18世纪工业文明兴起之后，人类经济活动对资源环境的影响越来越大，工业“三废”污染问题日渐突出，到19世纪中叶时世界已出现粮食匮乏、不可再生资源的枯竭、环境污染、生态破坏和人口增加等问题，这些都影响到人类未来的前途和命运，因而引起了一些有识之士的忧虑和思考。但是，工业文明的发展机制本身似乎必然地决定了人类一种尴尬的命运：在享受空前丰富的物质财富的同时，也将继续覆水难收地为掠夺自然、破坏环境而付出代价，工业化与生态平衡成了“鱼”与“熊掌”不可兼得的两难选择。环境问题对人类未来的发展造成沉重的压力，引起国际上的关注。1983年11月联合国大会通过了成立世界环境与发展委员会的决议，任命挪威时任首相布伦特兰夫人担任该委员会主席。1987年，世界环境与发展委员会通过了名为《我们共同的未来》的报告，其中将“持续发展”定义为“既满足当代人需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展”。该概念从理论上明确了发展经济同保护环境和资源是相互联系，互为因果的观点。可持续发展，作为一个永恒的主题，体现了当前全人类共同面临人口、资源和环境等问题时的选择。走可持续发展之路，现在已为全世界人民所共识，并形成了声势强大的共同呼声。

可持续发展是以人为本，以资源环境保护为条件，以经济社会发展为手段，谋求当代人与后代人的共同繁荣、持续发展。据此，水资源可持续利用的含义是：在维持水资源的持续性和生态系统整体性的条件下，支持不同地区人口、资源、环境与经济社会的协调发展，满足代内与代际人生存与发展的用水需要。

水资源可持续利用，是一个涉及多种水体、多种用水部门、多学科领域的复杂问题。从目前看来，水污染严重是实现江汉平原水资源可持续利用的主要障碍之一。随着社会经济的发展、科技的进步、管理的加强，认真开展宣传教育工作，加强水资源综合管理，采取多种措施，特别是防治污染和节约用水措施解决面临的水资源问题，可以期望水资源污染在未来得到有效的控制。

作为一种宝贵自然资源的水资源，在可持续发展过程中与人口、资源、环境和经济有着密不可分的关系，其作用就如同血液对人体生命一样的重要。

水资源与人口关系：水是生命之源。水是人类和一切生物赖以生存和发展的物质基础。在现代社会中，人类对水的需要越来越大，每年消耗的水资源增量远远超过对其他资源的消耗增量。随着经济发展、人口继续增加、生活水平日益提高，对水资源供给的压力是巨大的。

水资源与生态环境的关系：水资源是生态环境的基本要素，是生态环境系统结构与功能的组成部分。水是可恢复再生的自然资源，通过水循环，往复于陆地、海洋、空间和陆地之间，支持物质循环、能量循环和信息传递的运转。总之，生物圈内所有物质虽以不同形式进行着无休止的循环运动，但在任何物质循环过程中，都离不开水的参与和水的独具作用。

水资源与经济社会发展的关系：水资源是国民经济和社会发展的一项重要物质基础。工农业生产活动像生命系统一样离不开水的供给，而且随着生产力的发展，需水量将大大增加。

1.水资源可持续利用评价指标体系的建立

水资源系统是一个涉及自然环境、经济和社会组成的复杂巨系统，包括以下三个方面。

自然环境。水资源是自然环境的重要组成部分之一，大气、降水量、植被、地质条件等自然要素制约影响着水资源的丰缺程度、时空分布、开发利用的难易程度等，同时水资源的开发利用又会影响自然要素，使自然要素发生变化。

经济发展。人类经济活动离不开水资源，水资源与经济活动的关系主要体现在三次产业对水资源的需求方面，以及水资源的变化和产业结构调整之间存在着一定的相互关系。

社会发展。社会发展包括人口因素、技术因素、政策因素、社会安定因素等。人口的增长和生活方式改变必然导致对水资源需求的增加；技术进步可提高可用水比率及水的重复利用率，从而相对增加水资源总量；政策因素对水资源的利用方向有重要的引导作用。

