绪论

第一节 水资源的概念与特征

水资源是人类生产和生活不可缺少、无法替代的重要自然资源，它既是基础性的自然资源，又是经济性的战略资源，也是维持生态环境的决定性因素。尽管水资源能够循环、恢复，但对某地、某时而言，能供人类使用的水量是有限的。随着经济社会的快速发展和城市化进程的不断加快，水资源供需矛盾日趋突出，不少国家和地区经常发生严重水荒；另外，在一些国家和地区却遭受严重的洪涝灾害；或在某一地区先发生持续干旱接着又逆转为严重的洪涝灾害，如2011年5月我国长江中下游地区。因此，必须将防洪、治涝、灌溉、供水、水力发电、航运等综合开发利用水资源，充分发挥其最大的社会、经济和生态环境效益。在水资源开发利用中，要做到合理开发、综合利用、节约用水、优化配置、高效利用和有效保护。

一、水资源概念

水，自古以来就是人类“生产资料和生活资料的天然来源”（《现代汉语词典》对“资源”的释义）。但是，“水资源”一词的出现却是近代的事，1894年，美国地质调查局（USGS）成立了一个水资源处。近30余年来，随着人们对水资源问题的日益关注，“水资源”一词才在中国频繁出现。由于研究的领域和思考的角度不同，专家学者们对“水资源”一词的理解为“仁者见仁，智者见智”，目前没有一个统一的或者权威的定义。有以下几种提法：

（1）陆面地表水和地下水（美国地质调查局，1894）。

（2）自然界一切形态（液态、固态和气态）的水（《不列颠百科全书》，苏联加里宁）。

具有足够数量的可用水源（英国《水资源法》，1963）。

（3）可供利用或有可能被利用，具有足够数量和可用质量，适合当地需求、能长期供应的水源（联合国教科文组织（UNESCO），世界气象组织（WMO），1988）。

（4）地表水和地下水（《中华人民共和国水法》，1988）。

（5）地球表层可供人类利用的水，包括水量（水质）、水域和水能资源（《中国大百科全书·海洋科学·水文科学》，1990）。

（6）可恢复和更新的淡水量，并根据水资源的更新周期将其分为两类：一类是永久储量，它的更新周期长，更新极缓慢，在利用这类水时，水的利用消耗不应大于它的恢复能力；另一类是年内可恢复储量，它是参与全球水循环最为活跃的那一部分动态水量，并可以逐年更新，在较长时间内可以保持动态平衡（《中国农业百科全书·水利卷》，1987）。

（7）自然界各种形态（气态、液态和固态的天然水）。人类可利用的水资源，主要指某一地区逐年可以恢复和更新的淡水资源（中国水利百科全书，1992）。

（8）降水量中可以被利用的那一部分（张家诚，1991）。

（9）农业用水、工业用水和生活用水（黄万里，1991）。

（10）与人类生产和生活有关的天然水源（刘昌明，1991）。

（11）可供国民经济利用的淡水资源，其数量为扣除降水期蒸发的总降水量（曲耀光，1991）一切具有利用价值，包括不同来源或不同形式的水（陈梦熊，1991）。

（12）与人类社会用水密切相关而又能不断更新的淡水，包括地表水、地下水和土壤水（贺伟程）。

（13）具有稳定径流量、可供利用的相应数量的水（施德鸿，1991）。

（14）按照社会的需要提供或有可能提供、通过自然界水文循环不断得到更新或补充、可人工控制水量及其水质适应人类用水要求（陈家琦，1991）。

（15）为地表水资源量和地下水资源量之和扣除两者重复计算量（《全国水资源综合规划》，2002）。

（16）包括水量资源、水能资源、水运资源、水产资源等，是指为某种用途可能得以利用，以体积、面积、长度、深度或落差表示的足够数量和可用质量的水（闵朝斌，2005）。

根据上述水资源的定义可知，水资源具有三个基本特征：有效性、可控性和再生性。有效性是指，对人类生存和发展具有效用的水可以看作是水资源；可控性是指，人类通过一定工程措施可以开发利用的那部分水；再生性是指，水资源在流域循环过程中的形成和转化，其作为可再生性资源的充分必要条件是保持流域水循环过程的相对稳定。

同时，满足以下三个前提时才能被称为水资源：

（1）可作为生产资料或生活资料使用。

（2）在现有的技术、经济条件下可以得到。

（3）必须是天然（即自然形成的）来源。

此三个前提即构成水资源的三要素——可使用性、可获得性和可天然性。

可使用性：既可被用于某种用途的服务性能。若不能作为生产资料或生活资料来使用的水，首先就失去了称为资源的资格，而只有满足其可使用性，才有成为水资源的可能。

可获得性：严格意义上讲，不能取得又无法利用的水，是不能成为水资源的。如千年不化、数量可观、沉睡在地球两极的冰山、冰川和积雪，其水质优良，蕴藏量巨大，它的使用性和天然性毋庸置疑，但在现有的技术、经济条件下还难以将其作为水资源来开发利用，顶多只能算潜在的水资源。只有待将来科学技术高度发达、经济实力雄厚，上述的冰山、冰川和积雪能被人类利用时，才能成为真正意义上的水资源。

