基于分層解析的水資源空間均衡量化與調(diào)控

引言

我國人均水資源有限，時空分布不均，與耕地、礦產(chǎn)、能源等其他資源要素空間分布不匹配，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用面臨巨大挑戰(zhàn)。在工業(yè)化、城鎮(zhèn)化加速和糧食安全保障多重壓力下，區(qū)域發(fā)展失衡導(dǎo)致局部水資源短缺矛盾加劇，引發(fā)多類生態(tài)環(huán)境問題。破解這些難題的根本出路，在于調(diào)配水資源要素與經(jīng)濟社會發(fā)展要素的空間布局，使之更好匹配，實現(xiàn)水與發(fā)展的協(xié)調(diào)和均衡。

習(xí)近平總書記“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”治水思路不僅是基于我國基本水情的深刻洞察，也是應(yīng)對發(fā)展挑戰(zhàn)的重大抉擇。其中，“空間均衡”將水資源作為優(yōu)化發(fā)展布局的重要條件，是“推進中國式現(xiàn)代化，要把水資源問題考慮進去”的具體實施手段。

水資源空間均衡狀態(tài)判別是實現(xiàn)空間均衡的基礎(chǔ)，也是當(dāng)前的研究熱點。綜合現(xiàn)有研究，大多認為空間均衡是水資源承載力與經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)模相協(xié)調(diào)，反映水資源開發(fā)、利用與保護在空間上相對穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，學(xué)者們對水資源空間均衡概念提出不同的判別準則和指標，大致可分為三類：第一類是判別水資源與經(jīng)濟社會、生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)狀態(tài)，采用表征水資源稟賦和開發(fā)利用、經(jīng)濟社會發(fā)展、生態(tài)環(huán)境狀態(tài)和壓力的指標，覆蓋面寬，指標數(shù)量較多；第二類是基于以水定城、以水定地、以水定人、以水定產(chǎn)（簡稱“四水四定”）等適水發(fā)展原則，評判水與城、地、人、產(chǎn)的匹配關(guān)系，選擇單位建設(shè)用地面積、耕地面積、人口、GDP（或工業(yè)增加值）對應(yīng)的水資源量，或者水資源負載指數(shù)、水土匹配程度、單位用水效益作為表征指標，分析過程較復(fù)雜；第三類是基于水資源供需雙側(cè)或承載主客體之間的適配性，分別采用綜合缺水率或水資源開發(fā)利用率、單位用水量承載人口、經(jīng)濟用水效率、人均可用水資源量、資源保障能力等指標表達，但保護體現(xiàn)不足。

學(xué)術(shù)界目前對水資源空間均衡內(nèi)涵已形成基本共識：主要是水資源系統(tǒng)與經(jīng)濟社會系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的多維協(xié)調(diào)匹配，并兼顧區(qū)域間的均衡公平。均衡的判別標準須滿足“縱向協(xié)調(diào)”與“橫向分布”兩個層面，前者是水的開發(fā)利用與保護發(fā)展的關(guān)系，后者是這些關(guān)系區(qū)域分布的合理性。然而，現(xiàn)有研究存在三方面不足，導(dǎo)致應(yīng)用受限，使得空間均衡理念在管理中難以落到實處。其一，空間均衡的相對性缺乏系統(tǒng)刻畫，水資源稟賦特征在不同范圍呈現(xiàn)顯著差異性，過境水、外調(diào)水具有相對性，其影響如何考慮，既是傳統(tǒng)難點，也是當(dāng)前國家水網(wǎng)布局下的新問題；其二，對水資源開發(fā)利用與發(fā)展的關(guān)系關(guān)注比較多，對保護考慮不足；其三，對水資源供需平衡和需求保障關(guān)注較多，對水源開發(fā)的類型和分布均衡性考慮不足。

事實上，這些問題在實踐工作中已逐步得到認識，但如何剖析提出對策并付諸實際管理還存在諸多障礙。水的流動性決定了水資源空間均衡分析的開放性，例如大量已建引調(diào)水工程對協(xié)調(diào)區(qū)域水與發(fā)展的關(guān)系已起到不可替代的作用。國家水網(wǎng)的持續(xù)推進、非常規(guī)水利用能力的逐步提升，進一步降低了基于本地常規(guī)水源的傳統(tǒng)水資源承載能力評價方法和結(jié)果的有效性。這些因素共同作用，使得區(qū)域可利用水量與原有認識存在顯著差異。這要求對水資源空間均衡的認識，要從封閉系統(tǒng)走向開放系統(tǒng)、從靜態(tài)平衡轉(zhuǎn)向動態(tài)適配，提出科學(xué)可行的分析方法。