水资源可持续利用评价是以区域自然环境、经济社会发展相互作用关系为基础，对不同阶段水资源开发利用所导致的生态过程、经济结构、社会组成的动态变化进行评价，解释区域水资源可持续利用的程度，提出水资源开发利用的方向，是一个具有方向性的评判过程。其方法是通过对区域水资源影响因素和供需情况的分析，建立相应的评价指标体系及等级评价模型，将众多的评价指标转化为单个综合指标，反映区域水资源可持续利用的程度。

为了突出水资源对区域可持续发展的支撑作用，可持续的利用水资源，将区域发展分为社会、经济、生态以及水资源4个子系统，建立基于水资源的区域可持续发展评价指标体系如图2.4所示。评价指标体系是由目标层、准则层、指标层构成的层次体系。其中，目标层由准则层加以反映，准则层由分区准则层反映，分区准则层由指标层反映，指标层由分指标层反映。各层关系以及具体指标关系表述如图2.4所示。

（1）目标层

目标层为可持续系数S，它作为目标层的综合指标，用以衡量水资源系统支撑整个社会可持续发展的综合水平与能力，体现区域可持续发展的发展、协调、公平原则。

（2）准则层

发展系数S1、协调系数S2、公平系数S3，分别反映整个区域综合发展的持续情况及发展的强弱程度；反映整个区域社会、经济、生态环境子系统与水资源子系统的协调程度；反映区域分区间的资源使用以及发展的公平程度。

（3）分区准则层

由于目前水资源短缺的形势，区域水资源特点差异较大，为突出各分区的特点，暴露各分区的主要问题和各分区之间的矛盾，特在准则层下设置分区准则层。由指标层可得到用以反映各分区发展水平的发展系数S1（j）、各分区协调程度的协调系数S2（j）以及分区之间公平程度的公平系数S3（j）。

图2.4　江汉平原可持续利用指标及层级分布图

（4）指标层

①各分区的发展系数指标层

由各分区反映各子系统即社会、经济、生态环境、水资源发展的指标组成。反映社会发展的分指标r1～r2分别为人口增长率、城镇化程度；反映经济发展的分指标r3～r4分别为人均GDP及第三产业比例；反映生态发展的分指标r5～r6分别为森林覆盖率和水体水质达标率；反映水资源系统发展的分指标r7～r9分别为供水量、生产用水定额、生活用水定额。

②分区的协调系数指标层

由社会、经济、生态环境子系统与水资源系统的协调指标组成，分指标r10～r12分别用各部门供需比来反映。

③分区的公平系数指标层

由反映各分区水资源使用公平程度及反映各分区发展公平程度的分指标r13、r14组成，分别为各分区人均供水量与区域人均供水量之比及各分区发展系数与区域发展系数之比。各指标具体统计口径和计算方式列举如下，见表2.14。

表2.14　江汉平原水资源可持续利用评价指标明细表

注：人口增长率与各部门水资源供需比为逆向指标。

2.水资源可持续利用评价指标的计算方法

（1）发展系数计算

①分指标层发展系数计算各分指标发展系数r1（j，k，l）的计算方法如下。

对于正向指标，即越大越好的指标，如城镇化程度、科技水平和基础设施、人均GDP等，利用式（2-5）计算：

对于逆向指标，如人口发展系数等，利用式（2-6）计算：

式中：j为分区；k取1、2、3、4，分别为指标层社会、经济、水资源、生态4个子系统；l取1、2、…、l，l为各发展指标层的分指标数目；r（j，k，l）+为规划水平年第j个分区、第k个子系统、第l个分指标值；r（j，k，l）-为基准水平年第j个分区、第k个子系统、第l个分指标值；r1（j，k，l）为第j个分区、第k个子系统、第l个分指标的发展系数，r1（j，k，l）＞1.0，表示相应分指标得以发展，r1（j，k，l）＜1.0，表示相应分指标没有发展；N为规划水平年与基准水平年之间年数。

