水資源生命周期理論初探*

王瑞波，姜文來

(1.中國農業科學院農業經濟與發展研究所，北京 100081;2.中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，北京 100081)

水是人類生存和經濟社會發展所必不可少的自然資源。我國屬于水資源嚴重短缺國家，目前面臨著用水效率低，水環境質量惡化等嚴重問題，水資源短缺已經成為制約我國國民經濟和社會發展的瓶頸，而提高水資源利用率和利用效率則是破解這一“瓶頸”的關鍵。

生命周期 (Life Cycle)的概念來自于生物學，后來，經濟學家和管理學家將其引入到企業和產品中來，創立了企業生命周期理論和產品生命周期理論。經過不斷發展和完善，生命周期的概念已被廣泛應用到政治、經濟、環境、技術、社會等諸多領域。水資源作為一種特殊的資源也具有生命周期，通過研究水資源生命周期各個階段的使用和管理，探討水資源增值的機制和模式，可以有效地提高水資源利用效率，對于解決目前我國面臨的水危機意義重大。

為了提高水資源利用效率、加強水資源管理，學者們以資源經濟學、管理學、制度經濟學和生態學等學科理論為指導，從水資源承載力、水資源優化配置、水價、水權、水市場、水資源可持續利用等方面開展了系統的研究，取得了一系列的成果。然而，從水資源生命周期的視角來研究如何提高水資源利用率和利用效率、實現水資源增值、完善水資源管理體系的研究在已有文獻中較為少見。該文從水資源生命周期的內涵、特征、實物量與價值量流動等方面對水資源生命周期理論進行了初步探討，為進一步完善水資源管理體系，優化水資源配置，提高水資源利用率和利用效率提供思路。

1 水資源生命周期的概念內涵

水資源作為一種特殊的資源，不僅具有自然資源的特征，而且還具有生產資料和生活資料的雙重經濟特征，同時水資源還是整個人類社會的共同財富，故而也具有社會特征。因此，水資源與一般產品有明顯的差異，其生命周期的內涵與一般產品的生命周期內涵自然也有顯著差別，主要表現在其來源的特殊性和廢棄后產生的效應不同。目前，除少數的討論外，還很少有人就水資源生命周期問題進行研究。盧兵友認為水資源生命周期過程應該包括5個步驟:一是對降水的自然蓄存;二是靠生物作用蓄存和涵養降水;三是靠農藝措施蓄存降水，包括生物蓄水和農藝如耕作措施攔蓄降水等;四是引導降水蓄存到工程中的同時，實現生物、農藝和工程措施利用的結合;五是對蓄存降水的綜合利用［1］。陳志松、王慧敏提出水市場生命周期的概念，認為水市場從無到有，存在著引入期、成長期、成熟期和完美期4個不同階段［2］。然而，上述論述并未對水資源生命周期的內涵與特征進行深入分析。

水資源是人類一切活動的物質基礎，按是否生產產品將水資源劃分為天然水資源和商品水資源兩類。天然水資源雖然不是勞動產品，卻是最基本的生活和生產資料，具有使用價值和資源價值屬性。商品水資源是指水利基礎產業部門，為有效滿足經濟社會用水的需求對天然水資源進行開發利用，經過資本、勞動投入，運用知識和生產技能、技術生產出的水產品或提供的水服務。

天然水資源的生命周期，是指水資源經過降水、徑流、蒸發再回到自然的過程，整個過程構成了天然水資源的生命周期。商品水資源的生命周期是“從搖籃到墳墓”的整個生命周期階段的總和，包括水資源的獲得、貯存、處理、輸送、使用或消費以及排放又回到自然的過程，這個過程構成了一個完整的水資源生命周期。商品水資源的生命周期是處于經濟—社會—環境—生態復合系統的生命周期。

2 水資源生命周期的特征與分類

2.1 水資源生命周期的特征

根據水資源生命周期的內涵，水資源生命周期具有以下特征。

(1)系統性。水資源生命周期是由若干相互依存相互作用的部分構成的有機整體，在進行水資源生命周期研究時，將水資源系統、經濟系統、生態系統、環境系統和社會系統作為一個系統進行思考。

(2)循環性。水資源生命周期包括水資源循環、水資源開發利用、水資源恢復幾個階段，在每個階段有其自身的內部循環，而且各階段之間也形成一個外部循環。因此，在研究水資源生命周期時，還應考慮其階段及階段之間的循環性。

(3)耦合性。水資源生命周期涉及許多方面，處在復雜的經濟—社會—環境—生態—資源系統中。生命周期各階段之間不是相互孤立，而是相互聯系、相互影響;同時，水資源所處的經濟、社會、環境、生態也是相互聯系、相互影響。因此，在研究水資源生命周期時，應考慮經濟、社會、環境之間的耦合程度。

