董前进，张 旭，梅亚东

（武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，430072，武汉）

水资源短缺是21世纪全球面临的重要资源问题之一，由于经济社会发展、人口增加和气候变化等因素的影响，水资源短缺问题是现在及未来一段时间人类面临的重要挑战，同时水问题和能源、粮食问题一起成为国家重要的战略发展问题，对这些问题的解决与管理影响重大而深远。

我国古代的水资源管理重在防治水害兼顾兴利作用，管理相对简单，无论管理手段还是技术手段与现时的水资源管理差别巨大，对自然水循环的扰动也相对较小，由此所产生的水问题也不如现在突出。工业革命后，人类开发利用自然资源的方式和强度大大增加，导致一系列的水胁迫问题，如工业废水、废渣及生活污水、垃圾等不合理排放造成的水污染问题，大量挤占生态用水及水污染衍生的水生态退化问题，大量挤占行洪空间、乱搭乱建等影响行洪通道并侵占水域空间等问题。这些问题的产生都与不当的水资源管理理念与管理方式有关。随着人们生态环境保护意识的增强，水资源管理也越来越注重水资源的生态属性、资源属性和环境属性等多维属性的共同管理，传统的水资源管理已难以应对新常态下的水资源问题，在这种形势下，水资源整体管控应运而生。

虽然现有文献中对水资源整体管控很少涉及，并且对水资源整体管控的认识并未完全统一，但水资源整体管控与传统的水资源管理并非完全割裂，而是对传统水资源管理在新形势下的继承与发扬，将传统的注重数量、质量的水资源管理拓展到数量、质量、空间（水域）、能量（水流）四维一体的整体管理，从而使水资源管理范围进一步深化，对水资源问题的考虑更加全面，将对传统的水资源管理产生积极的作用。

无论从理论层面还是实践层面对水资源整体管控进行探讨都是有益的，这将极大丰富现有水资源管理的内容并可产生新的应对水资源问题的方法。本文在对水资源整体管控必要性及相关概念进行分析的基础上，初步梳理了水资源、社会经济和生态环境组成的水资源复合系统的相互作用关系，并探讨了水资源整体管控的原理。

一、水资源整体管控的必要性

1.解决现实问题的需求

（1）解决我国突出水问题的现实需求

我国的水资源时空分布不均且水污染问题一直比较突出，随着经济社会的发展，水资源短缺问题已成为制约我国经济社会发展的重要瓶颈。水资源能否支撑我国经济社会的可持续发展，能否保障我国庞大规模人口的食物供应，如何妥善解决水资源短缺、水污染和水环境退化问题，以及如何积极应对现有气候变化的影响，都需要水资源的管理与调控作出适应性的转变。

（2）转变我国水资源管理理念的需要

传统的水资源管理理念多重视水资源数量，而忽视水资源质量、流场、水域空间等要素；水资源原有调配目标和手段都比较单一，没有考虑水资源中地表水、地下水、生态水之间的相互耦合作用，对水资源系统与社会经济系统、生态系统的相互影响认识不足。由此，国内传统的水资源管理理念亟待转变，从单一的考虑水量调配管理发展到考虑水量水质的联合调控，从单一的效益最大化目标发展到考虑效益与效率、兼顾公平与可持续性的综合目标，并从自然-人工二元水循环角度阐明水资源管理机理。

目前，我国已逐步形成了新时代的治水方针，并正在推行最严格水资源管理制度、推行河长制湖长制。这些实践将使我国的水资源管理向绿色、协调、开放、共享的方向不断推进。

（3）国外先进水资源管理经验的启示

国外先进的流域水资源管理经验给我国水资源管理带来很多启示，特别是水资源综合管理理念在国外水资源管理的理论与实践中都颇为盛行，为我国水资源管理提供了学习和借鉴的对象。水资源综合管理在20世纪80年代提出，在美国的田纳西、科罗拉多流域，澳大利亚的墨累-达令流域及欧洲的莱茵河、泰晤士河等流域运用效果良好。这种水资源管理改变了传统分散、局部和脱节的供给驱动模式，统筹考虑流域经济社会发展与生态保护需求，从而实现水资源可持续利用的目标。

