能要求，以水功能区为控制单元，核定水域纳污能力，划定入河污染物总量控“纳污限制红线”，制制定分阶段控制方案。

(4)加快大型骨干水利工程建设。针对黄河水少、沙多、水

黄河流域在我国战略格局中地位突出，对于保障国家能源

安全、粮食安全、生态安全具有十分重要的意义，而水资源是黄河流域经济社会持续发展和生态系统良性维持最重要的制约因素。受自然变化和人类活动影响，黄河流域水资源量呈持续减少的趋势难以逆转，未来经济社会发展和生态环境保护对水资源的要求更高，黄河流域水资源供需矛盾将日益突出，只有在大力节水的基础上，尽快实施南水北调西线等跨流域调水工程，补济黄河水量的不足，才是实现黄河流域经济社会与生态环境协调发展的根本途径。

参考文献:

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2009．

【责任编辑翟戌亮】

櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅(上接第31页)

［4］张晓华，尚红霞，郑艳爽，等．黄河干流大型水库修建后上下游再造床过程

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【责任编辑翟戌亮】

·34·

第33卷第11期2011年11月人民黄河YELLOWRIVERVol．33，No．11Nov．，2011

【专题研究】

黄河流域水资源量调查评价

123

张俊峰，张学成，张新海

(1．黄河水利委员会规划计划局，河南郑州450003;2．黄河水利委员会水文局，河南郑州450004;

3．黄河勘测规划设计有限公司，河南郑州450003)

摘

要:分析了黄河流域1956—2000年长系列降水量、蒸发量等水文资料，计算了河川天然径流量和分区水资源量并进

33

行了评价。结果表明:现状条件下黄河流域年均天然径流量为534．8亿m，分区水资源量为719．4亿m;黄河流域水资

源存在水少沙多、水沙异源、水沙关系不协调、年际变化大、年内分配集中、连续枯水段长及水土资源分布不一致等特点。关

键

词:水资源量;调查评价;泥沙;黄河流域

文献标识码:A

doi:10．3969/j．issn．1000-1379．2011．11．015

中图分类号:TV211．1;TV882．1

InvestigationandEvaluationofWaterResourcesQuantityintheYellowRiverBasin

ZHANGJun-feng1，ZHANGXue-cheng2，ZHANGXin-hai3

(1．DepartmentofPlanningandProgramming，YRCC，Zhengzhou450003，China;

2．HydrologyBureau，YRCC，Zhengzhou450004，China;3．YellowRiverEngineeringConsultingCo．Ltd．，Zhengzhou450004，China)Abstract:Theprecipitationandevaporationin1956－2000intheYellowRiverBasinwereanalyzed，thennaturalriverrunoffanddivisionalwaterresourceswerecalculatedandevaluated．Theresultsshowthatnaturalrunoffis53．48billionm3andwaterresourcesinalldistrictswere71．94bil-siltre-lionm3inthisperiod．Thefeaturesofwaterresourcesarelesswaterandmoresediment，differentsourcesofwaterandsilt，discordofwater-lation，greatvariationsbetweenyears，centralizeddistributioninayear，longcontinuouslowerflow，andinconsistentdistributionofwaterandsoilsourcesexistintheYellowRiverBasin．

Keywords:waterresourcesquantity;investigationandevaluation;sediment;YellowRiverBasin

水资源是基础性的自然资源和战略性的经济资源。随着经济发展和社会进步，水已逐步从农业的命脉发展成为整个国民经济建设与生态建设的命脉，深刻影响着经济社会的各个方面，直接关系到国家经济安全、社会稳定和可持续发展。

为贯彻落实国家新时期的治水方针，根据新的治水思路和水资源情势变化情况进一步加强水资源管理工作，以水资源的2002年3月，可持续利用支持经济社会的可持续发展，国家计委和水利部联合发出通知，决定在全国范围内开展水资源综合规划编制工作，分别完成全国、流域、省(区)水资源综合规划。在对水资源及开发利用现状进行评价的基础上，提出了水资源开发、利用、配置、节约、保护和管理的方案与对策措施，以促进水资源可持续利用，为经济社会发展提供支持和保障。

根据全国水资源综合规划

［1］

完成。

1黄河流域水资源量

337个水面本次水资源量调查评价采用1204个雨量站、

266个水文站1956—2000年的逐日系列资料完成，蒸发站、评

2

《全国水资源综合规划价面积为79．50万km。计算方法依据

《黄河流域(片)水资源综合规划技术细则》技术细则》及等。

1．1降水量及蒸发量

黄河流域多年平均(1956—2000年，下同)降水量为445．8

mm，其中汛期(6—9月)降水量占多年平均值的61%～76%。主要分布在黄河中游的三门峡—花园口区间、龙门—三门峡区间以及黄河下游地区，黄河上游的兰州—河口镇区间降水量最小。

黄河流域水面蒸发量随气温、地形、地理位置等变化较大。兰州以上多系青海高原和石山林区，气温较低，多年平均水面蒸发量为790mm;兰州—河口镇区间气候干燥、降水量少，多沙漠及干草原，年平均水面蒸发量为1360mm;河口镇—龙门为1000mm;三门峡—花园口区间年平均水面蒸发量为1060mm;花园口以下黄河冲积平原年水面蒸发量为990mm。黄河

06-15收稿日期:2011-作者简介:张俊峰(1965—)，男，河南开封人，高级工程师(教授级)，研究方向为水利规划计划。

E-mail:zhangjunfeng@yrcc．gov．cn

的总体要求和安排，整个规划

编制工作分为3个阶段:①调查评价阶段，主要内容包括水资源量评价及水资源开发利用评价;②水资源配置阶段，主要内容包括需水预测、节约用水、供水预测、水资源配置及水资源保护;③规划实施方案、效果评价和保障措施阶段，主要内容包括制定水资源开发、利用、治理、配置、节约、保护、管理的总体布局和近期实施方案，规划实施效果评价，实施水资源可持续利用的保障措施等。

水资源调查评价工作是黄河流域水资源综合规划

［2］

的基

础和重要组成部分。该项工作于2003年1月正式启动，历经近3a时间，在沿黄各省(区)的大力支持、积极配合以及黄河流域(片)水资源调查评价编制工作组的辛勤劳动下，已顺利

·39·

人民黄河2011年第11期

流域气候条件年际变化不大，水面蒸发量的年际变化也不大，最大、最小水面蒸发量的比值为1．4～2．2，多数站点为1．5左右;CV值为0．08～0．14，多数站点为0．11左右。

32

万m/km。黄河流域水资源总量组成见表3(Pr为降水入渗

Rg为Pr形成的河川基流排泄量)。补给地下水量，

表3

二级区龙羊峡以上

龙羊峡—兰州兰州—河口镇河口镇—龙门

降水总量628436428482

黄河流域水资源总量组成地表水资源量208．8132．817．744．1123．755．122．52．6

亿m3

山丘山丘平原平原水资源区Pr区Rg区Pr区Rg总量80．454．916．020．052．831．112．60．2

80．253．64．714．042．526．27．10．1

0．60．511．817．429．43．310．18．6

0．30．20．54．83．10．20．20．0

209．3134．440．462．8160．363．137．911．4

1．2主要河流水资源量

受黄河流域20世纪80年代以来人类活动(如水土保持工

程建设、地下水的开发利用、水库的水面蒸发等)的影响，一些地区的产汇流关系与20世纪80年代以前相比发生了较大变化，为了保持径流系列成果的一致性，对天然径流量系列进行了一致性处理，处理方法见表1。

表1二级区唐乃亥以上唐乃亥—兰州兰州—河口镇河口镇—龙门龙门—三门峡三门峡—花园口花园口以下

水面蒸发附加损失量、

地下水开采影响地表水量水土保持减水量、地下水开采影响地表水量水土保持减水量、地下水开采影响地表水量水土保持减水量、地下水开采影响地表水量

水面蒸发附加损失量、水土保持减水量、地下水开采影响地表水量量

地下水开采影响地表水

黄河流域天然径流量系列一致性处理方法

主要影响因素

一致性处理年降水径流关系对比

成因分析、年降水径流关系对比成因分析、年降水径流关系对比年降水径流关系对比

成因分析、年降水径流关系对比成因分析、年降水径流关系对比成因分析、年降水径流关系对比

龙门—三门峡1033三门峡—花园口275花园口以下内流区

146115

2

2．1

3

黄河流域水资源特点

水少沙多、水沙异源、水沙关系不协调

黄河虽为我国的第二大河，但河川径流量仅为534．8亿

m，占全国河川径流量的2%，居我国七大江河的第五位(小于珠江、松花江和淮河)。2006年流域耕地亩均(15亩为1长江、

hm2)河川径流量为220m3，仅为全国平均水平的15%;流域人

3

均河川径流量为473m，为全国人均河川径流量的23%。实际

上，扣除调往外流域的100多亿m水量，流域内人均和耕地亩均水量则更小。

黄河多沙，举世闻名。三门峡站多年平均输沙量为11．2

3亿t，平均含沙量为31．3kg/m，在国内外大江大河中居首位。

3

表2为黄河干支流主要水文站河川天然径流量特征值。黄河利津断面多年平均降水量为456．9mm，现状条件下天然

3

1980—径流量534．8亿m，地下水资源量(指矿化度＜2g/L，3

2000年平均值，下同)为369．1亿m，水资源总量为638．3亿32m3，年均产水模数为8．49万m/km。本文中，现状条件下的天

沙多是黄河复杂难治的症结所在。为减缓下游河道淤积，又必须留有一定的输沙入海水量，使黄河水少的矛盾更加突出。

黄河水沙关系不协调，突出表现为水、沙在时空上不匹配。黄河上游地区径流量占全河的62%，输沙量仅占7%;黄河中游径流量占全河的38%，输沙量却占93%，其中河口镇—龙门区间集水面积占黄河流域的14%，径流量占黄河径流量的9%，实测输沙量却占龙门、华县、河口镇、氵状头四站输沙总量

6

的54%。黄河上游的来沙系数为0．06kg·s/m，河口镇—龙6门区间的来沙系数却高达0．65kg·s/m，渭河华县站的来沙6

系数也达到0．23kg·s/m。在年内分布上，黄河来沙量比径

然径流量是指将还原计算成果进行系列一致性处理，反映到现状下垫面条件下的数值。

表2河流

黄河干支流主要水文站河川天然径流量特征值

河川天然

径流量/亿m3205．15329．89331．75379．12482．72532．78534．7920．5380．9318．468．9618．4728．3213．0013．70

断面以上与地表水不重复计算的地下水量/亿m3

0．462．0224．7043．3980．0188．05103．471．1016．860．571．0912．812．843．256．97

水资源总量/亿m3205．61331．91356．45422．51562．73620．83638．2621．6397．7919．0310．0531．2831．1616．2520．67

集水

水文站面积/

万km2

12．2022．2638．6049．7668．8473．0075．191．5310．654．322．523．871．861．290．83

兰州河口镇龙门三门峡花园口利津

黄河干流唐乃亥

流量更为集中，黄河流域汛期径流量一般占全年径流量的60%左右，而输沙量占全年输沙量的80%以上，主要支流汛期输沙要求必须量占全年输沙量的90%以上。黄河水沙关系不协调，兴建干流骨干工程，形成完善的水沙调控体系，才能合理地调节水沙关系，优化水资源配置。

湟水渭河泾河北洛河汾河伊洛河沁河大汶河

民和华县张家山氵状头河津黑石关武陟戴村坝

2．2年际变化大、年内分配集中、连续枯水段长

黄河是降水补给型河流，黄河流域又属典型的季风气候

区，降水的年际、年内变化决定了河川径流量时间分配不均。黄河干流各站最大年径流量一般为最小年径流量的3．1～3．5倍，支流一般为5～12倍。径流年内分配集中，干流及主要支流7—10月径流量占全年的60%以上，且汛期径流量主要以洪水形式出现，中下游汛期径流含沙量较大，利用困难;非汛期径流主要由地下水补给，含沙量小，大部分可以利用。自有实测1969—1974年、1977—资料以来，黄河出现了1922—1932年、1980年、1990—2002年的连续枯水段，

(下转第44页)

1．3分区水资源量

3

黄河流域地表水资源量为607．2亿m，地下水资源量为

3

3

376．0亿m，水资源总量为719．4亿m，年均产水模数为9．0

·40·

人民黄河2011年第11期

缺水率高，青海、甘肃、宁夏、内蒙古等省(区)缺水17%～25%，陕西省缺水11%，山东省缺水12%。

南水北调东、中线工程生效后至南水北调西线一期工程生效前，需水量增加，而黄河河川径流量减少，黄河流域缺水量达

3109．71亿m3，其中河道外缺水量76．71亿m，缺水率为

沙的情况下，下游河道淤积泥沙约2亿t，在下游漫滩几率减小的情况下，将加剧二级悬河的形势，对维持下游中水河槽构成严重威胁，因此必须及时兴建古贤水库，加强多沙粗沙区水土保持工作等，以减缓下游河道淤积。

南水北调西线一期工程等调水工程生效后，重点针对河口镇以上省(区)缺水情况增加了南水北调西线一期工程调水的

33

配置，西线调水80亿m配置河道外水量55亿m，配置河道内3水量25亿m，此外考虑引汉济渭等调水工程，河道外各省

14．7%，河道内缺水量33．00亿m，缺水率为15．0%。缺水主要集中在河口镇以上的青海、甘肃、宁夏、内蒙古等省(区)，其缺水率为15%～28%，另外陕西省缺水18%，山东省缺水17%。该阶段河口镇以上省(区)只能通过加强节水和产业结构调整缓解缺水矛盾。陕西省可通过引汉济渭等跨流域调水工程解决关中地区的缺水。鉴于该阶段黄河缺水严重，统筹考“87分水方案”在的基础上配置河道内虑河道内外用水需求，

外水量，则下游河道平均入海水量只有190亿m左右，其中汛期140亿m左右。在小浪底拦沙期结束后，进入下游9亿t泥

表4

地表水可利用量/亿m3

水平年现状年

2020年2030年

当地314．79299．79294．79

97．63调入量

合计314．79299．79392．42

地表水耗损量/亿m3当地

调入量

合计

3

3

3

(区)缺水情况将得到缓解，但甘肃、山东、青海等省缺水仍较多。由于调水工程补充河道内水量，入海水量增加到211．37

33亿m，尚未达到220亿m的需水要求，因此还需要完善黄河

同时采取水土保持、滩区放淤等多种措施进一水沙调控体系，

步减少黄河下游的泥沙淤积，塑造并维持中水河槽。规划年黄河流域水资源开发利用情况见表4。

平原区浅层地下水/亿m3可开采量

黄河流域水资源开发利用规划

耗损量占可利用量比例/%108111102

生态环境生态环境入海需水量/3需水满足规划规划开采量占水量/亿m程度/%亿m3

开采量可开采量比例/%

677677

220220220

193．63187．00211．37

888596

236．35104．81341．16239．45307．71

93．3493．34

332．79401．05

119．3979．97119．3990．45119．3992．05

目前至南水北调东、中线工程生效前(2000年水平)，由于水资源短缺、经济社会发展与河流生态环境用水矛盾突出，地表水耗损量超过可利用量，入海水量无法满足要求。南水北调东、中线工程生效后至南水北调西线一期工程生效以前(2020年水平)，水资源供需矛盾更加突出，地表水耗损量超过可利用

3

量11%，入海水量减少33亿m。因此，这一阶段是黄河流域

水资源利用最紧张的阶段，应采取多种措施缓解供需矛盾。南水北调西线一期工程等调水工程生效后(2030年水平)，调入黄河流域97．63亿m水量，可缓解黄河流域极度缺水的矛盾，

3

地表水耗损量达到401亿m，超过地表水可利用量2%，入海3水量达到211亿m。

3

【责任编辑吕艳梅】

櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅(上接第40页)4个连续枯水段的平均河川天然径流量分别相84%、91%和83%。黄河河川径流年际当于多年均值的74%、

变化大、年内分配集中、连续枯水段长，开发利用黄河河川径流必须进行调节。

2010年、2020年甚至2050年水平的“未来下垫面”，“未来条件下垫面”条件下的黄河流域水资源状况，需要重新进行水资源调查评价。

3．2分区与断面数值差值

3

黄河流域分区水资源量(719．4亿m)是指各水资源分区

2．3水土资源分布不一致

黄河下游引黄灌区具有丰富的土地资源，但水土资源分布

3

当地产水量的简单叠加。断面水资源量(638．3亿m)则是水

很不协调。大部分耕地集中在干旱少雨的宁蒙沿黄地区、中游汾河、渭河河谷盆地以及当地河川径流较少的下游平原引黄灌区。

水沙异源、水土资源分布不一致的状况，要求黄河水资源的开发利用必须统筹兼顾除害兴利以及上中下游、各行业的关系，统一调度全河水量，上游水库调蓄和工农业用水必须兼顾下游工农业用水和输送中游泥沙用水。

流经过产、汇流过程后，经过了一定的非用水消耗，如河道水面蒸发、水库水面蒸发附加损失、河道汇流损失等项后的数值。水资源配置时应当慎重采用。

一般地讲，小型水资源分区(如四级区)的水资源配置可采大区及完整水系的水资源配置应当采用断面用分区水资源量，水资源量。

参考文献:

［1］中华人民共和国水利部．全国水资源综合规划大纲［R］．北京:水利部，

2004．

［2］黄河水利委员会．黄河流域水资源综合规划［R］．郑州:黄河水利委员会，

2009．

3

3．1

主要认识

系列一致性处理

事实上，下垫面是随社会经济发展、水资源开发利用程度、

生态建设、重大项目的实施等而发生变化的。本次评价提出的系列一致性处理成果，只是反映了现状下垫面情况，不能反映

【责任编辑

翟戌亮】

·44·

第32卷第11期 人 民 黄 河 2010年11月 YELLOW RIVER Vol.32,No.11

Nov.,2010

=水资源>

黄河流域水资源量分配思路探讨

潘启民,刘九玉,李新友,侯广玲

3.长垣黄河河务局,河南长垣453400)

1

1

2

3

(1.黄河水利委员会水文局,河南郑州450004;2.陕西省地勘局第一水文地质工程地质队,陕西西安710068;

摘 要:根据黄河流域水资源调查评价成果,分别给出了黄河流域分区水资源量、断面水资源量成果,与现行黄河水量分配方案对比,发现现行水量分配方案存在所依据的黄河径流量偏多、没有考虑地下水量等不足,因此合理的黄河水资源分配应为水资源总量分配,应当同时考虑地表水和与地下水的水量分配,两者共同构成沿黄各省(区)的可消耗黄河水量。关 键 词:水资源量;分配方案;黄河流域

中图分类号:TV213;TV882.1 文献标识码:A do:i10.3969/.jissn.1000-1379.2010.11.024

利津站1956)2000年多年平均天然径流量为534.79亿m3,利津断面以上地下水资源量为103.58亿m3,水资源总量为638.37亿m3(不包括黄河内流区)。黄河干流主要水文断面1956)2000年多年平均水资源量见表2。

表2 黄河干流主要水文断面1956)2000年多年平均水资源量

亿m3

水文断面唐乃亥兰 州河口镇龙 门三门峡

[1]

1 黄河流域水资源状况

1.1 分区水资源量

分区水资源量是分区地表水资源量和与地表水资源量不重复的浅层地下水资源量之和。地表水资源量是指河流、湖泊、冰川等地表水体中由当地降水形成的、可以逐年更新的动态水量,用天然河川径流量表示。浅层地下水是指埋藏相对较浅、由潜水和与潜水具有较密切水力联系的弱承压水组成的地下水,其中矿化度小于等于2g/L、参与水循环且可更新的动态水量(不含井灌回归补给量)为浅层地下水资源量(简称地下水资源量)。

根据黄河流域水资源调查评价成果

,黄河流域1956)

2000年多年平均降水量为3544.44亿m3,分区水资源量为719.52亿m3,其中地表水资源量为607.20亿m3,地下水资源量为112.32亿m3,见表1。

表1 黄河流域1956)2000年多年平均分区水资源量分 区龙羊峡以上龙羊峡)兰州兰州)河口镇河口镇)龙门龙门)三门峡三门峡)花园口花园口以下内流区黄河流域

面积/

万km213.139.1116.3611.1319.114.172.264.2379.50

地表水地下水

降水量/

资源量/资源量/

亿m3

亿m3亿m3

628.08208.770.46436.16428.36482.371033.16274.95146.44114.923544.44

132.7917.6944.14123.6955.0622.452.61607.20

1.6122.7618.6636.638.0415.428.74112.32

水资源

总量/亿m3209.23134.4040.4562.80160.3263.1037.8711.35719.52

天然径流量205.15329.89331.75379.12482.72532.78534.79

地下水资源量

0.462.0724.8343.4980.1288.16103.58

水资源总量205.61331.96356.58422.61562.84620.94638.37

花园口利 津

2 现行黄河水量分配方案

黄河是我国西北、华北地区的重要水源,国民经济和人民生活用水需求对黄河供水提出了很高的要求。同时,黄河是一条多泥沙河流,多年平均来沙量为16亿t,为了保证黄河下游河道年平均淤积量不大于4亿t,在水资源开发利用规划中,必须考虑210亿m3输沙水量。黄委综合多年的研究成果,根据有较好代表性的1919年7月)1975年6月56个水文年系列计算的黄河花园口站多年平均天然年径流量为559.2亿m3,花园口以下各支流天然年径流量为21亿m3,全河多年平均天然年径流量为580亿m3,扣除输沙水量,则可分配水量为370亿m3。根据沿黄各省(区)的需求,经过反复协商,在节约用水、统筹安排的原则下,得到在南水北调工程生效前的黄河可供水量分配方案,见表3。

收稿日期:2010-04-25

作者简介:潘启民(1963)),男,河南杞县人,高级工程师(教授级),主要从事地下水、水资源方面的研究工作。 E-mai:lpanqimin2@sina.com

1.2 断面水资源量

断面水资源量是水文断面天然径流量和断面以上与地表水资源量不重复的地下水资源量之和。根据黄河流域水资源调查评价成果[1],黄河花园口站1956)2000年多年平均天然径流量为532.78亿m3,花园口断面以上地下水资源量为88.16亿m,水资源总量为620.94亿m(不包括黄河内流区);黄河

3

3

(下转第57页)

#55#

人民黄河 2010年第11期

氮、溶解氧为水质预测参量。各层之间实行全连接,隐层中的神经元均采用S型变换函数,输出层的神经元采用纯线性变换函数。该系统采用LM算法对数据进行学习训练,LM算法比BP算法要快得多,但对于复杂问题,这种方法需要相当大的存储空间。

采用神经网络方法对黄河下游驼峰河段溶解氧情况进行预测,结果见表1。

表1 黄河下游驼峰河段溶解氧预测结果

采样时间

序号

12345678910

测量值/(mg#L-1)7.427.466.285.767.046.457.046.605.895.50

预测值/(mg#L-1)

8.268.385.356.677.927.468.155.677.938.65

均方差3.363.562.172.211.322.131.521.013.255.12

水文监测站点得到了很好的应用,可以满足水质实时监测分析和预测的要求。

参考文献:

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制模型[J].水利水电科技进展,2005(3):11-14.

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利水电学院学报,1999(1):60-62.

[11] 宋印胜.地下水环境质量评价方法综述[J].水文地质工程地质,1992(1):

37-40.

