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黄明斌,邵明安,李玉山.WAVES模型在黄土区农田尺度水循环模拟中的应用[J].农业工程学报,):31-35.DOI:
WAVES模型在黄土区农田尺度水循环模拟中的应用
中文关键词:&&&&&&
基金项目:中科院重大项目（KZ951-B1-211）、国家自然科学基金重大项目（）和中科院“西部之光”项目资助
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中文摘要:利用黄土高原长武农业生态试验站冬小麦农田水分循环的长期定位试验资料对澳大利亚科工组水土研究所开发的WAVES模型进行了验证，模拟结果和实测值的比较证实WAVES模型可用于模拟黄土高原农田生态系统水文循环过程，对短时段（1年）和长时段（10年）的模拟都有较高精度，模型对土壤肥力指数反映敏感。文中还讨论了模型为适应黄土高原这一特定水文生态系统需要改进的方面。
Huang Mingbin,Shao Ming′an,Li Yushan.Application of WAVES to Modeling Hydrologic Processes in Agricultural Scale of Loess Plateau[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE),):31-35.DOI:
Application of WAVES to Modeling Hydrologic Processes in Agricultural Scale of Loess Plateau
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Key words:&&&&
Abstract:During the period of Sep. 1, 1984 to Jul. 2, 1994, field experiments were conducted at Changwu Agricultural Ecosystem Station in Loess Plateau to measure water and energy balance components, crop growth and yield of winter wheat. A process-based model (WAVES which was developed by the CSIRO, Land and Water Division of Australia) was tested using the measurements. Comparison of the measured data during one year and ten years with the predicted results is agreeable. These data including LAI of winter wheat and its dynamic change, water content in soil profile and its variation with time. So WAVES can be used to model hydrologic processes of agricultural ecosystem in Loess Plateau and to evaluate effects improving water use efficiency by fertilization and mulching. At last we also point out the shortcoming of WAVES and revising fields needed.