(4)外部性。水資源與其他產品有一點不同，就是其經濟外部性，既具有公共物品特性，又具有私人物品的特性，因此在進行生命周期評價時將其外部性考慮在內，體現其獨特性。

2.2 水資源生命周期的分類

水資源的生命周期同一般產品的周期是不一樣的，有其特殊性，主要表現在其來源的特殊性和廢棄后產生的效應不同。一般的產品在原料采集階段就對自然產生一定的影響，而且要投入一定的人力、物力和財力，而水資源則來源于天然降水，是自然之物，一般不需要投入人類的勞動價值。從水資源特性和水資源利用方式來看，水資源的生命周期可以存在水資源循環的生命周期、水資源開發利用生命周期和水資源利用生命周期、水資源恢復生命周期等［3］。

2.2.1 水資源循環的生命周期

水資源循環的生命周期與水文循環緊緊聯系在一起的。水文循環分為海陸之間的大循環、海洋小循環和陸地小循環。來自于海水蒸發的水分進入大氣，并隨著大氣環流的運動擴散到海陸上空。在陸地因降水或者形成徑流、或者通過地表徑流回到大海，或者通過各種形式的儲蓄最后回到海洋，這樣水在陸地與海洋之間的循環運動，就是海陸大循環，形成一個閉環，可以成為水資源海陸大循環生命周期。海洋小循環就是海洋蒸發的水汽凝結后直接以降水的方式回歸到海洋，在這是也可以稱為水資源海洋小循環生命周期。陸地小循環就是降落在陸地表面形成水體，通過直接蒸發或者土壤植被的蒸騰，水分重新回到大氣。這里可以稱為陸地小循環生命周期。

2.2.2 水資源開發利用生命周期

水資源開發利用生命周期，就是從水資源開發開始，經過各種利用，然后再回到自然的這個過程。處于自然狀態下的水資源，需要經過人類的開發如修建水壩、池塘等進行水資源貯存，然后輸送到生產者、消費者進行利用，利用完畢的水，成為廢水被排放到自然環境當中。當然，近年來隨著人們環境意識的提高和水資源短缺等各種因素的影響，廢水經過各種途徑進行處理，或者進行循環使用，或者排放。

值得說明的是，水資源開發利用生命周期并沒有形成一個完整的“閉環”，沒有同上面那樣形成一個“完整”的生命周期回到原始的位置，依然稱其為一個生命周期，是因為在開發利用時終點就是“廢棄”，對于水資源利用而言，已經形成了“開發—利用—廢棄”的全過程。

2.2.3 水資源利用生命周期

水資源利用生命周期，就是水資源開發利用生命周期中去除開發的過程，它是從利用角度而言的。對于生產者或者消費者而言，它不關注水資源是如何開發利用的，但利用卻是不能忽略的。對于一個生產單位而言，水資源進入“車間”，經過利用之后，最終被排放出去脫離生產。實際上這個過程就是“進口—出口”形成了較小的生命周期。

2.2.4 水資源恢復生命周期

水資源恢復生命周期，從字面上理解就是水資源得以恢復的過程。恢復存在兩種情況:一種是更新，如大氣中的水更新時間為8天，地下水的更新時間為1 400年，完全更新完畢形成了一個生命周期;另一種恢復的情況就是可再生，如被污染的水域，經過自然凈化或者自然凈化+人工輔助得以恢復，恢復到原來的狀況，完成一個生命周期。

3 水資源生命周期實物量與價值量流動

水資源有實物量和價值量之分。實物量是指水資源生命周期內循環流動的一切水體，價值量是水資源實物量經濟價值的大小。水資源實物量和價值量在生命周期內流動、轉移和循環更新是水資源生命周期的重要規律和特征。

3.1 水資源生命周期實物量流動

圖1描述了水資源生命周期實物量的流動過程，包括天然水資源生命周期實物量流動和商品水資源實物量流動。

圖1 水資源生命周期實物量流動示意

天然水資源生命周期實物量流動以自然水循環為基礎，一般包括降水、地表徑流和地下徑流、蒸發等幾個過程［4］。縱觀商品水資源實物量流動的全過程，可以將商品水資源生命周期分為開發階段、配置階段、利用階段、廢棄階段與再生利用階段5個階段。

水資源數量和質量在生命周期的5個不同階段，有不同演變特征，圖2給出了水資源生命周期數量和質量演變曲線。

水資源生命周期數量變化。從水資源數量變化曲線看，在水資源開發環節，隨著時間的推移，水資源開發的數量越來越多，并逐漸達到高峰;在配置環節，水資源可能由于蒸發或滲漏而損失一部分，或者在通過管道的輸送過程中，由于相同的原因而出現水資源數量的損失;在利用環節，水資源會被大量消耗，不過其中一部分也會通過蒸發、滲漏和污水環節回歸大自然;在廢棄環節，污水經過處理最終回歸地表水源或地下水源，從而開始新的生命周期循環，但如果污染嚴重且沒有經過處理，那么它將離開水資源生命周期系統，變得沒有價值;在再生利用環節，污水中的一部分經處理后可被人們再利用，從而使水資源的數量增加。