4 结 语

该水质监测及预测系统既可以进行现场监测,也可以采用人工神经网络方法对水质情况进行预测。该系统已经在一些

=责任编辑 刘 褀>

(上接第55页)

表3 黄河可供水量分配方案

省(区)青 海四 川甘 肃宁 夏

内蒙古

年耗水量14.10.430.440.058.6

省(区)陕 西山 西河 南山 东河 北

亿m3

年耗水量38.043.155.470.020.0

(3)现行的水量分配方案已经施行了20余a,这期间沿黄各省(区)对水量的需求也发生了巨大变化,同时南水北调工程即将生效,因此客观上应对现行的黄河水量分配方案进行调整。

3.2 黄河流域水资源分配思路

合理的黄河水资源分配应为水资源总量分配,应当同时考虑地表水与地下水的水量分配,两者共同构成沿黄各省(区)的可消耗黄河水量。地表水资源应根据最新的黄河水资源评价成果,在留够黄河下游河道输沙用水的同时,还应扣除为维持黄河健康生命的基本生态需水量,剩余部分可供沿黄各省(区)分配。对地下水资源应根据最新的黄河水资源评价成果,考虑地下水资源补给与排泄特性,将各省(区)地下水资源量作为地下水资源的可分配水量。地表水量与地下水量之和即为各省(区)的可消耗黄河水量。在当前黄河流域实施最严格的水资源管理制度下,每年以沿黄各省(区)的可消耗黄河水量为/标的0,应在/丰增枯减0的原则下,考核沿黄各省(区)的用水情况。

黄河可供水量分配方案是我国大江大河中首次制定的分水方案,是黄河水资源紧缺、供需矛盾突出的产物,分配水量指标与各省(区)要求有较大差距,枯水年份的差距将更大。尽管如此,该方案一直是实施黄河水量调度的基本依据。

3 黄河流域水资源分配思路探讨

3.1 现行黄河水量分配方案的不足

(1)计算可供分配水量的黄河天然径流量偏多。1956)2000年黄河花园口站多年平均天然径流量为532.78亿m3,而分配方案中将黄河花园口站1919年7月)1975年6月多年平均天然年径流量559.20亿m3作为水量分配依据,实际来水明显偏少。

(2)没有考虑地下水量。现行的水量分配方案仅考虑了黄河的天然径流量,未将地下水纳入其中,不够全面。

参考文献:

[1] 张学成,潘启民.黄河流域水资源调查评价[M].郑州:黄河水利出版社,

2006.

=责任编辑 刘 褀>

#57#

第33卷第11期2011年11月人民黄河YELLOWRIVERVol．33，No．11Nov．，2011

【专题研究】

黄河流域水资源配置方案研究

张新海，赵麦换，杨立彬

(黄河勘测规划设计有限公司，河南郑州450003)

摘要:随着南水北调工程实施、水资源量变化和用水情况变化等，为保障重点地区和重点行业的用水安全，需要调整黄

河流域水资源配置方案。经过综合分析黄河水资源配置原则，考虑协调区域发展与河流健康，协调好生活、生产、生态用水的关系，提出了南水北调东、中线工程生效前后和南水北调西线一期工程生效后黄河流域的水资源配置方案。关

键

词:水资源配置;缺水分析;南水北调西线工程;黄河流域

文献标识码:A

doi:10．3969/j．issn．1000-1379．2011．11．016

中图分类号:TV212．4;TV882．1

WaterResourcesAllocationPlanoftheYellowRiverBasin

ZHANGXin-hai，ZHAOMai-huan，YANGLi-bin

(YellowRiverEngineeringConsultingCo．Ltd．，Zhengzhou450003，China)

Abstract:WiththeimplementationofSouth-to-NorthWaterDiversionProject，thechangesofwaterresourcesquantityandwateruse，itisnecessa-rytoadjustthewaterresourcesallocationoftheYellowRiverBasintoguaranteethesecurityofwateruseinimportantareasandsectors．Bycompre-hensivelyanalyzingtheprinciplesofwaterresourcesallocationintheYellowRiver，consideringthecoordinationofregionaldevelopmentandriverindustrialandecologicalwateruse，thewaterresourcesallocationplansbeforeandhealth，andcoordinatingtherelationshipbetweenthedomestic，

aftertheimplementationoftheeastandcentralroutesofSouth-to-NorthwaterDiversionProject，andtheplanaftertheimplementationofthefirststageofWestRouteofSouth-to-NorthWaterDiversionProjectareproposed．

Keywords:waterresourcesallocation;watershortageanalysis;WestRouteofSouth-to-NorthWaterDiversionProject;YellowRiverBasin

20世纪80年代，根据优先保证人民生活用水和国家重点工业建设用水，保证黄河下游输沙入海用水，水资源开发上、中、下游兼顾，统筹考虑等原则，黄委开展了黄河流域水资源开发利用规划工作，提出黄河流域水资源需求预测成果，并对地1987年国表水资源量进行了省(区)间的分配。根据该成果，

《关于黄河可供水量分配方案报告的通知》，务院办公厅下发了

3

明确了黄河地表水可分配370亿m的方案，指出该方案为南

水资源的配置产生重要影响。

(2)黄河水资源量的变化。“87分水方案”采用的黄河水资源资料系列为1919—1975年，黄河流域天然年径流量为580

3

亿m，随着近20a人类活动的影响，黄河流域下垫面条件发生

1956—了改变，致使产汇流关系产生变化，从而影响水资源量，2000年年均天然径流量为535亿m3。

(3)各地区用水情况发生了变化。与1980年以前相比，用水结构、各地区用水比例都发生了变化，个别省(区)用水已超“87分水”出指标。

(4)重点地区和重点行业的用水安全。随着西部大开发战略的实施和推进，黄河上、中游地区经济社会发展迅速，对水资源的需求极其旺盛。城镇规模的扩大、能源化工基地的开发建设，使工业生活需水大幅增加。同时，黄河宁夏南部山区、陕西陕北、甘肃陇东地区，是黄河流域水资源极度匮乏、贫困人口

06-15收稿日期:2011-基金项目:水利部公益性行业科研专项(201001013)。

作者简介:张新海(1963—)，男，河南正阳人，高级工程师(教授级)，主要从事水资源规划与管理工作。E-mail:zhangxinhai@vip．371．net

“87分水方案”)。水北调生效以前的黄河水量分配方案(简称

“87分水方案”黄河的实施，为黄河水资源的开发利用提供了重要依据，对黄河水资源的合理利用及节约用水起到了积极的推动作用，是黄河取水许可的主要依据。但是随着经济社会的发展，黄河流域水资源及其开发利用情况发生了巨大变化，需要对黄河水资源进行重新配置和调整。

1黄河流域水资源变化情况

(1)南水北调工程的实施。目前南水北调东线和中线工程

已开始建设，西线一期工程正在加快前期工作步伐，规划2030年前后生效。随着南水北调工程3条线路的实施，必将对黄河

·41·

人民黄河2011年第11期

最为集中的地区，也是全国农村饮水安全最为困难的地区之一。根据黄河水资源条件和南水北调西线一期工程规划，结合在黄河黑山峡河段适当开发建设一定规模生态环境移民规划，

的生态灌区，对促进当地居民饮水安全和脱贫致富，以及改善区域生态环境具有重要意义。因此，黄河水资源配置要统筹河道内外的用水要求，协调区域间、行业间的用水关系，合理利用当地水、外调水和再生水资源，保障重点地区的农村饮水安全、城镇供水安全、能源基地供水安全和粮食安全。

在中、下游，为了保持黄河下游一定的输沙水量，维持黄河健康生命，在黄河流域水资源配置中，干流主要断面如河口镇、龙门、花园口、利津以及主要支流的入黄口都要保证一定的流量和水量，并提出主要断面的水量控制指标。

3

3．1

黄河水资源配置方案

配置方案设定与比选

黄河水资源配置涉及多方面、多部门的利益，虽然现有的

2黄河流域水资源配置原则

(1)以维持黄河健康生命和促进经济社会可持续发展为出

“87分水方案”存在诸如地区分配不均、河道内外分配不合理，“87等问题，但从历史沿革、用水现状、可执行程度等方面考虑分水方案”仍无法替代。在黄河水资源配置问题的研究中，分别提出各省(区)缺水率大体相当、优先保证河道内用水、适当调整多指标省(区)指标等方案，但经过多方计算、论证，最终认为在黄河问题复杂难治的前提下，应当从尊重历史、避免难以执“87分水方案”行的角度，以为基础制定黄河水资源配置方案。

发点。近年来，随着黄河流域国民经济用水量的增加，生态环入海水量逐年减小，造成黄河下游持续性断流，境用水被挤占，

主河槽大量淤积，平滩过流能力减小，水污染加重，河口三角洲生态系统遭到破坏，已严重危及黄河的健康生命。同时，黄河流域经济社会发展要求以黄河水资源的可持续利用支撑经济社会的可持续发展。因此，在黄河流域水资源配置时，要以维2020年持黄河健康生命和促进经济社会可持续发展为出发点，水平要遏制对维持黄河健康生命的各种不利因素继续恶化的趋势，同时保证生活、生产和生态用水要求，促进经济社会稳步发展;2030年水平在南水北调西线一期工程生效之后，逐步恢复河道基本功能，河流生态系统得到有效改善，经济社会用水紧张局面得到缓解;在南水北调西线一期工程完全生效后，维持黄河健康的生命形态，促进经济社会可持续发展，进而实现人与黄河的和谐相处。

(2)以“87分水方案”为基础。鉴于1987年以来黄河流域“87水资源量及开发利用情况的变化，水资源配置应以1987年《黄河可供水量年度分配及干流水量调度方案》分水方案”和为基础，以黄河水资源可利用量为前提，统筹考虑水资源量变化、南水北调跨流域调水工程等因素的影响，对黄河水资源进行配置。

(3)协调好生活、生产、生态用水的关系。生活用水必须优先保证，在此前提下，要以水资源的可持续利用支持工农业生产的发展，但是工农业生产发展的规模和水平受水资源量的制约，因此要促进工农业生产用水效率的提高。在水资源配置中要统筹兼顾，协调好生活、生产、生态用水的关系。

(4)上、中、下游统筹兼顾。黄河流域来水量主要集中在上游，兰州断面天然径流量占全河的62%，而黄河的用水主要集中在兰州以下及下游流域外地区，而且黄河需要一定的输沙入海水量，因此在黄河水资源配置中，应上、中、下游统筹兼顾，综合考虑。

(5)地表水、地下水统一配置。20世纪80年代以来黄河流域地下水开采量大量增加，部分地区地下水超采严重，因此水资源配置中，应充分考虑地表水和地下水的空间分布，按照总量控制和地下水采补平衡的原则，统一考虑黄河地表水和流域浅层地下水资源的配置，严格限制并逐步减少地下水超采量，最终达到采补平衡。

(6)保证干支流主要断面维持一定的下泄水量。黄河的主要特点是水少沙多，水沙异源，来水大部分在上游，而用水主要

3．2水资源配置方案阶段划分

受水土保持、水利工程建设等人类活动，以及南水北调工

程实施等影响，目前到2030年，黄河流域水资源条件将发生较大变化。因此，根据黄河水资源条件的变化，黄河水资源配置分为3个阶段，即现状至南水北调东、中线工程生效前(第一阶段)、南水北调东、中线工程生效后至南水北调西线一期工程生效前(第二阶段)、南水北调西线一期工程生效后(第三阶段)。

在南水北调西线一期工程生效前，黄河流域供需形势异常严峻，缺水严重，水资源配置要统筹考虑维持河流健康和国民经济各部门之间的用水关系。在优先保证城乡饮水安全的前提下，黄河水资源难以满足河道内需水量以及各地区、各行业的用水要求，一些行业将有一定的用水缺口。各地区在配置的水量内，必须做到统筹兼顾、合理安排，实行计划用水、节约用水。在南水北调西线一期等调水工程生效后，供需矛盾大为缓解，在增加河道外国民经济各行业供水的同时，增加一部分河道内输沙用水，在考虑河川径流量进一步减少后，入海水量达到210亿m左右。

3

3．3第一阶段

“87分水方案”黄河的适用条件是在南水北调工程生效以

前，因此在南水北调东、中线工程生效以前，黄河水资源配置方“87分水方案”。《黄河可供水量年度分配及干流案仍为黄河

《黄河水量调度管理办法》水量调度方案》和中提出，根据天然来水量预测及水库调节情况，考虑河道输沙水量要求，确定年度全河可供水量;根据正常来水年份可供水量分配指标与年度可供水量比例，确定各省(区)年度分配控制指标，各月份分配指标原则上同比例压缩。

“87分水方案”黄河是基于2000年需水水平和1919—

3

1975年径流系列、多年平均天然径流量580亿m条件下进行

配置的，在南水北调工程生效前，各省(区)河道外分水370亿

3m3，入海水量210亿m。

本次规划采用1956—2000年径流系列，黄河多年平均地

3

表径流量为534．79亿m。考虑到黄河水资源量的减少，统筹

“87分水方案”考虑河道内外用水需求，在的基础上配置河道

3内外水量，配置河道外可利用水量为341．16亿m，入海水量为

·42·

人民黄河2011年第11期

193．63亿m3。现状至南水北调东、中线工程生效前黄河水资源配置结果见表1。

表1

现状至南水北调东、中线工程生效前水资源配置

黄河地表水消耗量/亿m3

二级需水量/流域内配缺水量/

缺水

区、省3置的供水3

/%流域内流域外m率亿3亿m(区)合计量/亿m消耗量消耗量青海四川甘肃宁夏

22．630．1751．9591．24

18．870．4641．6073．7780．8169．8157．0854．8619．74417．00

3．76010．3517．4726．288．350．1202．7669．09

16．6019．919．124．510．70．2012．314．2

13．000．3726．0336．8854．0335．0434．1430．366．50236．35

002．000005．6020．7258．0418．44

13．000．3728．0336．8854．0335．0439．7451．0864．5518．44

表2

南水北调西线一期工程生效前水资源配置

黄河地表水消耗量/亿m3

二级需水量/流域内配缺水量/

缺水

区、省3置的供水3

/%流域内流域外mm率亿亿(区)合计量/亿m3

消耗量消耗量25．92青海

0．31四川

59．96甘肃

86．40宁夏

内蒙古107．14

90．30陕西

65．85山西

60．65河南

24．62山东

河北

合计521．13

19．070．4443．4773．2789．1374．4664．4359．9220．36444．54

6．85016．4913．1318．0015．841．420．734．2676．71

26．4027．515．216．817．52．21．217．314．7

13．160．3726．3737．3254．6835．4634．6230．976．50239．45

013．1600．372．0028．37037．32054．68035．465．6040．2220．7251．6958．8265．326．206．2093．34332．79

内蒙古107．09

78．16陕西山西河南

57．1954．86

22．50山东

河北、天津合计

485．79

注:配置水量仅为黄河水量，不包括南水北调东线工程向山东供水0．17亿m3，引红济石、引乾济石、引汉济渭向黄河分别调水0．90亿m3、0．47亿m3、15．00亿m3。

104．80341．16

注:表1～表3中因小数四舍五入，故各省水资源配置方案之和与合计值之间存在一定误差。

3．5第三阶段

到2030年，向黄河流域调水的工程有南水北调东线工程、

3．4第二阶段

以2020年为配置水平年，下垫面条件变化减少地表径流

引红济石、引乾济石、引汉济渭和南水北调西线一期工程。南

3

水北调东线调入山东1．26亿m水量，引乾济石调水量0．4733亿m，引红济石调水量0．90亿m，引汉济渭和南水北调西线

33

量15亿m，则2020水平年地表径流量为519．79亿m。以

“87分水方案”为基础配置河道内外水量，配置河道外各省

3(区)可利用水量332．79亿m3，入海水量为187．00亿m。

一期工程调水规模目前尚在研究中，调水量分别按15．00亿m

3

33

和80．00亿m考虑，总计调入黄河水量为97．63亿m。南水

对于向河北、天津配置水量，根据2002年国务院批复的《南水北调工程总体规划》，在海河流域水资源供需分析时，考虑到南水北调即将实施，规划只将引黄济冀水量计入可供水量，引黄济冀可供水量按穿卫枢纽能力5亿m计(折算至黄河

33

边为6．2亿m)，其中供城市水量为1．46亿m，供农村水量为

3

北调西线一期工程调入水量配置尚在研究中，本次规划暂按照

3

配置河道外水量55亿m、补充黄河河道内生态环境水量25亿

m3的方案，引乾济石、引红济石、引汉济渭等工程配置河道外

3水量12亿m，补充渭河和黄河下游河道内生态环境水量4．3733亿m，南水北调东线调入1．26亿m水量配置山东。合计调入3水量配置河道外用水68．26亿m，补充黄河河道内生态环境水3量为29．37亿m。

3

2030年水平，黄河河川径流量将减少到514．79亿m，加33

上调入水量97．63亿m，黄河的径流总量为612．42亿m，其33中配置河道外401．05亿m，入海水量211．37亿m。南水北

3．54亿m3。因此，南水北调东、中线工程生效后，其供水区包含河北、天津的部分地区，加上黄河水资源紧缺的实际，仍考虑向河北配置6．2亿m水量，不再考虑向天津配置水量。但是在必要时，根据河北、天津的缺水情况和黄河流域来水情况，可以向河北、天津应急供水。南水北调东、中线工程生效后至南水北调一期西线一期工程生效前黄河水资源配置结果见表2。

表3

3

调西线一期工程生效后水资源配置见表3。

南水北调西线一期工程生效后水资源配置

外流域调水消耗量/亿m3

合计13．16

0．3728．3737．3254．6835．4640．2251．6965．326．20332．79182．00

流域内消耗量

5．008．0015．3015．2017．502．000．001．2664．2629．37

4．00流域外消耗量

合计5．0012．0015．3015．2017．502．000．001．2668．2629．37

消耗水量/亿m318．160．3740．3752．6269．8852．9642．2251．6966．586．20401．05211．37

黄河地表水消耗量/亿m3

二级区、需水量/向流域内配置的缺水量/缺水率/

%省(区)亿m3供水量/亿m3亿m3

流域内消耗量流域外消耗量27．67青海

0．36四川

62．61甘肃

91．16宁夏

内蒙古108．85

98．09陕西

69．87山西

63．26河南

25．48山东

河北

547．33合计

河道内用水

25．010．4452．3889．30105．3297．7667．7460．4922．23520．66

2．66010．231．863．530．332．132．773．2526．67

9．6016．32．03．20．33．04．412．74．90

13．160．3726．3737．3254．6835．4634．6230．976．50239．45182．00

002．000005．6020．7258．826．2093．34

4．00

4配置方案分析

现状至南水北调东、中线工程生效前，配置河道外各省

3

(区)水量341．16亿m3，入海水量193．63亿m。黄河流域缺33水量95．46亿m，其中河道外缺水69．09亿m，缺水率为314．2%，河道内缺水26．37亿m，缺水率为12．0%。上游省份

·43·

人民黄河2011年第11期

缺水率高，青海、甘肃、宁夏、内蒙古等省(区)缺水17%～25%，陕西省缺水11%，山东省缺水12%。

南水北调东、中线工程生效后至南水北调西线一期工程生效前，需水量增加，而黄河河川径流量减少，黄河流域缺水量达

3109．71亿m3，其中河道外缺水量76．71亿m，缺水率为

沙的情况下，下游河道淤积泥沙约2亿t，在下游漫滩几率减小的情况下，将加剧二级悬河的形势，对维持下游中水河槽构成严重威胁，因此必须及时兴建古贤水库，加强多沙粗沙区水土保持工作等，以减缓下游河道淤积。

南水北调西线一期工程等调水工程生效后，重点针对河口镇以上省(区)缺水情况增加了南水北调西线一期工程调水的

33

配置，西线调水80亿m配置河道外水量55亿m，配置河道内3水量25亿m，此外考虑引汉济渭等调水工程，河道外各省

14．7%，河道内缺水量33．00亿m，缺水率为15．0%。缺水主要集中在河口镇以上的青海、甘肃、宁夏、内蒙古等省(区)，其缺水率为15%～28%，另外陕西省缺水18%，山东省缺水17%。该阶段河口镇以上省(区)只能通过加强节水和产业结构调整缓解缺水矛盾。陕西省可通过引汉济渭等跨流域调水工程解决关中地区的缺水。鉴于该阶段黄河缺水严重，统筹考“87分水方案”在的基础上配置河道内虑河道内外用水需求，

外水量，则下游河道平均入海水量只有190亿m左右，其中汛期140亿m左右。在小浪底拦沙期结束后，进入下游9亿t泥

表4

地表水可利用量/亿m3

水平年现状年

2020年2030年

当地314．79299．79294．79

97．63调入量

合计314．79299．79392．42

地表水耗损量/亿m3当地

调入量

合计

3

3

3

(区)缺水情况将得到缓解，但甘肃、山东、青海等省缺水仍较多。由于调水工程补充河道内水量，入海水量增加到211．37

33亿m，尚未达到220亿m的需水要求，因此还需要完善黄河

同时采取水土保持、滩区放淤等多种措施进一水沙调控体系，

步减少黄河下游的泥沙淤积，塑造并维持中水河槽。规划年黄河流域水资源开发利用情况见表4。

平原区浅层地下水/亿m3可开采量

黄河流域水资源开发利用规划

耗损量占可利用量比例/%108111102

生态环境生态环境入海需水量/3需水满足规划规划开采量占水量/亿m程度/%亿m3

开采量可开采量比例/%

677677

220220220

193．63187．00211．37

888596

236．35104．81341．16239．45307．71

93．3493．34

332．79401．05

119．3979．97119．3990．45119．3992．05

目前至南水北调东、中线工程生效前(2000年水平)，由于水资源短缺、经济社会发展与河流生态环境用水矛盾突出，地表水耗损量超过可利用量，入海水量无法满足要求。南水北调东、中线工程生效后至南水北调西线一期工程生效以前(2020年水平)，水资源供需矛盾更加突出，地表水耗损量超过可利用

3

量11%，入海水量减少33亿m。因此，这一阶段是黄河流域

水资源利用最紧张的阶段，应采取多种措施缓解供需矛盾。南水北调西线一期工程等调水工程生效后(2030年水平)，调入黄河流域97．63亿m水量，可缓解黄河流域极度缺水的矛盾，

3

地表水耗损量达到401亿m，超过地表水可利用量2%，入海3水量达到211亿m。

3

【责任编辑吕艳梅】

櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅(上接第40页)4个连续枯水段的平均河川天然径流量分别相84%、91%和83%。黄河河川径流年际当于多年均值的74%、

变化大、年内分配集中、连续枯水段长，开发利用黄河河川径流必须进行调节。

2010年、2020年甚至2050年水平的“未来下垫面”，“未来条件下垫面”条件下的黄河流域水资源状况，需要重新进行水资源调查评价。

3．2分区与断面数值差值

3

黄河流域分区水资源量(719．4亿m)是指各水资源分区

2．3水土资源分布不一致

黄河下游引黄灌区具有丰富的土地资源，但水土资源分布

3

当地产水量的简单叠加。断面水资源量(638．3亿m)则是水

很不协调。大部分耕地集中在干旱少雨的宁蒙沿黄地区、中游汾河、渭河河谷盆地以及当地河川径流较少的下游平原引黄灌区。

水沙异源、水土资源分布不一致的状况，要求黄河水资源的开发利用必须统筹兼顾除害兴利以及上中下游、各行业的关系，统一调度全河水量，上游水库调蓄和工农业用水必须兼顾下游工农业用水和输送中游泥沙用水。

流经过产、汇流过程后，经过了一定的非用水消耗，如河道水面蒸发、水库水面蒸发附加损失、河道汇流损失等项后的数值。水资源配置时应当慎重采用。

一般地讲，小型水资源分区(如四级区)的水资源配置可采大区及完整水系的水资源配置应当采用断面用分区水资源量，水资源量。

参考文献:

［1］中华人民共和国水利部．全国水资源综合规划大纲［R］．北京:水利部，

2004．

［2］黄河水利委员会．黄河流域水资源综合规划［R］．郑州:黄河水利委员会，

2009．

3

3．1

主要认识

系列一致性处理

事实上，下垫面是随社会经济发展、水资源开发利用程度、

生态建设、重大项目的实施等而发生变化的。本次评价提出的系列一致性处理成果，只是反映了现状下垫面情况，不能反映

【责任编辑

翟戌亮】

·44·

第16卷第1期2010年1月

水利科技与经济

WaterConservancyScienceandTechnologyandEconomy

Vol116 No11

Jan1,2010

黄河流域水资源状况及变化规律研究

李培月,高晓花

(长安大学环境科学与工程学院,西安 710054)

通过分析黄河流域1998~2007年水资源状况,从水质和水量两方面,对比分析流域

水资源变化状况,研究流域水资源变化规律。可了解黄河流域水资源变化趋势,以及水质变化情况,为制定流域可持续发展政策提供现实依据。[关键词] 水资源;变化规律;黄河流域;水资源状况