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论文摘要：在分析水循环经济的概念和基本特征、回顾国内外水循环经济与水资源合理开发利用历史演进和研究进程的基础上，陈述了可持续发展理论、物质代谢理论和产业生态学理论是水循环经济研究的三大新理论支柱。从现代水资源合理开发利用研究必须从系统定量的角度研究水资源系统与水社会经济系统的整体行为、演化规律及其相互作用的角度，指出了物质流分析技术（MFA）与投入产出分析技术（I/O）是水循环经济研究的主流方法。分别阐明了水循环经济理论体系构建的研究、水循环经济技术创新问题的研究、水循环经济发展模式选择问题的研究、水循环经济管理体制及经济机制问题的研究是当前水循环经济研究的四项重点内容。 关键词：水循环经济；开发利用；可持续发展；发展模式 水是重要的自然资源，是人类赖以生存和社会发展的必要资源。随着社会经济的发展，“水危机”日益显现，人们对于水资源的开发利用研究也经历了由低级向高级发展的过程。起初人们对水资源的研究仅仅局限于对水资源的开发利用，研究水资源的时空分布规律和运动规律，即着重于水资源自然属性的研究。随着人类的进步和社会的发展，特别是现代科技革命，使人们对水资源的研究产生了一个质的飞跃，逐步从水资源自然属性的研究过渡到水资源的社会经济属性研究，从社会经济系统的角度广泛开展对水资源合理开发利用研究，这些研究领域包括水资源与经济发展关系的研究、水环境安全的研究、水权水价的研究、水资源管理体制的研究等。随着水资源的日益短缺，以水资源的节约使用、清洁生产、水循环利用、污水资源化为核心的水循环经济理论与发展模式的研究逐渐成为当今水资源合理开发利用研究的最新方向。 1水循环经济的概念与特征 1.1水循环经济的概念 关于水循环经济的概念，到目前为止学术界并未明确提出，大多数是在循环经济的概念基础上，从城市或产业的角度提出了一些近似的概念。 陈琨[1]从实施水循环经济的模式方面，提出水资源循环经济应该至少包括两层内涵：一是在用水环节，对于跑、冒、滴、漏、污实现最小量化，最大限度地实现水的净化、回收、循环利用，达到或接近水的零排放；二是尊重自然界水的循环规律，在区域范围内，通过经济、工程技术、立法等手段调整水的时空合理分布和利用，维护水的自然循环系统，使水资源得以永续利用。张钡[2]从社会水循环的角度，提出了水产业循环经济的概念，他认为，水产业的循环经济应是一种在对水资源不断循环利用基础上的经济发展模式，其中污水处理资源化、减量化和无害化，是水产业循环经济的一条重要原则和标志。 正确而又合理的水循环经济定义是水循环经济系统分析、核算与制定水循环经济发展模式的基础。综上所述，在对水循环经济及其应用这一研究过程中，虽然各位学者给水循环经济所下的定义，规定的研究对象、研究范围等都有所不同，然而随着社会的进步和研究成果的大量问世，彼此间的差异将逐步缩小。本文认为，水循环经济首先是一种先进的水资源经济发展模式，它是建立在社会水循环系统分析的基础上，遵循循环经济的思想，按照水资源节约、水环境友好的原则，在人们在生产和生活过程中，在水资源开发利用的各个环节，始终贯穿“减量化、再利用、再循环”的原则，重视采用新技术、新材料、新工艺，并以完善的制度建设、管理体制、运行机制和法律体系为保障，提高水的利用效益和效率，最大限度地减轻和降低污染，来实现社会发展的最终可持续性。 1.2水循环经济的特征 根据水循环经济的定义，通过传统水资源利用模式和水循环经济模式的对比分析可以得出，水循环经济作为一种先进的经济发展模式具有如下特征。 1.2.1发展目标上追求效率、效益和可持续的统一性 水循环经济模式在发展目标追求水资源利用的效率、效益和可持续性三者的统一，要求水资源利用模式必须按这三大目标进行重新构建。 （1）效率特征要求水资源利用注重节水，节水应在不降低人民生活质量和经济社会发展能力的前提下，在先进科学技术的支撑下，采取综合措施减少用水过程中的损失、消耗和污染，提高水的利用效率，高效利用水资源。 （2）效益特征表现在中观上水资源配置的高效益，要构建节水型经济系统和节水型社会系统。