天然性：这是由资源的定义确定的，生产资料和生活资料的天然来源即为资源，作为水的来源水资源必然也是自然形成的。

因此，水资源是指在当前和可预期的技术经济条件下，能为人类所利用的地表、地下淡水水体的动态水量。

一般认为，水资源概念具有广义和狭义之分。广义水资源是指通过天然水循环不断补充和更新，对人工系统和天然系统具有效用的一次性淡水资源，其来源于降水，赋存形式为地表水、土壤水和地下水。与传统水资源含义不同之处在于把土壤水或所谓无效和有效2降水量都认定为水资源。从广义水资源界定出发，可以将降水分为三类：第一类是低效降水，是指天然生态系统消耗的，而人工系统无法直接利用的那部分降水，如消耗于裸地、沙漠戈壁和天然盐碱地的蒸发；第二类是高效降水和土壤水资源，可为天然生态系统与人工生态系统直接利用，对生态环境和人类社会具有直接效用，却难以被工程所调控，但可以调整发展模式增加对这部分水分的利用，高效降水包括各种消耗于天然生态系统（包括各类天然林草和天然河湖）和人工生态系统（包括人工林草、农田、鱼塘、水库、城市、工业区和农村等）的降雨；第三类是径流性水资源，包括地表水、地下含水层中的潜水和承压水，这部分水量可通过工程对其进行开发利用。狭义水资源是指，人类在一定的经济、技术条件下能够直接使用的淡水。

至此，我们根据以上对水资源的释义，也为水资源下一个较为确切的定义。水资源是指，在现有技术经济条件下，可为人类社会生产、生活活动可以利用的水的天然资源。

二、“水资源”与“水利”

“水资源”一词，除了以上各种定义所阐述的自然属性方面内容之外，已逐渐从单纯的自然资源扩展为一种对水资源的规划、管理、开发和评价等业务活动的代称。这时，它就同中国特有的“水利”行业，极易发生混淆，似乎具有基本一致的含义了。例如，我国台湾1972年出版的《中国工程师手册》中的“水资源规划”条目，提出：“以水之控制及利用为主要对象之活动，统称为水资源事业，包括水害防治、增加水源和用水”。因此，人们就很难分清什么是“水利开发”，什么是“水资源开发”；什么是“水利规划”，什么是“水资源规划”。

但是，在中国，“水资源”与“水利”又是两个不同的概念，根据有关文献和专家意见，两者有以下方面的不同。

（1）水利是有关治水的综合行业，在中国古代已有之的名词。近代水利先驱李仪祉提出，“水利范围应包括防洪、排水、灌溉、水力、水道、给水、污渠、港工八种工程在内”。乃至现代，水利的概念已扩展为，采取各种人工措施对自然界的水进行控制、调节、治导、开发、管理和保护，以减轻和免除水旱灾害，并利用水资源，适应人类生产、满足人类生活需要。水利工作或活动大致可以归结为除害和兴利两个相互关联的方面。防洪、排水、治污侧重于除害，灌溉、供水、水电、水运侧重兴利，而水土保持、整治河道既除害又兴利。而水资源业务只是水利综合业务的组成部分。当然，水资源研究中也有许多超越水利的新内容，如水资源评价和水资源模型等。

（2）水资源业务多涉及水利工作的“软件”，如水利工作的前期工作和后期管理等，而很少涉及水利建筑物的工程技术问题。但是，在中国，水的利用分属于不同部门，用水资源统一管理的名义比用水利管理，易于统辖有关各部门。水资源工作可算是水利事业的后起之秀，在许多方面突破了传统水利的范畴。

（3）水利科学属于工程科学，是研究各类水利工程建设与管理的基本原理及有关的专门技术，包括水工结构学、河工学、水能利用学、港工学、给水排水工程学、水利经济学等。既是工程学，又包含自然科学、技术科学和社会科学等成分，主要是技术（工程）科学。当代水利科学将其分为四类分支学科：基础科学，包括水文学、水力学、河流动力学、工程力学、土力学、岩石力学、工程地质学、水文地质学等；专业学科，包括防洪、灌溉和排水、水力发电、航道和港口、水土保持、城镇供水与排水等；按工程程序划分的学科，包括水利勘测、水利规划、水工建筑物（设计）、水利工程施工、水利工程管理等；综合性分支学科，包括水利史、水利经济、水资源学等。显然，水资源学则是水利科学的一个综合性的分支学科。水资源学的基本内容包括：①全球和区域水资源的概况；②水资源评价；③水资源规划；④水资源管理；⑤水资源决策，等等。

三、水资源特征

水是自然界重要组成的物质，是环境中最活跃的要素。它不停地运动着，积极参与自然环境中一系列物理的、化学的和生物的过程。水作为一种资源被利用，具有如下特征。

（一）循环再生性

由于自然界的水循环，在一定区域内的水资源可以不断地得到大气降水的补给，从而构成了水资源消耗、流动、补给之间的循环性。水资源的循环性特点是有别于其他资源。因此水资源具有可恢复性，是一种再生性自然资源。从水资源类型而论，地表水和浅层地下水不断地得到大气降水的补给，开发利用后可以较快地得到恢复和更新，而深层地下水则不易在短期恢复和更新，利用过程中应强调“流量”而不是传统意义上的“储量”，应十分重视其循环性和可再生性，避免水资源的耗竭性利用。

