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第18卷第8期2008年8月 中国安全科学学报C h i n a S a f e t y S c i e n c e J o u r n a lV o l.18N o.8A u g.2008水资源安全基本概念与研究进展＊畅明琦1,2 高级工程师 刘俊萍3 副教授(1中国灌溉排水发展中心,北京100054 2山西省水资源研究所,太原0300013浙江工业大学建筑工程学院,杭州310032)学科分类与代码:620.1099;570.5530 中图分类号:X37;T V213 文献标识码:A基金项目:国家自然科学基金资助(50479024)。
【摘 要】 关于水安全与水资源安全,目前仍没有明确的界定与相对明确公认的概念。
针对该问题,对国内外关于水安全与水资源安全概念的界定做了回顾与评述。
讨论了水资源安全的主体,提出水资源安全的主体是人,水资源安全基础是健康的水循环,水循环包括自然水循环与社会经济系统水循环。
基于以上认识,阐述了广义的和狭义的水资源安全的内涵,强调水资源系统是一个开放的、动态的系统,涉及自然和社会经济复合系统中的诸多子系统,人类必须与水资源系统和谐共处,合理分享水资源,水循环系统才会健康运行。
指出水资源安全的目标是保证人类的生存与发展而不因水资源的问题而受到威胁。
【关键词】 水资源安全; 水循环; 水资源安全的主体; 水资源安全的基础; 水资源安全的内涵B a s i cC o n c e p t o f W a t e r R e s o u r c e s S e c u r i t y a n d I t s R e s e a r c hD e v e l o p m e n tC H A N G Mi n g-q i1,2,S e n i o r E n g i n e e r L I UJ u n-p i n g3,A s s o c.P r o f.(1C h i n a I r r i g a t i o n＆D r a i n a g e D e v e l o p m e n t C e n t e r,B e i j i n g100054,C h i n a2S h a n x i I n s t i t u t e o f W a t e r R e s o u r c e s,T a i y u a n030001,C h i n a3C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n g＆A r c h i t e c t u r e,Z h e j i a n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y,H a n g z h o u310032,C h i n a)A b s t r a c t: A s y e t,t h e r e i s n't a c l e a r d e f i n i t i o n a n d a c c e p t e d c o n c e p t a b o u t w a t e r s e c u r i t y o r w a t e r r e-s o u r c e s s e c u r i t y.A i m i n g a t t h e p r o b l e m,t h i s p a p e r r e v i e w s a n d s u m m a r i z e s t h e d e f i n i t i o n o f w a t e r s e c u r i t y o r w a t e r r e s o u r c e s s e c u r i t y g i v e n b y d o m e s t i c a n d o v e r s e a s s c h o l a r s.T h e b o d y o f w a t e r r e s o u r c e s s e c u r i t y i s d i s c u s s e d.I t i s p o i n t e d o u t t h a t p e o p l e a r e t h e b o d y o f w a t e r r e s o u r c e s s e c u r i t y