例如，非农产业的用水效益大大高于农业，低耗水产业的用水效益高于高耗水产业，经济作物的用水效益高于种植业，这要求通过结构调整优化配置水资源，将水从低效益用途配置到高效益领域，提高单位水资源消耗的经济产出。 （3）可持续性是指水资源利用充分考虑了对生态环境的保护，不以牺牲生态环境为代价，这是水循环经济模式追求的最高目标。可持续性主要体现在宏观层面，要求区域发展与水资源承载能力相适应，塑造持续发展型社会；要求一个流域或地区量水而行，以水定发展，打造与当地资源禀赋相适应的产业结构；要求通过统筹规划、合理布局和精心管理，协调好生活、生产和生态用水的关系，将农业、工业的结构布局和城市人口的发展规模控制在水资源承载能力范围之内。 1.2.2管理环节上追求供水、用水和排水等环节的健康循环 发展水循环经济的最终目的是为人类提供健康的水资源生存环境，水循环经济要求水资源利用的各个环节和途径都应追求健康循环，且贯穿于整个水的社会循环过程中。水循环经济的健康、良性循环特征体现在水资源利用的各个环节中，需要贯彻以下三个基本原则。 （1）输入端的减量化原则（Reduce）。要求在供水环节，减少进入生产和消费流程的水资源量，即用较少的水资源投入满足既定的生产或消费需求，在经济活动的源头就做到节约水资源和减少污染。在生产中，要求采用清洁生产技术、节水技术和节水实践，从而减少生产过程中对水资源的需求量；在生活中，要求人们使用节水器具和采用节水实践来减少对水资源的过度需求，从而达到减少废水排放的目的。 （2）过程控制的再利用原则（Reuse）。为了提高水资源的利用效率，要求从上一工序或过程排出的水资源能够直接为下一工序或过程所用，水资源在生产过程中尽量多次重复利用。在生产中，要求企业采用清洁生产和先进技术，以便于排出的水能够不经任何处理就能为另一用途所用；在生活中，鼓励人们采取措施将生活水重复使用后用于冲厕、灌溉等用途。 （3）输出端的再循环原则（Recycle）。要求生产和消费过程中的污水重新变成可以利用的资源而不是无用的废水。废水资源化通常有两种方式：一是水资源循环利用后形成与原来相同的产品，二是水资源循环利用后形成不同的新产品，废水资源化后形成不同的产品可用于不同的用途。再循环原则要求水资源相关者将失去功能的废水恢复功能，从而可以再利用，以使水资源整个流程实现闭合。 1.2.3利用手段上追求科学技术、经济与行政手段的一体化 先进的科学技术是循环经济的核心竞争力，如果没有先进技术的输入，水循环经济所追求的经济和环境多目标将难以从根本上实现。水循环经济的技术支持体系由五类构成，包括替代技术、减量化技术、再利用技术、污水资源化技术、系统化技术等。 有效的经济政策是水循环经济发展的重要推动力和必要保障。水循环经济发展模式要求应充分发挥市场机制对水资源配置的基础作用，充分利用价格、税收和财政等各种经济手段，包括建立征收水资源税制度、上下游生态补偿制度、污水资源化税收优惠制度等，从而实现符合水循环经济发展要求的3R原则。 法律和法规作为一种强制手段可以有效地推动水循环经济的发展，也是所有发达国家普遍采用的重要手段。从目前法制建设的需要来看，我国在水循环经济立法中存在着很多立法空白，极大地影响了水资源循环利用的顺利进行，迫切需要制定新的法律法规来规范各种水资源利用的行为，例如：建立《节水型社会基本法》、《污水资源化利用管理条例》等法律和制度，是水循环经济发展模式在管理手段上的重要特点。转贴于 看准网
2 水循环经济国内外研究进展在水循环的研究与实践应用方面，近年来许多国家和地区结合自己的实际做了大量的工作。这些国家和地区包括：澳大利亚、美国、加拿大、纳米比亚、日本、欧盟成员国以及西亚、非洲、拉丁美洲等国家。Asano等[3]认为水资源需求的数量和调配的范围随着人类生活与社会生产力的发展而不断扩大，一方面社会生产力的发展需要扩展水资源的调配范围；另一方面社会生产力的发展也提高了调水的经济和技术实力。Metcalf[4]从污水再生的角度系统论述了污水处理、处置和回用的基本原理。Beekman[5]从节水减污的角度系统论述了水体保护、循环利用的基本原理。Lund[6]对调水的成本与风险交易以及对自然、经济的影响进行了分析。