由于我国国情复杂、水文信息共享弱、管理理念差异等多方面原因，照搬国外流域综合管理措施并不可行，因此亟待在学习和消化国外流域水资源综合管理理念与实践的基础上，形成适合我国国情和水情的水资源管理理念和方法。

（4）我国水文水资源学科发展的需要

随着我国水文水资源学科的发展，现在的学科研究越来越走向交叉化。水资源整体管控研究涉及水文学、水资源学、生态学、经济学、运筹学等多个学科与理论，尤其是水资源学的发展亟待交叉学科的研究带动，以使水文水资源学科的发展上升到新的阶段。水资源整体管控理论与实践将为水文水资源学科提供新的研究理念、框架与素材，无疑将促进我国水文水资源学科的进一步发展。

2.未来发展需要

（1）未来气候预估情景下解决水资源供需矛盾的需要

在未来预估情景下，我国水资源时空分布不均现象将更加严重，供需矛盾将更加突出，水资源短缺与水污染现象并存。这将促使我国要进一步加强水资源的管理与应对，以适应未来水资源管理的需要。

（2）破解我国建立生态文明大国资源制约难题的需要

当前我国正在建设生态文明和绿色、节约型社会，水资源是经济社会发展的重要因素，水资源安全也是我国粮食安全与能源安全的战略基石。随着未来人们生态环境意识的增强，对未来幸福生活的期盼愈加强烈，以水资源为支撑的生态文明建设将越来越需要理论与技术支撑。水资源整体管控理论将为未来我国建设生态文明强国奠定科学基础。

二、水资源整体管控的意义

在当前条件下实施水资源整体管控，一方面将从理论上扩展现有水资源学科领域研究的范围和研究范式，有利于系统分析当前水资源管理涉及的水循环理论、水管理理论及水治理技术；另一方面，将从实践上指导现有的水资源管理革新试点工作，特别是在京津冀地区、长江流域、黄河流域、沂沭泗流域等区域进行的试点，将为水资源整体管控的进一步研究和实践提供宝贵经验，从而为水资源管理取得实质性突破奠定基础。

本文对水资源整体管控概念的定义为：水资源整体管控是在考虑水及其所依存空间特性的条件下，以水资源的承载能力为基础，以水资源的可持续利用为前提，在主要考虑水资源利用效率的基础上通过多种途径协调水与人之间关系的活动。

为与已有的水资源管理概念相区别，通过表1对各相关概念进行辨析。

从表1中可知，水资源整体管控更强调从系统的角度考虑水量、水质、水域和水流全要素的协调，并且更重视从技术条件上强调水资源要素对社会经济、生态系统的刚性约束，从而使得水资源整体管控在治理理念和治理方式上有别于以往的水资源管理概念。

三、水资源复合系统相互作用机理初步分析

水资源整体管控是以水资源及与其相联系的社会经济、生态环境系统为对象的，由于在这个复杂系统中水是社会经济、生态环境系统的纽带，也是该复合系统的主体，因此也称为水资源复合系统，对该系统相互作用机理的分析有助于对水资源整体管控原理的理解。在强调用系统观来看待水问题的新形势下，水资源复合系统的示意图如图1所示。

在图1中，社会经济系统包括交通、人口、产业、文化、旅游等多个要素，并与由水及山、林、田、草等要素构成的生态系统密切联系，其中的相互作用关系比较复杂，给水资源复合系统不同要素的作用机理分析带来挑战。