[摘 要]

[中图分类号] TV213 [文献标识码] A [文章编号] 1006-7175(2010)01-0045-03

WaterResourcesStatusandChangeRuleinYellowRiverBasin

LIPei-yue,GAOXiao-hua

(SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,ChangcanUniversity,Xican710054,China)Abstract:ThroughanalysisofthestatusofwaterresourcesintheYellowRiverBasinin1998~2007,comparativelyanalyzedthechangesinwaterresourcesandstudiedchangeslawofriverbasinwaterresourcesbywhichwecanunderstandthetrendofthewaterresourcesinYellowRiverBasin,aswellaswaterquality1Thiswouldbeextremelyimportantforthesetupofsustainabledevelopmentpolicyforthedevelopmentofriverbasindevelopmentbasedonreality1Keywords:waterresources;changerule;YellowRiverBasin;waterresourcesstatus

黄河流域是人类文明的发祥地之一,黄河被誉为中华民族的母亲河。流域总面积约为79147@104km2(包括内流区412@104km2),流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东等省(自治区)。流域多年平均降水量为466mm,降雨多集中在6~10月,其降水量占全年降雨量的65%~85%,多年平均蒸发量700~1800mm。多年来,由于气候等自然因素的变化加之人类工程经济活动的影响,使得黄河流域水资源状况发生了较大的变化。水资源短缺,水质污染严重制约了流域经济和社会的可持续发展。分析流域水资源状况,研究水资源变化趋势对制定流域可持续发展政策至关重要。潘启民、张如胜、李中有曾对黄河流域分区水资源量及其分布特征进行了研究[1]。但还未有人对黄河流域进行水量以及水质方面全方位的变化规律研究。因此,进行水量和水质双方面的变化规律研究是必要的。

雨总量3457151@108m3。其中,2003年黄河流域平均降雨量最大,为55516mm,折合降雨总量为441710@108m3,比2002年增多37146%,比多年平均值多19123%。2000年流域平均降雨量最小,为38118mm,折合降雨总量为3034104@108m3,比1999年减少4117%,比多年平均值减少18107%。黄河流域1998~2007年降雨量见表1。

表1 黄河流域1998~2007年降雨量

年份1998199920002001200220032004200520062007

流域面积平均雨量折合雨量/km2794712794712794712794712794712794712794712794712794712794712

/mm462155398140381180404100404120555160421180431100407120484110

/108m336751943034121321016432121234415142342512132361073847120

与上年比较/?%6132-411751810105371462118-515218189

与多年平均比较/?%-0174-14151-18107-13130-1312619123-9148-7151-121623188

3166113-13187

1 降雨量

降雨是流域水资源直接的补给源。经黄河水资源公报统计,1998~2007年黄河流域各年平均降雨量在380~556mm,折合降雨总量为3019191~4418160@108m3。10a平均降雨量为435107mm,折合降

[2]

3352110-24108

[收稿日期] 2009-06-20

[项目基金] 中央地质勘查基金煤炭试点项目(2007150004)

[作者简介] 李培月(1984-),男,河北廊坊人,硕士研究生,研究方向为水资源与环境、水文地质;高晓花(1985-),

女,陕西宝鸡人,硕士研究生,研究方向为水污染控制工程1

)45)

第16卷第1期2010年1月

水利科技与经济

WaterConservancyScienceandTechnologyandEconomy

Vol116 No11

Jan1,2010

由表1可以看出,黄河流域年均降雨量年际之间变化

较大,变化最大达到37146%。但是各年降雨量与多年平均值相比较,除个别年份大于均值外,其他各年份均比多年均值明显偏少,减小量最大达到18107%。由此可以推测,黄河流域年降雨量在波动中有逐渐减小的趋势。这与流域的气候等因素密切相关。

2 地表水资源量

由统计可知,1998~2007年黄河流域地表水资源量在300130~575142@108m3,折合径流深在37179~72141mm,10a平均地表水资源量429118@108m3,折合径流深为54mm。其中2003年地表水资源量最大,为

83

575142@10m,折合径流深72141mm,比上年增加91162%,比多年平均增加6177%;2002年地表水资源量

83

最小,为300130@10m,折合径流深37179mm,比上年减少7112%,比多年平均减少44128%。由统计可知,除2003年和2005年地表水资源量大于多年平均地表水资源量外,其余各年份均远远小于多年平均值,差量最大达到44128%(2002年)。自2003年开始,地表水资源量较2003年以前有波动式的回升,但回升幅度不大,见表2。由此可以推断,黄河流域地表水资源量近年处于波动中持续减小的状态。有学者认为气候突变是导致黄河流域天然径流量突变的直接原因,而其中太阳黑子和地球自转周期突变是导致黄河流域天然径流量突变的根本原因[3]。

198184@108~278164@108m3。2005年黄河流域地下水资源量最大,为373167@108m3,其中平原地下水124171@108m3,山区地下水资源量为278164@108m3,重复计算量为29168@108m3。2004年黄河流域地下水资源

8

量最小,为315177@10m3,其中平原地下水131135@108m3,山区地下水资源量为227174@108m3,重复计算量为43132@108m3。平原区地下水资源量呈现波动中逐渐减少的趋势,而山区地下水资源则在波动中略呈上升趋势,见图1。

图1 黄河流域地下水资源量变化曲线

4 水资源总量

水资源总量是指当地降水形成的地表、地下水资源量之和扣除其间的重复计算量,而不包括入境水量,即当地降水形成的地表水同与地表水不重复的地下水资源量之和。

经统计,1998~2007年黄河流域水资源总量在403@108~685@108m3之间,产水系数在0113~0118,产水模数在5107@104~8161@104m3/km2之间,10a平均水资源量为523127@108m3,平均产水系数为0115,平均产

432

水模数为6158@10m/km,其中2003年水资源总量最大,为684106@108m3,产水系数为0115,产水模数为8161@104m3/km2,较10a平均值增加30173%;2002年水资源总量最小,为403104@108m3,产水系数为0113,产水模数为5107@104m3/km2,较10a平均值减少22198%。黄河流域水资源总量见表2。

3 地下水资源量

地下水资源是指与降水、地表水有直接补、排关系的动态地下水量,根据地形地貌特征,将计算范围划分为山丘区和平原区两大类型,分别采用不同的方法进行计算。分析山丘区与平原区地下水之间的转化关系,确定其间的重复计算量。

经统计,1998~2007年黄河流域地下水资源量在315@108~375@108m3,见表2。其中,平原地下水资源量在123187@108~165110@108m3,山区地下水资源量在

表2 黄河流域1998~2007年水资源量

年份1998199920002001200220032004200520062007

流域面积/km2794712794712794712794712794712794712794712794712794712794712

年降雨量/108m33675194316611330341213210164321212344151423352110342512132361073847120

地表水资源量

/108m3447197452118349187323133300130575142396170555147400141490113

地下水资源量

/108m3352161357188338152316190320165371111315177373167339145344139

水资源总量/108m3

549148562176441140416146403104684106482165633118477190581176

重复计算量/108m3251110247130246199223177217191262147229182295196261196252176

产水系数0115011801150113011301150114011801150115

产水模数/104m3/km2

6191

710851555124510781616107719761017132

由表2可以看出,地下水资源量年际变化不大,而地表水资源量年际变化较大,且有逐年降低的趋势。地表水资源量是水资源总量的重要组成部分,因此水资源总量也在波动中呈现降低的趋势。黄河流域平均产水系数为0115,与松辽平原平均产水系数0128相比较低,产水模数与松辽平原相比也较低[4]。由此可见,黄河流域雨水资源并未充分得到利用,加大雨水资源的利用程度对

缓解该流域的水资源短缺问题具有重要的现实意义。

5 流域河流水质

选择黄河干流、主要的一级支流和重要的二级支流代表性河段进行水质评价,2002年以前评价标准采用国家标准GB3838-885地面水环境质量标准6,其中氨氮采用水利部SL63-945地表水资源质量标准6。2002年及

)46)李培月,等:黄河流域水资源状况及变化规律研究

以后评价标准采用GB3838-20025地表水环境质量标准6。评价结果见表3。

表3 黄河流域各年水质评价成果

年份1998199920002001200220032004

河长/km7247724772477497749774977497

各水质河长所占比例/%Ò4157143101155117191519201311191611

Ó2418321135173012141313151016191729172715

Ô3619261120112614171622132812231915141518

Õ913101517121615151813179124191119619

劣Õ2415231924102514471242163611311231113317

第1期

200513228142006125101820071349217

质河长所占比例较上一年有所减小。

由表3分析,黄河流域河流水质情况变化规律如下:Ò类水和Ó类水所占比例在波动中逐年增大,而Ô类水所占比例逐年降低,说明由于人们水资源保护观念逐渐加强,以及水污染治理力度不断加大,部分河段水质有所好转,由原来的Ô类水变为Ó类水和Ò类水,这是一个好的变化趋势。但是,Õ类水的比例逐年降低,这部分Õ类水并没有变为水质较好的Ô类水,而是恶化成劣Õ类水,使得劣Õ类水的比重逐年增大。倘若不及时采取有力的措施,那么数年之后全部的Õ类水都将恶化成劣Õ类水,这也必将影响到已经好转的Ó类水和Ò类水。总体而言,黄河干流与支流相比较,Ó类水和Ò类水所占的比例较大,而且比例逐年有所增大。目前黄河水污染治理的难点是支流水污染的治理。倘若支流污染问题不解决,那么干流水质好转现象也只是暂时的。

经统计,1998~2000年黄河流域评价河长为7247km。评价结果表明:1998~2000年Ò、Ó类水质河长分别占评价河长的2913%、3915%、3817%,其中2000年Ò类水的比例只占到310%;Ô类水质河长分别占评价河长的3619%、2611%、2011%,Õ类、劣Õ类分别占评价河长的3318%、3414%、4112%。Ô类水以上(包括Ô类、Õ类、劣Õ类)水质河长分别占评价总河长的7017%、6015%、6113%。

2001~2004年评价河长为7497km,评价结果表明:2001~2004年Ò、Ó类水质河长分别占评价总河长的3117%、1914%、2114%、2615%;其中2001年Ò类水只占到115%。Ô类水质河长分别占评价总河长的2614%、1716%、2213%、2812%;Õ类、劣Õ类水质河长分别占评价总河长的4119%、6310%、5613%、4513%。其中2003年仅劣Õ类水就占到了4712%。2002年Ô类水以上(包括Ô类、Õ类、劣Õ类)水质河长所占比例超过了80%。

2005年黄河流域全年评价河长1322814km,评价结果表明:Ò、Ó类水质河长529619km,占评价总河长的4010%;其中二类水质河长占到2013%,这是近年来黄河流域二类水质河长比例唯一一次超过20%。Ô类水质河长占评价总河长的2319%;Õ类水质河长占419%;劣Õ类水占到3112%。Ô类水以上(包括Ô类、Õ类、劣Õ类)水质河长7937104km,占评价总河长的6010%。

2006年黄河流域全年评价河长1251018km,评价结果表明:黄河流域Ò、Ó类水质河长519810km,占评价总河长的4116%;Ô类水质河长占评价总河长的1514%;Õ类水占到1119%;劣Õ类水质河长389019km,占评价总河长的3111%。Ô类水以上(包括Ô类、Õ类、劣Õ类)水质河长7306131km,占评价总河长的5814%。Ô类水以上水质河长所占比例较上一年有所减小。

2007年黄河流域全年评价河长1349217km,其中黄河干流评价河长361310km,支流评价河长987917km。评价结果表明:黄河流域年均符合Ñ类、Ò类水质标准的河长217410km,占总评价河长的1611%;符合Ó类水质标准的河长370815km,占总评价河长的2715%;符合Ô类水质标准的河长212711km,占评价总河长的1518%;符合Õ类水质标准的河长92515km,占评价总河长的618%;劣Õ类水质标准的河长455716km,占评价总河长的3318%。Ô类水以上(包括Ô类、Õ类、劣Õ类)水质河长7609188km,占评价总河长的5614%。Ô类水以上水

6 结 语

从水量和水质两方面研究了黄河流域1998~2007年水资源量的变化情况以及河流水质的变化情况。就水量方面而言,黄河流域近十年来降雨量呈现波动中减小的特征,这与流域的气候等自然因素密切相关。地表水量呈现出波动中减小的趋势,而与地表水不重复的地下水资源量则相对比较稳定。水资源总量、地表水资源量总体变化趋势基本一致,均与降水量的变化相一致。平原区域的地下水资源量减小幅度较大,这与平原区人口集中,地下水开采量不断增加是分不开的。而山区地下水资源量在波动中还存在小幅的回升,从而使得地下水资源量保持在一个相对稳定的状态。流域产水系数较小,说明雨水资源利用不充分,雨水利用空间还很大。水利相关部门应当加强雨水利用的技术研究和雨水利用基础理论的研究。

就流域内的河流水质而言,干流水质优于支流水质。因此,解决黄河流域水污染问题的关键是首先治理支流的水污染,支流水污染问题不解决,干流的污染治理问题等于空谈。就整个流域而言,Ó类水和Ò类水所占比例有所增加,Ô类水所占比例逐年降低。但是同时,劣Õ类水的比例也有所增长。出现了Ô类水向Ó类水和Ò类水转化,而Õ类水向劣Õ类水转化的现象。前者是一个好的现象,而后者是我们不愿意看到的。因此政府有关部门有必要加大Õ类水治理的力度,减缓或消除Õ类水向劣Õ类水的转化。

[参考文献]

[1]潘启民,张如胜,李中有1黄河流域分区水资源量及

其分布特征[J]1人民黄河,2008,30(8):54-551[2]黄河水利委员会1黄河水资源公报[Z]1郑州:黄河

水利委员会,1999-20081

[3]李春晖,郑小康,庞爱萍,等1黄河流域1919~1998

年径流量突变分析[J]1人民黄河,2008,30(6):33-41

[4]王殿武1现代水文水资源研究[M]1北京:中国水利

水电出版社,20081

(责任编辑:赵琳琳)

)47)

第2期 栾 健, 等: 二氧化碳减排技术及趋势 93

Trends and technologies for carbon dioxide emission reduction

LUAN Jian, CHEN De-zhen

(Institute of Thermal and Environmental Engineering, Tongji University, Shanghai 201804, China)

Abstract: In this paper, the major technologies for carbon dioxide emission reduction were introduced and the trend of technology development is revealed. The major technologies applied currently for carbon dioxide emission reduction are generally very effective. With the development of technology, nevertheless, some new technologies such as the CCS, resource utilization of CO2 and Oxygen-enriched combustion have been following with interest worldwide. In 2008, many countries worked out different policies and long-term plans for CO2 emission reduction. With the implementation of those policies and plans, the new technologies for CO2 emission reduction will be examined, widely used and become powerful tools for emission reduction in the future.

Key Words: CO2; capture and storage; oxygen-enriched combustion; emission reduction technology; policy

黄河流域最大水电站投入运营

在历经8年的艰苦建设后，位于青海省贵德县、贵南县交界的黄河干流上的拉西瓦水电站首期2台机组2009年5月18日顺利并网发电，标志着这座中国黄河流域最大的水电工程开始正式投入运营。这是迄今为止，中国黄河流域总装机容量最大、大坝最高、电压等级最高的水电站。

根据计划，拉西瓦水电站另外4台机组也将于2010年底前全部投产发电。而随着拉西瓦、积石峡、班多等重点水电站项目的陆续建成投产，到2010年，黄河上游水电公司装机容量将突破10 000 MW。

据了解，黄河拉西瓦水电站是我国实施西部大开发、“西电东送”战略北通道的重要骨干电源，是“十一五”期间国家重点工程，共规划建设6台700 MW水轮发电机组。工程于2001年正式启动，不仅以250 m高拱坝、4 200 MW装机容量成为中国黄河流域的重要“标志性电站”，还一举创造多项国内及世界水电建设的新纪录。

我国大陆首座大型商用核电站大亚湾核电站运行15年

截至2009年5月6日，我国大陆首座大型商用核电站——大亚湾核电站已经安全稳定运行15年，累计实现上网电量2 051.2亿kWh。

与当初的可行性研究报告相比，大亚湾核电站的年发电能力从100亿kWh提高到了150多亿kWh，机组可用率也从65%上升到了90%以上。

与经济效益同样显著的是环保和资源节约效益。据测算，大亚湾核电站15年实现的上网电量，按照常规电厂平均燃煤消耗折算，相当于减少标准煤消耗8 600万t，减少向大气排放

(尹 航) 二氧化碳1.34亿t、二氧化硫约3.39万t。

第32卷第2期Vol.32No.2水利水电科技进展

AdvancesinScienceandTechnologyofWaterResources2012年4月Apr.2012

DOI:10.3880/j.issn.1006O7647.2012.02.011

基于案例推理的黄河流域水资源优化调配

彭少明1,2,张春生1

(1.黄河勘测规划设计有限公司,河南郑州 450003;2.中国水利水电科学研究院水资源研究所,北京 100044)

摘要:利用水文要素的周期性、重现性、相似性等特征,将嵌套案例推理技术引入到黄河流域水资源调配方案决策中,建立K-D树定性搜索与相似度精确定位相结合的基于案例推理的黄河流域水资源调配决策模型。对黄河流域水资源调配中的水文要素进行定性识别,以关键水文要素的相似度作为检索指标,通过K-D树结构实现快速搜索定位与水文要素的相似性匹配,可搜索出与决策问

题高度相似的方案,实现水资源的优化调配。

关键词:水资源调配;案例推理;相似度;K-D树检索;黄河流域

中图分类号:TV212.4 文献标识码:A 文章编号:1006O7647(2012)02O0046O04

Case-basedreasoningforwaterresourceoptimalallocationintheYellowRiverBasin//PENGShao-ming1,2,ZHANGChun-1

sheng(1.YellowRiverEngineeringConsultCo.,Ltd.,Zhengzhou450003,China;2.DepartmentofWaterResources,ChinaInstituteofWaterResourceandHydropowerResearch,Beijing100044,China)

Abstract:Usingthecharacteristicsofperiodicity,repeatabilityandcomparabilityofhydrologyelement,themethodofcase-basedreasoningisintroducedintothewaterresourceallocation,andamodelforwaterresourceallocationdecisionintheYellowRiverBasinisestablishedbasedoncase-basedreasoning,combinedK-Dtreequalitativesearchingtechnologywithanalogicaldegreepinpointtechnology.TakingthewaterresourceallocationintheYellowRiverBasinasanexample,thehydrologyelementsareidentifiedqualitativelyandtheanalogicaldegreeisregardedasasearchingindex,thenthehighlyanalogicalcaseissearchedoutbasedoncomparabilitymatchingofhydrologyelementsthroughK-Dtreestructure.Keywords:waterresourceallocation;case-basedreasoning;analogicaldegree;K-Dtreesearching;YellowRiverBasin

案例推理(case-basedreasoning,CBR)是一种基于知识的问题求解和学习方法,通过重用以前相似问题的方案信息来解决新问题。CBR通过旧案例的检索、重用、匹配,再现案例决策,实现对新问题的求解,是一种有别于传统人工智能的新技术。CBR将定量分析与定性分析相结合,具有动态知识库和增量学习的特点,可以克服当前专家系统所面临的难题。由于传统的人工智能面临知识获取的局限,基于数据挖掘和分析的计算智能成为新的研究热点

[1]

到故障诊断、商业管理、智能决策、知识提取等领域[2O8]。当前CBR研究主要集中在案例的索引及检索技术、案例修正规则的获取方法、案例库维护技术及其性能评价、CBR与其他方法的集成等方面[9O11]。

1 基于CBR的水资源调配

1.1 调配原理

相似性技术是一种用于分析存在于自然界和社会科学中隐含信息的技术,用来探求和解决真实世界中复杂问题的工具。与以往的人工智能不同,CBR将过去处理过的问题描述成由问题特征集和解决方案组成的案例,并存储在案例库中,当出现新的问题时,系统从案例库中检索出与新问题最相近的案例,将旧案例的解决方案作为新案例的解决方案。基于CBR的流域水资源调配原理见图1。

在复杂水资源系统中,一些水文现象通常具有

。Aamodt等

[2]

提出了CBR四阶段循环,即案例

[3]

的检索、复用、修正、保存;Gilboa等将案例表示为

[4]

问题描述、解描述、效果描述的三元组;Aha等

[5]

通

过案例工程确定案例所必须包含的信息,并从数据中提取信息;Anders提出了基于概率案例的PEBM模型,采用概率传播技术评估和检索案例。进入21世纪,随着计算机技术的快速升级,CBR已被广泛应用

基金项目:国家/十一五0科技支撑计划(2006BAB06B06);国家自然科学基金(50479024)

作者简介:彭少明(1973)),男,河南信阳人,高级工程师,博士,主要从事水文及水资源研究。E-mail:pengshming@163.com

#46#

水利水电科技进展,2012,32(2) Tel:025O83786335 E-mail:jz@hhu.edu.cn http://kkb.hhu.edu.cn寻找出精确案例。2.1 K-D树检索技术

CBR搜索结构设计采用K-D树建立多维索引,

图1 基于CBR的流域水资源调配原理

K-D树是一种K维空间点二叉索引树,具有数据结构简单、存取效率高等优点,是一种适用于高维数据结构的快速搜索结构。K-D树内部节点与某一空间维xi(1[i[K)对应,且每个内部节点都用1个正交于其空间维xi的超平面xi=c(c为常数)将该节点所表示的K维空间分成两部分,这些超平面在K个方向上交替出现,并且每个超平面至少包括1个点数据。K-D树将数据分散存储在每个节点上,K-D树算法中,每个节点是1个二选结构,2个子节点代表将空间划分为2个子区。K-D树的内部节点有1个相关联的属性a和一个值V,它将数据点分成2个部分:a的取值小于V的部分和a的取值大于或等于V的部分。由于所有维的属性在层间循环,所以树的不同层上的属性是不同的。为获得块模式,对K-D树结构进行以下2处修改:¹内部节点只有1个属性,该属性的每个值确定地指向左、右分支;º子节点是块,块空间中存放着尽可能多的记录。2.2 K-D树结构的定性推理

按照黄河流域主要断面(花园口、三门峡、河口镇、兰州、龙羊峡)将流域分为6层(级),5个断面分别对应于K-D树的5个节点,而5个流域区间则设计为K-D树的5级子系。图2为系统搜索的K-D树路径结构设计。

[14]

周期性特征,即一些水文要素在一定的时段内会重复出现,基于这一特征将CBR引入水资源调配之

中。利用新旧案例要素之间的相似性,从案例库中筛选出相似案例,重用决策信息,可避免多目标优化的/维数灾0问题,实现水资源的优化调配。1.2 调配流程

基于CBR的流域水资源调配采用定性与定量相结合的方法,首先根据河流主要断面来水信息确定搜索方向,检索出潜在的案例组,然后根据相似度大小得出最匹配的方案,其调配过程主要分为以下5个步骤。

第1步 引入水文要素关系指示系数来归纳各个区间的水文特征,通过归纳水文要素的关系定性指示信息,开展定向检索。将流域划分为K个子区间,在搜索树的末端寻找各子区间水文要素关系指示系数完全一致的方案,即为潜在的案例组。第2步 推理匹配。对决策问题的n个属性项计算潜在案例组与决策问题的相似度。

第3步 案例精选。系统按相似度降序排列潜在案例组,选择相似度最大的案例为精确案例,并保留这个案例。

第4步 参数调整。若决策者不满意这个案例,系统将启动交互决策界面修改决策参数,重复第1~3步。

第5步 系统存储第3步或第4步中选择的案例。

通过上述5个步骤归纳检索出潜在的案例组,再通过相似度确定精确案例,若该精确案例专家评价满意,即成为最合适的案例,并更新水资源调配案例库。

2 CBR的检索与匹配结构设计

选择合适的检索和定位方法可以提高CBR系统的检索速度和匹配精度。考虑到黄河流域水资源调配具有多目标、多属性、高维度的复杂特征,CBR采用K-D树检索算法和相似度匹配方法。检索过程中每选定一个检索方向可以看成是进行一次统计推断,首先判断较粗粒度空间中哪个部分最可能包含目标,然后在被选出的较细粒度空间上进一步判断被选出的较细粒度空间中哪个细粒度空间最有可能包含目标,这样逐层下降直到所有空间均包含搜索信息,确定出潜在案例组,然后计算相似度,