Glenn-Marie[7]建立了国家层面水资源循环体系和水实物量核算投入产出表，并用于南部非洲国家（如纳米比亚）的水资源核算，进而分析水资源对各部门经济的影响，提出产业发展政策。其中，澳大利亚无论在水循环研究方面，还是实践方面，都颇为成功。从1977年开始，澳大利亚有关部门便开始着手再生水项目的可行性研究，为了成功举办2年悉尼奥运会，澳大利亚政府相继出台了《国家水资源管理战略框架》和《NSW城市和社区循环水利用导则》，并建立了相应的循环水管理机构、管理制度和标准；目前，在澳大利亚大约有5个污水处理厂，其中有一半从事循环水的开发，每年大约有15 GL到2 GL的废水被循环利用。24年，在澳大利亚国会资助下，澳大利亚技术科学与工程学院出版了《澳大利亚的水循环研究》报告。这份研究报告介绍了澳大利亚当前水循环利用情况，主要强调生活和工业废水的处理程度和循环利用问题。报告讨论了一系列问题，既有国际的，又有国内的经验，并提出了未来水循环利用和管理的24条建议：水循环的定义、水循环经济的必要性、循环水的水权问题、相关制度和标准的修订和建立、循环水项目的可行性研究、循环水成本与价格方案与操作办法、对污水处理过程的技术创新、循环水项目的投融资方式、国家水资源管理机构改革、公众参与循环水项目的必要性等[8]。随着水资源的日益紧缺，在中国，许多城市将废水循环利用作为满足日益增长水资源需求的一项重要的战略措施，对于水资源节约利用、社会经济系统水循环利用的研究也逐渐开展起来，但仍处于起步阶段，研究深度不够，成果较少。代表成果主要有：陈志恺[9]的“坚持科学发展观建设节水防污型社会研究”，贾绍凤[1]的“社会经济系统水循环研究进展”和陈琨[1]的“我国实施水循环经济模式的途径”等，这些成果对节水型社会的建立、社会经济系统水循环的研究方向、社会经济系统水循环的评价、水循环经济发展模式进行了研究。在实践方面，废水循环利用主要在以下几方面：农业灌溉，同时改善河流质量；作为工业冷却水；市政用水，如草地和树林；酒店和居民区冲洗厕所；经过处理的废水再利用于城市景观绿化；为了更加明确再生水项目执行的可行性，许多水资源短缺和污染严重的城市，如北京、天津、太原、大连和青岛，已选择部分地方和工业园区作为试点。综上所述，随着水资源危机逐渐加剧以及人类对可持续发展目标的追求，传统的以“扩大水资源供给”为目的的工程水利管理方式以及对水资源不合理的开发、利用方式已经不能适应可持续发展战略对水资源合理开发利用的要求。传统的单一管理方式逐步向水资源与经济社会协调利用的循环经济方式转变，水资源与社会经济之间关系的研究也逐步由过去的单一水文学向多学科交叉延伸。3 水循环经济研究的新理论支柱关于水循环经济研究的理论基础呈现出多学科交叉发展，可持续发展理论、物质代谢理论以及产业生态学理论逐步成为该领域研究的主要理论支柱。3.1 可持续发展理论产业革命以来，人类活动对自然的两重性愈加明显，随着人口问题、资源问题、环境问题——即全球问题的提出，可持续发展成为我国，也成为全世界二十一世纪发展经济的主题。这就要求要将水资源合理开发利用提高到人口、经济、资源和环境共同协调发展的高度来认识。可见，“可持续发展”的思想将推进水资源的开发和管理，并由此构成未来水资源管理的新理论。首先，可持续发展理论要求水资源利用要关注流域尺度或区域惊尺度的可持续发展。由于水资源与水环境系统以流域尺度为基本单元，可持续发展在协调水环境系统与经济系统的关系时，必须以流域整体思想为指导。恢复和逐步改善流域水资源环境系统的功能，是谋求可持续发展的必由之路。其次，可持续发展理论要求定量描述并分析水环境系统与经济系统的关系，使得水环境核算研究成为当前水环境经济领域的最前沿课题。水环境核算包括实物量核算与价值量核算，实物核算是建立在水循环定量分析的基础上，用实物单位描述经济系统与水资源的输入输出关系；价值核算集中在水环境价值的内涵、类型及量化方法上，水资源价值核算将为水权、水价、排污权等水环境保护市场机制的形成奠定理论基础。最后，可持续发展理论要求水资源利用从循环经济的角度考虑。