a n d t h e h e a l t h y w a t e r c y c l e i s t h e b a s e o f w a t e r r e s o u r c e s s e c u r i t y.W a t e r c y c l e i n c l u d e s n a t u r a l w a t e r c y c l e a n d s o c i a l e c o n o m i c w a t e r c y c l e.B a s e d o n t h e s e c o g n i t i o n s,t h e b r o a d c o n n o t a t i o n a n d n a r r o wc o n n o t a t i o n o f w a t e r r e s o u r c e s s e c u r i t y a r e d e s c r i b e d.W a t e r r e s o u r c e s s y s t e mi s a n e x o t e r i c a n d d y n a m i c a l s y s t e m,w h i c h r e l a t e s t o m a n y s u b s y s-t e m s w i t h i n n a t u r a l a n d s o c i a l e c o n o m i c c o m p o u n d s y s t e m.O n l y w h e n h u m a n c o e x i s t s w i t h w a t e r r e s o u r c e s h a r m o n i o u s l y a n d s h a r e s w a t e r r e s o u r c e s r e a s o n a b l y c a n w a t e r c y c l e s y s t e mr u n h e a l t h i l y.A n d i t i s p o i n t e d o u t t h a t t h e a i mo f w a t e r r e s o u r c e s s e c u r i t y i s t o e n s u r e h u m a n e x i s t e n c e a n d d e v e l o p m e n t a n d a g a i n s t t h e d a n g e r s f r o m w a t e r r e s o u r c e s p r o b l e m s.K e y w o r d s: w a t e r r e s o u r c e s s e c u r i t y; w a t e r c y c l e; b o d y o f w a t e r r e s o u r c e s s e c u r i t y;b a s e o f w a t e r r e s o u rc e s s e c u r i t y; c o n n o t a t i o n o f w a t e r r e s o u r c e s s e c u r i t y＊文章编号:1003-3033(2008)08-0012-08; 收稿日期:2008-05-06; 修稿日期:2008-07-310 引 言全球可利用的水资源有限,随着人口的增长,需水量的增加,人类活动的加剧,尤其是污染物排放量的增加等,全球水资源面临的压力将有增无减。
水资源优化调度模型及算法研究一、绪论随着人口的不断增加和经济的不断发展，水资源的供需矛盾日益凸显。
为有效保障水资源的合理利用和管理，研究水资源优化调度模型及算法迫在眉睫。
本文旨在探讨水资源优化调度模型及算法的研究进展。
二、水资源优化调度模型1. 基于线性规划的水资源优化调度模型线性规划是一种常见的数学方法，可以用于优化许多实际问题，包括水资源优化调度。
该方法的优点在于能够快速得到一个最优解。
线性规划模型的数学形式如下：$$ Max \quad cx $$$$ s.t. \quad Ax \leq b $$其中，x是优化变量，c和A是常数矩阵，b是常数向量。
这个模型的含义是在满足约束条件Ax≤b的情况下，使目标函数cx最大化。