为了使水资源复合系统相互作用机理的分析不至于太复杂，尝试从自然水循环过程与社会经济系统中的取、输、用、耗、排几个环节来描述其中的相互联系，如图2。

图2 水资源复合系统相互作用机理示意

图2显示了自然水循环的降水、产流、汇流、径流、下渗、蒸发与社会经济系统中的人口分布、产业布局、矿业开采、植树造林、交通网络、旅游景观等要素的相互联系以及这些要素对应的取、输、用、耗、排水等几个环节的作用关系。以人口分布为例，由于人口分布及活动 （如农田耕种、工程建设、人口迁徙等）会极大改变自然水循环过程的产流、汇流过程，并且由于人类取、用水也会极大影响径流过程，由此会对自然水循环过程产生胁迫，由此形成了以人工水循环为特色的侧支循环并共同构成自然-人工二元水循环原理。而人口分布又会直接影响取水、输水、用水、耗水和排水环节，这是水资源整体管控的重点，即如何加强对需求侧的管理，减少人类活动对自然水循环的干扰，同时加强水资源承载能力是水资源整体管控的根本出路。又因为人口分布总是与一定的生态环境空间相匹配的，水是生态系统中的重要组成部分，由此对水的影响也会影响生态系统，并涉及生态系统的完整性、连通性和多样性等。

图2不仅从水自然循环的角度分析了水资源复合系统的复杂性，还从自然水循环的流域、类型和空间位置等展现了水系统的结构层次，由于水资源系统本身涉及要素较多，层次复杂，同时又与社会经济系统联系紧密（如图2中重点考虑了水循环过程的部分环节，事实上人类活动对水循环系统的影响是全方位的），因此对水资源复合系统的管理一定也是系统的、整体的，否则容易出现顾此失彼、本末倒置的情况。现在出现的种种水问题，其实也是原有管理理念与措施不到位、不全面的表现，是对水资源复合系统紧密联系、相互影响作用机理认识不清晰条件下的反映，由此，水资源整体管控是在理解水资源复合系统相互作用机理的前提下，为解决新形势下的水资源问题提出的，具有很强的针对性，其原理值得探讨。

四、水资源整体管控原理初探

水资源整体管控虽然是新概念，但也继承和发扬了传统的水管理理念，如水资源综合管理、人水和谐、水资源量质双控等基本原理。对水资源整体管控的原理作初步探讨，可以更好地理解水资源整体管控的概念。

1.整体性原理

整体性原理即组成水资源复合系统的要素、结构及结构确定的功能相互作用的机理、规律，具有内在性，其主要含义是从系统论的角度完整地看待水资源问题。这种整体性表现在：①水资源整体管控的对象包括水量、水质、水流、水域等全部水体要素，从而体现出水资源整体管控在管控对象上的全集合，每一要素都必不可少；②由于水资源整体管控考虑了全部水体要素，由此也必然涉及水循环降水、径流、蒸发、下渗全过程的覆盖，这也是整体性的一种表现；③由于水资源整体管控是以水资源的可持续利用为导向的，其中水资源要素与其紧密依存的社会经济、生态环境等要素相互作用，由此在所有涉水事务活动中，必须重视的是水资源复合系统的整体特性，这种整体特性可由这三个系统的相互关系与作用表现，并且水资源持续利用是由这些性质所表征。这是水资源整体管控整体性的另一种表现。

2.协同性原理

协同性原理即水资源复合系统按照系统结构、功能及演化协调各组分的相互作用机制使系统远离崩溃的规律。在有限水资源的开发利用中，对所有涉水活动的管理必须遵循水的循环规律，体现出水资源整体管控的协同性和水对其依存系统如社会经济、生态环境等的刚性约束。这种约束对社会经济、生态环境系统是被动的，有不可逾越的临界值。另一方面，随着经济社会的发展，通过工程技术、管理等手段可改善水体要素的状态，由此表现水资源系统在某种程度上的适应性，这种适应性以人工干预为主导。此外，通过规范开发利用水资源的多个环节，如需求侧管理，减少灌溉水渗漏、加强ET管理，可有效约束涉水活动中的不合理利用，从而有助于水与人类活动的协调。