在此背景下，結(jié)合“水資源剛性約束”“適水發(fā)展”等理念，本文對水資源空間均衡進行層次化解析，提出定量分析的指標和方法，結(jié)合實際管理需求明晰空間均衡的協(xié)同調(diào)控路徑，為水資源空間均衡的深入研究和實踐提供參考。

水資源空間均衡分層解析

2015年，中共中央、國務(wù)院印發(fā)《生態(tài)文明體制改革總體方案》，明確指出：樹立空間均衡的理念，把握人口、經(jīng)濟、資源環(huán)境的平衡點推動發(fā)展，人口規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增長速度不能超出當(dāng)?shù)厮临Y源承載能力和環(huán)境容量。因此，空間均衡的本質(zhì)在于實現(xiàn)人口、經(jīng)濟布局與資源環(huán)境承載能力的動態(tài)適配。水資源空間均衡是要根據(jù)水資源條件和生態(tài)保護要求，統(tǒng)籌國土空間開發(fā)布局、人口分布、經(jīng)濟規(guī)模結(jié)構(gòu)和供水格局，使水的供給與需求在空間分布上形成平衡態(tài)勢、在時間過程上達成匹配關(guān)系，實現(xiàn)社會凈福利最大化?？臻g均衡不僅是落實“以水定需”的科學(xué)指引，更是構(gòu)建人水和諧格局的關(guān)鍵路徑。

綜合前述空間均衡研究成果，按照分層多路徑解析，得出區(qū)域整體和內(nèi)部的水資源空間均衡狀態(tài)。第一層是縱向的多維協(xié)調(diào)，即水的開發(fā)利用與經(jīng)濟社會發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護在區(qū)域內(nèi)不同維度間的協(xié)調(diào)性；第二層是橫向的分布均衡，即上述多維協(xié)調(diào)關(guān)系在區(qū)域間的均衡性。

水資源空間均衡分層解析示意

第一層是從整體角度對縱向多維關(guān)系的判別。首先需要劃定水資源合理開發(fā)邊界，明確“以水定需”中的“水”包括哪些水，厘清生態(tài)保護要求劃定開發(fā)上限，平衡水與保護的協(xié)調(diào)關(guān)系；其次要確定水資源開發(fā)邊界約束下“城、地、人、產(chǎn)、綠”的合理規(guī)模和布局，將生態(tài)保護理念融入發(fā)展全局，解決水與發(fā)展的匹配關(guān)系；最后應(yīng)考慮河流水系及地下含水層特征，協(xié)調(diào)水源開發(fā)關(guān)系，實現(xiàn)開發(fā)規(guī)模適度、利用方式合理。

第二層是從分區(qū)角度對橫向分布狀態(tài)的判別。根據(jù)經(jīng)濟社會發(fā)展和水資源評價統(tǒng)計的空間特征，可以按行政區(qū)、水資源分區(qū)或河流水系劃分單元，基于單元衡量第一層多維協(xié)調(diào)關(guān)系的空間分布狀態(tài)，推動水與保護、水與發(fā)展、水源開發(fā)在區(qū)域間的合理均衡，促進公平。

指標選擇與定量分析

在充分認識水資源空間均衡分層內(nèi)涵基礎(chǔ)上，明晰表征指標，開展水資源空間均衡定量分析，指導(dǎo)水資源調(diào)配決策。通過不同方式的量化分析提供不同類型的決策支撐。一方面，可以診斷當(dāng)前、過去或未來規(guī)劃情景的水資源空間均衡狀態(tài)，揭示水供求關(guān)系及存在問題和癥結(jié)，提出改善空間均衡狀態(tài)的決策方向和定量依據(jù)。另一方面，可以引導(dǎo)水資源空間均衡協(xié)同調(diào)控模型構(gòu)建，例如以空間均衡最優(yōu)為目標建立優(yōu)化模型，或通過模擬得出不同方案評價結(jié)果并進行比選，提出更有利于空間均衡的調(diào)整方向和調(diào)控對策。水資源空間均衡定量分析應(yīng)用場景見下圖。

水資源空間均衡定量分析應(yīng)用場景示意

1.表征指標與計算方法

水資源空間均衡的科學(xué)判別應(yīng)立足水與保護、水與發(fā)展、水源開發(fā)的多維協(xié)調(diào)關(guān)系及其空間分布均衡狀態(tài)。其中，水與保護是前提，需依據(jù)水資源條件并遵循水資源剛性約束要求，劃定水資源開發(fā)利用邊界，以此引導(dǎo)發(fā)展布局，控制水源總體開發(fā)強度?？紤]河道內(nèi)基本生態(tài)需水是水資源可持續(xù)利用的底線，需明確滿足基本生態(tài)保障后的水資源量，結(jié)合工程調(diào)節(jié)控制分析可利用量，即在水與發(fā)展、水源開發(fā)的評價中預(yù)先內(nèi)嵌生態(tài)保護要求。