循环经济作为生态效率高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少的经济生产模式，在全球范围受到广泛的重视，是对可持续发展的重要贡献。3.2 物质代谢理论人类社会发展的实质是物质生产和消费方式在不同时期的动态演进，也是人类对自然世界不断进行改造的历史。早在19世纪中叶，马克思就曾注意到城市迅速发展导致养分循环代谢断裂的问题（Metabolic Rift），并且指出人类社会与自然界之间存在着相互制约、相互影响的重要生态关联[11]。但这以后，很少有学者在此基础上进一步提出物质代谢研究的重要思想或分析方法。直到2世纪6年代，Kneese与Ayres以及Leontief等经济学家重新意识到现代经济社会中物质代谢过程的重要性，明确指出应当尽早开展关于物质流系统的研究，并且基于经济学理论和投入产出方法分别提出了物料平衡分析的初步方法，用以解释经济系统的生产与消费以及外部性问题，从而推动了物质代谢研究开始逐渐应用于识别产业经济结构及其导致的环境影响。1988年Ayres首次提出物质代谢（Industrial Metabolism，也叫产业代谢）的概念，并且指出所谓物质代谢就是现代经济体系运用劳动力要素将原材料转化为产品与废物的一系列物质过程的集合，这标志着物质代谢研究范畴正式确立并得到广泛认可[12]。进入2世纪9年代，产业生态学的建立和进一步发展为物质代谢理论和成果应用提供了切实的理论依据，促进了现代物质代谢分析技术的发展与繁荣，使得人们逐渐认识到现有的物质生产和消费模式，即物质社会代谢的结构与组织形式，是导致人类社会与自然生态系统之间尖锐冲突的本质根源。由此，以优化或重组物质代谢过程为目标，从根本上转变现行经济结构使之更加符合自然生态规律，已成为实践可持续发展道路的主流方向之一。同样，水循环经济发展模式的研究也需要分析生产、消费等环节的水资源物质流代谢过程，从根本上提出符合水资源节约、高效的经济发展模式，因此，物质代谢理论成为了水循环经济研究的基础理论之一。3.3 产业生态学理论产业生态学主要以物质和能量代谢为主要研究内容。其主要采用物质利用强度、物质生产力、循环利用率三种指标分析社会经济的物质代谢效率[13]。以生产部门的水资源为例，物质利用强度通过分析部门水资源消耗强度与其相应的经济产出在整个经济系统中所占比例，识别水资源利用效率；物质生产力则将水资源投入作为生产力要素之一，采用单位水资源的产品或产值指标来衡量水资源生产力水平。水资源利用强度越低、水资源生产力水平越高，说明经济体系对于水资源投入的依赖性越小，系统的封闭性越好；水资源循环利用率则用于表征经济系统内部产生的“废水”或“水污染物”的再循环、再利用程度，循环利用率越高，说明耗散损失进入环境的水污染物越小，经济活动对水资源、水环境的压力就越小，而系统的稳定性也越高。应当指出，虽然自然生态系统的构成与运行模式为重新组织现代经济生产方式与消费提供了一个参照系，但是到目前为止产业生态学并未提出标准的社会经济发展模式来保证这一战略目标的实现，目前关注的焦点问题主要包括：（1）自然生态系统的资源代谢过程的组织和协调机理如何？对于现代社会的生产和消费以及污染物的循环利用有哪些现实意义？例如，水资源在社会经济系统中的代谢规律如何进行定量描述？如何提高废水循环利用率？（2）自然生态系统中的物质分解和再利用的方式有哪些？它们对发现水循环利用的新途径有哪些启示？例如，如何避免经济系统中污水回收和再利用过程本身也可能导致的环境污染？尽管产业生态学理论尚未发展完善，但是其提出的一系列理论方法为水资源的社会经济系统分析和循环经济发展模式制定提供了重要参考价值，使水资源循环经济按照自然生态系统的组成结构、运行规则重构社会经济系统成为可能和可行。转贴于 看准网
