水資源開發利用率40%閾值溯源與思考

賈紹鳳，柳文華

(中國科學院地理科學與資源研究所，北京 100101)

近些年河流水資源開發利用率40%閾值是國際標準的說法，讓水資源管理者有些無所適從。我國北方海河、西北內陸河開發利用率遠超40%，是否絕對不行、要把大部分人類用水退給生態？而這幾乎是不太可能的。南方長江開發利用率離40%還有很遠，是否意味著還可以大調水？但習近平總書記指出“長江病了，而且病得還不輕”。水資源開發利用率不應超過40%的說法如何來的？應如何正確理解？本文對此作一溯源分析，以供更多人參考和討論。

1 溯 源

1976年，美國從事野生動物保護工作的Tennant[1]應用Montana法(后改稱Tennant法)對美國地質調查局(USGS)提供的水文數據進行了分析，根據平均流量來確定保護溫水和冷水溪流中的水生生物資源的流量。1964—1974年科學家們對美國內布拉斯加州、懷俄明州、蒙大拿州3個州的11條溪流進行了詳細的實地研究，以驗證Montana法。這項工作針對315.4 km河段58個斷面上38種不同的水流對冷水和溫水漁業影響開展物理、化學和生物分析，結果顯示，在平均流量相同的大部分河流上，水生棲息地的條件非常相似。Tennant[1]還對之前17年里美國地質調查局在21個州獲得的數百個不同河流水文情勢進行了類似的分析，證實了這一相關性。多年平均流量的10%是大多數水生生物維持短期生存棲息地所建議的最小瞬時流量，建議將30%作為基本流量，以維持大多數水生生物和一般娛樂的良好生存條件；60%的基本流量為大多數水生生物在其生長的初始階段提供了極好的棲息地。

在文獻[1]的結論中，河流保有60%的多年平均流量可以保障河流大多數生物生長，是河流開發利用率不超過40%的最初依據。因為對于取水口較少的小河流，人類取水利用后的退水很難在取水斷面附近回到河流，所以可以假設在取水斷面附近河段退水可以忽略，因此取水斷面處河流水資源開發利用率等于100%減去河流徑流保有率，據此關系，要求河流取水斷面處的河流徑流保有率為60%，該斷面處的河流水資源開發利用率就不應該超過40%。這是要求比較嚴格的情況，如果只有一個集中取水斷面的較小河流，生態流量保有徑流60%就嚴格對應水資源開發利用率不能超過40%。而對于有多個取水斷面的較大河流，因為退水回歸河流的關系，對應于60%的徑流保有率生態要求，水資源開發利用率要大于40%。Tennant[1]研究統計的主要是河長較短的溪流。

Tennant是現代水流政策和科學的奠基人之一，在20世紀60年代早期開始宣傳推廣他的方法，最初稱之為Montana法。經過60年代末、70年代和80年代，Montana法應用范圍遍及全球，該方法被重新命名為Tennant法，它擴展了地理應用，并避免了Tennant法與蒙大拿州及其他地區使用的河道內流量(instream flow)方法之間的混淆。當Tennant最初開始發布和展示Tennant法時，河道內流量問題和保護才剛剛開始受到關注。20世紀70—80年代是大部分正式河流法律最初得以頒布的時代。

國內對生態流量(生態需水)的認識始于20世紀80—90年代，80年代就有大量輸沙用水的研究，21世紀初開始成為熱點。國內正式提出“生態需水”概念的是“九五”科技攻關項目“西北地區水資源合理開發利用與生態環境保護”[2]。李麗娟等[3]在1999年以河流最小月平均實測徑流量的多年平均值作為河流的基本生態環境需水量，也作為海、灤河流域河流系統生態環境需水量，雖提到國際上公認的地表水資源合理開發利用率不超過30%，極限開發程度不超過40%，并提出海、灤河流域水資源開發率不宜超過40%[3]，但未直接給出文獻出處。錢正英院士主持中國工程院院士咨詢項目“中國可持續發展水資源戰略研究”有專門的生態需水研究內容[4]。龍愛華等[5]、安新代[6]提到40%開發利用優選法警戒線，但沒有給出文獻出處；劉丙軍等[7]也提到國際公認水資源開發利用率為20%～30%，也并未給出文獻出處。王西琴等[8]提到并引用了Tennant的論文，但同時引用了李麗娟等[3]提到的國際公認地表水合理開發利率為30%的說法。