2. 基于动态规划的水资源优化调度模型括水资源优化调度。
该方法的优点在于可以考虑到历史时刻的决策对未来的影响。
动态规划模型的数学形式如下：$$ Max \quad \sum_{t=1}^{T}f_t(x_t,u_t) $$$$ s.t. \quad x_{t+1}=g_t(x_t,u_t) $$其中，x是状态变量，u是决策变量，f是收益函数，g是状态转移函数。
这个模型的含义是在满足状态转移方程x_{t+1}=g_t(x_t,u_t)的情况下，使收益函数f最大化。
3. 基于遗传算法的水资源优化调度模型遗传算法是一种常见的优化方法，可以用于许多实际问题，包括水资源优化调度。
该方法的优点在于可以在多个解空间中搜索最优解。
遗传算法模型的数学形式如下：$$ f(x_i),\quad 1 \leq i \leq N $$其中，x是优化变量，f是目标函数，N是种群数量。
这个模型的含义是在种群中搜索最优解x。
三、水资源优化调度算法1. 基于模拟退火的水资源优化调度算法括水资源优化调度。
该方法的优点在于可以在温度下降的过程中逐渐减小搜索范围。
模拟退火算法的数学形式如下：$$ f(x_i),\quad 1 \leq i \leq N $$其中，x是优化变量，f是目标函数，N是样本数量。
农业水资源安全的定义1水安全、水资源安全、水环境安全定义的研究进展1.1水安全定义的研究进展2000年3月，在荷兰海牙召开的“第二届世界水论坛及部长级会议”的主题是：水的安全，从洞察到行动。
世界各国给予水安全以高度的关注。
全世界140多个国家首脑或部长和3000名科学家出席了这次会议。
宣言中提到水安全的含义是：确保淡水、海岸和相关的生态系统受到保护并得到改善，确保可持续性发展和政治稳定性得以提高，确保人人都能够得到并有能力支付足够的安全用水以过上健康和幸福的生活，并且确保易受伤害人群能够得到保护以避免遭受与水有关的灾害威胁，但常规模式不是我们的选择。
同时，该宣言还明确提出了实现水安全面临的挑战为满足基本需要、保证食物供应、保护生态环境、共享水资源、控制灾害、赋予水以价值、合理管理水资源等7大方面[1]。
可见，水安全定义内容丰富，既包括水资源的利用，也包括水环境保护和水灾害控制，同时涉及经济、政治、生态以及可持续性等层面。
早在1998年，洪阳等[5]就以水危机为出发点，定义水安全。
他们认为水安全的内涵是：由于人类不可持续的社会经济活动，使得水体弱化或丧失正常功能，不能维持其社会与经济价值，进而危及人类对水的基本需要。
其广义可指地球上所有生命都能可持续地获得维持或改善其生存和发展所需的用水。
对人类系统而言，水安全就是人人获得满足其基本生理或生活需要的用水量；对社会经济系统而言，水安全就是社会经济系统获得能维持其可持续发展的用水量；对环境子系统而言，水安全就是环境系统获得能维持或改善环境质量的用水量。
并且认为水安全的作用层面有3个：个人生理或生活的基本需要；社会、政局的安定；经济的持续发展。
当今世界面临的水安全问题主要有3个方面：水资源匮乏、水质污染以及水环境恶化。
以后还是洪阳[6]进一步丰富了水安全的内涵，认为水安全的内涵包括自然型水安全，如干旱、洪涝、河流改道等，以及人为型水安全，如水量短缺、水质本论文由毕业论文网整理提供污染、水环境破坏。
水资源保护与利用的研究进展第一章：引言随着经济社会的不断发展，水资源问题已经成为各国关注的热点问题。
为了保障人类的生存和发展，各国纷纷加强了对水资源的保护和管理。
本文将针对水资源保护和利用的研究进展进行探讨，以期给予读者更深刻的认识和启发。
第二章：水资源保护的研究进展2.1 源头控制源头控制是一种从源头上控制水污染物的排放，以便降低治理成本的技术手段。
在源头控制的领域中，统筹水资源的开发利用、保护与治理是重要的环节。
在源头减排控制技术方面，有一些先进技术被应用于水处理，如环保型螺旋压滤机、反渗透、生物膜和光氧化等。
2.2 水污染防治法规和政策制定针对水资源保护和利用的重要性，各国政府通过制定法规和政策来保障水资源的有效利用和保护。
例如，欧盟通过了《水框架指令》等法规来保证水资源的可持续利用，中国通过《水污染防治法》和《水资源管理条例》等法规来保障水资源的合理利用和保护。
2.3 水质监测和评价水质监测和评价是为了全面了解水系统的现状、掌握水体质量的动态变化、评价人类活动对水环境的影响和基于环境水质要求进行水污染治理的前提。
当前，国内外先进的水质监测技术逐渐成熟，自动化水质监测系统、遥感水质监测、传感器网络水质监测等先进技术被广泛应用于实际操作。