4 水循环经济研究新方法与手段在对水循环与经济发展关系研究的方法上，由于水的流动与循环，水环境系统与水社会经济系统在不同时空尺度下进行能量、物质的交换并交互影响，现代水资源与经济发展关系研究必须从系统的角度出发，研究水环境系统与水社会经济系统的整体行为、演化规律及其相互作用，从区域、流域方面加强水资源循环、定量分析。为此，物质流分析技术（Material Flow Analysis， MFA）与投入产出分析技术（Input and output， I/O）成为了水循环经济研究的主流方法。4.1 物质流分析技术（MFA）物质流分析是根据工业代谢和社会代谢的概念，依自然环境为经济社会系统提供的物质输入，通过加工、贸易、使用、回收、废弃等过程形成的系统内存储，以及返回到自然环境中的物质输出等环节过程进行各类物质统计。根据物质守恒定律，整个系统中的输入量应等于输出量与存储量之和。物质流分析中，主要衡量的是社会经济系统中的物质投入、产出和物质利用效率，只考虑通过研究系统边界的物质输入/输出流，而对系统内部的物质流动结构不再细化反映。物质流分析提供了关于环境与经济体系运行机制的整体理解，使得决策者能够确定关键问题所在、选择优先控制目标和相应政策方案，从而通过改善整个经济体系的物质代谢效率来解决生态环境问题。因此，物质流分析已成为2世纪9年代以来环境管理和政策制订的重要技术方法，广泛为发达国家和国际组织所采用[14]。从物质流分析和水循环经济的相互关系来看，物质流分析的调控作用主要体现在以下几个方面：（1）减少水资源供应总量。在社会经济活动中，需水的多少直接决定水资源的供应量和对生态环境的影响程度，水资源消耗的减少意味着水资源供应的减少，其对整个社会经济和环境的意义是极为重要的。通过物质流分析，可以发现各部门、各环节水资源输入量的多少，进而通过技术和管理手段，不断提高水资源利用率和增加水资源循环利用量。（2）提高水资源利用效率。水资源利用效率反映了水资源消耗与经济发展之间的关系，其中生产技术和工艺是提高水资源利用效率的核心。通过物质流分析，我们可以分析和掌握水资源消耗和产值之间的关系，并通过技术、工艺改造和更新，减少水资源的消耗定额，达到尽可能少的水资源消耗获得预期经济与环境可持续发展的目的。（3）增加水资源重复利用量。通过对生产过程的水资源利用的物质流分析，寻求提高水资源的重复利用率的途径，可以增加水资源的循环使用量，延长水资源的使用寿命，减少水资源的初始投入，从而最终减少水资源的投入量。企业内部、产业间的水资源重复利用，中水回用，雨水和污水资源化利用等都是提高水资源重复利用的重要内容和形式。（4）减少最终水污染排放量。实际上，在社会经济活动中，通过提高水资源利用率、增加水资源循环利用量，不但可能减少水资源投入总量（新鲜水量），同时也可以实现减少污水排放的目的。因此，在发展水循环经济的过程中，可以通过提高水资源利用率和循环利用率，实行节约用水，达到减少水污染物排放的目的。4.2 投入产出分析技术（I/O）投入产出分析起源于美国经济学家瓦西里•列昂惕夫的“投入产出分析”。列昂惕夫1931年开始研究“投入产出分析”，主要用于研究美国的经济结构，1968年联合国把它推荐为国民经济核算方法，现已在许多国家得到推广和应用。我国于1974年开始编制了部分产品的1973年投入产出表。一些省市和一些大中城市也编制了投入产出表。1988年底完成了国家1987年的投入产出表的编制工作。同时，各省、市、自治区（除西藏、台湾外）也都编制了本地区的1987年投入产出表。这些投入产出表不同程度地为中央和地方各有关部门应用于管理、决策，并取得了显著成效[15]。投入产出模型应用于资源环境问题的研究开始于2世纪7年代，Leontief和Ford[16]用投入产出模型研究空气污染问题，Carter和Ireri[17]用地区间投入产出模型研究加利福利亚和亚利桑那州的水资源调配问题， Thoss和Wiik[18]用投入产出模型研究水资源管理问题，Hendricks[19]用投入产出模型研究水资源的供需平衡问题，谢梅等人[2]用投入产出模型研究北京的城市水资源系统，陈锡康[21]建立了山西省水资源经济投入产出模型并研究水资源价值问题。