水资源可再生能力及其基本特征

8.4.1　自然可再生能力的计算
文献[8]认为，水资源的自然可再生能力如果用某个流域或地区的年可更新水资源量来表述可能不太合适。因为尽管对于这个流域或地区，年可更新水资源量越大，则其可再生能力越强；反之，则越弱。但是却不利于不同流域或地区之间的比较。因此用某个流域或地区的年可更新水资源量除以该流域或地区的面积来表示水资源的可再生能力可能更合适。其计算公式如下：

水资源问题与区域研究

式中：Fs、FG、Fnatural分别为地表水、地下水、天然水系统水资源可再生能力；A为流域或区域的面积；Qs、QG、Qnatural为单位时间该面积上地表水、地下水及天然水资源系统的可更新水资源量；Qit为单位时间该面积上重复计算的可更新水资源量。
计算可更新水资源量的关键是获取水资源的更新速率。理论上若某种系统的水资源更新速率或更新周期及该系统中水资源占有的体积为已知，则可以得到其可更新水资源量。对于地表水、地下水系统都是如此。水资源的更新速率可以通过利用分布式水文模型，在确定计算单元水量平衡的基础上获得，并可获得随时间变化的以计算单元为单位的水资源更新速率值，但在实际工作中相当有难度，因为建立流域分布式水文模型很困难。
8.4.2　社会可再生能力的评价
评价一个城市的水资源社会可再生能力有多种指标体系，文献[9]的作者构建了城市水资源社会可再生能力评价指标体系，由以下8个主要指标构成：
万元工业产值耗水量（t/万元）：该值越小，表明城市产业结构越合理，水资源社会可再生能力越强。
万元农业产值耗水量（t/万元）：该值越小，表明城市水资源社会可再生能力越强。
生活用水定额（L/人·d）：相对来说，生活用水定额越高，城市居民生活水平就越高，城市的经济基础就越好。经济水平越高，污水处理回用等投资能力越大，水资源的社会再生能力越强。
污水达标排放率（%）：该值越大，经受处理的污水就越多，可回用的污水水量就越大，水资源社会可再生能力越强。
污水处理回用率（%）：由于污水的处理与回用可减少新鲜水的用量，因此该值越大，水资源社会可再生能力就越强。
工业水循环利用率（%）：由于循环用水可减少新鲜水用量，因此该值越大，水资源社会可再生能力越强。
人均国民生产总值（元/人）：该值越大，说明城市经济基础越好，就可能有越多的资金投入于节水设施的建设，减少浪费，提高水资源的循环利用率，增强水资源社会可再生能力。
人均供水量（t/人）：该值是水资源利用的一个控制性指标，其值的大小直接影响着水资源社会可再生能力。
在文献[9]中，作者还采用指数法对城市水资源的社会可再生能力进行相对量评价。指数法首先将各个指标进行标准化处理：对于其值与可再生能力成正比的指标，将所有评价城市该指标值中的最大值设为1，最小值设为0。反之，最大值设为0，最小值设为1；然后采用以下公式进行加权处理，得到不同城市水资源社会可再生能力的综合评价值。

水资源问题与区域研究

式中：Rj表示j城市水资源社会可再生性综合评价值；Vji表示经标准化处理后j城市i指标的值；n为指标个数。
关于水资源可再生能力的量化研究目前仍较薄弱。主要的理解和做法有如下几种：①用传统意义上的水资源可更新量（即水资源量），作为水资源量可再生性的表征值；②以单位面积的水资源量作为水资源量的可再生能力，也即水资源通量或径流深的概念；③用水体的更新周期（或更新速率）来表述水资源的可再生性。这些做法虽然都从某一方面描述了水资源可再生性，具有一定的道理，但在实际应用上都存在一定的局限性，急需从水文循环更深层次上揭示水资源可再生性。文献[13]从单元水体的水文循环过程入手，基于水量平衡关系，提出单元水体水资源量可再生性指数及计算公式，并进行实例分析。

8.3.1　自然可再生能力的制约因素
水资源的自然可再生能力主要取决于水资源的自然循环：降水、径流与蒸发以及区域地形、地貌特征与水文地质条件等。这几个因素之间是相互联系、相互制约的。
（1）降水量。降水量是衡量一个区域水资源自然可再生能力的最重要的标准。在我国的大部分地区，大气降水是地表水的主要来源。一般来说，一个地区降水量越大，其地表水资源量就越大，其水资源自然可再生能力也越大。降水和地表水下渗到地下的土层和岩石空隙中，成为地下水，所以，降水量也间接影响了地下水资源量。
（2）径流量。降水中的雨水降落到地面，除一部分蒸发和下渗外，其余部分沿着地面流动形成地表径流。一般来说，一个地区降水量越大，除蒸发和下渗外，其地表径流量也越大，其水资源自然可再生能力也越大。
（3）蒸发量。一个地区的地表水资源量和地下水资源量都受到蒸发量的制约。一个地区实际蒸发量越大，其地表水和地下水资源量就越小，所以其水资源自然可再生能力就越小。
（4）水文地质环境与地貌特征。径流的形成过程，也是水资源再生过程，有利于蓄水（截流、下渗、吸收）的水文地质环境与地貌特征，也就有利于水资源再生，其水资源再生能力也必然强大。
8.3.2　社会可再生能力的制约因素
在水资源量一定的条件下，重复利用次数越多，水资源利用程度就越高，资源再生量就越大。随着水需求的日益增长，尤其是满足超过水资源自然再生所能提供水量的需求时，社会再生的水量地位尤为重要。水的社会循环实施的主体主要是以城市及工业为对象，它是以满足社会经济可持续发展所需求的水量、水质为生产目标的特殊产业，其核心部分是给水和排水（图8.1）[2]。