需要指出，這里的水資源條件不僅包括本地常規(guī)水源，也包括過境水、外調(diào)水等具備利用條件的外來水源，還包括具有開發(fā)利用條件和潛力的非常規(guī)水源，不同水源可利用量分析應(yīng)以資源條件為基礎(chǔ)，考慮生態(tài)約束、工程能力、政策因素等進行綜合評判。在水與保護分析得出的可利用量基礎(chǔ)上，進一步量化發(fā)展與水資源條件的協(xié)調(diào)性，評估多水源開發(fā)的合理性。通過生態(tài)保護約束前置貫徹水資源剛性約束要求，將空間均衡狀態(tài)判別聚焦到水與發(fā)展、水源開發(fā)兩方面，便于與水資源調(diào)配決策分析更緊密銜接，同時避免指標重復(fù)，降低分析復(fù)雜度。

遵循科學(xué)性、系統(tǒng)性、適用性及可操作性原則，從水與發(fā)展、水源開發(fā)兩個方面選取表征指標。前者反映水資源條件與區(qū)域發(fā)展整體狀況，以及與城、地、人、產(chǎn)、綠各維度的協(xié)調(diào)情況，后者反映水源整體開發(fā)狀況及不同水源開發(fā)強度。實際應(yīng)用中可結(jié)合分析目的和范圍、數(shù)據(jù)條件和可靠性，進一步甄選適宜指標。水與發(fā)展方面的用水量與可利用量之比、水源開發(fā)方面的水源開發(fā)強度指標建議作為基本指標，以便從整體上把握水與發(fā)展、水源開發(fā)的協(xié)調(diào)關(guān)系。

水資源空間均衡表征指標

指標中的可利用量包含地表水、地下水、外調(diào)水和非常規(guī)水等不同水源，需結(jié)合技術(shù)和管理因素分別分析。其中，地表水包括本地水和過境水，扣除基本生態(tài)需水后結(jié)合開發(fā)控制能力分析，有現(xiàn)行分水方案的可直接引用；地下水可利用量為可開采量，有現(xiàn)行壓采限采等控制指標的可參考引用；外調(diào)水可利用量可采用現(xiàn)行批復(fù)的指標；非常規(guī)水可利用量需要綜合考慮水源供給、技術(shù)產(chǎn)能、用戶類型、經(jīng)濟性等相關(guān)因素確定。人工生態(tài)環(huán)境面積包括城鎮(zhèn)公共綠地、環(huán)境衛(wèi)生、城鎮(zhèn)河湖、生態(tài)林草等。某類水源開發(fā)強度為該類水源供水量與其可利用量之比。水源開發(fā)強度指標反映水資源條件總體開發(fā)狀態(tài)，應(yīng)當(dāng)將當(dāng)?shù)氐乇硭ê^境水）、地下水、調(diào)出水量、外調(diào)水（調(diào)入水量）、非常規(guī)水均納入計算范圍。優(yōu)質(zhì)水源為水量可靠、水質(zhì)優(yōu)良、調(diào)配能力強的湖庫地表水、地下水及外調(diào)水等水源。

2.分析識別方法

根據(jù)水資源空間均衡分層解析思路，將全域劃分為若干單元，進行全域、單元兩個尺度的均衡狀態(tài)分析識別，二者均可按照兩條路徑開展分析。

水資源空間均衡分析識別技術(shù)框架

單元可按照評價需求和數(shù)據(jù)特征劃分，如以行政區(qū)為單元評價水與發(fā)展、地下水和非常規(guī)水源開發(fā)，以流域、水系為單元評價地表水開發(fā)。

全域尺度分析識別，路徑一是在全域進行水與發(fā)展、水源開發(fā)多維協(xié)調(diào)性分析，路徑二是針對某一指標在全域開展分布均衡性分析。前者以全域整體為對象，計算指標原始值。可開展不同時間斷面的比較，也可與類似區(qū)域或參考值進行比較，揭示指標變化趨勢，找到存在的差距，識別全域?qū)用鎱f(xié)調(diào)性較差的維度。后者基于單元指標原始值，采用基尼系數(shù)、離散系數(shù)、不平衡系數(shù)等差異化評價方法測算每個指標的空間分布差異，空間差異大則表明其所代表的協(xié)調(diào)關(guān)系空間均衡性較差，應(yīng)予以關(guān)注。