将水资源和环境问题纳入投入产出模型中进行研究，为观察经济活动的水资源消耗强度和水污染物排放强度（即计算水资源消耗系数和水污染物排放系数）提供了前提，同时也为进一步利用投入产出表的消耗系数，将水资源消耗和水污染物排放置于国民经济各部门的普遍联系之中，为水循环经济的物质流分析和价值流核算、循环水价格的制定等提供了良好的分析工具；此外，可以将投入产出模型与计量经济模型相结合，预测社会经济各部门未来水资源消耗量和水污染物产生量、排放量，根据水循环经济发展目标，提出产业结构调整的合理化建议，为水资源可持续发展经济模式的探索奠定了基础。5 水循环经济研究的重点问题水循环经济研究的目标首先是建立科学的水循环经济理论体系；其次是技术体系适宜，经济保持适度发展；第三是选择合适的水循环经济发展模式；第四是要建立良好的水循环经济管理体制和经济运行机制，这也是今后一个时期水循环经济需研究的重点问题。5.1 水循环经济理论体系构建的研究水循环经济理论体系的构建是水循环经济走向实践的重要基础，需要从以下几个方面着手：（1）不断地寻求理论创新，建立起符合社会经济规律的水循环经济理论与方法体系，从而更好地指导水循环经济发展的实践；（2）加强对水循环经济发展模式的研究和经济学分析，从而不断提高水循环经济模式的运行效率，促进水循环经济模式的推广；（3）加强对于流域、区域、城市和工业园区等水循环经济发展的长期分析，探索水循环经济发展的内在规律，并逐步试点示范，从而更好地服务于水循环经济发展战略与政策的制订；（4）加强对于水循环经济运行的多角度分析，如市场、价格、技术、规划、法律等，从而不断充实和完善水循环经济的内容体系；（5）加强水循环经济与相关学科的对比与借鉴研究，从而不断推进水循环经济理论的完善与发展。转贴于 看准网
5.2 水循环经济发展模式选择问题的研究水循环经济发展模式的选择体现在水循环体系的各个环节之中，包括供水、生产和生活用水、污水资源化、雨水利用等。其目的很清楚，一是节水，减少对自然水资源的索取，二是减少排放，减少对自然水生态的扰动。水循环经济发展模式在人类实践中早有应用，如节水器具，节水的绿色建筑，还有各种中水的回用等。总体来看，对这些模式的研究和分析还不够深入，没有更好地提炼总结，尤其是从经济学角度的分析还有待加强。由于水循环经济概念出现的时间较短，还难以评价各种模式实施的效果，这也都需要加以系统分析[1]。（1）节约用水模式研究。长期以来我国农业采用大漫灌的灌溉方式，用水量大，利用率低，浪费严重。可见，我国农业节水潜力相当可观，应大力研究和分析农业节水模式，通过节水灌溉和节水农业相结合的办法实现农业节水。要加强对工业行业节水的经济学研究，通过产业布局的调整和产业结构的调整，达到水资源节约利用和水环境污染控制的目的。在城镇，要加强水的循环利用研究，控城镇生活的用水浪费，减少城市给水管网和用水器具漏水损失，充分发挥节水的潜力。要研究和分析各种节水模式的成本和效益，通过成本和效益的比较，选择最优的节约用水模式。（2）清洁生产模式研究。近年来，世界上大力推广清洁生产，广泛采用循环利用经过处理的工业废水。由于采取这一措施，2年来，日本和德国的工业用水的数量没有增加。美国钢铁业在每吨钢需要的28 t水中，只有14 t是注入的新水，其余用的都是循环水。至2年，我国工业废水的重复利用率已经达到7%以上，但与世界先进水平的9%～95%相比，还有不少的差距。根据我国目前的工业用水效率预计，22年我国工业的年用水量将由现在的11亿m3增加到2亿m3，增加用水量约1倍。这就要求我们必须重视工业用水过程的研究，多角度地选择清洁生产模式，改进工艺和流程，进一步提高多次重复循环用水，提高用水的效率。（3）污水资源化模式研究。工业废水资源化的观念是对传统工业废水末端治理的革命，是工业废水治理的努力方向；城市生活污水的处理可以考虑变集中处理为分散处理，分散处理的主要场所是居民住宅的屋顶。通过在城市建立中水系统，将生活、生产污水处理之后再次使用，从而节约大量的日常用水。经处理过的回用中水，主要可用于冲厕、体育场馆、高尔夫球场、浇灌花草树木、清洁道路、清洗车辆或基建施工、设备冷却、工业用水及其他可接受其水质标准的用水。我国9%以上的城市水域遭到污染，城市污水（包括生活污水和工业废水）以每年6.5%的速度增加，预计到22年城市污水产生量将达到6亿t以上。