图2 基于CBR的黄河流域水资源调配系统

K-D树路径结构设计

[12O17]

K-D树定性搜索的方向是根据每一层级的来水特征进行判别,按照主要断面的水文信息(包括河道

#47#水利水电科技进展,2012,32(2) Tel:025O83786335 E-mail:jz@hhu.edu.cn http://kkb.hhu.edu.cn来水量和降水量)与多年平均水量(由断面来水和区间降水量综合确定)的关系将区间的水文年份定性分为多水年和少水年。

K-D树的案例检索规则是:首先采取归纳法抽取各节点来水量和降水量信息,按照水文要素的特征划分为不同水文年份,为决定检索分支方向提供依据;采用归纳法搜索,逐层递进,沿决策树越过节点的路径取各节点所包含信息的交集,在决策树的末端定位识别出与决策方案各区间水文年份均相同的潜在案例组。

2.3 基于水文要素相似度的案例匹配

基于CBR的黄河流域水资源调配方法从决策方案的降雨、径流预测入手,根据关键水文要素的相似程度,按照案例推理法则选择相似度最大(最接近)的案例为目标案例。案例相似度是水文要素(降雨量、径流量)的贴近程度。

a.计算变量属性偏离度。对于数字型优化变量,采用偏离度作为属性差别的度量,设新案例的数字型优化变量Wj(x1,x2,,,xn)的属性值为Aj,与其相对应的旧案例的数字型优化变量为

W*j

(x*1

,

**

x*2,,,xn),其属性值为Aj,定义新案例中***Wj(x1,x2,,,xn)与W*度为j(x1,x2,,,xn)的偏离

偏离度和案例相似度的临界阈值约束,即

djsim(i,m)\\K0

度阈值,其值由专家确定。

(4)

式中:D0和K0分别为目标案例属性偏离度和相似

同时满足相似度最大和临界阈值约束的案例为优选案例。若不存在同时满足相似度最大和临界阈

值约束的案例则修改参数,重复执行检索过程直至得到决策者满意的目标方案。

3 基于CBR的黄河流域水资源调配

3.1 案例的定向搜索

系统在接收到水文预报数据后,分析水文信息,对来水年份定性辨识归类,确定K-D树结构的搜索方向。基于CBR的黄河流域水资源调配系统K-D树设计为6个层级(含流域级),对6个层级水文要素进行辨识,确定搜索方向。根据K-D树结构,每个层级节点设有多水及少水2个方向,通过6层级的定性推理识别,确定1组与决策信息完全相同的案例。表1为基于CBR的黄河流域水资源调配定性搜索结果,表中V1~V6为流域K-D树自下而上的6个层级,A1和A2分别为断面来水量及降水量。系统通过专家信息对决策方案进行定性辨识,例如对四级子系(兰州以上)进行水文要素辨识,若判断结果为少水年,则向右侧分支搜索(图2)。决策方案的6个层级属性定性表达值为(多水,多水,少水,少水,少水,少水)。系统接收水文信息后通过K-D树搜索快速定位一组具有/龙羊峡、兰州两断面多水,河口镇、三门峡、花园口及全流域少水0特征的潜在案例。3.2 案例的定量匹配

系统完成搜索后,锁定了一组潜在案例,案例组的表达包括案例编号及6个层级的定性值。CBR的目标是搜索与决策信息相似度最大的案例,即精确案例,根据专家信息得出目标案例属性偏离度和相似度阈值为D0<5%和K0>0195。

采用式(2)~(4)计算潜在案例组所有案例与目标案例的相似度,并按照相似度大小进行排序。选择相似度最大的案例作为精确案例,其水文特征及各属性偏离度见表2,案例编号为BC99,sim(i,m)=01976>0195,各属性偏离度均小于5%。流域水

V4

A2/mm2411426118少水

A1/亿m34511348217

少水

A2/mm4081449315

V5

A1/亿m34891953218

少水

A2/mm5991165812

V6

A1/亿m34921253418

少水

A2/mm6331764718

dj=

可以得到dj=

*x1-x1

x1

2A*j-Aj

Ajx*2-x2

x2

2(1)

++,+

x*n-xn

xn

2(2)

b.计算案例的相似度。采用案例相似度判断2个案例之间综合水文要素的趋同或差异程度。设由m个属性组成的案例,其相似度可以定义为偏离度的集成,表达式如下:

sim(i,m)=

j=1

E

m

Xj(1-dj)

(3)

式中:sim(i,m)为旧案例i与目标案例m的相似

度;Xj为各属性的权重。

为了利用相似度中包含的信息,将获取的相似度按从大到小的顺序排序,相似度最大的案例即为精确案例。

为了保证推理的质量,精确案例必须满足属性

V1

A1/亿m3

目标信息专家信息定性识别

2321821210

多水

A2/mm5251748519

A1/亿m33501132919

多水V2

A2/mm4841947819

V3

A1/亿m33361733118

表1 基于CBR的黄河流域水资源调配定性搜索结果

决策项

#48#

水利水电科技进展,2012,32(2) Tel:025O83786335 E-mail:jz@hhu.edu.cn http://kkb.hhu.edu.cn表2 精确案例的水文特征及各属性偏离度

层(级)V1V2V3V4V5V6

A1

目标案例/亿m3

232183501133617451134891949212

精确案例/亿m3

237153661433919453124791348918

属性偏离度/%

316041450194110721212137

目标案例/mm

525174841924114408145991163317

A2

精确案例/mm

535124971224418409175861562911

属性偏离度/%

213221471139212321154104

断面下泄水量/亿m3

203112296141192.92272.51299.15206185

资源调配成果见表3。将水资源调配结果与国务院

1987年颁布的黄河可供水量分配方案(简称/87分水方案0,/87分水方案0根据黄河来水量进行折扣分配)进行对比,可以看出农业灌溉用水量减少,发达地区用水量得到有效保障,体现了高效用水的原则。 表3 基于案例推理的黄河流域水资源调配结果

需水量

省(区)

流域内

青 海四 川甘 肃宁 夏内蒙古陕 西山 西河 南山 东河北、天津合 计

24150125414801410317851959135612

2317048812

流域外002100000201760105108717

地表1815012431859126714431535145211

671441939215

地下313051781820132814211121181116012019供水量

亿m3

/87分

缺水量水方案0

供水量21706191214161014102183104170116215

201800120471506812180181681926216873190

7718018140519122

周期性和相似特征,建立基于CBR的黄河流域水资

源调配决策模型,通过水文要素的检索与匹配,再现案例决策,避免了人为因素的干扰。与以往传统的水资源调配决策相比,具备以下优点:¹水量调度快捷、高效,据检测基于CBR完成一个案例调度决策的时间在3min以内,而传统的调配、会商决策均在数天以上;º保障决策方案有效,方案库中存储的方案均为已实施或专家推荐实施的方案,可行性已在实践中得到检验;»推荐的案例为优化方案,通过搜索与匹配环节的筛选,使目标案例与推荐案例的水文要素高度接近(相似度95%以上),且经过了专家的综合评价,因此可保证推荐案例为优化方案。参考文献:

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3.3 案例的评价与输出

系统锁定的精确案例将由专家从经济效益、社

会效益和生态环境效益3个方面进行综合评价,评价满意的方案方可作为最终推荐方案。首先分析生态效益,6个断面的下泄水量(203112亿m3,296141亿m,192192亿m,272151亿m,299115亿m,206185亿m3)满足生态环境需水量(140亿m3,160亿m3,197亿m3,205亿m3,200亿m3,200亿m3)要求,流域生态环境需水可得到满足;其次分析经济效益,与黄河流域长期实行的/87分水方案0比较,宁夏、陕西、内蒙古及山东等新兴工业区用水适度增加,而青海、甘肃及山西由于长期用水量不足,分配水量适度减少,这样既可保证能源化工产业区的用水需求,又可刺激农业节水发展,支持经济社会的快速发展;最后分析社会效益,青海、甘肃、宁夏、内蒙古的民生用水得到了保障。因此,综合评价该精确案例为满意方案,推荐实施。

3

3

3

3

4 结 语

将专家智慧和人工智能技术相结合,引入水文要素的相似度作为推理检索指标,针对水文过程的

(下转第94页)

#49#水利水电科技进展,2012,32(2) Tel:025O83786335 E-mail:jz@hhu.edu.cn http://kkb.hhu.edu.cnPublishers,1988.

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(收稿日期:2011O11O06 编辑:骆超)

(上接第49页)

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(收稿日期:2011O08O14 编辑:骆超)

#94#

水利水电科技进展,2012,32(2) Tel:025O83786335 E-mail:jz@hhu.edu.cn http://kkb.hhu.edu.cn第25卷第2期 2009年4月 华 北 水 利 水 电 学 院 学 报 (社科版) Vo.l25No.2Apr12009JournalofNorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPower(SocialScience) 明清时期黄河流域水权制度的特点及启示

饶明奇

(华北水利水电学院,河南郑州,450011)

摘 要: 明清时期黄河流域水权制度具有以下特点:水权有一定的法律体系作保障,而且非正式的法律体系充分

发展,构成水权法律体系的主体;法律严禁水权买卖,尤其是严禁不经登记的私相买卖,但水权买卖的行

为在事实上又长期存在;保证灌溉用水优先,而且详细规定用水顺序和分水原则、分水办法;享受水使用权和承担水民事责任相一致;对水利管理人员严加约束,违规者受罚。这些特点对今天的水权制度建设具有重要的启示。

关键词: 明清;黄河流域;水权;制度

中图分类号:D922.102 文献标识码: A 文章编号: 1008)4444(2009)02)0075)04

黄河流域是中华民族的发祥地,也是我国农业发展较早和农业文明比较发达的地区之一,它有我国最早和最完善的灌溉系统和水权制度。传说大禹

[1]

在降服洪水之后,曾/尽力乎沟洫0,发展农业灌溉事业。自春秋、战国一直到明清时期,历代王朝都很重视水利事业,修建了大量的水利工程,制定了详细的水事法律制度,而水权制度就是这些法律制度的核心内容。

历代关于水权的制度主要表现为两种形式,一是正式制度,即各级官府公布的、受国家强制力保护的法律、法规等。二是非正式制度,即以习惯、乡规民约、水册等形式表现出来的水事规则,也可称之为惯例法。它虽不以国家强制力作为实施前提,但又与国家强制力密不可分。有的水册、渠规等民间文书本身就是经过官府审定予以公布的。正式和非正式制度相互补充,共同构成了我国古代水权制度的基本体系。

明清时期是封建专制统治日益强化、封建生产关系充分发展、封建制度高度完善的时期,也是资本主义生产关系开始萌芽、生长和封建制度逐步走向衰亡的时期。就水权制度而言,也同样处于一个转折时期。一方面,传统社会的水权制度得到了充分的发展和实践,尤其是非正式水权制度充分发展,另一方面,旧的水权制度也日益受到挑战,水事纠纷日

收稿日期: 2009-01-20

益增多,水权买卖行为日益增多。明清时期水权制度的特点可以概括如下。

一、水权有一定的法律体系作保障,而且非正式的法律体系充分发展,构成水权法律体系的主体

中国历代都有相关法律对水事行为进行规范。一是国家综合性法典中的有关条款,如西周的5伐崇令6,秦代的5田律6,唐代的5唐律疏义6、5唐六典6,元代的5大元统制6,明代的5大明律6,清代的5大清律例6等,都有相关条款。二是专项法规,如汉代的5水令6,唐代的5水部式6,宋代的5农田水利约束6等。明清时期,基本上沿用唐宋以来形成的正式法律,同时,水册、渠规、碑刻等非正式法律制度充分发展。所谓水册制是指在官方监督下,由所涉及渠道之利户在渠首主持下制定的一种水权分配登记册,由于/按地定水0,水权分配的依据是地权。水册一旦制定,它实际成为土地清册,就具有地方法规的性质了,在一个较长时间是稳定的。它是一个水权登记册,类似于现在的/取水许可证登记制度0。这种制度见诸于各种史料之中,有关志书如5陕西通志6、5泾阳县志6、5三原县志6、5洪洞县水利志补6等都有明确的记载。5泾阳县志6卷二的5后泾渠志6,实际上就是以水册为基础编篡而成的。水册所记内容因适用层次不同而有一定差异。有的渠册只记干支斗渠的名

作者简介: 饶明奇(1966)),男,河南西峡人,华北水利水电学院副教授,博士。

76 华北水利水电学院学报(社科版) 2009年4月

称、位置、总灌溉面积以及水资源的分配,属于宏观层次的水权文书。有的渠册中的内容较为具体,主要包括利户受灌的地亩数和水程(时间期限及次序表)等。它们是该条渠道利户用水的依据。非正式制度一般都是由前代民间习俗或习惯演变而来的,它们是依靠道德或宗族的力量来维持的。同时,国家强制力在水事管理方面仍具有绝对的权威,许多渠册、渠例即经官府或官员审订过。

明清水权法规的这一特点对今天水权制度建设具有重要的启示。一是要充分重视水权立法工作,走依法治水之路,把水权的登记、变更、流转等行为纳入法制化的轨道。二是要不断深化、细化水权立法工作,在国家5水法6确立的水权基本原则的指导下和深入调查研究的基础上,参考历史传统和地方生产生活的实际,全面制定和完善各流域、各种小型水利工程及不同行业用水的实施细则,以增强水权制度的针对性和可操作性。

二、法律严禁水权买卖,尤其是严禁不经登记的私相买卖,但水权买卖的行为在事实上又长期存在在中国传统观念中,自然形成的河流是典型的公共资源,任何人不得据为己有。水利工程的水资源使用除了要考虑不同地段的地形特点、土地面积等因素外,还要考虑水费缴纳情况。在古代社会,水费主要表现为修建、维护水利工程出工或出资的多少,而且水权是附属于地权的,不能单独买卖。从唐到明清,国家都明文规定禁止水权交易。如乾隆七年,晋祠灌区规定,/止许浇有例地亩,不许沿河贿卖0。光绪5泾阳县志6载:/(各渠)甚有私卖、私买、徇情渔利等,,倘有抗违,立即重贵、枷号,并随时稽查0,/此渠之水私自卖与彼渠,此斗卖与彼斗,得钱肥己者,此为卖水之蔽,犯者照得钱多寡加倍充缴归公。更有将本渠应受之水,或同水已敷用,让与他人浇灌,俗为情水,此系彼此通融。虽无不合,究系私相授,易滋流蔽,犯者亦照章罚麦五斗0。

但是,实际上,明清时期关中、山西等不少灌区已经存在水权交易。5清峪河龙洞渠记事6/利夫0条中记载了渭北引清、引冶和龙洞渠几个灌区水权单独买卖的情况:源澄渠旧规,买地带水,书立买约时,必须书明水随地行。割食画字时,定请渠长到场过香,,,不请渠长同场过香者,即系私相授受,渠长即认为卖主正利夫,而买主即以无水论。故龙洞渠有当水之规,木涨渠有卖地不带水之例,而源澄渠亦有卖地带水香者(水香即水程,明清时有些灌区以点香时间为水程单位),仍有卖地不带水香者,亦有不请渠长同场过香者,故割食画字时有请渠长同[2](P180)

场过香者,乃是水随地形,买地必定带水,不请渠长过香者必是单独买地,而不带买水程。故带水不带水之价额,多少必不同。5清峪河龙洞渠记事6还记载,在龙洞灌区,/地自为地,而水自为水,故买卖地时,水与地分,故水可以随意价当,,,地可单独卖,水亦可以单独卖0,而且这种情况在关中各灌区/大体如此。0

禁止水权买卖的法理依据无外乎:一是水资源属于国家或集体,用户没有所有权,当然不能买卖;二是水权是地权的附属物,在地价中已体现了水价,没有单独买卖的资格;三是水资源紧缺,应该及时收回重新配置给最需要的用户,而不能供不需要者谋取私利。但是,明清时期水权买卖行为存在的理由似乎也是充分的:一是资本主义生产方式的出现和发展,使人们的商品意识有所增强;二是人口的增加以及人均耕地的减少,使得农业对水资源的需求更加旺盛,水资源增值,在利润驱使下,水权单独买卖就成为必然;三是地方政府监管不力。有的水多地少,有的地多水少,政府既无调配的法律依据,又难以做到最优、最快,而市场配置则既能做到最优、最快,充分利用资源,促进社会稳定,又能减轻地方官员的行政责任。

现实启示是,水资源的所有权属于国家,使用权归集体经济组织、法人、自然人等,并禁止其买卖、出租、抵押或其他形式的转让。但在市场经济条件下水权流转二级市场又具有日益强烈的需求。禁止水权交易不现实,允许水权交易又与现行水法基本原则相悖。必须解放思想,探索水经营使用权流转的法理依据,健全和完善其有效机制和现实形式,使资源效益发挥到最大化。

三、保证灌溉用水优先,而且详细规定用水顺序和分水原则、分水办法明清时黄河流域并没有形成大型水利工程,汾、渭流域水渠大都是由官督商办的民间小型水利工程。随着人口增加,需水量日益增大,加上自然条件恶化、缺乏大型水利工程等原因,黄河流域航运功能日渐萎缩。黄河流域的灌溉用水的优先地位日益显现出来,主要表现在:开挖渠道的优先权。在水渠口和渠道经过之处,如需土地之时,/有便宜购地开口之权0。/一经本渠插标洒尺开挖之处,该管地方官照章给价,所开之地内不论现种何等禾苗,立即兴工,不得刁难指勒,有违阻者,送官究治0。对侵占渠地者,严惩不贷。限制水磨的使用。通利渠将渠中原有水磨登记造册,永不允许新建。/本渠各村原有水碓,嗣因渠水无常,历久作废,此后永不准复[3]

第25卷第2期饶明奇: 明清时期黄河流域水权制度的特点及启示 77

设,致碍浇灌。违者送究。0渠册还对水磨使用时间作了限定。/各渠水磨系个人利益。水利关乎万民生命,拟每年三月初一起,以至九月底停转磨,只准冬三月及春二月作为闲水转磨。每年先期示知,若

[4]

为定章。违者重罚不贷。0

为保证灌溉用水秩序,各地渠册、水册等资料中对用水顺序的记载十分详细。仅5洪洞县水利志补6和关中各地方志就有/自上而下,各节不同日0,/自下而上,挨次浇灌0,/一年自上而下,一年自下而上0,/并排浇灌0,/轮流浇灌0,/换灌溉0等不同的规定,而且一旦确定,一般不予变动。山西晋祠灌区在明嘉靖二十二年规定,/每遇使水,挨次密排,

[5](P143)

自上而上,如浇尽上程地亩,方浇下程0。

自上而下的秩序,符合水流的常规,但轮到下游用水时,往往水势较弱,可能出现因浇灌不足而使下游利户利益受损。为了解决这一问题,各灌区对全渠灌溉时间进行详细分配,如明万历年间河南闵乡县知县郑民悦为盘头渠订立水规规定,赵村分水一日一夜,上坡头分水二日二夜,鹿台分水四日四夜,盘头分水八日八夜。每年二月初一日起,先盘头,次鹿台,次上坡头,再次赵村,十五日一轮。清乾隆十二年鹿台村与上坡头又兴词讼,经知县判令河东地亩从上坡头的二日水份中浇灌,河西地亩从鹿台村

[6](P248)

的四日水份中灌溉。

采用自下而上的浇灌顺序,主要目的是为了避免下游水少带来的不公平。如明代广济渠实行自下而上依次引灌,每月灌溉两轮,上轮自初一子时至十三日申时,下轮自十五日午时至二十八日寅时

[2](P134)

止。自下而上照顾到了下游的权利,但又与渠首灌溉优先权相矛盾,尤其在水量不足且急需用水时更为突出。为解决这一问题,有的灌区采取折中的办法兼顾上下游。如宁夏灌区规定,每轮放水时,规定将上中段各陡口封闭,逼水到梢,先灌下游,后灌上游,谓之封水;在封水的同时给上段灌田多和田高灌水难的地段酌留适当水量,使与下游同时浇灌,谓之表水,实行封表轮灌,使上中下游均衡受益。这就保证了农田的用水需要,为干旱的宁夏地区农业丰收创造了条件。

对今天的启示是:在水资源总量一定的情况下,要减少水权纠纷,必须根据具体情况制定用水顺序,比如先保证生活用水,再保证农业用水,再保证工业和航运用水等。在同一行业内,还要制定更加详细的分水办法。

四、享受水使用权和承担水民事责任相一致明清时代继续坚持前代的水权原则,这些原则之中的共同之处是使用权的取得必须承担相应的义务和责任,否则获得的水权也可能丧失。这些责任和义务包括:首先,参与工程建设的人自然有权获得使用权。其次,一个已经获得使用权的农民,如不能继续履行出工、出料、出钱等义务,他可丧失使用权。在渭河、汾河流域和宁夏、河套平原的各种文献中都能发现类似的规定。即使是获得特权的权贵阶层也不能例外。第三,在行使自己灌溉权时不能损害他人的用水权。山西霍山灌区规定,在灌溉村社中,水權村优先,但水權村只能使用规定的灌溉水利工程,不能另开渠道截流灌溉,见/明嘉靖三十八年霍陶唐谷有王泉水利簿0。另外,渠首村不能用洪水漫灌威胁水權村用水,见/明嘉靖十七年再刻小间柏

[7](P390)

乐二村碑刻记0。第四,种植作物类型要符合灌区水量条件。如汾河流域清泉渠渠例规定:本渠自来入渠地土,并是麻菜麦黍谷田,不许栽种莲蒲稻。除认禄外,违者罚米一石。,,不服者申官治罪,重罚实行。

[4]

五、对水利管理人员严加约束,违规者受罚

明清灌区大都实行民主管理,虽然地方政府(县)也参与管理,但改变了唐宋时期各级基层管理人员直接由政府任命的状况,改而实行由灌区选举,报政府批准,或轮流担任。其主要管理人员有时候也由政府委派产生。其主要负责人有不同的名称,如渠长、堰长、头人、会长、长老、总管、圩甲、圩长等。主要负责人之下又有乡约、牌头、督劝稽查、渠夫、渠正、渠长、水利、堰长、小甲、橛头、闸夫等。各渠渠规中都有关于人员选举的规定。例如5洪洞县水利志补6/通利渠渠册0中选举一节共有十五条内容,涉及管理人员的品行素质、资格、数量、职责、津贴及赏罚等。渠长的任职条件一般是/文字算法精能通晓,尤家道殷实,人品端正、干练耐劳、素孚乡望者0,才有资格。

渠长、水老等主要负责人,是地方性灌溉工程的实际负责人,负责日常管理工作,包括水利设施的看管、维修,在水的分配利用上还要进行教化和监督等。其他基层管理人员在主要负责人的领导下进行具体的管理工作。

这些管理人员如果违犯规定要进行经济或行政处罚。甘肃古浪县5渠坝水利碑文6规定:/各坝修浚渠道,绅衿士庶俱按粮派夫,如有管水乡老派夫不

[8](P474)

均,致有偏枯受累之家,禀县拿究。0雍正七年九月,针对管理人员种种不法行为,山西太原府太原县专门为晋祠渠头、水甲作出规定并刻石公示,主要内容如下:渠头、水甲应按年更换。以地多者充渠[4]

78 华北水利水电学院学报(社科版) 2009年4月

长,次者充水甲,每年一换,避免年久生弊。渠头、水甲应在普通农民中选择,不应选择生员、监生等有特权之人,以免仗势煽动百姓,如有违法行为也难以追究。渠头、水甲应给予固定工资,渠长六两,水甲三两,锹夫五钱,由受益户按亩分摊。此外,不准有任何摊派勒索,违者罚款十倍,责革枷示。渠头、水甲应与普通农户一样按地亩服劳役,如有借故多派劳役折钱入己者,照诓骗财物律计赃治罪。渠头、水甲不得私自卖水自肥,违者照监守自盗律计赃治罪。渠头、水甲应严守分水界限,如有违反,照抢占官民山场律治罪,因而聚众行凶者,照凶徒聚众例治罪。渠头、水甲等应由官府登记、发给执照,稽查节制,年终考核。渠头、水甲互相承担连带责任,水甲犯罪,

[5](P195)

渠头不举报,一并连坐治罪。山西通利渠对渠长等管理人员的职责和罚则也有规定,主要内容如下:渠长对全渠所有设施负全责,必须随时确保各种设施、设备维修所需器材,并做好保养工作。如果因为疏忽影响了灾害时的修复,/准合渠禀官责革0,亦可依全渠成员意见向政府报告,使渠长承担责任。如果渠长把应由自己支出的费用以公费名义强行摊派,可向官府报告治罪。对渠长之下的沟首、甲首也有规定,比如,各村沟首负责陡门管理,如果在岁修时任意变更陡门之上下、宽窄之规格而欲多取水,则其行为与盗水无异,应被革职。沟首与甲首一样,对通往十八村之渠道管理负有重大责任,如有危险必须立即组织抢修,如有怠慢或耽误,则送官府惩罚。在需水期,沟首、甲首要认真看守分水陡门,并

[9](P357-358)

昼夜巡查,如有怠慢,送官治罪。

在水资源形势日益严峻的今天,水利日益成为

人们关注的焦点,人们对水利管理人员的思想素质和业务素质的要求越来越高。各级水利管理部门必须高度重视水利管理人员的选任,进一步加强和改进思想政治工作,加强水利法制教育,不断提高水利管理人员的思想政治素质和遵纪守法意识;必须进一步加强专业技能培训和考核,完善有关工作机制,不断提高管理水平、服务水平;必须进一步加强水利法制建设,强化责任,加大执法力度,严惩各种违法乱纪行为,纯洁水利管理队伍,不断促进水利事业的健康发展。

参考文献:

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社,1988.