第三章：水资源利用的研究进展3.1 水循环利用水循环利用可以将废水经过处理后再次利用，节约水资源，减轻生态压力。
目前，在国内外范围内发展了众多废水处理技术，如生物滤池、人工湿地等，还涌现了反渗透、超声波、电化学、光化学等先进处理技术。
3.2 农业水资源利用农业是水资源消耗的最大领域之一，高效利用农业灌溉水资源已成为解决水资源短缺和增加农民收入的重要途径。
随着科技的发展，我国已经出现了一系列农业节水技术，如滴灌、喷灌、埋管滴灌等。
3.3 工业用水研究工业用水是经济发展的重要推动力之一，大量工业活动会消耗巨量的水资源，加重水资源的利用压力。
降低工业水需求和水排放量，是保护水资源的重要途径之一。
水资源管理与调度模型研究在水资源管理与调度模型研究中，有效地管理和分配有限的水资源对于促进水资源可持续利用和保护环境至关重要。
本文将探讨水资源管理和调度模型的研究进展，以及其在实践中的应用。
1. 水资源管理的重要性水是生态系统和人类社会发展的基本要素，但由于全球水资源的有限性和不均匀分布性，水资源管理面临诸多挑战。
有效的水资源管理可以保障人类生活需求，促进经济发展，维护生态平衡，并应对气候变化的影响。
2. 水资源管理模型的分类为了实现水资源的合理调度和管理，学者们提出了各种水资源管理模型。
根据不同的应用场景和目标，这些模型可以分为决策支持模型、优化模型和协调模型等。
2.1 决策支持模型决策支持模型主要用于协助决策者在不确定的环境中做出正确的决策。
它们运用数学工具、模型和算法来评估不同决策方案的效果，并为决策者提供决策建议。
例如，模糊综合评价模型、层次分析法等。
2.2 优化模型优化模型的目标是通过优化水资源调度策略来实现利益最大化或者成本最小化。
这些模型通常基于数学规划方法，包括线性规划、整数规划、动态规划等。
优化模型可以帮助决策者选择最佳的水资源调度方案，以满足水资源的各种需求和限制条件。
2.3 协调模型协调模型主要用于解决水资源调度中的协作与冲突问题。
它们通过综合考虑多个相关方的利益和目标，设计出一种协调的水资源调度方案。
协调模型通常使用博弈论、多目标规划等方法。
这些模型可以帮助解决不同水资源利益相关方之间的冲突，实现资源的有效利用和分配。
3. 水资源调度模型的应用案例水资源调度模型在实际应用中取得了一定的成果。
以下是一些典型的案例：3.1 水资源调度模型在灌溉系统中的应用灌溉是农业生产中最重要的用水领域之一。
通过运用水资源调度模型，可以帮助决策者制定灌溉规划，实现合理的水资源利用和节约。
例如，基于优化模型的灌溉调度系统能够在满足农田灌溉需求的前提下，最大限度地减少用水量，提高农田水分利用效率。
水资源管理学及其研究进展(一)摘要：由于水资源是与人类生存和国民经济发展密切相关的自然资源，特别是近年来由于水资源短缺引发的各种问题，长期以来对有关专家学者对水资源管理极为关注，积累了大量的文献资料，水资源管理学产生与发展具有深厚的基础.积极推进和发展水资源管理学，对于水资源可持续利用与管理具有深远的历史和现实意义。
关键词：水资源管理进展我国水资源存在主要问题是短缺、污染和灾害，水资源管理在解决这些问题中具有举足轻重的地位。
建立水资源管理学具有重要的理论和实践意义。
水资源管理学是管理水资源知识体系，以水资源为管理对象，探讨水资源高效利用保护的各种措施规律，实现水资源可持续利用。
水资源管理学研究内容包括水资源数量管理、质量管理、法律管理、权属管理、行政管理、规划管理、配置管理、经济管理、投资管理、风险管理、技术管理、工程管理、数字化管理、国际水资源管理、安全管理等等。
1、水资源管理学内涵加强水资源管理成为有关水资源领域出现最为频繁的词汇。
但究竟什么是水资源管理，目前学术界尚未统一，《中国大百科全书》在不同的卷中，对水资源管理有不同的解释。
综观传统的水资源管理概念，有以下特点：首先，从整体上来看，他们都是以水资源开发作为主线，“保护”处于被动的地位；其次，视野相对狭窄，大多数概念只局限于水资源本身，缺乏复合系统下对水资源的综合认识，以水论水；第三，缺乏生态环境的和水资源高效利用的内涵。
基于此，作者认为，水资源管理就是为了满足人类水资源需求及维护良好的生态环境所采取的一系列措施的总和。
水资源管理学是从学科角度对水资源管理进行系统研究的科学，是水资源管理知识体系，是建立在水文学、水资源学、管理学等诸多学科基础之上的新的交叉性综合性学科。
