国际上,水资源评价始于19世纪末期,主要是水文观测资料整编和水量统计方面的工作。自20世纪中期以来,随着世界范围人口的攀升和经济社会的发展,生产生活取用水和排水量不断增长,许多国家出现不同程度的缺水、水生态退化和水污染加剧等水资源问题,许多国家纷纷开始探求水资源可持续利用的实践途径,作为水资源规划和管理的基础性工作,水资源评价开始逐渐受到世界各国的重视。1968年和1978年,美国完成了两次国家水资源评价,第一次侧重于天然水资源本底状态的评价,并开展了水资源分区工作,第二次侧重于水资源开发利用评价与供需预测,两次评价实践初步形成了以统计为主的水资源评价方法与技术。1975年,西欧、日本、印度等国家相继提出了自己的水资源评价成果。针对日趋紧张的水资源情势,国际上逐步对于水资源评价工作的重要性达成了共识,1977年在阿根廷召开的世界水会议,要求国家一级大力增加财政投入进行水资源评价的活动。1988年,联合国教科文组织(UNESCO)和世界气象组织(WMO)在澳大利亚、德国、加纳、马来西亚、巴拿马、罗马尼亚和瑞典等国家开展实验项目的基础上,以及在非洲、亚洲和拉丁美洲进行专家审定的基础上,共同制定了《水资源评价活动——国家评价手册》,促进了不同国家水资源评价方法趋向一致,同时有力地推动了水资源评价工作的进程。1990年的《新德里宣言》、1992年的《都柏林宣言》和1997年第一届水论坛加强了对水的重要性的认识。随着水资源评价与管理需求形势的发展,1997年,UNESCO和WMO再次对《水资源评价活动——国家评价手册》进行了修订,出版了《水资源评价——国家能力评估手册》。在2000年第二届世界水论坛中,联合国约定各国要进行周期性的淡水资源评价,并以《世界水发展报告》的形式出现。
我国水资源评价方法的研究起步略晚于国际水平,但受水资源短缺和实践需求的驱使,水资源评价理论与方法发展非常快。主要可以分为以下三个阶段。
(1)早期评价阶段。20世纪50年代,我国就已经针对有关大河开展了较为系统的河川径流量的统计,但统计项单一,仅限于河川径流量。20世纪50年代,开展了东部入海大江大河的年径流量统计。20世纪60年代,我国进行了较为系统的全国水文资料整编工作,并对全国的降水、河川径流、蒸散发、水质、侵蚀泥沙等水文要素的天然情况统计特征进行了分析,编制了各种等值线图和分区图表等,推动了水资源评价工作的前进,具有了水资源评价的雏形。
(2)中期评价阶段。20世纪80年代,根据全国农业自然资源调查和农业区划工作的需要,我国开展了第一次全国水资源评价工作,当时主要借鉴了美国提出和采用的水资源评价方法,同时根据我国实际情况做了进一步发展,包括提出了不重复的地下水资源概念及其评价方法等,最后形成了《中国水资源初步评价》和《中国水资源评价》(水利电力部水文局,1987)等成果,初步摸清了我国水资源的家底,提出了较为系统完善的水资源评价理论方法(贺伟程,1983)。
与当时国内外已有的水资源研究成果比较,此次提出的水资源评价理论方法有以下创新:第一,从水循环和水平衡原理出发,研究了降水、地表水、土壤水、地下水之间的转化关系,建立区域水循环概念模型,提出区域水资源总量定义和计算通式,为地表水、地下水综合评价奠定了理论基础,避免了地表水资源量与地下水资源量的重复计算;第二,针对我国降水量和径流量时空分布极不均匀的特点,在水资源评价中统一采用有较好代表性的同步(期)水文系列,计算出各级分区的水资源量系列及其特征值,从而解决了不同频率水资源量的地区组合问题,避免了各级分区同频率水量相加的不正确做法;第三,因自然、技术、经济条件的限制以及生态环境需水的要求,可用于经济社会发展的水资源有一定的限度,据此提出了水资源可利用量的基本概念和估算方法,对于分析区域水资源承载能力和进行水资源合理配置开创了新思路。(www.daowen.com)
此外地矿部门也对地下水进行了评价。随后,由于华北水资源问题突出,国家“六五”和“七五”重大攻关研究还专门对华北地区进行了水资源评价及相关问题研究。1999年,水利部以行业标准的形式发布了《水资源评价导则》(SL/T 238—1999),对水资源评价的内容及其技术方法做了明确的规定,形成了较为稳定的水资源评价理论方法体系。
(3)现代评价阶段。改革开放以后,我国社会经济发展突飞猛进,人类活动对下垫面条件(包括植被、土壤、水面、耕地、潜水位等因素)的影响加剧,人类活动对于流域下垫面变化的影响,水体的开发和重塑、局部微地貌的改变、土地覆被的改变以及人为建筑物的修建全方位地改造了下垫面,从而影响了流域天然下垫面的下渗、产流、蒸发、汇流水文特性,对水资源评价也提出了新的挑战。因此,2001年,在国家发展改革委和水利部联合开展的“全国水资源综合规划”工作中,对水资源评价的技术和方法做了进一步的修改和完善:如采用“一致性”修正的方法来处理下垫面条件变化对径流的影响、在评价内容上也较第一次评价有所增加等。
在新形势的需求下,21世纪初,王浩等(2006)提出了基于二元水循环模式的水资源评价理论方法。所谓二元水循环模式,是指人类对水循环的干扰,打破了原有天然水循环系统的规律和平衡,使原有的水循环系统由单一的受自然主导的循环过程转变成受自然和人工共同影响、共同作用的新的水循环系统。其明显的二元特性是:驱动力的二元化,即现代环境下流域水循环的内在动力已经由过去一元自然驱动演变为“自然-人工”二元驱动;循环结构的二元化,即现代完整的水循环由“大气-坡面-地下-河道”自然循环和“取水-输水-用水-排水”的社会循环耦合而成;循环参数的二元化,即现代环境下流域水循环对于降水输入的总体响应不仅决定于自然的陆面、土壤和地下等水文与地质参数,还取决于水资源开发利用与相关社会经济参数。
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