[2]左慧元.黄河金石录[M].郑州:黄河水利出版社,1999.[3]萧正洪.环境与技术变迁[M].北京:中国社会科学出版社,1998.

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[9](日)森田明著,郑粱生译.清代水利社会史研究[M].

台北:国立编译馆,1996.

MingandQingDynastiestheYellowRiverBasinWaterRights

SystemCharacteristicsandEnlightenment

RAOMing-qi

(NorthChinaWaterConservancyandHydropowerInstitute,Zhengzhou450011,China)

Abstract:MingandQingDynastiestheYellowRiverBasinwaterrightssystemhasthefollowingcharacteristics:waterrightsmusthavealegalsystemforprotection,andinformallegalsystemthefulldevelopmentofwaterrightsconstitutethemainbodyofthelegalsystem;thelegaltradeofwaterrightsisprohibited,inparticular,arestrictlyprohibitedwithoutregisteredwithprivatetrade,butthetradeofwaterrightsactsinfactalsoatthelong-termexistence;toensurethatirrigationwaterpriority,anddetailedprovisionstheprinc-ipleofwaterorderandwater,watershedapproach;enjoymentofwateruserightsandassumecivilliabilityforthewaterline;ofwatermanagersstrictlyboundviolatorspunished.Thesefeaturesisanimportantrevelation.totodaycswaterrightssystem

Keywords:MingandQingDynasties;theYellowRiverBasin;Waterrights;System

(责任编辑:刘 明)

第36卷第2期气象与环境科学

MeteorologicalandEnvironmentalSciences

Vol．36No．2May．2013

2013年5月

气候变化对黄河流域径流变化及其可能影响研究进展

1231

胡彩虹，王纪军，柴晓玲，管新建（1．郑州大学水利与环境学院，郑州450001；2．河南省气候中心，郑州450003；

3．长江勘测规划设计研究院，武汉430010）

摘要：阐述了黄河流域水文要素变化的事实，揭示了黄河流域径流的脆弱性；综述了黄河流域径流对气候变

化的敏感性及未来气候变化对黄河流域径流的可能影响的研究现状。目前的研究表明：降水在20世纪80年代后径流减少明显；径流对降水的敏感程度高于对气温的敏感程度；在未来气候变化情景下，径流总体呈弱减少趋势，

呈减少趋势，黄河流域未来水资源紧张态势将进一步加剧。依据上述研究成果，提出了黄河流域适应气候变化的对策。诸多气候变化对黄河径流影响的研究中，尚存在不足：气候变化对径流变化影响的机理尚需进一步研究，缺乏极端气候事件对径流的影响研究，气候模型和水文模型中的不确定问题有待解决。

关键词：气候变化；黄河流域；水资源；进展中图分类号：TV121

文献标识码：A

文章编号：1673－7148（2013）02－0057－09

引言

黄河流域地跨9省，土地、矿产资源丰富，但水

1黄河流域水文要素变化事实

气候变化对黄河流域水资源系统的影响主要体

资源贫乏、年际变化大、年内分配集中且水沙异源、水土资源分布不一致。随着社会经济的迅猛发展，近50a来黄河的水循环正发生着空前剧烈的变化，如1972年以来的黄河下游断流，尤其是20世纪90年代的连年断流惊撼了世界，实测和天然径流减少趋势明显，致使黄河流域水资源供需矛盾日趋尖锐

［1］

现在两方面：一是导致黄河流域降水、蒸发等要素和二是导致地表、地下及其水资源时旱涝特征的变化，空分布格局发生的变化。1．1

观测到的降水和水面蒸发变化事实

黄河流域降水量同时受纬度、离海洋距离、水汽来源以及地形的综合影响。降水量在面上的变化比较复杂，其总体特点是东南多雨、西北干旱，山区降水量大于平原，降水量由东南向西北递减（东南和

［2－4］

，西北相差4倍以上）。相关研究表明黄河流域

。基于黄河流域的特殊性和重要性，越来越多

的学者和专家更加关注于气候变化对黄河流域水资源系统的影响研究，并取得了一定的重要研究成果，这对促进黄河流域社会经济可持续发展具有不可估量的价值。气候变化对黄河流域径流的影响研究主要是通过研究全球气候变化系统所引起的流域气温、降水和蒸发（散）等要素变化来预测径流可能的增减趋势。本文在揭示黄河流域水文要素变化事实的基础上，综述了国内外气候变化对黄河流域径流变化影响的研究进展，并讨论了研究中存在的问题及其对策，提出了进一步开展气候变化对黄河径流变化影响研究的关键科学问题。

收稿日期：2013－04－03

19802000年年平均降水量较19562000年的明显19561979偏少（见表1和图1）。从时间序列上看，

年年平均降水量比19562000年的增多2．91%，而19802000年、19902000年和20012010年年平均降水量则分别比1956

2000年的减少3．36%、

5．82%和1．12%。由此可见，19902000年年平均2001年后略有回升，降水量最少，然而依然低于19562000年的均值。从空间上，表现为同级别的降水等值线向东南偏移，等值线所围范围在缩小：在

基金项目：国家自然科学基金（51079131）；中国气象局气候变化专项（CCSF－2011－1）；国家十二五科技支撑计划（2012BAB02D04－07）资助mail：hucaihong@zzu．edu．cn作者简介：胡彩虹（1968），女，山西平遥人，教授，博士，从事水文学及水资源方面的教学和科研工作．E-

58

气象与环境科学第36卷

400mm降水量等值线从窟野河下游、中游，无定河中游南移至黄河干流东侧及无定河下游；上游400mm降水量等值线从祖厉河上游南移至渭河上游散渡河、葫芦河一带。最近几十年黄河流域降水量有所减少，尤其是进入20世纪90年代，减少明显。进黄河流域降水量略呈增加趋势。2003入21世纪，

年降水量高达555．6mm，较常年偏多24%；之后的年份除2007年降水量为484．1mm外，其余的均低于多年平均值447．0mm。45a（19562000年）降水量呈微弱的减少趋势，速率约12．6mm/10a；黄河流域气候变化的区域性差异较大，自西北向东南降水

［5］减少趋势增加。单站资料分析结果表明，多数雨

仅有上游两站的为上升量站年降水量为减少趋势，

黄河下游在春季减少最多。然而需要指出的是，黄

河源区近50a年蒸发量呈增大趋势，近几年来特别是2005年后年蒸发量较前期有明显的上升态［9－10］

，势其气候倾向率为6．3mm/10a，达到α=0．001的显著性水平。1．21．2．1

观测到的径流变化事实干流主要控制站变化事实

无论是实测径流量还是天然径流量，近20a

［11－15］

。来，主要控制站均出现不同程度的减少趋势实测径流量减少的幅度在5%～35%之间，天然径

流量减少幅度在3%～11%之间。实测和天然径流量减少幅度从上游站点到下游站点逐渐增加，利津站实测径流量和天然径流量分别减少34．86%和10．39%，19902000年减少幅度比19802000年减少幅度还大

［2］

趋势。

表1

项目年份

黄河流域19562010年不同系列降水量变化幅度统计

长系列短系列

19562000195619791980200019902000447．0

460．02．91

432．0－3．36

421．0－5．82

20012010442．0－1．12

。刘昌明等［11］分析了黄河流域干流

年均值/mm变化幅度/%

主要水文站径流量变化情况，结果表明，近20a年均降水量较多年年均值（指19562000年）减少幅度

较20世纪90年代以前的减少达到了17%～58%，

20%～65%，60年代的减少23%～73%。进较50、

黄河下游频繁断流，最严重的1997入90年代后期，

年利津断面断流时间达到了226天，之后通过黄河

干流水量统一调度，断流现象得到了缓解，但是断流黄现象还是延续到了黄河河源区。自1998年以来，河河源区已连续3a出现跨年度断流，分别发生在1998年10月20日至1999年6月3日，1999年12

2000年12月至2001年3月。其月至2000年3月，

中除了1998年10月20日至1999年6月3日断流

发生在扎陵湖与鄂陵湖之间河段外，其他几次断流均发生在黄河沿河段。

［2］

《黄河流域水资源评价》根据和20012010年《黄河水资源公报》统计的黄河干流主要水文站实

测年径流量和天然径流量，对比分析了不同年代径流量的变化情况，结果见表2和图2。20世纪90年

60年代的相比，代平均实际来水量与50、兰州站减

8383

少了77×10m，中游减少了146×10m；在汛期（710月），黄河干流实际来水量减少更明显，其减

图1黄河流域19562010年降水量变化图

20世纪60与70年代水面就全流域平均而言，

80与90年代的相当，蒸发皿蒸发量相当，但8090年代较6070年代平均年蒸发量下降了136mm（约

7．5%），90年代较80年代的略有回升；不同气候区年蒸发量下降幅度不同，以半干旱区为最大；在季节上，春季和夏季蒸发皿蒸发量呈下降趋势，秋季和冬季变化幅度不大。根据黄河流域年蒸发皿蒸发量的逐年变化和逐年累积距平分析发现，黄河流域蒸发19601974年黄河流域皿蒸发量呈显著下降趋势，

蒸发皿蒸发量基本上均高于19612000年平均水1982年为主要的转折年，1982年后基本低于平，

19612000年平均水平，1996年之后略有回升［6］。

［7－8］

任国玉和郭军等的研究发现，黄河流域的年蒸发量减少量比较明显，黄河四季蒸发量均有减少，但幅度较小，蒸发量下降最明显的季节是春季和夏季，

20少幅度大于实际年来水量。例如，花园口水文站，

60年代减少了世纪90年代汛期来水量较50、

62%。2000年后，三门峡和花园口站实测径流较20

世纪90年代减少得更多，分别减少42．24%和39．16%；利津站减少幅度高于195619802000年系列实测均值。

张建云等

［16］

1979年和

分析认为，头道拐、龙门和三门峡

3站在20世纪90年代以来，站径流变化规律一致，

第2期

胡彩虹等:气候变化对黄河流域径流变化及其可能影响研究进展

59

实测径流量均小于多年均值，进入21世纪后减少趋势更明显，各站实测径流距平百分率均小于－40%，且龙门三花间区间径流量递减趋势，较三门峡花园口区间的明显。在20世纪80年代之前，龙门三花间区间来水量均明显高于其他区间的，而在21世纪初的几年内，该区间来水量却最小。检验表明，

表2

水文控制站

兰州三门峡花园口利津

黄河中游3个区间径流量的减少趋势均比较显著，而龙门三花间区间和河口镇龙门区间径流量的

减少趋势尤其明显。其中，龙门三花间区间的径

83流变化率最大，为－2．16×10m/a，向下依次为河口镇龙门区间和三门峡花园口区间，分别为

－0．9×108m3/a和－0．72×108m3/a。

108m3

黄河干流主要水文控制站不同系列实测和天然径流量年均值

短系列

19561979年

329．0/342．9408．8/534．9447．0/600．6411．4/618．6

19802000年294．9/321．8299．8/468．4326．3/522．1205．4/508．2

19902000年259．7/280．6235．1/401．2248．6/443．0132．4/426．5

长系列19562000年313．1/333．1357．9/503．9390．6/563．9315．3/567．1

20012010年

275．4

206．7237．7155．7

注：斜线上为实测值，下为天然值。

流域年均径流量14．22×较大：20世纪2070年代，

108m3，19802009年递减至5．17×108m3；90年代

83

年均径流仅有3．73×10m；2003年是个丰水年，

83

年径流量达到18．14×10m，是20世纪70年代后

2004年径流量最大的一年；之后，呈明显下降趋势，83

2009年降至0．64×108m3。降至7．63×10m，

黄河断流现象不仅发生在黄河干流，连支流也

图2黄河干流主要水文站不同系列实测径流相对变化图

1．2．2表明

源区及主要支流径流变化事实

黄河总径流近40%来自黄河源区。多数研究

发生了多次断流现象。例如，黄河上游大夏河，1995年以来发生断流，断流最长达12．5km，断流天数最多达270天。大黑河1980年以来发生断流，断流最长达48km，断流天数最多达近200天。黄河汾河、沁河以及下游的大汶河等，近中游的渭河、

21a中也多次发生断流，尤其汾河和沁河入黄口附近，更是年年断流。

1．2．3径流变化归因研究进展

从第三次IPCC气候变化评估报告开始，一些学者就提出了径流自然变异的重要性，并在气候变化影响的归因研究中，重视了自然气候变异对径流

［31］

影响的检测。影响径流变化的因素除了气候因素外，还有非气候因素，如人口增加和经济社会发展引起用水量及消耗水量的增加，土地利用和土地覆被变化对产、汇流的影响等。因此，径流变化是气候变化和人类活动多因素综合作用的结果。实测径流变化中同时包含了气候变化和人类活动的共同影响。如何科学定量地界定二者对河川径流的影响，不仅是环境变化影响研究领域中的科学问题，也是

［32－39］

。目众多学者目前关注的热点和研究的难点

前研究人类活动对河川径流影响的方法，主要有天然水文序列阶段划分和流域水文模拟相结合的分离

方法以及相似降雨对比方法、相似流域对比试验方

［2］

，20世纪90年代以来黄河源区和上游径

流量大幅度减少。黄河上游黄河沿、吉迈站、玛曲站、唐乃亥及兰州站多年平均径流均呈现显著的减

1990年以后径流递减趋势更加显著。基于少趋势，

流域面积及下垫面因素的差异，黄河源区黄河沿和

吉迈水文站近40a来年径流量变化相对较小，而90年代以后减少的趋势十分显著，平均年径流量只有176×108m3，较多年平均减少近32%，且90年代后源头区频繁断流。以偏枯为主，

黄河流域现有一级支流111条，集水面积合计

2

61．72万km2，集水面积大于1万km的支流有10条，支流径流是干流径流的主要组成部分。根据研［24－30］

，究黄河中游的渭河、汾河、沁河、皇甫川、窟野河和大汶河支流径流减少趋势明显。渭河流域20

83

世纪90年代仅为73．65×10m，较多年平均值减

83

少了26．10×10m。汾河流域20世纪50和60年

83

代径流量最多，年均径流量分别达到17．57×10m838和17．87×10m；进入80年代后，减到10．00×10m3以下；20002009年年均径流量仅有3．50×108

［17－23］

m3。沁河多年平均径流量10．24×108m3，年际变化

60

气象与环境科学第36卷

法、分项计算组合方法等。一些典型流域的分析结果表明，人类活动造成的黄河中游渭河、汾河和沁河径流减少量占径流减少总量的50%以上，而气候变化对孤山川、清涧河和伊洛河等流域的影响相对显著，也超过径流减少总量的50%庆等

［36］

［28，35－36，38－39］

，黄河源区除吉迈以上区域外，径流对

降水变化比对气温变化敏感，且愈往下游这种敏感究

性愈强。吉迈以上流域年径流对气温变化的敏感程度要高于河源区其他区域的。径流量随降水的增加而增加，随气温的升高而减小，反之亦然。径流量对降水变化的响应较对气温变化的响应更显著。当气温保持不变、降水增加10%时，源区径流量将增加15．5%～19．1%；而当降水不变、气温升高1℃时，径流量将减少0．7%～13．5%。气温对径流的影响将随降水增加而增强、随降水减少而减弱。黄河上中游地区径流量对降水变化的响应较对气温变化的响应显著。当气温保持不变、降水增加10%时，源气温区径流量将增加12%～22%；而当降水不变、

径流量将减少3%～7%。自20世纪升高1℃时，

70年代以来，受气候变化和人类活动等因素的影响，黄河中游河川径流呈锐减趋势，龙门三花间区

83

间减少尤其显著，平均年递减率为2．16×10m/a。对黄河中下游的分析结果表明，龙门三门峡区间河川径流量对气候变化最为敏感，河口镇龙门区三门峡花园口区间径流量对间的敏感程度次之，

气候变化最不敏感。径流对气温敏感性的区域差异尤其显著，径流对降水敏感性的区域差异相对较小。

在不同区域和不同年份，径流对降水和蒸发的敏感程度不同。在比较湿润的地区或年份径流对降水的敏感程度高于干旱地区或干旱年份的，而在干旱地区或干旱年份径流对蒸发的敏感程度高于湿润地区或湿润年份的，且黄河流域径流量对降水变化的响应较对气温的显著。

2．2气候变化对黄河流域未来径流变化的可能

影响

气候变化对流域未来径流的可能影响分析，是建立在气候变化预估研究基础上，利用确定性的分布式水文模型结合大气环流模式（GCMs）输出结果，探讨气候变化对未来径流的可能影响。多数研究表明受降水、潜在蒸发不同变化的影响，黄河流域年天然径流量随着区域、社会发展情景和研究时期的不同而有显著的差异，从总体而言，未来黄河流域

［53－58］

。张光辉［53］利用天然径流量为减少趋势

HadCM3GCM模拟的结果，系统研究了IPCC两种发展情景下未来不同时期黄河流域年天然径流量的

可能变化，结果表明，黄河流域年天然径流量随着区域、社会发展情景和研究时期的不同而有显著的差异，总体来讲，未来黄河流域天然径流量有增加的趋势，从东向西增加量逐渐减小。不同区域天然径流

［10，42，46－52］

。王国

对汾河流域的研究表明，就19701999年的

平均状况而言，气候因素和人类活动对径流的影响量分别占径流减少总量的35．9%和64．1%，人类活动是汾河流域径流减少的主要因素。

2

气候变化对黄河流域径流变化影响研究进展

气候变化不仅影响着水文、生物和生态系统，还

生活，因此未来气候变化对地区、国家影响着经济、

甚至全球的可持续发展将产生举足轻重的影响。径流变化对气候变化的敏感性及其未来响应分析过程

［40－44］

：1）定义气候情景；2）建立一般包括4个步骤

流域水文循环模型；3）将气候情景作为流域水文循

环模型的输入，模拟、分析流域水文循环过程和水文变量响应；4）评价气候变化对流域径流变化的影响。根据流域径流变化规律和影响程度，提出适应性对策。其中气候情景的选择和流域水文循环模型的建立是影响评价效果的关键。目前公认的气候情景主要是采用任意情景假设或全球气候模式（Glob-alClimateModels，GCMs），而水文模型的建立则是采用分布式流域水文模型或统计学模型。2．1径流变化对气候变化的敏感性

IPCC［45］给出的敏感性定义为系统受到与气候有关因素的强迫而做出响应的程度。水文要素对气候变化的敏感性是指流域的径流、蒸发等对气候变化情景响应的程度。在相同气候变化情景下，响应的程度愈高，水文要素愈敏感，反之则愈不敏感。敏感性研究是提供气候变化影响的重要信息。径流敏感性的分析可以确定影响径流变化的主要因素和次要因素。敏感性分析中气候变化情景设定方面多采用增量情景，即根据区域气候可能的变化，人为给定气温升高度数、降水量增加或减少比例以及两者的组合，构成气候变化的假想情景。

在不同的气温和不同的降水条件下，黄河流域不同区域的径流对气候的敏感程度是不一样的。黄河源区正面临气候变化和人类活动导致的生态环境恶化和资源可持续利用问题，因此，从气候变化事实到径流变化事实和径流变化对气候变化的敏感性及未来变化都做了大量的研究。根据大多数研

第2期

胡彩虹等:气候变化对黄河流域径流变化及其可能影响研究进展

61

量的变化幅度在－48．0%～203．0%之间。黄河流域天然径流量最大增加为IPCC排放情景特别报告

8

中设计的A2情景20362065年的年均72．3×10m3，而最大减小为同时期设计的B2情景下的

83

108m3，其中汛期增加7．4×10m，非汛期减少6×

108m3。气候变化不仅改变了流域水资源量的大小，而且也改变了其时空分布状况。姚文艺等的分析预测表明：黄河源区20062095年的年均径流量与19611990年基准期的相比，将减少20%～32%；兰州未来46a汛期天然径流量与基准期的基本相当，但仍以偏枯和枯水年居多，偏枯段的径流量较基准期的减少13%以上，偏丰段的偏多5%左右。可见，利用不同气候模式和情景资料所预测出的黄河流域径流未来变化趋势虽有差异，但总体上以偏少趋势的结论为主。无论对于哪种情景，黄河流域在未来若干年内将可能出现持续增温趋势，而降水的弱增加被蒸发的降水量变化幅度相对较小，

最终可能导致径流量的减少，这很可能增加所消耗，

导致未来水资源进一步紧张。

［58］

－18．9×108m3。赵芳芳等［55］利用SWAT模型预

20362065年、测源区未来3个时期（20062035、

20662095年），在统计降尺度（SDS）情景下将年均

3

116．64m3/s分别减少88．61m/s（24．15%）、

（31．79%）和151．62m3/s（41．33%）。而Delta降

2006尺度下研究区年平均径流量变化相对较小，2065年分别减少63．69m3/s2035和2036

（17．36%）和1．73m3/s（0．47%），而20662095年

3［56］

将增加46．93m/s（12．79%）。Xu等由4种全球气候模式（GCMs）CGCM2（加拿大全球耦合模

CCSR（日本气候研究中心）、CSIRO（澳大利亚型）、

研究）和HadCM3（英国哈德莱研究中心）生成低排放情景SRESB2下预估数据，由两种降尺度方法生成的数据用来作为SWAT模型的输入去模拟未来

20402069和20702099年黄三个阶段20102039、

4种GCMs模式和两结果表明，河源区的径流变化，

种降尺度方法尽管结果不同，但气温都显示增加趋势，降水有微弱的增加趋势，而源区的年均径流在未

［10］

来三个阶段为整体下降趋势。刘彩红等的研究2040表明，黄河源区未来两个时期（20102039、

2069年）源区年平均径流量为593．61m3和525．11m3，较气候标准期（19611990年）分别减少14．9%和24．7%。王国庆等利用月水量平衡模型根据MPI、UKMOH和LLNL三个气候模型输出的CO2较工业革命期倍增（约发生在2040年左右）情景下的气候变化结果，计算黄河流域各区间相应的径流量变化，总体来看，黄河未来几十年径流量呈减少趋

83

势，汛期和年均径流分别约减少25．4×10m和35．7×108m3，其中兰州以上减少最多，占总减少量的一半以上；兰州以上、头道拐龙门区间、龙门三门峡区间和三门峡花园口区间4个区间汛期和年