國內一些研究對不同流域不同目標下的生態需水量進行了估算，并確立了不同流域水資源開發利用率。錢正英等[4]認為我國北方地區水資源短缺,地表水資源開發利用率應維持在60%～70%范圍之內,而對生態環境相對脆弱的西北干旱地區,其水資源開發利用率不應該超過70%、耗水率不超過50%。占車生等[9]提到Montana法，以流量的10%作為海河最小生態需水量、40%作為最佳生態用水量。中國工程院院士咨詢項目“東北地區水與生態-環境問題及保護對策研究”的研究成果[10]認為,在該地區維持河流生態系統的最小生態需水量應不低于流量的60%。

在河流健康評價研究中，通常包含最小生態流量和水資源開發利用率2個指標，但沒有深入地對水資源開發利用率進行討論和研究，而是直接把10%流量作為最小生態流量，并直接定義不同水資源開發利用率作為評價指標。

當時在西北地區水資源開發程度較低的地區，如柴達木盆地，采用了水資源開發利用率不超過30%的閾值；錢正英院士主持的中國工程院院士咨詢項目“中國可持續發展水資源戰略研究”(1999年啟動)、“西北地區水資源配置、生態環境建設和可持續發展戰略研究”(2001年啟動)，大大推進了“40%作為水資源開發利用率閾值”這一提法，尤其是顯著提高了社會對生態用水的重視；并提出對于開發利用程度很高的流域，開發利用率可按70%考慮，人類用水的耗水率為70%，人類總耗水就占水資源總量的49%，還有51%的水留給生態。該項目中作為科技支撐的是劉昌明院士、陳志凱院士和王浩院士帶領的團隊。2005年錢正英在“中國水論壇”上指出“海河、遼河等許多河流的開發利用率都大于40%，超過國際公認的合理值”。

2 思 考

a. 關于40%的水資源開發利用率閾值，要承認其有很強的科學性，是基于對美國數百條河流的流量與生態關系的經驗觀察和統計得來的，當河流實際平均流量小于多年平均流量的60%、對應水資源開發利用率為40%時，生態就要受到較大的影響，這對于河流生態需水的確定具有很好的參考價值。

b. Tennant的研究是以美國數百條溪流為樣本，不包含大江大河，因此其統計結果只適用于較小的河流。

c. 要注意這只是一個大數統計規律，是就美國大陸條件下的若干溪流的平均情況而言，并不是每條河流都嚴格限定在40%。而且每個地區氣候、生態等條件不同，每條河流差別很大，所以不能把水資源開發利用率40%這一數值絕對化。

d. 每條河流的生態流量要根據具體情況來決定，既要考慮河流生態系統對流量、水位、流速及其時間過程等多方面的要求，也要考慮人類生存和發展的現實用水需要。雖然一定條件下的生態系統需要多少生態需水是客觀的，不由主觀因素決定，但在人類用水和生態用水存在競爭的社會背景下，生態需水的配置實際上是一個多方面博弈和權衡的結果。

e. 宏觀而言，濕潤地區的河流水資源可開發利用率閾值應該低于干旱地區河流水資源開發利用率閾值。原因是濕潤地區的河流生態系統適應豐水的條件，水生動植物、微生物對流量的變化更敏感，而干旱地區的生態系統對缺水有更強的適應性，往往可能抵抗更大程度的干擾。