水資源生命周期質量變化。從水資源質量變化曲線來看，在開發環節，通過人類的加工和處理，水資源質量會有所提升，可以符合各種安全飲用的標準;在配置環節，水資源通過管道向用戶輸送時均可認為其質量保持恒定;在利用環節，由于人們不斷使用而產生的污水以及其他污染源的污染，水資源逐漸下降，最終成為污水流入下一環節;最后，如果污水被處理后排放或者在利用其質量又有所回升，如果不經處理直接排放，回歸大自然的水質降低。

3.2 水資源生命周期價值量流動

下面討論水資源生命周期價值量的流動。圖3以典型的城市供水系統的水資源生命周期為基礎描述了水資源生命周期內價值量的流動過程。可以看出，伴隨著水資源實物量從水源地向終端用戶的流動，水資源價值也形成明顯的流動。首先，在水資源開發環節，水資源依據其產權的存在而產生水資源費。其次，將加工處理好的水資源輸送到用戶那里，需要向用戶收取水費。在利用環節，水資源轉化成為具體的水產品或服務，水資源的價值也通過服務和產品的創造發生了消耗、折損和轉移［5］，價值增值的結果是導致水資源使用價值和價值的下降。最后，在廢棄與再利用階段，污水的排放需要征收污水處理費和排污費，而污水的再生利用則產生了再生水費。

圖2 水資源生命周期數量/質量變化曲線

圖3 水資源生命周期價值量流動示意

水資源生命周期內價值量的流動，也體現一定的規律性和特征，圖4對其規律性進行了一般性描述。主要表現為以下3個方面:(1)水資源利用環節增值的價值量不小于對應實物量在生產過程產出的價值量。這是因為水資源的利用環節實際上也是水資源產品和服務發生市場交易的過程，它遵循等價交換原則;同時“不小于”也意味著轉移后的水資源可能會使資源使用者產生一定程度上的增值［6］。(2)水資源生命周期的生產環節價值量遞增，利用環節價值量遞減。這是因為在生產環節，原水、自來水的生產和供應企業及污水處理企業，是以最大化水產品或服務的價值量為目的;而在利用過程中，隨著使用者對水資源產品或服務功能的享用后，水資源數量和質量顯著下降，其價值量將遞減。(3)水資源再生利用可以增加和延長水資源價值流。通過水資源的再利用和再循環，使被消費過的水資源產生新的價值，進而實現整個生命周期價值流的增加和延長。

圖4 水資源生命周期價值流曲線

4 水資源生命周期的應用與展望

目前，國內外還沒有開展水資源生命周期的系統研究。該文對水資源生命周期的概念、內涵、特征、分類和水資源生命周期實物量和價值量流動進行了初步理論探討。水資源生命周期理論是水資源其他相關研究的基礎，應用前景廣闊。隨著水資源生命周期理論研究的深入，可將其引入、指導水資源生命周期評價、水資源生命周期條件下水資源增值，水資源生命周期管理等方面的研究。

(1)水資源生命周期評價。水資源生命周期評價可以分為水資源開發利用階段評價、水資源廢棄階段評價、水資源恢復階段評價、水資源生命周期耦合評價。水資源生命周期評價程序和方法可以分為界定范圍、清單分析、影響評價、結論解釋和應用幾個步驟［7］。水資源生命周期評價的結果，可以用來評定現有的政策、戰略與規劃、開發利用方式是否合理等;也可以用來指導政策的制定、戰略與規劃的調整、開發利用方式的修正等。

(2)水資源生命周期條件下水資源增值。水資源生命周期各個階段涉及如何提高水資源利用率和利用效率，優化水資源配置等方面，也即水資源增值。水資源增值包括數量增加、質量提高、效率提高等方面。在水資源生命周期理論指導下，開展水資源生命周期條件下水資源增值理論、增值模式、增值途徑、增值機制等研究。

(3)水資源生命周期管理。生命周期評價為水資源管理提供了一個系統框架，可以識別、量化、評價水資源開發利用全過程所造成的各方面影響，如效益、環境等;對具有同等功能的產品所利用的水資源效率進行綜合比較;識別水資源生命周期中對關心的問題 (效率、環境影響等)起主導作用的階段，進而尋求如何改進的方案;指出水資源利用管理改進的方向。用生命周期思想管理水資源是一種更加高效的、系統地水資源管理新的模式，可以從整體上掌握水資源開發利用產生的利弊，有利于水資源合理開發利用，協調經濟、環境和社會發展模式。

［1］盧兵友.生態農業建設中的水資源生命周期及系統功能響應.自然資源學報，2001，16(5):488～492

［2］陳志松，王慧敏.基于水市場生命周期的水資源管理模式及其演進.節水灌溉，2008，(3):44～48

［3］姜文來.水資源管理學導論.北京:化學工業出版社，2005

［4］王東宇.基于水資源社會循環的上海市水資源實物量核算研究.華東師范大學碩士論文，2009

［5］賈紹鳳，姜文來，沈大軍.水資源經濟學.北京:中國水利水電出版社，2006

［6］趙 雯.基于價值流理論的上海市水資源價值量核算研究.華東師范大學碩士論文，2010

［7］姜文來.水資源價值論.北京:科學出版社，1998