8383

均径流量分别减少36．7×10m和47×10m，其中三门峡花园口区间减少量接近一半，分别为15．8×

［57］

3

3．1

问题讨论及对策

人类活动及其引起的下垫面变化对径流的影响

目前气候变化对黄河流域径流影响的研究，多

为由大气温室气体增加产生的气候变异及变化对

月、季、年水循环影响的研究，都是以气候模型输出用它们来驱动流域或地区的水文过的产品为强迫，程，从而得到水文要素及其水资源不同时空尺度的变化。这种变化基本上反映大气温室气体浓度达到某一水平后，气候可能发生的变化而引起的水循环变化。目前的研究基本上没有考虑因人类活动影响下垫面而引起的水循环变化。黄河流域人类活动对不仅表现在土地利用方式迅速的改下垫面的影响，

变和人为取水行为，更表现在一些水利工程对水循环过程的改变以及不断加强的水土保持措施、煤矿开采等引起的下垫面变化对水循环的影响。截止2000年底，全流域已建成小（Ⅰ）型以上水库492座（总库容797亿m3），引水工程约9860处，提水工程约23600处，机电井约38万眼；黄河流域及下游引

2

黄地区灌溉面积由1950年的80万hm增加到2000年底的733万hm2；建成治沟骨干工程1200多

2

座，治理水土流失面积1．23万hm，一些小流域的

［2］综合治理程度已达70%以上，这些措施减少了入黄泥沙，也减少了入黄径流。黄河干流及支流断流

108m3和21．1×108m3。由MPI和UKMOH模型得

出的径流量空间变化趋势较一致，三门峡花园口区间增加，另外3个区域减少，其中兰州以上区间减少最多。MPI模型分析结果为，头道拐龙门区间

83年径流量减少0．4×10m，其中汛期减少0．7×

83

108m3，非汛期增加0．3×10m。UKMOH模型结

现象不能不说与气候变化、人类活动的引水及其减

水、减沙措施有一定的关系。虽然在研究中采用分布式水文模型考虑了下垫面条件的一些影响，但更多的是静态影响，还不能达到客观评价气候变化及

果为，三门峡花园口区间年均径流量增加1．4×

62

气象与环境科学第36卷

其人类活动引起的径流量变化。因此，只有科学地区分人类活动、环境和气候变化对径流影响的相对贡献，才能更有效地评估未来气候变化对流域水循环的附加影响。3．2

不确定性影响

模拟变化中的气候模型和水文模型，均存在一定的不确定性。气候变化与水文模型的不确定性主要表现在：1）对气候变化的预测及其降尺度存在许多不确定的因素。在美国科学院组织的一份报告

［59］

验公式计算。这些确定方法在一定程度上扩大或缩

小了气候变化对蒸发能力的影响。

综上分析，由于对气候变化和流域下垫面条件动态变化的影响考虑不足，因而气候变化对黄河流域径流变化影响的评价存在较大的不确定性。如果

地考虑人类直接作用于下垫面的活动对河道断流、下水位下降及生态环境恶化的影响，则气候变化对

黄河流域径流影响的评价会更客观。3．3

水文极端事件研究缺乏

目前的研究多以平均降水的增减来预测未来的径流变化，且气候变化影响研究仅局限于大气CO2浓度加倍引起气候要素均值变化对径流的影响，而对黄河流域未来气候变化中的极端事件影响的预估研究还比较少。气候变暖及气候变异引起的极端气候事件频率和强度的增加，将导致水文极端事件的变化。因此，对于近30a没来大水、且连续发生冬春连旱现象的黄河流域，研究其极端水文事件的发

对流域的防汛减灾、调水调沙、水量统一调度等生，

均具有重要意义。

3．4适应气候变化对策

气候变化已成为全球公认的事实，水资源的减少已使黄河流域面临人口和社会经济发展所带来的巨大压力，气候变化将可能进一步加剧水资源脆弱地区的供需矛盾。因此，要解决黄河流域水资源问题，必须通过水资源的严格管理、洪水资源化、发挥流域自身内在的节水潜力、合理调配流域水量等措施来保障：1）严格水资源管理制度，提高水资源利用效率和效益，满足流域经济社会发展不断增长下的用水需求。2）面对未来气候变化对黄河流域水资源可能产生的影响，水资源管理部门要预见到可能会出现的问题，制定长远的发展规划，加强防洪、抗旱、供水等方面基础设施建设，健全现代化的水利管理体系。3）加强洪水资源化等非常规水的利用和节水型社会的建设，加强水资源的合理调配，减缓水资源供需矛盾。4）针对重点地区和重点问题，开展专项研究，增强适应能力。

指出，预测气候变化，首先要求对产生CO2与

其他气体和烟雾的矿物燃料与土地利用资料的预

测，以及对人口的增长、经济的发展、生活方式的选技术的变化和对能源措施的预测，而这类预测的择、

尽管全球已经创建了许多变幅却很大。另一方面，

气候模型，模拟的能力也有很大提高，但是由于气候模型所预示的气候变化是模型对气候系统该如何运

作的估计的反映，所以依据模型对未来气候状况作预测存在着系统误差与缺陷

［60］

。另外，降尺度技术

的不确定性也是区域气候变化情景和水文模拟结果

相同的全球环流模式（GCMs）不确定的根源之一，

预测结果，采用不同的降尺度分析技术，也会得到不

同的区域气候情景。区域气候情景应用到水文模型还需要进一步的降尺度处理，因而会进一步带来中，

计算的不确定性。2）水文模型参数及其结构不确定性的影响。水文模型参数仍是根据历史资料率定出来的，且参数之间的相关互补性及对未来气候条件的不适应性等将影响模拟结果。同时，流域或区域内的人类活动，如水利工程的修建、土地利用覆盖用水结构的调整都将对流域的产汇流产生的变化、

一定的影响，即使在气候条件没有发生变化的情况下也会影响到未来的水文情势，而目前常用的评价模型中缺乏人类活动对区域水文的不确定性影响。同时，黄河流域气候条件复杂，下垫面复杂，人类活动影响频繁，产汇流条件多变，很难找到一种完全适用的流域水文模型，采用不同的模型研究也会产生多种不同的结果。另外，模型计算中蒸发的估算对

［61］

水量平衡的影响很大。陆面蒸发主要与气候因子、流域内的植被、土地利用和土壤特性等有关，植

4结论与展望

被、土地利用和土壤特性均受气候变化的影响，且气候变化对流域中敞露的水面、裸土及植被的蒸发（散）有不同的影响。目前还没有很好的解决气候变化对流域总蒸发（散）影响的估算方法。在水文模型中，一般采用经实测的水面蒸发折算转换为流域蒸发（散），折算参数由率定来确定或由彭曼等经

（1）在全球气候变化背景下，黄河流域水循环

要素降水、水面蒸发到径流，都有不同程度的减少趋势，降水20世纪80年代后的降水量等值线发生了明显的偏移，从上游站点到下游站点径流减少幅度增加，且实测径流量减少比天然径流量减少明显，2001年后降水量和径流有所回升。

第2期

胡彩虹等:气候变化对黄河流域径流变化及其可能影响研究进展

差，也导致预估结果的可信度降低。参考文献

63

（2）在不同的气温和降水条件下，黄河流域不

同区域的径流对气候的敏感程度不同。黄河源区除吉迈以上区域外，径流对降水变化的敏感程度均高于对气温变化的敏感程度，且愈往下游这种敏感性愈强。吉迈以上流域年径流对气温变化的敏感程度要大于河源区其他区域的。中下游地区龙门三门峡区间河川径流量对气候变化最为敏感，其次为河口镇龙门区间，三门峡花园口区间最不敏感。径流对气温敏感程度的区域差异显著，径流对降水敏感程度的区域差异相对较小。

（3）气候变化对黄河流域未来天然径流量的可能影响随着区域、社会发展情景和研究时期的不同未来黄河流域天然径而有显著的差异。总体而言，

且气候变化不仅改变了流域流量以减少趋势为主，

水资源量的大小，而且也改变了其时空分布模态。

（4）目前气候变化对黄河流域径流影响的研究多为以气候模型输出的产品为强迫驱动水文模型得到水文要素不同时空尺度的变化，气候水文模型及其中间过程的不确定性在一定程度上会扩大或缩小气候变化对流域径流的影响；现在的模型研究没有充分考虑黄河流域下垫面条件因频繁的人类活动而不断发生的变化，因此，也影响着气候变化对径流影响的评估结果。如果考虑人类活动对流域径流量的影响，气候变化对黄河流域径流的影响评价会更客观。

尽管在气候变化对黄河流域影响上做了大量的研究，但研究中依然存在一些不足：1）气候变化对黄河流域水循环影响的整体机理研究尚不足，径流变化是气候变化和流域下垫面条件共同作用的产物，气候变化中既包含自然气候变异，也包括人为气候变化，而频繁的人类活动改变了流域的产汇流过程，因此，气候变化对黄河流域径流变化从整体机理上进行研究依然是未来研究的关键。2）现阶段研究多集中在气候变化对径流的平均变化影响，而气候变化对极端水文事件的影响研究还相对薄弱，对未来在应急管理上的指导不够充分。需要指出的是，黄河具有水少沙多、水沙不协调的特点，特别是近些年干旱断流造成的河道淤积萎缩导致的小水大灾等现象，干扰人们对水旱灾害的认识，因此需要加强研究气候变化背景下，黄河流域极端水文事件的变化特点。3）气候模型与水文模型中不确定性问题的解决。现阶段研究中，多为气候模型与水文模型的单向反馈，而不是双向耦合；二者对陆面参数的处理、取值及边界条件的差异，会使结果有一定的偏

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第2期

胡彩虹等:气候变化对黄河流域径流变化及其可能影响研究进展

65

ResearchAdvancesofImpactofClimateChangeon

RunoffoftheYellowRiverBasin

HuCaihong1，WangJijun2，ChaiXiaoling3，GuanXinjian1

（1．SchoolofWaterConservancyandEnvironmentofZhengzhouUniversity，Zhengzhou450001，China；

2．HenanProvincialClimateCenter，Zhengzhou450003，China；

3．ChangjiangInstituteofSurvey，Planning，DesignandResearch，Wuhan430010，China）

Abstract：ThechangefactsofthehydrologyelementsintheYellowriverbasinaresummarized，whichstatesthevulnerabilityofrunoffintheYellowriverbasin．Thesensibilityofrunofftoclimatechangeandpotentialeffectsofthefutureclimatechangeonrunoffarestated．Theresearchresultsshowthattheprecipitationafter1980spresentsweakdecreasetrends，andrunoffpresentsobviousdecreasetrends．Therunoffismoresensitivetoprecipitationthantemperature．Theoverallrunoffwilldecreaseinthefutureclimatechangebackground，andthesituationofwaterresourceslackintheYellowriverbasinwillbeintensifiedinthefuture．Basedontheaboveresearchresults，thepaperputsforwardsomecoun-termeasurestoadapttoclimatechangeintheYellowriverbasin．TherestillexistsomeproblemsintheresearchofimpactofclimatechangeonrunoffoftheYellowriverbasin．Themechanismandtheextremeclimateeventsimpactonrunoffstillneedfurtherstudy，theuncertainproblemsofclimateandhydrologymodelsneedbesolved．

Keywords：climatechange；theYellowriverbasin；waterresources；advances

科技信息○河务专论○ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ２００８年第１９期

浅议黄河流域节水与洪水风险管理的互补关系赵启光

（滨州恒达黄河水利工程维修养护有限公司

山东

滨州

２５６６００）

摘要】洪水风险管理是实现洪水资源化的有效途径，是解决黄河流域水资源缺乏的有效方法。从长远看实行洪水的风险管理是必然的。【

但会出现实行风险管理和防洪安全的矛盾。作者从黄河流域节水的巨大空间出发，论证了黄河流域节水与洪水风险管理的互补关系。也就是说，节水和洪水风险管理目标在解决黄河水资源矛盾中的作用和目的是一致的，节水可以减轻洪水风险管理的程度，最大可能在保安全的前提下，实行洪水风险管理。

关键词】黄河流域；节水；风险管理；防洪安全【

１．引言

随着工农业生产的发展，黄河水资源供需矛盾越来越突出。不合理的水资源管理体制和价格体系使这种矛盾更加激化。而这种矛盾产生的必然结果是黄河的经常断流，据统计，黄河１９９７年断流２２６天、１９９８年断流１４２天。１９９９年，水利部授权黄河水利委员会对黄河水资源实施全流域调控以来，情况好转，但黄河流域水资源缺乏的矛盾依然存在，且越来越突出。

断流使下游无水可用，损失最大的是下游相对较为发达的工业和农业，经济可持续发展受到严重威胁，生态恶化。目前，“维持黄河健康生命”和科学发展观的提出，对黄河水资源的调度、管理、开发、利用提出了新的要求。

一方面黄河水资源贫乏，黄河洪水不经利用排入大海，使对洪水进行风险管理，大型水利枢纽工程进行风险调度，实现洪水资源化，成为亟待解决的问题。另一方面中游地区存在严重的农业用水浪费现象。洪水风险管理，大型水利工程的风险调度，存在巨大风险，探讨保障供水，尽量减小风险的途径，成为必要。我们提出“黄河流域节水与洪水风险管理的互补关系”的根据就在这里。

为什么要提出这个问题呢？我们从风险调度存在的巨大风险和黄河流域农业用水浪费两个方面，探讨它们之间存在的互补关系，依次来探寻风险调度适当，用水保障无误的双赢局面。

２．５发生洪水的不确定性

黄河流域自然地理环境复杂，随时可能发生大的洪水。但是，目前中长期天气预报远不能满足风险调度的需要。黄河流域植被稀少，洪水汇流快，来势猛，威胁大，特别是三门峡以下的“下大型”洪水，它汇流快、预见期短，对下游威胁大。

３．黄河流域节水空间巨大

３．１黄河流域农业灌溉浪费严重

在黄河总水量中，农业用水占７８％，而上中游在农业用水总量中占６１％，在这６１％的水量中存在严重的浪费现象。比如，宁夏灌区有耕地４５万公顷，引水７５亿立方米，亩均用水１１１１立方米；内蒙河套

若以内蒙地区有耕地６０万公顷，引水５０亿立方米，亩均５５５立方米。

的引水水平计算，宁夏每年可节水３７．５亿立方米，为山东多年平均引水量的５０％强，更何况内蒙和其他省份也有浪费现象。黄河下游的山

东省农业用水同样浪费严重，滨洲、东营等黄河下游地区多年平均农业用水量４００立方米／亩，而根据科学分析，主要农作物一生平均用水量分别为：小麦３３０立方米／亩、水稻４７０立方米／亩、玉米２９９立方米／亩、棉花１２３立方米／亩，四种作物平均用水量为３１０立方米／亩。以滨洲、东营地区用水标准，宁夏４５万公顷耕地应用水２７亿立方米，可节水４８亿立方米；内蒙６０万公顷耕地应用水３６亿立方米，可节水１４亿立方米。仅宁夏灌区和内蒙灌区可节水６２亿立方米。

３．２节水灌溉措施基本没有利用２．实行洪水资源化调度，风险巨大

黄河流域农业灌溉基本没有采取。节水措施包括输水、进田、生于２．１滩区农业损失

２水的收集等环节。输水取得衬砌是防止渠道渗漏的有效措施，近年来，黄河下游宽河道河槽两侧有广阔的滩地，滩区面积约３１０１ｋｍ，

占河道面积的８６％。被左右摆动的河槽和生产堤所分割，共形成１２０滨洲市对大型输水渠道进行了衬砌，有效防止了水资源在输送过程中多个１．５～洼地、堤河的损失，据水利部门技术人员讲，平均节约水资源１０％左右，但是有大８．０ｋｍ宽窄不等的自然滩。滩地存在着大量串沟、等自然地貌，还有平行河道的控导工程、生产堤，以及村庄、避水村台、量的田间沟渠当前没有衬砌节水措施，节水空间巨大；进田这个环节，房台等人工构筑物。每块滩区大体上是上下窄中间宽，滩面的纵比降农村使用小白龙灌溉的，平均比大水漫灌的节水４０％强，但只有少部与相应河段的河道纵比降基本相同。近几年，来水严重偏枯，主槽淤积分田地使用小白龙灌溉，节水空间同样巨大；剩余水收集方面，滨洲各

从以上情况和漫滩机遇很多，不同地点流量变化在２０００～４０００ｍ３／ｓ之间，有的串地基本没有相应措施，剩余水全部随排沟入海，损失严重。

节水灌溉、有效收集剩余水等措施，沟１８００ｍ３／ｓ的洪水可能过流，局部漫滩受淹，流量４０００ｍ３／ｓ的洪水看，如果各地都采取了渠道衬砌、

可大部漫滩，６０００ｍ３／ｓ以上的洪水滩地全部淹没。滩面横比降大于河节水效果即将显著。道纵比降，“二级悬河”严峻，有大洪水夺流滚河、顺堤行洪的危险。山４．结论

从长远看，黄河流域水资源缺乏已经是经济和社会发展，甚至是东黄河滩区总面积１３１０ｋｍ２，耕地９．０万ｈｍ２，区内居住着８９４个自然

构建和谐社会的制约因素村６１．９４万人。，科学地开发利用黄河水资源，维持黄河健

按照“两个转变”的要求，实施黄河洪以上情况表明，如果黄河流域发生大的洪水，而三门峡、小浪底等康生命，是我们义不容辞的责任。

大型水利枢纽工程存水过多，需要集中排放，保证工程安全，下游滩区水管理，对大型水利枢纽进行风险调度，实现黄河洪水的资源化，环节

黄河水资源短缺的矛盾是必然的。但是，风险调度要承担巨大的风险，必将大范围漫滩进水，滩区农业损失就非常巨大。

我们要以高度的责任感，尽可能减少风险。要达到这个目标，除了采取２．２河道工程损失

人民治黄以来，修建了大量的河道整治工程，为稳定流路，保障黄相应的技术措施，包括：调水调沙（刷深河槽，增大漫滩流量）、天气预

预测洪水等外，还需要减小黄河水资源紧缺的压力。河防汛安全和滩区群众生产安全作出了贡献。仅滨城区境内就有控导报、减小黄河水资

工程２３．９公里，投资巨大。如果河道流量超过４０００立方米每秒，这些源紧缺压力的有效途径就是黄河流域的节水，特别是农业灌溉的节控导工程将会全面漫顶过水，造成毁坝，损失严重。水。在这个意义上，黄河洪水的风险调度与节水是互补关系，是开源与

节流的关系，目标都是保障黄河水资源供给，两个方面不可偏废，这才２．３大型水利枢纽淤损严重

风险调度主要针对黄河洪水资源，黄河洪水的最大特点，也是最是科学的态度。因为上游节水可以补充水资源，从而提高水利枢纽的令人头疼的问题是泥沙含量大。对黄河洪水进行年内和年际调蓄，必风险调度安全率。科将使大量泥沙淤积在水库库区，造成水库库容的损失。虽然我们把调●水调沙列入了正常的生产运行，但不能根本解决水库库容的淤损问参考文献】【

滨州水利年鉴东营水利年鉴［］《》、《》１．题。

浅谈黄河滩区安全耿明全［］，《》２．２．４防洪安全和政治风险

浅谈滨城黄河防洪工程建设》．黄河历史上是中华民族的心腹之患，它“三年两决口”给沿黄人民［３］王光国，《

何大伟等，《黄河流域灌溉农业的发展对黄河水量和水质的影响》［４］于涛、．大来了深重的灾难。１９４６年人民治黄以来，实现了６０年岁岁安澜，为

转变下游引黄灌溉模式合理利用黄河水资源》申继先等，《［５］张会敏、．

党和国家赢得了世界声誉。如果防洪安全不能保障，将产生极坏的政治影响。

［责任编辑：张艳芳］

６５８

前沿

CHINAWATERRESOURCES2010.21

浅议黄河流域水权转换问题与对策

杨一松，卞艳丽

（水利部黄河水利委员会黄河水利科学研究院，450003，郑州）

关键词：水权转换；灌区；节水；对策中图分类号：TV213.4+D923.2自2003年水利部黄河水利委员会（以下简称黄委会）与宁夏、内蒙古两自治区共同开展水权转换试点工作以来，水权转换工作取得了巨大成就，不仅为宁蒙灌区节水改造筹措到了一定的资金，也为宁蒙地区发展工业提供了必需的水资源，促进了当地的经济发展。由于我国水权转换工作起步比较晚，水市场还处于萌芽状态，水权转换实施过程中难免存在一些问题，不仅不利于黄河流域水权转换工作的顺利进行，而且有可能危害我国的粮食安全与生态安全。

文献标识码：A

文章编号：1000-1123（2010）21-0016-02

自治区的水量，通过自治区政府文件明晰到市（地）级，但以此作为初始水权分配方案并用于未来转换水权则不好操作，突出表现在：一是初始水权只分配到市一级，市以下以县或灌区为用水单元的用水户的初始水权并没有明晰；二是在初始水权分配中没有将支流水量量化，地表水和地下水没有进行统筹分配；三是初始水权分配方案中，没有明晰各个行业用水的优先次序及保证率等。所有这些不仅没有明晰用水户的用水权益，导致取水人权利、责任、义务的分离，还会给今后的水资源管理调度和黄河水权转换带来不便操作的麻烦。

3.灌区节水改造工程实施与管理

由于水权转换主要是通过灌区节水改造之后将节约下来的农业用水用于新兴工业，因此灌区的节水改造工程与管理直接影响到水权转换工作进行的顺利与否。目前灌区改造中总干渠、干渠、支渠的节水改造相对容易，不仅施工便利，而且投资较少，宁蒙灌区的节水改造工程也分散在众多灌区，不仅为今后进行节水改造工作带来许多不便，而且也不利于节水工程的统一管理。

4.灌区节水对环境的影响

依据现有的水权转换规划，工程通过节水改造后，宁蒙灌区渠道一般衬砌到斗渠一级，渠系水利用系数由

一、黄河流域水权转换存在的主要问题

1.初始水权分配问题

合法取得水资源使用权是水权转换的基础和前提。目前黄河流域水资源分配执行的是1987年《黄河可供水量分配方案》，以黄河流域多年平均天然年径流总量为580亿m3计量，其中210亿m3水量为河道内输沙等生态用水，370亿m3水量被分配到沿黄各省（自治区）以及河北省和天津市。为了充分发挥黄河水资源生态效益与社会效益，1999年国务院授权黄委会统一调度黄河水量。在实施水权转换的过程中，宁夏和内蒙古两自治区虽制定了初始水权分配方案，把国务院“1987年分水方案”分配给本

2.灌区节水量估算与投资

宁蒙引黄灌区节水量的估算直接影响到可以用来进行转换的水量。灌区节水量估算越高，用于进行水权转换的水量就会越大，这虽然可以满足地方经济快速发展的需要，但是必然会对引黄灌区的农业生产产生一定的影响。宁蒙灌区节水潜力到底有多大，节水规模多大较为合适，不同学者的研究结果有很大差别，节水量也是从30多亿m3到50多亿m3不等，而且大多没有考虑到节水工程改造的投资。灌区的节水量与投资规模息息相关，要使水权转换工作顺利进行，对灌区的节水量与投资应有一个科学的估算。

0.32~0.46提高到0.70~0.84，节水量

达到34.71亿m3。灌区节约用水后对灌区与当地的生态环境有何影响，目前尚不确定。由于生态影响有一个时滞效应，其发生可能要十几年甚至几十年的时间，而且发生后造成的后果难以估计。

5.农民增收减负问题

节水工程投资的受益人是水行政主管部门（个别是渠道管理部门），而非用水户特别是农业用水户。目前水权转换减轻农民的负担主要是减少农业用水的水费支出，其效果并不显著。因此，今后的水权转换工作还要考虑到在为农民减负的同时，如何使农民实实在在地增加收入。

收稿日期：2010-08-17

作者简介：杨一松（1971—），男，高级工程师。

基金项目：国家“十一五”科技支撑计划项目（2006BAD03A15）、黄河水利科学研究院基金项目（黄科发200603）。

水16

前沿

2010.21中国水利

二、解决问题的对策

造中获益，而且对灌区节水改造工程目前灌区节水改造工程对水土环境的质量、工程安排、工程进度没有太影响不明确的情况下，渠系节水改造1.初始水权确定

多发言权，这不仅不利于灌区节水工程不易安排到支渠以下。

我国是一个传统的农业大国，目改造工程的实施，也给灌区节水改5.农民增收减负问题

前正进行着工业化和城市化的社会造工程的管理与维护带来很大不通过水权转换解决农民增收减负发展进程，在分配水权过程中既要顾便。另外水权转换规划中要求点对问题是很困难的，因为这不是流域机及农业用水的需要，也要考虑到工业点（转换项目用水量直接对某一段构或是水行政主管部门所能够做到与城市发展的需要，应该统筹兼顾，渠道）安排项目，实施过程中发现新的，而是需要各级政府的共同努力。但有计划有步骤地分步实施。黄河流域建项目在立项过程中的不确定因素是如果通过水权转换初步解决农业节的初始水权分配，目前应该以1987多，不好确定项目先后次序,如果点水的建设资金问题，解决工业化与城年《黄河可供水量分配方案》为基准对点确定渠段衬砌，则会出现渠道市化用水问题之后，一方面争取国家分配到沿黄各省（自治区），再将水权衬砌隔断的现象。

对灌区增加维护费用，最终实现农业分配到市县并进一步分配到各行各为从根本上寻找到解决办法，首在用水定额内免费用水；一方面鼓励业，基于保护农业生产和维护国家粮先要求地方水行政主管部门在编制通过实施水权转换的新建工业项目培食安全的目的考虑，目前农业用水份水权转换规划时要按灌区进行，在进训与招收录用灌区农民，可为灌区农额不能削减。为了进一步明确水权，行灌区节水改造工程时也应以灌区民增收减负带来新的突破。■

各省（自治区）应将农业用水分配到为单位实施；其次应规定在灌区节水参考文献：

各个灌区，细化后的分配方案报黄委改造工程实施过程中要有灌区参与，[1]王亚华，田富强.对黄河水权转换试点

审核通过并报水利部备案。这样不仅同时规定必须经灌区同意方可对该实践的评价和展望[J].中国水利，2010（1）.