另一方面，水资源的循环性是无限的，但在一定的时空范围内，水资源的补给量是有限的。从生态系统的完整性和最低因子限制律而论，一般不宜动用难以恢复的储存在地表和地下的静态水资源，不能将水资源自然循环的无限性看成是水资源补给的无限性和水资源利用的无限性。

不同水体，其循环再生的时间（周期）是不同的。最短的大气水的循环周期为8天，而深层地下水的循环周期长达1400年之久，冰川则更长（见表0-1）。

（二）储量的有限性

水资源处在不断的消耗和补给过程中，在某种意义上水资源具有“取之不尽”的特点，恢复性强。但实际上全球淡水资源的大部分资源储量是十分有限的。全球的淡水资源仅占全球总水量的2.5%，且淡水资源的大部分储存在极地冰帽和冰川中，其真正能够被人类利用的淡水资源仅占全球水量的0.796%左右。从水量动态平衡的观点来看，某一期间的水量消耗量应接近该期间的水量补给量，否则将会破坏水平衡，造成一系列不良的生态环境问题。可见，水循环过程是无限的，水资源的储存是有限的，并非取之不尽，用之不竭。

（三）时空分布不均匀性

受气候条件和地理环境因素的影响，地球上的水资源在时间分配上极不均匀，相应的径流量变化也很大。世界各地，尤其是季风气候区，降水量的年际变化和年内变化都很4大。如中国降水量受季风气候影响，汛期6—9月的降水量和径流量占全年的60%～70%，甚至更多，干旱、洪涝灾害时有发生。年际间降水和径流的差异也很大，年径流量最大与最小比值，在东南沿海诸河为1.9倍，长江、珠江、松花江为2～3倍，黄河为4～6倍，淮河、海河甚至高达15～20倍。中国主要江河都曾出现过连续多年的丰水和枯水的现象。对中国近500年各大流域多年持续发生洪涝频次的分析表明，各流域单元持续两年出现流域性洪涝的频次较高，持续年数越长，出现频次越低，最长持续年数不超过5年。流域性洪涝多年持续出现频次以海滦河流域、黄河下游、淮河流域和长江下游较高，即中国东部地区持续发生流域性洪涝的频次较高，东西分异明显。水资源分布的时间差异性造就了部分地区水旱灾害频繁，给水资源合理开发利用带来一定的困难。

受经纬度、海拔及距海洋距离远近的影响，水资源分布亦存在较明显的空间差异性。随着纬度的增高，降水量明显减少，其水资源量亦明显减少；随着海拔的增加，降水呈递增趋势，其水资源量亦相对较多；而随着离海洋距离的增加，大气对水气的输送将递减，降水随之递减，其水资源量亦相对较少。如中国存在明显的南多北少，东多西少的降水分布特征，考虑到蒸发量的区域差异，其水资源量存在更明显的南北与东西差异。

水资源时空变化的不均匀性，使得水资源利用应采取各种工程的和非工程措施，或跨地区调水，或调节水量的时空分配，或抬高天然水位，或制定水量调度方案等，以满足人类生活、生产和生态环境的需要。

（四）利用的多样性（综合性）

水的流动性及其在人类生存生活和生产中的基础性，决定了人类对水的利用的多样性。水资源不仅广泛应用于农业灌溉、工业用水、城镇生活用水、生态用水，还用于发电、航运、渔业、旅游和环境改造等。在各种不同的用途中，有的是消耗性用水，如灌溉；有的只是利用其功能，不消耗或很少消耗水资源，如航运、发电等；此外，水资源的利用往往是一水多用，如既可以航运、发电、养殖、旅游，又可兴灌溉、供水之利。因此，水资源的利用实质上存在一个综合利用问题，即我们在规划和开发利用一个流域、一条河流或一个区域甚至是流域间的水资源时，除防洪、灌溉、发电等方面外，还应同时考虑航运、水产、旅游等效益，并且还需关注水资源开发利用对生态环境的可能影响，实现水资源的可持续利用。如三峡大坝的建设，一方面可以带来巨大的水能之利，另一方面也带来长江中下游防洪及上游河道航运条件改善治理，而大坝工程及其环境建设本身又是新的重要旅游资源。

（五）利、害的两重性

水在人类经济社会活动中存在水利和水害两重性质。一方面，江河水流能为人类经济发展和社会进步提供灌溉、航运、发电、养殖之水利；另一方面，也可能产生干旱、洪涝等水害。

此外，水资源开发利用过程中，在对水的兴利（灌溉、发电、供水、航运等）和除害（防洪、除涝等）的同时，也可能产生诸如土地退化、水质恶化、地下水位下降、地面沉降等负的生态环境影响。不仅影响生产发展，而且严重威胁人类生存。正是由于水资源的两重性，在水资源的开发过程中尤其强调合理利用、有序开发，以达到兴利除害的目的。