②指标层发展系数

各分指标发展系数确定后，按式（2-7）计算各指标层系数s11（j，k）：

式中：s11（j，k）为第j个分区、第k个子系统的发展系数，s11（j，k）＞1.0，表示相应子系统得以发展，s11（j，k）＜1.0，表示相应子系统没有发展；w11（j，k）为第j个分区、第k个子系统、第l个分指标相对于指标层的权重，满足：

其他符号意义同前。

③分区发展系数

分区发展系数按式（2-8）计算：

式中：s1（j）为第j个分区的发展系数，s1（j）＞1.0，表示第j个分区得以发展，s1（j）越大，表示发展强度越大，反之，s1（j）＜1.0表示第j个分区没有发展；w1（j，k）为第j个分区、第k个子系统相对于本区的权重，满足；其他符号意义同前。

④区域总体发展系数

区域发展系数按式（2-9）计算：

式中：s1为区域的发展系数，s1＞1.0，表示区域整体得以发展，s1越大，表示发展强度越大，反之，s1＜1.0，表示区域没有发展；w1（j）为第j个分区相对于整个区域的权重，满足：，J为分区数；其他符号意义同前。

（2）协调系数计算

①分指标层协调系数

水资源是支撑整个社会可持续发展的资源条件，系统协调指社会、经济、生态子系统与水资源系统的协调，而各子系统与水资源系统的协调最终体现在各子系统各部门需水与水资源系统供水之间的协调，因此选取各子系统各部门的供水量与需水量之比值为分指标，见公式（2-10）。

式中：j为分区；k取1、2、3，分别为协调指标层社会、经济、生态子系统与水资源系统的协调的3个指标层；l取1、2、…、l，l为各协调指标层分指标数目；SW（j，k，l）为规划水平年第j个分区、第k个协调指标层、第l个部门供水量；DW（j，k，l）为规划水平年第j个分区、第k个协调指标层、第l个部门需水量；r02（j，k，l）为第j个分区、第k个协调指标层、第l个部门水资源供需比。

当协调表示状态时，它本身是一个模糊概念，因而用模糊子集A代表各部门与水资源协调这一模糊概念，则可用其隶属函数μA表示协调度r2（j，k，l）。(www.daowen.com)

式中：r2（j，k，l）为第j个分区、第k个协调指标层、第l个部门与水资源系统的协调度，0≤r2（j，k，l）≤1.0，r2（j，k，l）越大，表明协调状况越好。

式中：r02（j，k，l）*为r02（j，k，l）的理想值，即第j个分区、第k个指标层、第l个部门水资源理想供需比，可根据具体情况确定，若认为供需恰好平衡为理想状态，则可取其值为1.0，本研究取1.0；σ（j，k，l）为反映隶属函数的离散程度的参数，在此反映第j个分区、第k个指标层、第l个部门对供需比变化的容忍程度。因此，可根据具体情况对不同的部门取不同的值，本研究中考虑到生活用水必须满足，取较小值σ（j，k，l）=1/5，对工业用水，取σ（j，k，l）=1/4；对生态用水及农业用水，取σ（j，k，l）=1/3；其他符号意义同前。

②指标层协调系数

各分指标协调系数确定后，按式（2-13）计算各指标层协调系数s22（j，k）：

式中：s22（j，k）为第j个分区、第k个协调指标层的协调系数，0＜s22（j，k）≤1.0，s22（j，k）越大，表示相应指标层协调程度越高；w2（j，k，l）为第j个分区、第k个协调指标层、第l个分指标相对于指标层的权重，满足；其他符号意义同前。

③分区协调系数

分区协调系数按式（2-14）计算：

式中：s2（j）为第j个分区的协调系数，0＜s2（j）≤1.0，s2（j）越大，表示第j个分区的协调程度越高；w2（j，k）为第j个分区、第k个协调指标层相对于本分区的权重，满足；其他符号意义同前。

④区域协调系数计算

区域协调系数s2按式（2-15）计算。

式中：s2为区域的协调系数，0＜s2≤1.0，s2越大，表示区域的协调程度越高；w2（j）为第j个分区协调系数相对于整个区域的权重，满足；其他符号意义同前。

（3）公平系数计算

①分指标层、指标层公平系数

公平指标层由两项组成，一是反映各分区资源使用公平的，二是反映各分区发展公平的。即：

式中：j为分区；OW（j，1）为规划水平年第j个分区人均供水量；GW（j，1）为规划水平年区域人均供水量；r03（j，1）为第j个分区人均供水量与区域人均供水量之比；r03（j，2）为第j个分区发展系数与整个区域发展系数之比；其他符号意义同前。