有利于水资源的依法管理，使水权转灌区节水改造工程进行验收；最后应[2]李国英.对黄河水权转换的思考[J].

换有章可循，也有利于保护灌区的用规定灌区节水改造工程运行维护费治黄科技信息，2010（1）.

水权，避免农业用水被挤占。

要专款专用，直接归灌区使用。

[3]李国英.黄河水权转换成效及进一

2.灌区节水量估算与投资

4.灌区节水对环境的影响

步开展的目标与措施[J].中国水利，

在进行灌区的适宜节水量估算随着水权转换工作的进一步深2010（3）.

时，要充分考虑到不同计算方法带来入，渠道衬砌等节水工程建设的进[4]刘晓岩，席江.黄河水权转换工作中

的差异，尽可能减少人为因素的影行，有可能会产生灌区地下水水位下应重视的几个问题[J].中国水利，2006（3）.

响，使灌区适宜节水量科学合理，为降、植被退化等生态问题。除了考虑[5]刘佳，薛塞光.黄河流域宁夏水权转

水权转换提供基础。

出现生态问题后的补偿与恢复外，还换实践与关键技术探讨[J].宁夏大学学在节水投资方面，由于不同灌要考虑如何有效地预防生态问题的报（自然科学版），2009，30（4）.

区、不同渠系达到相同节水量的施工出现。因此除了在计算水权转换总[6]杨向辉，郑垂勇，陈洪转，等.我国水

环境不同，其对节水投资的影响也不费用时应计算生态补偿费外，还需权转换的制约因素分析[J].水利经济，

同，郭北玲研究表明，从水权转换价要在灌区实施节水改造工程总体规2006，24（4）.

格考虑，从干渠到支渠再到斗渠，价划中就加以考虑加强对地下水监测[7]郭素珍,李美艳.内蒙古黄河流域水资

格越来越高。因此，在估算节水投资和建立生态影响评估机制。在安排源与水权转换[J].内蒙古水利，2005（2）.

过程中，应充分考虑到这种差别，在不同灌区进行节水改造工程时，应[8]张霞，程献国，姜丙洲.宁夏引黄灌区

水权转换工作中，应合理安排节水工优先完善那些节水设施较好的灌适宜节水潜力分析[J].中国水利，2010（1）.

程项目，慎重考虑工程建设顺序，使区，之后再逐渐安排其他灌区。这样[9]张会敏，黄福贵.黄河干流灌区节水

水权转换各方利益得到体现和保护。

一方面可以尽可能早地开展灌区水潜力及水权转换理论探索[M].郑州:黄3.灌区节水改造工程实施与土环境监测工作，积累足够的观测河水利出版社，2009.

管理

监测资料，对灌区节水改造工程进[10]袁东良，王铁民，邢芳.宁夏、内蒙古水

目前水权转换节水工程投资主行科学的生态影响评估，尽早了解权转换总体规划[J].中国水利，2007（19）.

要是投向水行政主管部门而不是直灌区节水可能带来的生态环境问[11]郭北玲.宁夏引黄灌区不同形式衬

接到灌区，且各灌区又属于地方各级题；一方面可以逐步积累、总结经砌渠道水权转换价格计算探讨[J].中国水行政主管部门的下属单位，灌区直验，保证今后灌区节水改造工程顺水利，2009（12）.

接管理部门不仅难以从工程节水改

利实施，避免出现生态危机。另外，在

责任编辑

车小磊

17水

·8·

山东黄河河务局供水局成立十周年专刊

2012.11

浅议黄河流域水资源承载能力

徐进进1，苏茂荣2，袁占军

1

（1.黄河水利委员会供水局，河南郑州450003；2.河南河务局供水局，河南郑州450003）

【摘要】根据目前黄河水资源现状及开发利用情况，从影响流域水资源承载力前景的因素、农业

发展战略对水资源需求的变化、经济发展对水资源需求的变化等方面对黄河水资源承载潜力进行了分析，提出了增强节水意识、建立合理的水价形成机制、完善水权制度等提高黄河水资源承载能力的对策。

【关键词】黄河流域；水资源；承载能力；节水【中图分类号】TV213.4

【文献标识码】B

【文章编号】1009-6159（2012）-11-0008-02

黄河是我国第二大河，自西向东，流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、陕西、河南和山东7省（区），注入渤海，全程5464km。集水面积超过1000km2的入黄支流76条，其中上游43条，中游30条，下游3条，最大支流为渭河。黄河流域河网密度不均，中游黄土高原区河网密度在全流域中较高，最高达到3.89km/km2。1流域水资源状况

1.1降水量黄河流域1998—2011年14年平均降水量为455.35mm，降水分布很不均匀。选取黄河干流主要水文站，分析实测径流量变化。2011年黄河干流唐乃亥、兰州、头道拐、花园口和利津站实测径流量分别为211.20亿m3/s、284.10亿m3/s、162.90亿m3/s、287.10亿m3/s和184.20亿m3/s，与上年度比较，唐乃亥、花园口、三门峡和高村4站分别增大7.2%、3.9%、3.6%和1.5%，其余站减小；与1987—2000年平均值比较，龙门偏小15.9%，利津、高村偏大29%和13.8%，其他站偏大幅度在0.9%~9.3%之间。总体表现为东南多雨、西北干旱，平原降水多于高原，山地降水多于盆地，总体趋势是东南向西北递减。18.9%。利津站以上区域降水总量3758.94亿m3，利津站实测径流量184.20亿m3，利津站以上区域还原水量379.78亿m3（还原水量中地表水耗水量326.79亿m3、水库蓄水量增大52.99亿m3）。利津站天然地表水量为563.98亿m3，比上年增大17%。1.3地下水资源量2011年黄河花园口站以上区域地下水资源量为374.46亿m3（已扣除山丘区与平原区地下水资源量间的重复计算量28.46亿m3），其中与天然地表水量间的重复计算量为279.80亿m3。利津站以上区域地下水资源量为402.72亿m3（已扣除山丘区与平原区地下水资源量间的重复计算量31.46亿m3），其中与天然地表水量间的重复计算量为296.26亿m3。1.4水资源总量2011年黄河花园口站以上区域水资源总量为638.87亿m3，其中天然地表水量544.21亿m3，与天然地表水量不重复的地下水资源量94.66亿m3。利津站以上区域水资源总量为674.44亿m3，其中天然地表水量563.98亿m3，与天然地表水量不重复的地下水资源量110.46亿m3。2水资源开发利用现状

2002—2011年沿黄地区平均总用水量484.5亿m3，水资源开发利用率达50%以上，远远超过了国际上公认的40%警戒线。黄河河川径流利用有相对集中的特点，在干流主要是上游的宁蒙河套平原及下游的黄淮海平原；在支流主要是渭河、汾河及涑水河、湟作者简介：徐进进（1981—），女，政工师

1.2地表水资源量2011年黄河花园口站以上区域降水总量3602.55亿m3，花园口站实测径流量257.10亿m3，花园口站以上区域还原水量257.11亿m3（还原水量中地表水耗水量206.85亿m3、水库蓄水量增大50.26亿m3）。花园口站天然地表水量为544.21亿m3，比上年增大2012.11山东水利·

9·

水、洛河、沁河等河谷盆地。用水的主要部门是农业灌溉，平均年引用河川径流362亿m3，耗水284亿m3，占总耗用河川水量的92%。工业及城乡生活年引用河川径流33亿m3，耗水23亿m3，占总耗用河川水量的8%。黄河水资源的缺乏，一方面加剧了黄河流域水资源供需矛盾，严重影响到黄河中下游地区经济发展、生态环境的改善和人民生活水平的提高；另一方面加剧了水沙关系的不协调性，造成黄河下游河床淤积抬高，河道主槽萎缩，导致黄河不能够实现可持续发展。和自然水资源系统耦合的综合体现。增强区域流域水资源承载能力必须从扩大流域水资源的自然开发外延或从增强单位水资源的社会利用内涵两方面入手。对于黄河流域来说，为使水资源最大限度地支持当地自然生态—社会经济系统，必须重点注意以下几个方面的问题。4.1增强民众节水意识农业用水占总用水量的80%以上，但目前农业灌溉方式大多还采用大水漫灌的方式，如果改为滴灌等节水方式，将会节约大量的水资源。在工业用水方面，废水的再利用、循环利用还远远达不到要求，水资源浪费现象非常严重，所以黄河流域水资源开发利用的重点在水资源的节约。但是目前黄河流域宣传力度远远不够，多数民众并没有意识到节水的重要性。因此，应利用报纸、网络等多种方式广泛宣传节水的重要性，鼓励民众参与到治水、管水中来。3水资源承载潜力

据统计，近10年来，农业用水一直占黄河总用水量的80%~85%，随着沿黄地区经济的发展，黄河流域的农业用水将进一步被挤占，今后农业用水的方向只能依靠节水灌溉。同时由于水资源总量的制约，在工业用水方面必须发展节水型工业和调整工业结构。根据黄河水资源现状及发展趋势，今后水资源需求变化主要受到以下几方面的影响。4.2建立合理的水价形成机制黄河水资源条件日益复杂，可利用水量逐渐减少，而地方经济社会发展所需要的水量却逐渐增加，供需矛盾将日趋尖锐。目前，黄河水的取用成本、终端水价及水资源费征收标准均偏低，水利工程水价仍低于供水成本，各类水价比例关系和计征方式不合理，这些都不利于用水户节水意识的提高，以及水资源的合理配置。因此，必须建立合理的水价形成机制及管理体制，使水价的管理规范化、法制化，使供水管理具有自我积累、自我发展的能力，实现良性循环，促进水资源的可持续利用。3.1农业发展对水资源需求的影响农业用水是沿黄地区的用水大户，因此水资源条件是农业发展的基本要素，具有不可替代性，农业对水资源的需求变化也势必会影响到整个区域的水资源需求状况。在社会经济发展过程中，为了使人类对粮食的需求和社会经济的发展得以保证，就需要针对不同的情况进行农业政策的调整，对于人均水资源拥有量不高的地区，要以种植业逐步向畜牧和林业转化，提高农业效益，并且深入开展节水技术研发等措施，解决水资源瓶颈约束。4.3建立水资源统一管理机制目前，黄河流域水资源管理尚未引入真正意义上的市场机制，仍属集权型控制的管理方式。根据水资源自然属性和利用规律的客观要求，今后，要以取水现状为基础，考虑基本人权、自然水文地理、生态环境、经济发展以及社会公平等诸多因素，明晰黄河流域各区域水资源的使用权，为建立黄河流域水权交易市场、促进区域间的水资源优化配置奠定基础。参考文献[1]罗清.黄河流域水资源承载能力研究[J].中国水利水电科学

研究院,2006.

3.2经济发展对水资源需求的影响随着我国工业化发展的加快，社会主义市场经济的逐步建立和完善，工业用水的水源品质和保障能力，对工业经济发展的影响日益加深。黄河流域社会经济也正处于快速发展阶段，尤其在经济基础较好或具有资源优势的地区发展尤为突出，这势必会使目前水资源供需矛盾已很尖锐地区的水形势更加严峻。因此，调整产业结构，提供高效用水和清洁生产是维持经济持续增长的关键。而且，为从根本上解决水紧缺的问题，近期依靠区域水利工程和节水，中长期依靠节水和调水才是基本的方向和措施。[2]汪恕诚.水环境承载能力分析与研究[J].水利发展中心,2002

(1).[3]

张丽,董增川,张伟.水资源承载能力研究进展与展望[J].水利水电技术,2003(4).

4发展对策

黄河流域水资源承载能力是沿黄社会经济系统（责任编辑赵其芬）

第34卷第11期2012年11月人民黄河YELLOWRIVERVol．34，No．11Nov．，2012

【水资源·水环境】

强化黄河流域入河排污口监管的措施和建议

杨文博，张

颖，李

昊，张军献

（黄河流域水资源保护局，河南郑州450004）

摘“红线”、要：入河排污口的监督管理是水资源保护工作的重要抓手和切入点，是落实入河污染物总量控制保障水质

安全的重要手段。近年来，黄河流域入河排污口的监管存在职能交叉、管理链条衔接不顺畅、认识不一致、非法排污、超标排污等问题，由此提出了严格设置审批、明确管理权限、强化执法检查等进一步加强流域入河排污口监管的对策措施。关

键

词：入河排污口；水资源管理；监督；黄河流域

文献标识码：A

doi：10．3969/j．issn．1000-1379．2012．11．018

中图分类号：X832；TV882．1

MeasuresandSuggestionstoStrengthenSupervisionandManagementofPollution

DischargeOutlettoRiversintheYellowRiverBasin

YANGWen-bo，ZHANG-Ying，LIHao，ZHANGJun-xian

（YellowRiverBasinWaterResourcesProtectionBureau，Zhengzhou450004，China）

Abstract：Supervisionandmanagementofpollutiondischargeoutlettoriversarethebasisandkeyelementtowaterresourcesprotection．Itisalsothereareseveralproblemsexistedanimportantmeansofimplementingpollutionload“redline”controlandwatersafetyguarantee．Inrecentyears，

insupervisionandmanagementtodischargeoutletintheYellowRiverbasinsuchascrossoverlappingfunctions，unsmoothconnection，differentun-derstandings，illegalandexcessivedischarge，etc．．Itthereforeputsforwardstrategiessuchasimplementingstrictdischargeconsent，clarifyingad-ministrationfunction，andstrengtheninglawenforcement．

Keywords：pollutiondischargeoutlettorivers；waterresourcesmanagement；supervision；YellowRiverbasin

黄河是我国西北和华北地区的重要水源，承担着为全国12%的人口、15%的耕地提供生产、生活用水，并向天津、青岛等城市远距离调水的任务。做好黄河流域水资源保护工作，保障沿黄各省（区）供水水质安全，与维护人民群众切身利益、维持经济社会和谐发展息息相关。

入河排污口监督管理是法律赋予水行政主管部门和流域管理机构的重要职能，也是水资源保护的重要抓手和落实入河“红线”污染物总量控制的重要手段。强化入河排污口监管对保护水质安全，促进水资源可持续合理控制入河污染物总量，

利用与经济社会可持续发展具有重要作用。

退水和排污共存；⑤城市生活污水污染严重；⑥90%以上为老排污口。

1．2流域废污水量

20世纪80年代黄河流域废污水年排放量为20据统计，

90年代末达到41亿t，亿t，之后略有增加，持续维持在42亿t左右。

1．3水资源质量状况

《黄河水资源公报》，2006—2010年全流域Ⅰ～Ⅲ类根据

劣Ⅴ类水质河长所水质河长所占比例基本维持在40%～44%，占比例维持在31%～37%的较高水平。

（1）黄河干流：2010年与2006年相比，干流水质有较大好转。Ⅰ～Ⅲ类水质河长所占比例由58．6%上升至88．8%，Ⅳ～Ⅴ类水质河长所占比例由38．3%下降为11．2%，劣Ⅴ类水质河长所占比例由3．1%降至0。

（2）黄河支流：总体水质变化不大。Ⅰ～Ⅲ类水质河长所占比例增加0．2%，Ⅳ～Ⅴ类水质河长所占比例减少0．5%，劣Ⅴ类水质河长所占比例增加0．5%。

收稿日期：2012－09－10

作者简介：杨文博（1984—），男，河南偃师人，助理工程师，主要从事水功能区、

。入河排污口监督管理工作

E-mail：13838581152@163．com

1

1．1

基本情况

入河排污口数量及分布

据调查，黄河流域现有入河排污口总数约2000个，其中直

接排入黄河干流的124个、省界缓冲区内入河排污口32个。受区域经济发展需求、水系分布、河势变化等因素影响，流域入是河排污口的分布主要有以下特点：①大多分布在黄河支流，黄河水污染及其治理的重点，分布在干流的数量相对较少；②多分布在资源优势明显的区域，并大部分分布在沿河大中城市附近；③能源化工产业集中的区域排污严重；④农灌集中式

·52·

人民黄河2012年第11期

统计资料表明，近10a流域水质总体恶化趋势初步得到遏2003—2004年流域污染最重，制，黄河干流水质明显好于支流，之后水质有所好转。然而，目前黄河流域全年水功能区水质达标率仅有43．8%，低于全国平均水平，全流域劣Ⅴ类水质河长仍占总评价河长的34%，黄河流域水资源保护仍然面临严峻的挑战。

（4）一些企业法制观念和环境意识淡薄，未按国家法律法规要求履行入河排污口设置程序。有的认为环境影响报告书企业入河排污已完成审批程序，而不再受水行政部门批复后，

排污口设置同意的约束，致使有些企业因此规避了排污口设置同意。

（5）历史欠账过多，违法排污、超标排放等现象依然存在。黄河流域多为经济欠发达地区，治污能力有限，城镇生活污水处理率远低于国家规定标准。一些老工业是依托资源优势设立，多为粗放型、高耗能、重污染企业，长期以来，人们对环境资源的价值认识不够，片面追求经济发展速度和经济效益；国家法规在有些地区没有得有关水资源保护和水污染防治的法律、

到很好的贯彻实施，治污成本高，违法成本低，使得违法排污、超标排放，甚至偷排等现象依然存在。

2存在的主要问题

虽然近年来流域机构和流域省（区）水利、环保部门在保护

黄河水资源，加强入河排污口监管方面已开展大量工作，但尚未建立健全顺畅的流域与区域管理相结合、水利与环保相联合的水资源保护和水污染防治运行机制，而部分省（区）对入河排认识不一致，加之流域入河排污口多为新《水污口管理薄弱、

实施前设置，历史欠账太多，导致了流域内部分地区入河排法》

污口设置混乱，非法排污、超标排污等问题比较突出。主要有以下几方面问题：

（1）法定职能交叉，管理链条衔接不顺畅，造成管理混乱甚至缺失。目前，入河排污口设置及监督管理主要涉及环境保护《水污染防治法》和水行政两部门。环保部门依据对水污染防治实施统一监管，负责环境影响报告审批、发放排污许可证、污染源达标治理与监管等全过程，其中环境影响评价对于建设项目拥有一票否决权，这包括排污口设置的最终审批；水行政部《水法》门依据等有关规定，在水资源保护范畴内开展纳污能力提出限制排污总量意见、同意入河排污口设置等，两者既核定、

。《水法》有衔接又有交叉第三十四条规定：在江河、湖泊新建、改建或者扩大排污口，应当经过有管辖权的水行政主管部门或者流域管理机构同意，由环保部门负责对该建设项目的环境影。《水污染防治法》响报告书进行审批第十七条也有相同内容的条款。

上述规定既明确了同意入河排污口设置是水行政部门和流域管理机构实施的一项独立的行政许可，同时也明确了该行政许可是审批建设项目环境影响报告书的前置条件，两个行政许可是一个先后衔接的关系。但目前尚未对此建立一个相应的工作程序，导致在实际操作中，存在环保部门不以排污口设置同意为前提而批复环境影响报告、颁发排污许可证的现象，致使有些企业因此规避了水行政部门的排污口设置审查。

（2）有些地方水行政部门没能正确理解水利部《关于加强《入河排污口监督管理办是入河排污口监督管理工作的通知》

法》的完善和补充，忽视了水行政部门对那些将对重要水功能区水质或水生态安全产生重大影响的排污口，可以提出单独编制入河排污口设置论证报告的要求并进行专题审查的职责。在实际工作中只注意到取水许可，而忽视了同意排污口设置也是水行政部门的一项行政行为，导致取水许可涵盖了排污口许可。

（3）流域内各省（区）政府及水行政部门在入河排污口监水资源保护及排污口管理薄管问题上认识不一致和不到位，

弱，个别省（区）机构不健全、经费支持不足，缺少统一行动。受职能划分和利益制约，部分地方水行政部门对排污口管理存在“不让管、不敢管和不想管”的现象。

3建议及措施

2011年以来，中央关于加快水利改革发展的一系列决策部

署，对实行最严格水资源管理制度提出了明确要求，同时明确“红线”，了建立水功能区限制纳污从严控制入河湖排污总量的具体管控目标。黄河流域特殊的河情水情、自然条件和经济社“承载能力低、会发展要求，决定了流域水资源保护面临着环境压力大、生态环境脆弱”的严峻形势。要实现上述目标，迫切需要进一步加强水功能区和入河湖排污口的监督管理，逐步形成有黄河流域特色的水资源保护机制和水功能区纳污“红线”管理模式。

（1）紧紧围绕2011年中央“一号文件”和中央水利工作会议精神，进一步提高认识，理清思路，着力提高流域各级水行政部门对排污口的监管能力和水平，科学核定水域纳污能力，严格入河排污口的监管和审批，加强入河排污总量控制，全面落实最严格的水资源管理制度。

（2）规范入河排污设置同意与环评审批的衔接关系。建议国务院主管部门尽快建立一个相互衔接的工作机制，流域各省（区）政府协调环保、水利部门出台入河排污口设置审批程序的“水行政部门在批复入河排污口设置时，衔接办法，使应征求环保部门意见；环保部门在批复环境影响报告书时，涉及入河排污的，应当有水行政部门或流域机构出具的入河排污口设置同意文件”的有关法规具有可操作性。

（3）深入贯彻落实水利部批复黄河流域入河排污口监督管明确事权，分清责任，精心部署，扎实工作，加强协调，理权限，

督促检查，强化流域入河排污口管理。

（4）理顺入河排污口设置同意和取水许可的关系。以退水约束取水，加强二者的衔接，依法严格审批入河排污口设置，对不符合要求的一律不予入河排污许可。凡涉及入河排污的建设项目，均须单独进行入河排污口设置论证，将排污口设置按照规定程序先期进行审查审批。