單元尺度分析識別，路徑一是針對某一單元，開展水與發(fā)展、水源開發(fā)雙側(cè)的總體對比分析，路徑二是單元水與發(fā)展、水源開發(fā)內(nèi)部指標之間的對比分析。由于各維度指標原始值不可公度，因此以全域所有單元為參照作歸一化分析處理，給出單元各指標的相對值。采用加權(quán)平均等方法推求單元水與發(fā)展、水源開發(fā)雙側(cè)綜合值，相對值較差的一側(cè)，說明當(dāng)前單元該方面協(xié)調(diào)性較差，需要改善。同理可識別水與發(fā)展、水源開發(fā)內(nèi)部相對值較差的指標，相對值較差，說明當(dāng)前單元該維度協(xié)調(diào)性較差，需要優(yōu)先調(diào)控。

調(diào)控方向與對策措施

根據(jù)空間均衡定量分析結(jié)果識別出的問題，可以概括為兩類：第一類是在發(fā)展或開發(fā)的某個維度協(xié)調(diào)性較差，第二類是某個維度在空間分布上均衡性較差。針對第一類問題，應(yīng)該立足對象自身進行分析，協(xié)調(diào)經(jīng)濟社會規(guī)模、結(jié)構(gòu)、效率與水資源承載狀況動態(tài)匹配；針對第二類問題，應(yīng)結(jié)合實際情況，加強資源約束，倒逼協(xié)調(diào)性相對較差的高負荷單元優(yōu)化發(fā)展方向，挖潛增供，促進協(xié)調(diào)性相對較好的低負荷單元增進開發(fā)強度，在一定范圍內(nèi)盡量減小單元之間的差距。

水資源空間均衡調(diào)控就是從全局出發(fā)，既尋求保護、發(fā)展與開發(fā)之間的合理平衡，又兼顧區(qū)域分布均衡。通過構(gòu)建動態(tài)適配機制，將調(diào)控措施嵌入?yún)^(qū)域發(fā)展規(guī)劃、國土空間規(guī)劃和涉水規(guī)劃，確保城市規(guī)模、國土空間開發(fā)、人口分布、產(chǎn)業(yè)布局、生態(tài)建設(shè)與水資源條件動態(tài)匹配。以水供求關(guān)系動態(tài)變化為基礎(chǔ)，建立約束傳導(dǎo)響應(yīng)機制，使得“四水四定”決策和水資源條件變化能互動互饋。

“多維協(xié)調(diào)、分布均衡”的協(xié)同調(diào)控，就是對保護、發(fā)展、開發(fā)的科學(xué)匹配，需綜合施策。應(yīng)以保護為前提，構(gòu)建“發(fā)展—開發(fā)—協(xié)同”的空間均衡調(diào)控決策路徑，以定量分析結(jié)果為依據(jù)，先節(jié)流后開源，先存量后增量，雙向協(xié)同實現(xiàn)水資源承載能力與經(jīng)濟社會發(fā)展的再平衡。在保護要求前置基礎(chǔ)上，發(fā)展與開發(fā)均應(yīng)遵循“三優(yōu)三增”原則制定對策，按“控規(guī)模、提效率、挖潛力、增水源”等方向確定優(yōu)先決策組合措施，實現(xiàn)科學(xué)引導(dǎo)發(fā)展、合理控制需求、多源增強供給的目標。

發(fā)展側(cè)應(yīng)優(yōu)先保障剛性需求，優(yōu)先提升用水效率，優(yōu)先結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型調(diào)整；增加總體效益，增加高效流轉(zhuǎn)，增加區(qū)域行業(yè)公平。調(diào)控重點在于對非剛性用水需求增量的甄別篩選，按照提升效率效益、兼顧區(qū)域公平的原則，優(yōu)化協(xié)調(diào)水與發(fā)展的關(guān)系，引導(dǎo)發(fā)展布局。根據(jù)空間均衡量化評價結(jié)果，從人口分布與城鄉(xiāng)格局、農(nóng)業(yè)灌溉面積及種植結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)規(guī)模布局及結(jié)構(gòu)、生態(tài)建設(shè)格局等方面，提出優(yōu)化、控制、轉(zhuǎn)移等經(jīng)濟社會發(fā)展的協(xié)同調(diào)控對策，實現(xiàn)水與城、地、人、產(chǎn)、綠的綜合適配。分析用水效率是否達到同類地區(qū)平均及先進水平，在此基礎(chǔ)上從技術(shù)可行的角度提出各行業(yè)提升用水效率的節(jié)水措施。