②分区公平系数

分区公平系数按式（2-17）计算：

式中：s3（j）为第j个分区的公平系数，0＜s3（j）≤1.0，s3（j）越大，越公平；w3（j，k）为第j个分区、第k个公平指标层相对于本区的权重，满足=1；其他符号意义同前。

③区域公平系数

区域公平系数按式（2-18）计算：

式中：s3为区域的公平系数，0＜s3≤1.0，s3越大，越公平；w3（j）为第j个分区公平系数相对于区域的权重，满足；其他符号意义同前。

（4）可持续系数计算

可持续系数s按（2-19）式计算：

式中：ω（i）为第i个准则，即发展、协调、公平准则相对于区域可持续发展的权重，i取1，2，3；si为第i个准则的系数，即发展系数s1、协调系数s2、公平系数s3。

（5）计算结果

在进行江汉平原的水资源可持续利用评价时，我们将江汉平原分为八个区，分别为：武汉、孝感、宜昌、荆州、荆门、天门、仙桃、潜江。然后以武汉市为例，采用上述指标体系和计算公式，先计算2010年各分区的主要指标，然后对各分区的发展系数、协调系数、公平系数这三个准则层进行计算。各分区2010年的指标数据如表2.15所示：

表2.15　江汉平原2010年可持续发展潜力指标统计表

数据来源：根据湖北统计局、《湖北水资源公报》、《湖北省统计年鉴》数据整理得出。

综合2005年—2010年的指标数据，通过统计软件（SPSS）进行趋势预估，按照线性模型（人口数据采用指数模型）计算出2020年的主要指标数据如表2.16所示（注：因为发展公平系数的计算需要用到发展系数，而发展系数的计算是一个动态的趋势，所以作为基年的2010年没有发展公平系数）。

表2.16　江汉平原2020年可持续发展潜力指标预测表

数据来源：根据2005年—2010各年基本统计数据预测得出。

根据上述3个指标层的计算步骤，得出各层系数以及计算时所取的权重列举如表2.17。

表2.17　江汉平原2020年可持续发展潜力各层系数及所取权重表

续表

根据目标层的计算方法，对每个系数内部进行加权求和：

其中发展系数层内部权重分布如下：社会指标权重为0.4，经济指标权重为0.4，生态指标权重为0.1，水资源指标权重为0.1。统和为发展系数。

协调系数层内部权重分布如下：社会部分供需比权重为0.4，经济部分供需比权重为0.4，生态部门供需比权重为0.2。统和为协调系数。

公平层指标内部权重分布如下：人均供水公平权重为0.6，发展公平权重为0.4。统和为公平系数。公平系数越接近1，体现地区水资源分配越公平。反之则体现用水不公平。

最后，按照发展系数∶协调系数∶公平系数为0.8∶0.15∶0.05的比例统和总体可持续发展潜力系数，得到以下结果，见表2.18。

表2.18　江汉平原2020年可持续发展系数表

根据上述发展、协调、公平系数的含义，对于发展中国家，为体现可持续发展原则，发展系数必须满足s1≥1.0，协调系数s2和公平系数s3越接近1越好，因此严格来讲，可持续发展判断依据的理想状况应为：

(1)s≥1.0,

(2)s1≥1.0,s2=1,s3=1。

其中，s、s1越大，可持续发展强度越高。

江汉平原发展系数为1.042 5，也就是说每年以4.25%的速度增幅，协调系数为0.964 2接近1，可以说2020年的水资源供需还是合理的。公平系数为0.773 0，可见区域间各地区的水资源使用并不公平，原因可能有很多，如人口因素，或者经济发达地区向欠发达地区排放未经严格处理的污水等。可持续发展系数为1.017 3，可见江汉平原的水资源发展潜力还是比较大的，每年以1.7%的速度在增长。