通过水资源管理学的研究，可以为提高水资源利用率和利用效率，保障水资源安全，通过水资源可持续利用支撑国民经济健康发展提供理论和实践基础。
2、水资源管理学研究内容水资源管理学研究对象很明确，就是围绕水资源持续高效利用的而展开的一系列管理活动。
目前，水资源危机在世界范围内蔓延，水资源危机的出现和加剧与人类在经济活动中缺乏对水资源的有效保护和管理有着重要的关系。
水资源是社会经济发展的重要自然资源，人类的绝大多数经济活动都要涉及水资源。
可持续发展是当前和未来人类社会与经济发展的基本战略目标。
关于可持续发展的定义和解释多种多样，但都基本围绕着“满足目前需要但不破坏未来发展需求的能力”这一核心思想。
实现社会的可持续发展的一个重要内容就是实现水资源等自然资源的可持续利用。
在人类追求可持续发展目标的前提下，实现水资源的可持续利用要求人类必须正视干旱洪涝灾害、水资源短缺、水环境污染等诸多与水资源相关的问题，这给水资源管理学提出了新挑战和难得的机遇。
传统的水资源管理活动无法应对挑战。
实现可持续的水资源利用目标必须改变传统的水资源管理活动，必须以可持续发展的、系统的和综合的观点构建全新的现代水资源管理体系，这成为水资源管理学研究的主要研究内容。
具体地说，水资源管理学的研究内容至少应包括以下几个方面：水资源数量管理和质量管理、水资源法律管理、水资源权属管理、水资源行政管理、水资源规划管理、水资源配置管理、水资源经济管理、水资源投资管理、水资源风险管理、水资源利用技术管理、水资源工程管理、水资源数字化管理、国际水资源管理、水资源综合管理、水资源安全管理和水资源数字化管理等等。
3、国内外水资源管理学研究进展3.1国际水资源管理学研究进展到目前为止，明确提出水资源管理学的文献极为有限。
根据人类开发利用水资源面临的新的问题和挑战以及实际水资源管理活动的特点，国际上也对新形势下的水资源管理理论和体系进行了一系列的探讨和研究，并就一些问题达成了某种程度的共识。
他们主要围绕着“可持续发展条件下水资源可持续利用目标对水资源管理活动的要求”而展开。
这些研究活动为水资源管理学作为一门新兴学科的诞生和发展起到了十分重要的推动作用。
在1992年爱尔兰召开的“国际水和环境大会—21世纪的发展与展望”上提出了水资源系统及可持续研究的问题。
1993年“第二届国际实验与网络资料水流情势学术大会”上探讨了水资源管理的水文学基础和信息资料问题。
1994年，联合国教科文主持，国际水资源协会与国际水文科学协办召开了“变化世界中的水资源管理研究规划国际学术研讨会”，探讨了可持续发展水资源管理研究展望、水资源开发中的风险和不确定性、水资源可持续管理的决策支持系统和水资源开发与环境保护协调四个专题。
1996年在日本京都召开了“国际水资源及环境研究大会：面向21世纪新的挑战”，讨论了流域尺度的可持续水资源系统管理的应用实例等问题。
联合国教科文组织（UNESCO）国际水文计划工作组1996年将“可持续水资源管理”其定义为“支承从现在到未来社会及其福利要求，而不破坏他们赖以生存的水文循环及生态系统完整性的水的管理和使用”。
1]1]水资源可持续管理要求在水资源规划、开发和管理中，寻求经济发展、环境保护和人类社会福利之间的最佳联系与协调。
与传统的水资源管理相比，可持续水资源强调了未来变化、社会福利、水文循环、生态系统保护这样完整性的水的管理，使“未来遗憾可能性达到最小的水的管理决策”。
世界银行将水资源管理定义为一系列水资源相关领域（如水电、水资源供给与供给设施，灌溉与排水等）一体化管理。
综合水资源管理的观点应该在水资源管理和利用方面确保考虑社会、经济、环境和技术等多方面因素2]2]。
1997年召开的第5届“不确定性增加下的水资源可持续管理学术大会”，洪水与干旱管理、水资源开发对环境的影响、水文与生态模拟和环境风险评价等成为重要议题。
1998年在武汉召开了“98年国际水资源量与质的可持续研讨会”，探讨了流域水量与水质的统一管理问题。
1998年国际水文学会在荷兰召开了“区域水资源管理研讨会”，探讨了水资源管理的经验和教训、面对挑战的区域可持续水资源管理、水资源管理的研究方法。
2000国际水文科学学会（IAHS）年在美国召开了“水资源综合管理研讨会”。
这次研讨会主要探讨了可持续发展条件下的水资源综合管理的内容和目标，以及交流水资源综合管理的经验。
此次研讨会达成一个共识：未来水资源管理的一个基本原则就是流域的统一管理。
流域统一管理是流域内土地资源和水资源的统一协作管理，其目的是防止土地退化、保护淡水资源、保护生物多样性、实现水资源可持续利用。