图8.1 城市水资源社会可再生过程示意图

（据李春晖等，2004）
水资源社会可再生能力与主要区域（城市）的经济水平、技术水平、管理水平以及公民节水意识等相关，具体表现为：
（1）经济水平。经济水平的高低决定水资源社会再生的投资能力，一般经济水平越高，污水处理回用等投资能力越大，水资源的社会再生能力越强，衡量指标主要为国内生产总值（GDP）或人均国内生产总值。
（2）技术水平。科技水平的提高不但可以减少生产、生活中的水资源消耗，还可以提高污水处理水平和规模，节约处理成本，提高水资源社会可再生能力。如海水淡化低成本化技术将是解决沿海城市水资源短缺的主要科技手段，农业节水灌溉技术很大程度减少水资源的消耗。一般而言，技术水平越高，水资源的社会可再生能力就越强，主要衡量指标如万元产值耗水量、污水排放达标率、污水处理率和循环利用率等。
（3）管理水平。水资源循环各个环节的高效管理水平的提高是提升城市水资源社会再生能力的关键。高效的管理能使水资源循环的各个环节得到有效的保障。
（4）公民节水意识。公民的节水意识是水资源的社会可再生能力中最根本的要素。这是因为节水是根本对策，走节水型社会的道路，是解决水资源持续利用的最根本最重要的途径之一。公民的节水意识体现在生产、生活的方方面面，从我做起，珍惜每一滴水是公民节水的准则。但目前梅州公民的节水意识不足，水资源浪费现象严重。因此，水资源的社会可再生能力也受到一定影响。
水资源的社会可再生能力是社会经济投入的函数，投入越多，水资源的社会可再生能力越强，但在有限的社会、经济、技术条件下，再生能力提高总存在一个相对稳定的阈值。其关系为一S形曲线，如图8.2[1]。

图8.2 水资源的社会再生能力与社会经济投入的关系

（据曾维华等，2001）

8.1.1　水资源可再生性

一般认为，水资源概念有广义和狭义之分。从广义上讲，它包括直接或间接满足人类生存需要的具有一定质量的水量资源，以及可供发展航运、水产和游憩之用的水域与水体所含的位能资源等。从狭义上讲，水资源则专指满足某种使用功能，具有一定质量的水量资源，通常以每年可更新（或称可再生）的满足最低水资源功能需求的水资源量来衡量^[1]。

从水资源的含义（狭义）可以看出可再生性是水资源的主要特性之一。它主要由水循环决定。水循环包括水的自然循环和社会循环，水资源可再生性也包括自然可再生性和社会可再生性。水资源的天然可再生性主要是对可更新水资源而言，即主要对天然水资源系统中参与水循环的那部分水。水资源的社会可再生性纯粹是指水资源在利用过程中所表现出来的特性^[3]，包括两个方面的内容：一是由于合理利用，采用节水措施（工业节水、农业节水等），使得新鲜水的用量得以减少；二是通过改善水质，使得对应于某一用途的可利用水量增加。

由此可见，水资源可再生性具有以下三大特点：第一，水资源是可以为人类所反复利用的资源，是可再生资源，因此，水资源可再生性研究的落脚点是水资源的持续利用；第二，水资源的这种可再生性是可以通过自然循环或社会循环达到的，因此，水资源的可再生性具有天然特性和社会特性^[6]；第三，水资源的这种可再生性是具有一定更新周期性并且有一定技术条件的，并非“取之不尽，用之不竭”的。

8.1.2　水资源可再生能力及其特征

水资源可再生能力是指某一流域或区域水环境，在现有或近期技术经济能力支撑下，通过水资源自然循环与社会循环，不断补充、循环利用水资源的能力^[1]。由此可见，它是度量水资源可再生性强弱的一个指标，实际上表征为符合某种使用要求的水资源量。它包括自然可再生能力和社会可再生能力两部分。前者是指通过水资源自然循环，水资源得到不断补充的能力（人类可通过一定技术经济手段干预水资源的自然循环，以提高水资源的再生能力）；后者是指通过优化调整水资源社会循环，使水资源得到再生的能力，它包括通过工程技术手段的水资源再生和资源化以及水资源的重复利用。水资源可再生能力具有如下基本特征：

（1）相对性特征。水资源可再生能力是一客观的量，是水环境系统的一种客观属性，是客观存在的。一定功能结构的水环境系统，其水资源可再生能力是一定的；同时，水资源可再生能力又在很大程度上取决于区域经济发展水平。由此可见，水资源及其再生能力是一相对值，即相对于不同时期、不同地区与不同衡量标准而言。

（2）波动性特征。水资源既是可再生的，但其再生过程又呈波动性，即指一种起伏不定的状态，是不稳定、不均匀、不完全预见、不规则的变化。水资源可再生能力的波动性分为自然的和人为的两种。自然的波动性表现在水资源再生过程空间分布和时程降水上。水资源波动性在空间上称为区域差异性，其特点是显著的地带性规律，即水资源在区域上分布极不均匀。水资源时程变化的波动性，表现在季节间、年际间和多年间的不规则变化。水资源可再生能力的人为波动是指人类作用于水资源循环的行为后果。