（5）强化管辖范围内水功能区、省界，入河排污口等的监督深化流域机构与流域内各省（区）水行政部门联合执法检管理，

查，加大执法力度。在定期向沿黄省（区）发布水资源质量公告的基础上，发现重大问题时，及时向有关省（区）通报。

（下转第56页）

·53·

人民黄河2012年第11期

3．2泰安市水环境信息管理系统

泰安市水环境信息管理系统以数字地图为基础，通过Ma-

（4）预测模型系统具有友好的界面和人机交互功能，是一“十二五”种大众化的工具。为更好地完成规划中对中小河流重点河段治理这一目标提供了高效的平台。

pObjects控件实现对河流水质数据、实物的地理位置等信息的查询、统计、评价以及分析结果的可视化输出，预测河段排放污染物对河流水质的趋势影响，并在数字地图上模拟显示。该系空间查询和属性查询、水质预测、水质评价统由数据信息管理、

和数据输出与打印等功能模块组成

［16］

参考文献：

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。数据流程见图2。

图2基于GIS的泰安市水环境信息管理系统数据流程

采用一维水质模型对泰安市各条河流进行预测，并进行各种查询。结合泰安市水资源及其开发利用综合评价，研究水质管理信息系统的可行性和可操作性，开发泰安市水环境信息管理系统，实现以人为主导，利用计算机软硬件进行信息的收集、储存、更新和维护，支持组织集成化的人机系统，结合GIS所提供的地理分析功能，使水环境分析能力得到很大提高。

4结语

（1）先将泰安市预测河段概化为多个分段，分别对其进行水质模拟，提高了预测精度。经过多次试验，步长设置为500～1000m，对小分段进行不同颜色渲染，河流污染状况实现可视化。

（2）将组件式GIS与水质模型结合起来，对河流污染事件不仅反映了预测河段的水环境容量状况，而模拟可视化输出，

且可依据GIS的可视化功能了解事发地点与污染事件发展的时空联系

［17］

。

（3）泰安河流水环境安全问题一直备受各方关注，通过水环境信息管理系统，能够及时了解污染物在河流中的浓度分布“预防为主，特征，以达到防治结合”的目的。通过多次试验表明，一维水质模型与GIS的集成可以基本满足对泰安市河流水环境容量计算的要求，很大程度上缩短了人工操作时间，降低了人为误差。

【责任编辑王琦】

櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂（上接第53页）

（6）提高监测能力。强化流域水质监测行业管理，加强监测能力建设，提高监测覆盖率，确保完成国家提出的水质监测目标。

“顶层设计”，（7）加强必要的基础设施建设，做好夯实基础，提高能力。进一步加强执法、评价评估、信息化等基础设施与能“一号文件”力建设。全面落实2011年中央和中央水利工作会议对水资源保护的要求，加强队伍建设，加大执法检查力度。

（8）做好黄河水资源保护专项规划，并着重做好其中的入突出水生态保护修复工程和已设排污口整河排污口布设规划，治工程。

（9）加强宣传，营造氛围。通过舆论宣传和典型案例的报道，广泛、深入地做好流域水资源保护宣传工作，提高社会对水资源保护的知情度，赢得各方面的理解、支持和配合，为全面加强流域水资源保护营造良好的舆论氛围。

【责任编辑

王

琦】

·56·

水 环 境 水利技术监督 2013年第3期

山西黄河流域水功能区 入河排污口现状调查

高钦山

（太原市水文水资源勘测分局，山西太原 030002）

【摘 要】 对山西黄河流域105个水功能区涉及的70多个县（市、区）、68条大小河流的入河排污口的调查情

况进行了介绍，并对规模以上的231个入河排污口进行了汇总统计，对入河污染物进行了水质评价和等标污染负荷评价，为实行最严格的水资源管理制度提供了一定的技术支撑。

【关键词】 黄河流域；水功能区；入河排污口；调查 【DOI编码】 10.3969/j.issn.1008-1305.2013.03.003

【中图分类号】 X83 【文献标识码】 A 【文章编号】 1008-1305（2013）03-0008-04

1 概况

为了进一步加强入河排污口监督管理，全面促进水资源保护工作，山西省水文水资源勘测局全面开展了山西黄河流域水功能区入河排污口调查工作。以2011年为基准年，对山西黄河流域105个水功能区涉及的70多个县（市、区）、68条大小河流的入河排污口进行了调查，查清了流域内各水功能区入河排污口的数量、位置、排放方式、污水性质、废污水量等。

山西黄河流域位于东经110º14´22\"至113º32´44\"，北纬34º35´40\"至40º41´37\"之间，分布于山

2

西省的西部及中部，流域总面积97138km，约占黄河流域总面积的12.9%，山西省总面积的62.2%。流域纵跨山西南北，为一狭长地域，由北至南包括朔州市西北部、忻州市西部、吕梁市、太原市、晋中市西南部、临汾市、运城市、长治市西南部及晋城市的大部，共70多个县（市、区）。

流域地处黄河中游，主要河流有汾河、沁河、

2

涑水河等，流域面积97138km，其中较大的河流有2条，分别是汾河和沁河。主要河流还有涑水河、昕水河、三川河、文峪河。

流域人口较为集中，工农业经济发达，工业废水、城镇生活污水排放量较大，河流污染十分严重。

本次调查主要针对山西黄河流域水功能区涉

·8·

及的9个市70余个县（市、区）的工业、生活及

混合排污口，涉及68条大小河流，调查的重点是汾河流域和流经各大中城市附近的河段。

[1]

调查包括山西黄河流域水功能区内各类入河排污口的数量、地理位置、布局及排污特性、废

[2]

污水入河量、主要污染物入河量及入河浓度等。对调查到的排污口选择入河废污水量200t/d以上或5万t/a以上进行水质水量同步监测并进行了统计，监测因子选取流量、pH值、化学需氧量、氨氮、氰化物、挥发酚、砷、镉、六价铬、汞、铅、石油类、总磷、总氮和BOD5等15个项目进行污染

[2]

物浓度评价和等标污染负荷评价。

2 入河排污口分布

参加本次统计的共231个入河排污口，其中一级水功能区中有排污口20个，其中保护区15个，保留区4个，缓冲区1个，各类水功能区污水的排放方式都以暗管居多。

二级水功能区的饮用水源区14个，工业用水区21个，农业用水区116个，景观娱乐用水区2个，过渡区10个，排污控制区48个。其中农业用水区入河排污口数量最多，占到流域排污口总数的

作者简介：高钦山（1973年-），男，工程师。

水 环 境 水利技术监督 2013年第3期 近一半，景观娱乐用水区排污口数量最少，还占不到排污口总数的1%，各类水功能区污水的排放方式都以暗管为主，详见表1。

3 废污水入河量

本次调查到的废污水入河量共59321.6万t/a，见表2。

表1 入河排污口分布（个）

排放方式

水功能区类型

保护区

一级 水功能区

保留区 缓冲区 合计 工业用水区 农业用水区 景观娱乐用水区

二级 水功能区

排污控制区 过渡区 饮用水源区 合计

合计

排污口

暗管

15 4 1 20 21 116 2 48 10 14 211 231

8 2 1 11 12 72 1 22 8 9 124 135

明渠 7 2 0 9 5 42 1 22 2 5 77 86

工业 8 0 1 9 12 65 0 23 10 10 120 129

生活 5 3 0 8 5 33 2 16 0 2 58 66

混合 2 1 0 3 0 16 0 5 0 2 23 26

常年 10 4 0 14 17 78 2 21 2 8 128 142

间断 5 0 1 6 4 38 0 27 8 6 83 89

污水性质

排放类型

表2 废污水及主要污染物入河量统计

功能类型

保护区

一级水 功能区

保留区 缓冲区 合计 工业用水区 农业用水区 景观娱乐用水区

二级水 功能区

排污控制区 过渡区 饮用水源区 合计

合计

排污口 （个） 15 4 1 20 21 116 2 48 10 14 211 231

废污水年入河量（万t/a）

906.0 434.8 31.4 1372.2 1312.6 23141.2 446.9 29963.7 1850.4 1234.6 57949.4 59321.6

主要污染物入河量（t/a）

所占比例

COD

1.53% 0.73% 0.05% 2.31% 2.21% 39.0% 0.75% 50.5% 3.12% 2.08% 97.7% 100%

778.9 223.5 6.1 1008.5 813.3 57968.5 409.4 50243.3 616.6 597.9 110649.0 111657.5

所占比例 0.70% 0.20% 0.01% 0.90% 0.73% 51.9% 0.37% 45.0% 0.55% 0.54% 99.1% 100%

氨氮 157.4 56.2 2.3 215.9 115.7 3798.1 62.9 9419.7 415.5 175.6 13987.5 14203.4

所占比例1.11% 0.40% 0.02% 1.52% 0.81% 26.7% 0.44% 66.3% 2.93% 1.24% 98.5% 100%

一级水功能区中调查到的废污水年入河量占流域废污水入河量的2.31%。其中废污水入河量最大的是保护区，废污水年入河量占流域废污水年入河量的1.53%；其次是保留区，废污水年入河量占0.73%；缓冲区占0.05%。

二级水功能区中调查到的废污水年入河量57949.4万t，其中废污水年入河量最多的是排污控制区，年废污水入河量占50.5%，其次为农业用

水区，废污水年入河量占39.0%；其余水功能区年废污水入河量依次为过渡区、工业用水区、饮用水源区；废污水入河量最少的是景观娱乐用水区，仅占0.75%。

4 污染物入河量

统计结果表明，山西黄河流域水功能区污染物入河量以COD和氨氮为最，其它指标的入河量都可

·9·

水 环 境 水利技术监督 2013年第3期 以忽略不计，其中COD年入河量111657.5t，氨氮年入河量14203.4t。

一级水功能区的COD年入河量为1008.5t，占流域COD年入河量的0.90%,其中保护区占流域的0.70%，保留区占0.20%，缓冲区占0.01%；一级水功能区的氨氮年入河量为215.9t，占流域氨氮年入河量的1.52%，其中保护区占1.11%，保留区占0.40%，缓冲区占0.02%。

二级水功能区COD年入河量110649t，占流域COD年入河量的99.1%。其中农业用水区占51.9%，排污控制区占45.0%，工业用水区占0.73%，过渡区占0.55%，饮用水源区占0.54%，景观娱乐用水区占0.37%；二级水功能区氨氮年入河量13987.5t，占流域氨氮年入河量的98.5%，其中排污控制区占66.3%，农业用水区占26.7%，过渡区占2.93%，饮用水源区占1.24%，工业用水区占0.81%，景观娱乐用水区仅占0.44%。详见表2。

5 入河污染物评价

对入河排污口中的15个监测因子进行水质评价和等标污染负荷评价，评价标准采用GB8978－1996

《污水综合排放标准》及行业标准中的一级标准值。 5.1 污染物浓度评价

水质评价结果表明：231个入河排污口中，有10个排污口河干，116个排污口合格，105个排污口污染物超标，合格率为50.2%。见表4。

在一级水功能区的20个排污口中有13个排污口污染物浓度合格，合格率为65.0%，超过流域排污口的平均合格率。如缓冲区只有1个排污口，污染物浓度均合格，合格率为100%；保护区的15个排污口中有10个合格，合格率为66.7%；保留区4个排污口中有2个合格，合格率50.0%。

在二级水功能区的211个排污口中，污染物浓度合格的103个，合格率为48.8%。其中过渡区合格率最高，10个排污口中有9个合格，合格率为90.0%；其次为饮用水源区，14个排污口中10个合格，合格率为71.4%；工业用水区的21个排污口中12个合格，合格率是57.1%；农业用水区116个排污口中59个合格，合格率是50.9%；其余类型水功能区的排污口合格率都不大于50.0%；最差的为排污控制区，48个排污口中只有12个合格排放，合格率只有25.0%。

表4 入河排污口污染物浓度评价

排污口污染物浓度评价

功能区类型

排污口（个）

保护区 保留区

一级水功能区

缓冲区 合计 工业用水区 农业用水区 景观娱乐用水区

二级水功能区

排污控制区 过渡区 饮用水源区 合计

合计

1 20 21 116 2 48 10 14 211 231

1 13 12 59 1 12 9 10 103 116

100% 65.0% 57.1% 50.9% 50.0% 25.0% 90.0% 71.4% 48.8% 50.2%

15 4

合格（个）

10 2

合格率 66.7% 50.0%

5.2 等标污染负荷评价

等标污染负荷评价结果表明：流域排污口等标污染负荷以COD和氨氮为主，流域所有排污口的COD和氨氮的等标污染总负荷为2063.468，其中COD的等标污染负荷1116.58，占总负荷的54.1%，氨氮的等标污染负荷946.89，占总负荷的45.9%。

·10·

一级水功能区的总等标污染负荷为24.476，占

流域总等标污染负荷的1.19%。其中COD等标污染负荷为10.085，氨氮等标污染负荷14.381。7个一级水功能区的等标污染负荷都很小，其中最小的是缓冲区，其总等标污染负荷只有0.213，占流域的比例只有0.01%，是包括二级水功能区在内的所有

水 环 境 水利技术监督 2013年第3期 水功能区类型中最小的。

流域二级水功能区的总污染负荷为2038.991，占流域总等标污染负荷的98.8%。其中COD等标污染负荷为1106.490，占总等标污染负荷的54.3%；氨氮等标污染负荷932.507，占45.7%。其中较大的是排污控制区和农业用水区，占流域总等标污染负荷的54.8%和40.4%，其余类型水功能区的总等标污染负荷都较小。

6 结论和建议

6.1 结论

（1）山西黄河流域水功能区中有231个排污口，污水入河方式以暗管居多；污水性质以工业排污为主；排污形式以常年连续排污比例较高；排污口分布在境内70余个县（市、区）的68条大小河流上。

（2）废污水年入河量59321.6万t，主要以COD和氨氮为主，其中COD111657.5t/a、氨氮14203.4t/a。

（3）对231个入河排污口的污染物进行水质评价：有10个排污口河干，116个排污口合格，105个排污口污染物超标，合格率为50.2%；等标污染负荷评价：COD和氨氮的等标污染总负荷为2063.468，其中COD的等标污染负荷1116.58，占总负荷的54.1%，氨氮的等标污染负荷946.89，占总负荷的45.9%。 6.2 建 议

（1）推进重点排污企业按照国家有关规定设

置排污口，安装总量控制在线监测仪器设备，加强日常的环境监督核查，对钢铁、电力、化工、煤炭等重点污染行业推广再生水闭路循环零排放制度，有效削减重点水污染物排放总量。

（2）按照国务院实施最严格水资源管理制度要求，进一步科学合理地实施水功能区划，对水域内各部分水体的纳污和自净能力进行动态分析和研究，从严核定水域纳污容量，严格控制入河湖排污总量。切实加强水污染防控，加强工业污染源控制，加大主要污染物减排力度，提高城市污水处理率，改善重点流域水环境质量，防治江河湖库富营养化。严格入河湖排污口监督管理，对排污量超出水功能区限排总量的地区，限制审批新增取水和入河湖排污口。

（3）本次调查发现雨污合流、不同污水混流的现象相当普遍，这样无形中增加了废污水综合治理难度，应尽快完善排污管网体系。同时按照可持续发展战略和水环境承载能力相协调的原则，制定长远而有效的总体规划，把经济发展、水资源保护、生态环境保护和资源综合利用纳入总体规划之中。加强管理职能，制定与之配套的管理办法，促进水资源的合理配置和高效利用。

参考文献

[1] 山西省水功能区划[R].山西省水利厅.2005

[2] 山西省辖黄河流域入河排污口调查报告[R].山西省水利

厅.2011

[3] 入河排污口监督管理办法.水利部.2004

≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈ ～～简 讯～～

《碾压式土石坝设计规范》(英文版送审稿)审查会在京召开

2013年3月11～12日，水利部水利水电规划设计总院在北京主持召开会议，对《碾压式土石坝设计规范》（英文版送审稿）进行了审查。会议由水利部水利水电规划设计总院总工程师朱党生主持。参加会议的有水利部国际合作与科技司、水利部发展研究中心、中国水利水电科学研究院、清华大学、中国水利电力对外公司、水利水电快报编辑部、长江勘测规划设计研究院、中水东北勘测设计研究有限责任公司、北京勘测设计研究院、上海勘测设计研究院、黄河勘测规划设计有限公司、中水电海外投资有限公司等单位的专家和代表。

会议听取了黄河勘测规划设计有限公司翻译工作组的工作汇报，与会专家对《碾压式土石坝设计规范》（英文版送审稿）逐条进行了审查，同时提出了修改意见。经专家认真审查，基本同意并要求翻译工作组根据审查意见，对《碾压式土石坝设计规范》（英文版送审稿）做进一步修改和完善，尽快提交报批材料。 （吕洁 供稿）

·11·

水资源管理

2009.11中国水利

遥感技术在黄河流域水资源保护中的应用

马

晓1，2，刘学工2，滕

阳3

（1.解放军信息工程大学，450053，郑州；2.水利部黄河水利委员会，450003，郑州；3.黄河流域水资源保护局，450004，郑州)

关键词：遥感；水资源保护；水质监测；生态保护中图分类号：TV213.4＋TP7

文献标识码：B

文章编号：1000-1123（2009）11-0039-02

遥感技术因其具有监测范围广、速度快、成本低、便于长期动态监测的优势，在许多领域实际工作中得到广泛应用。水利部黄河水利委员会在黄河水资源保护工作中应用遥感监测技术，对流域水质变化、水体污染等进行监测，为黄河流域水资源保护提供了科学、及时、有效的水质信息服务。

于其细胞中的叶绿素体能进行光合作用，故藻类的光谱特征基本上类似于陆地植被，即在可见光波长范围，由于叶绿素的存在而形成绿色光谱反射峰；在0.7～1.1μm近红外波段,由于藻类细胞结构特点而强烈反射太阳光谱能量而具有极高的反射率。表征藻类浓度的一个主要指标是水体叶绿素浓度，因此，水体叶绿素浓度便成为评价水体营养状况的重要参数。通过建立遥感数据与实测数据之间的关系进行叶绿素浓度反演，评价水体富营养化。目前，半经验法是最常用的一种叶绿素反演模型。即通过光谱特征分析，采用单波段、多波段因子组合以及主成分变换等图像变换分析等手段充分利用遥感信息,建立遥感信息与地面实测数据的线性或对数等形式的关系模型。

受污染的水体温度要高于其他水体，因此还可以采用热红外影像反演水体温度，识别污染源、污染范围、面积等信息，对污染状况进行监测。

4.突发性水污染监测

随着经济社会的迅速发展，黄河流域进入了一个突发性水污染事件的高发期，快速有效地应对和处置各类突发性水污染事件，最大程度地减轻其危害和影响，成为保障饮水安全的核心工作。在突发性水污染发生后，利用卫星、小飞机等遥感影像数据，追踪污染过程，对于排放的含有漂浮物如油等的污染物、可以改变水体颜色的污染物、可以改变水体水温的污染物，利用高分辨率遥感数据进行多频次监测，对污染物的拦排方案提供支持，并对污染危害进行评估。

一、水资源保护遥感监测

遥感技术在流域水资源保护监测的应用主要包括悬浮物监测、水体富营养化监测、水污染监测、突发性水污染监测、水资源保护模型参数等。

1.水体悬浮物监测

悬浮物浓度是反映水质的一个重要参数,其分布、扩散、沉降都会影响水库、湖泊等的生态环境。随着水体悬浮物浓度的增加,反射率也随之升高,且发生反射的波段范围有所增大。通过研究水体的反射光谱特征同悬浮物含量之间的关系，建立悬浮物含量的反演模型，从而可以监测水体悬浮物浓度。常用的反演模型有线性关系模型、对数模型等。

5.水资源保护模型参数

水质模型的基础是数据信息，利用遥感技术大尺度监测、信息更新快的特点，长期、连续的对黄河重点河段及区域进行水域面积及水质监测，获取水质数学模型所需要的河道基本地理信息和水环境等信息，解决数学模型建设中存在的河道边界条件问题，为水资源保护模型提供必要参数。

3.水污染监测

当水体受到污染时，水体颜色、密度、透明度和温度等产生差异，导致水体反射率变化，在遥感图像上反映为色调、灰阶、形态、纹理等特征的差别。因此，根据遥感影像可以识别污染源、污染范围、面积和浓度，通过采集多期遥感数据可以实现对污染的跟踪监测。对于水体热污染，由于

2.水体富营养化监测

水体富营养化的主要标志是某些藻类(如蓝绿藻)高度富集，藻类由

收稿日期：2009-04-15

作者简介：马晓（1965—），男，在读博士，教授级高级工程师。

39水

水资源管理

CHINAWATERRESOURCES2009.11

源保护监测数据的采集和管理。数据采集包括水环境数据的实时采集、遥感数据的订购和自动下载。数据管理不但提供多种查询方式对遥感影像数据进行高效、快速的数据检索，还提供其他数据如地理信息数据和其他水环境数据检索功能。

还包括模型库和数据库。模型库包括信息自动提取模型和业务应用分析模型，为数据处理和业务应用分析提供模型支持。数据库包括遥感数据和其他监测数据在内的生态环境监测数据，用于数据的检索、统计、查询、修改和更新等。

二、水资源保护遥感监测信息系统建设

在水资源保护监测过程中，积累了大量的数据信息。建设以GIS技术为支撑的黄河流域水资源保护遥感监测系统，对常规监测数据和遥感数据进行科学管理，实现黄河流域水资源保护监督管理、监测与评价、生态环境保护研究，为决策提供依据。

3.数据处理子系统

数据处理子系统包括遥感图像的预处理、信息自动提取以及其他观测数据的处理。遥感图像的预处理包括影像几何校正、影像定标、影像镶嵌和裁减、影像拉伸等预处理。信息自动提取可以实现水体、植被、悬浮物浓度、叶绿素浓度等信息的自动提取。

6.系统信息流程

水资源保护遥感监测信息系统信息流程如图2。

将遥感技术应用于黄河流域水资源保护工作中，建设水资源保护遥感监测信息系统，可以为黄河流域水资源保护提供快速、便捷的水质信息服务，科学地评价水体污染情况，对流域水质变化趋势作出及时、科学的预警和预测，为决策提供支撑。参考文献：

1.系统总体构成

水资源保护遥感监测信息系统是一个集信息管理、处理和决策支持于一体的信息管理系统，系统由信息管理、数据处理和决策支持三个子系统以及自动解译模型库和遥感数据影像库组成，系统总体构成如图1。

水资源保护遥感监测信息系统

4.决策支持子系统

在决策支持方面，包括业务应用分析和知识库，为决策提供全面综合的依据。业务应用分析包括水污染的动态监测、水体信息对比分析、水环境信息的对比分析等。知识库建立各种水污染事件的处理后果及应对方案，对流域水质变化趋势作出及时、科学的预警和预测，为决策提供支持。

■

[1]李纪人.遥感和GIS在干旱和半干

旱地区水资源管理中的应用[J].水利水电科技进展,2002,22(5).

信息管理数据处理决策支持

[2]刘英，赵荣钦.遥感技术在中国城市

环境监测中的应用研究进展[J].云南地理环境研究,2006,18(1).

自动解译模型库遥感影像数据库图1水资源保护遥感监测信息系统构成

[3]蔡伟,余俊清,李红娟.遥感技术在湖

泊环境变化研究中的应用和展望[J].盐湖研究,2005,13(4).

2.信息管理子系统

信息采集子系统可以实现水资

5.数据库及模型库

水资源保护遥感监测信息系统

[4]童小华，谢欢，仇雁翎，赵建夫.基于

多光谱遥感的水质监测处理方法与分析[J].同济大学学报（自然科学版），

水利部国家环保总局

2007，35(5).

成果信息

遥感中心

[5]李素菊,王学军.内陆水体水质参数

成果信息

光谱特征与定量遥感[J].地理学与国土研究,2002,18(2).

航天遥感航空遥感地面遥感

[6]ChoubeyV.K.Laboratoryexperi-ment,fieldandremotelysenseddataanalysisfortheassessmentofsus-

流域水资源保护监测中心

pendedsolidsconcentrationandsec-chidepttofthereservoirsurfacewa-ter[J].IntJRemoteSensing,1998,(17):

非遥感数据

地面观测数据

3349-3360.

[7]王学军,马廷.应用遥感技术监测和

评价太湖水质状况[J].环境科学,2000,

监测站网

…

其他兄弟单位

21(6).

图2水资源保护遥感监测信息系统信息流程

责任编辑韦凤年

水40