因此，污水资源化应是我国21世纪城市水循环经济的着眼点，需要大力研究污水处理技术水平和污水资源化应用的方向。（4）雨水资源化模式研究。由于自然和历史的原因，在我国北方地区，尤其是西北黄土高原的部分地区极度缺水。按可利用水资源统计，当地人均可利用水资源占用量只有11 m3，是全国可利用水资源占有量72 m3的15.3%，是世界人均可利用水资源占有量297 m3的3.7%。目前在我国的西部地区有近1万人的饮用水极度困难。数百年来，西部地区居民积累了丰富的雨水汇集和利用的经验，使他们得以在这里生存。面对发展的需要，这种传统的集水方式受到了资金短缺的制约。为此，今后需要大力开展对西北地区雨水利用方式、雨水利用投融资方式等方面的研究。（5）海水淡化模式研究。我国拥有1万8千多公里的海岸线和3多万平方公里的海洋管辖区，海水利用和淡化是解决淡水紧缺问题的有效途径。据测算，中国城市的用水中约8%是工业用水，工业用水中约8%是工业冷却用水。如果能够用海水替代现有工业冷却用淡水总用量的3%，就可以使沿海城市节约近2%的淡水资源，同时减少冷却水对环境的污染。我国的海水淡化起步于2世纪6年代，目前在技术上还不够成熟。今后，需要加强对海水淡化技术、海水对工业设备的腐蚀、海水淡化成本与效益、海水淡化产业化等方面的研究，使海水淡化利用成为我国解决缺水问题的重要选择之一。5.3 水循环经济技术创新问题的研究“节流”与“开源”是解决水资源短缺的两个主要途径，在水资源供应不断减少的今天，其核心在于水的循环利用，即通过污水资源化、雨水资源化、节约用水等措施，增加水资源的间接供应，尽量减少水的使用量，这样不仅可以减少无效需求，减轻供水压力，还可以相应减少污水排放和污水处理的负担，减少对环境的污染。为此，循环用水可以说是实现水资源可持续利用的重要战略措施。循环用水需要采取工程、技术、经济和管理等各项综合措施，特别需要不断更新的污水处理技术、节水技术与设备的支持。技术创新是为了实现一定的系统目标，考虑系统内外客观因素的制约，对各种可能得到的技术手段进行分析比较，不断研究和寻找新的最佳方案。对水循环经济的技术创新研究，主要是从事技术科学的学者，要将水循环经济的理念与思路引入水的供应、输送、使用、排放、处理和回用等过程中，通过对循环过程中水资源消耗、水循环利用、污水处理、水污染排放的分析，提出减量化、再使用、再循环的工程流程或技术建议。例如，在社会经济系统中用水部门与行业中，各用水部门与行业都存在节水技术与相关设备；在污水处理厂，要实现污水的资源化利用，必须不断更新处理设施和技术，以提高污水的处理水平；同样，要实现污水的循环利用，需要对饮用水、循环水的管道系统进行技术改造。从经济学的角度，还需要考虑不同技术项目的成本与效益，如引入新的生产流程与工艺以提高水循环利用效率所需要的投入及预期产出。对于企业和区域社会经济发展来看，还要对比分析采取水循环技术的长期成本和短期成本，从而确定水循环技术的可行性。这些工作，需要根据各地的水资源条件、经济社会发展状况、科学技术水平等因素，对各类循环水的技术和设备进行系统的分类，并提出相关的技术识别评价指标，以为水循环经济的发展提供理论指导。5.4 水循环经济管理体制及经济机制问题的研究长期以来，我国实行水资源分部门管理的体制，水量与水质、地表水与地下水等分割管理，水资源的分割管理导致部门职能交叉、政出多门、推萎扯皮、管理效率低下等诸多弊端。随着社会经济近年来的快速发展，不少地区的水短缺和水污染等水问题日显严重，传统的水资源分割管理模式越来越成为制约水资源可持续利用的障碍。加强水循环经济管理体制和经济机制问题的研究是实践水循环经济工作的突破口，更是实现社会经济可持续发展目标的迫切要求。水循环经济管理体制和经济机制的研究包括循环水权制度的研究、循环水权交易市场的研究、循环水价的研究、水循环经济政府财政和税收的研究、有关循环水的法律法规的建立和完善研究等。转贴于 看准网
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