開發(fā)側(cè)優(yōu)先挖掘本地潛力，優(yōu)先發(fā)揮存量功能，優(yōu)先提升水源短板；增強供水保障，增強連通互補，增強效用分析。對已建工程實施除險加固、清淤疏浚及配套完善，在可利用邊界內(nèi)挖掘本地水源潛力，提升已有工程效能，增強供水能力。結(jié)合可利用量對比分析，提高短板水源開發(fā)，結(jié)合水網(wǎng)建設(shè)推進水源連通，促進區(qū)域間水源聯(lián)合調(diào)配互濟暢通，提高應(yīng)急保障能力。強化水源工程開發(fā)運行效果評估，考慮工程建設(shè)、保障供水安全和降低建設(shè)運行成本需求，結(jié)合空間均衡評價效應(yīng)分析建設(shè)優(yōu)先序。審慎論證新增外調(diào)水，本地水源開發(fā)達到上限、節(jié)水滿足區(qū)域領(lǐng)先水平等須作為論證的先決條件。

各類措施需充分比較費用效益，應(yīng)以邊際成本最低為原則確定決策優(yōu)先序，形成保護、發(fā)展與開發(fā)協(xié)同調(diào)控的措施組合，并動態(tài)反饋到區(qū)域發(fā)展、產(chǎn)業(yè)布局、國土空間規(guī)劃等相關(guān)行業(yè)管理要求。

結(jié)語

空間均衡是實現(xiàn)人水和諧、支撐高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略基石，科學(xué)認知空間均衡狀態(tài)，精準診斷失衡問題，系統(tǒng)開展均衡調(diào)配是落實空間均衡的核心路徑。本文通過分層解析空間均衡多維協(xié)調(diào)、分布均衡的雙重內(nèi)涵，構(gòu)建量化表征指標體系，建立“全域-單元”聯(lián)動的分析識別框架，為精準定位失衡問題、確定調(diào)控路徑提供技術(shù)支撐。以量化分析為基礎(chǔ)，識別協(xié)調(diào)均衡的優(yōu)先調(diào)控方向，確定保護、發(fā)展與開發(fā)協(xié)同調(diào)控對策。通過空間均衡分層解析和量化評價引導(dǎo)水資源科學(xué)調(diào)配，推動水資源與發(fā)展布局再平衡，筑牢經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展的水安全基礎(chǔ)。

Abstract: “Spatial equilibrium” is a core strategic objective in the new era, aiming to balance water security with high-quality development in line with China’s national and hydrological conditions. Although consensus has been reached on the concept of spatial equilibrium emphasizing the coordination between water, development, and ecological protection, limitations remain in understanding and methodology regarding the analysis of multidimensional coordination, the relativity and dynamics of spatial equilibrium, the scope and boundaries of utilizable water resources, and the balance of water source exploitation. These limitations hinder the effective implementation of the spatial equilibrium concept and its transformation into governance momentum. In response to the requirements of national water network development and the rigid water resources constraint system, a hierarchical analysis path of “cognition-diagnosis-regulation” for spatial equilibrium is constructed. At the cognition level, based on the concept of water-adapted development, the connotation of spatial equilibrium is proposed as “multidimensional coordination and distributional balance”: the former emphasizes the interactive coordination of water, economic, and ecological systems, while the latter focuses on rational spatial distribution and balanced matching. At the diagnosis level, with protection requirements as a prerequisite, a quantifiable indicator system is established from the perspectives of water-development relations and water source exploitation, and an “overall-unit” linkage identification method is proposed. This enables quantitative expression from macro multidimensional coordination to micro distributional equilibrium, thereby identifying problems and regulation needs. At the regulation level, based on diagnostic results, regulation directions are clarified, and countermeasures for coordinated regulation of protection, development, and exploitation are proposed. The methodology provides decision-making support for scientifically assessing the state of water resources spatial equilibrium and precisely implementing water resources allocation and regulation, enriching practical pathways for water security assurance under high-quality development.

Keywordsspatial equilibrium; rigid water resources constraints; defining city, land, population, and production by water; coordinated regulation; water resources allocation and regulation

本文引用格式：

游進軍，馬真臻，蔣云鐘，等.基于分層解析的水資源空間均衡量化與調(diào)控[J].中國水利，2025（17）：35-40.

封面攝影張海軍

責(zé)編呂彩霞

校對｜李盧祎

審核王慧

監(jiān)制楊軼

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