由上分析可知，水资源整体管控协同性原理的主要含义是要根据水资源要素与社会经济、生态环境要素的相互作用与反馈关系来厘清水与涉水活动之间的关系，并且强调水资源系统与社会经济、生态环境系统的协同效应。这种协同效应对应于水资源复合系统相互作用而产生的适宜性和自组织性。适宜性体现在水资源复合系统在一定阈值范围内，水资源系统与社会经济、生态环境系统发展状态良好，不会出现严重的水资源问题。自组织性体现在水资源复合系统在状态良好情况下会按照某种规则自动形成一定的结构和功能，从而达到系统的某种目标。对于生态系统而言，水资源整体管控协同性原理主要体现在不降低生态系统的功能，并尽可能使社会经济功能最大化。对于社会经济系统而言，协同性原理主要体现在荷载均衡、空间均衡和代际均衡。荷载均衡主要是指水资源的利用必须以水资源承载能力为刚性约束，空间均衡主要是指社会经济布局与水资源承载能力相匹配，代际均衡主要是指水资源的开发利用要满足可持续发展的要求。

3.自然-人工二元水循环原理

自然-人工二元水循环原理即变化环境下人工侧支水循环对自然水循环影响的作用规律。自然-人工二元水循环原理成为当前所有涉水活动需要遵从的原理，其主要含义是在自然水循环的基础上，重视对人工侧支水循环过程的定量解译，以反映人为活动对水循环的胁迫作用并厘清用水行为与决策的整个过程。其中，对于自然水循环过程，水资源整体管控主要是降低极值过程、加强匹配过程；对于社会水循环过程来说，水资源整体管控主要是提高水资源利用效率、减少对自然水循环的干扰。综合来说，对于自然-人工二元水循环原理，水资源整体管控不仅要在自然生态水文过程少受人类活动干扰，而且社会水循环过程要高效、绿色、清洁、低碳。该原理可看成是水资源整体管控协同原理的延伸，并且更加注重人为活动对水循环的影响。

水资源整体管控需要考虑水量、水质、水域、水流等全要素，也涉及自然-人工二元水循环过程，如生活用水、生态用水过程总是与一定的水量、水质相联系，而水利工程的兴建也总是与一定的水域空间相联系，并对水流过程产生一定影响。

五、讨论与结语

水资源管理理论都是随着水资源管理实践问题的解决而不断推进的。传统的水资源管理多借鉴国外水资源综合管理的理念，并重视以流域为单元的水资源管理模式。水资源整体管控在借鉴和吸收国外先进管理经验和模式的基础上，需要形成具有特色的水资源管理理论与实践体系。水资源整体管控虽是新兴概念，但在管理理念上依然是对传统水资源管理理论的继承与发扬。其与传统水资源管理理论的差别主要在于重视水的全要素特征，更加强调水资源要素对社会经济、生态环境的刚性制约，由此体现出水资源整体管控的整体性、协同性与自然-人工二元水循环原理。

在水资源整体管控三大原理中，协同性原理是最核心的，它给出了水资源整体管控的方向。如何根据各地水资源禀赋情况、经济社会发展和生态环境状态进行科学的水资源开发利用，如何协调水资源系统、社会经济系统、生态环境系统之间的关系，特别是在当前水资源短缺的条件下，协调水与人、水与地、水与生态之间的关系，都需要系统考虑、综合权衡，按照协同性原理的要求进行科学的水资源利用。而二元水循环原理是最基础的，这是水资源复合系统所遵循的客观规律，特别是人工水循环原理方面的研究正方兴未艾，出现了大量相关的研究和实践工作，如社会水文学、水-粮食-能源、人水和谐等理论方面的研究，以及正在开展的最严格水资源管理、河长制湖长制等实践活动。这些都将大大加深人们对人工水循环的理解与认识，从而进一步加强水资源整体管控。虽然传统的水资源管理也关注整体性原理，但主要侧重在水资源的数量、质量上，而对水资源的空间及水流要素重视不够。由此，整体性原理是水资源整体管控三大原理中的重要一环，也正是该原理使得水资源整体管控有别于传统水资源管理制度。

随着对水资源整体管控研究的进一步深入，水资源整体管控的内容一定会更加丰富、明确，也必将更具有理论与实践作用。 ■