流域水资源统一管理的基本框架是政府和社区公众的共同管理。
会议认为，为了实现流域统一管理的目标，必须做到以下几点：①复杂的水资源管理活动必须建立在有效的科学规划基础之上；②必须显著提高预测各项管理活动结果的能力；③为了达到水资源管理的目的，持续的检测和评估工作十分必要；④水资源管理活动的管理过程必须是透明的和公开的。
（MiguelA.Marino等，2001）2001年，国际水文科学学会在荷兰召开了“区域水资源管理研讨会”，会议针对区域范围内水资源管理的有关问题进行了研讨，包括：以往水资源管理活动的经验和教训；面对新挑战的区域可持续水资源管理；水资源管理的研究方法。
伴随着国际学术界对现代水资源管理活动的研究和讨论，近年来，国际学术界相继出版了多部论述“水资源管理活动”的专着，这些专着大多以论文集的形式出版，很少从学科的角度对水资源管理的理论体系进行系统的论述和研究。
尽管如此，这些专着还是探讨和研究了大量有关现代水资源管理活动的主要内容，使我们能够大致了解目前国际学术界关于水资源活动的主要理论和具体内容。
并且通过编著者对一些论述水资源管理活动的论文的整理和归类，我们可以从中基本上了解到当前国际学术界对水资源管理理论体系的划分。
MiguelA.Marino和SlobodanP.Simonovic在2001编著出版的《水资源综合管理》收录了国际水文科学学会（IAHS）2000年在美国召开的“水资源综合管理研讨会”的文章。
MiguelA.Marino和SlobodanP.Simonovic认为，从20世纪80年代开始，人类从事水资源管理活动的目标和内容发生了根本性的变化。
传统的不可持续的水资源管理方式已经不再适应新形势的要求，而新的管理方式仍在摸索中，水资源管理活动正处在探索过程中。
作者认为，在传统的水资源管理活动中，僵化的管理体制（包括法律、政策和管理机构）是实现水资源有效管理的最大障碍。
管理体制的官僚作风、不负责任以及缺乏战略性指导原则导致水管理体系效率低下，缺乏远见，并且拒绝与水资源利益相关者就水资源管理问题进行公开的交流和探讨。
新的水资源管理最大的挑战是如何寻求实现长期可持续利用水资源的水资源管理方式，为此，他们认为体制改革和制度创新将是水资源管理活动改革的一个重要方面。
新的水资源管理活动必须包含水环境治理和保护问题、水资源的可持续利用问题、水资源利益相关者之间的利益分配问题以及水资源管理决策中的公众参与问题。
由C.A.Brebbia和P.Anagnostopolos在2002年编著出版的《水资源管理》（Ⅰ和Ⅱ）收集了2000年和2001年两年间国际上一系列关于“水资源管理”国际会议上的文章。
C.A.Brebbia和P.Anagnostopolos在本书的前言中指出，当前水资源管理问题在全球变得越来越复杂。
水资源管理活动主要面临着的主要问题是：人口的增长和人均水需水的增加正在家具人类对水资源的需求；与此对应的是，水污染、水资源浪费以及气候变迁等因素却正在威胁着水资源的供给。
这套书从10个方面论述了当代水资源管理活动的内容，他们是：水资源管理决策支持系统，灌溉水管理，流域管理，生活用水管理，水质管理和水活动管理，废水处置和管理，管道输水和渠道输水管理，水文模型，地下水管理，沿岸和港口水资源管理。
（C.A.BrebbiaP.Anagnostopolos，2002）。
值得注意的是C.A.Brebbia和P.Anagnostopolos在书中指出，现代水资源管理所涉及学科和领域已经超出了传统水文地质学中关于水资源管理的思考和限制。
由M.AL—Rashed、V.P.Singh和M.M.Sherif合作编著的《水资源发展与管理（Ⅳ）》中从7个方面论述了水资源管理的内容，这7个方面包括：水资源管理的目标、政策和原则，水资源稀缺和保护，用水管理，水资源管理、规划、水权分析和处置的决策支持系统，水电和灌溉的发展潜力，灌溉水管理，水资源稀缺管理。
其他一些比较著名的著作还包括B.DattaRay,R.P.Athparia的《水与水资源管理》（1999年）；A.FarooqKhan的《水资源管理：挑战与责任》（1998）；经济合作与发展组织出版的《水资源管理：综合政策》（1989）等。
值得注意的是，尽管学术界并未明确提出水资源管理学的概念，但在国际上许多大学中，都开设了以“水资源管理”为名称的课程，这些课程的开始以及对水资源管理活动的讲述在一定程度上也促进了水资源管理学的形成。
