前言

流域是人类生活的主要生境，由水资源-社会经济-生态环境组成的复合系统构成。社会经济系统和生态环境系统以水资源为基础，因此，水资源的开发利用势必会涉及社会、经济、生态和环境等方面的因素。长期以来，水资源的开发利用主要考虑农业、工业和生活用水等方面的经济效益，过量的开发河流水和占用水资源的生态空间，而对维护生态环境平衡所需要的用水方面则没有给予足够的重视。正是由于这种忽视，在水资源的开发利用过程中，已经造成了水环境、水生生态严重破坏的不良后果。这种传统意义的水资源规划已不能满足流域内社会经济的协调发展。同时，传统的水资源管理是以工程水文技术为主，但实际上，水资源循环过程是水文与生态耦合的过程，因此，正确管理水资源的方法应该建立在生态系统格局和过程的水文学机制基础之上。

“生态水文学”是在寻求解决合理持续利用水资源的实践中形成的一门交叉应用的学科，是实现水资源可持续管理的一种新方法。生态水文学新方法的核心内容是将降水视为由人类与自然共同分享的淡水资源，认为最根本的水资源是降水，而不仅仅是河川径流。将降水分为绿水和蓝水：绿水是指陆地水文循环中的气态水流或总的蒸腾蒸发量，它包括来自植物截留、地表、水面和土壤的非生产性蒸发和源自植物蒸腾、促进植物生长的生产性蒸腾，显然源自降水的绿水支撑着陆地生态系统；蓝水是指陆地水循环中的液态水流，它包括降水形成的地表径流和地下水补给，即径流性水资源，它是支撑水域生态系统的基本水源。

传统水资源规划的目的是控制水的需求，并对有限的径流性水资源进行优化配置，水资源评价通常是计算降水自然分割后产生的径流性水资源量，即蓝水量。这种仅以流域出口处实测径流量为依据评价水资源，可能忽略了上游降水量分割产生的蓝水，这些蓝水可能在到达流域出口之前已经转化为绿水，这通常是流域内提取蓝水用于消耗性用水造成的，使得流域出口处测得的径流量远小于真实的水资源量。

水资源供需平衡分析是目前进行水资源规划和管理中经常使用的分析方法。但供需平衡中都没有对区域总的水消耗ET加以限制。虽然需水管理限制了从自然水体中取水的数量，而且也迫使每种用途的用水效率得以提升，但由于发展的需要，人们可能会使用需水管理中节省下来的水或经过处理的再生水扩大经济规模，从而可能使可利用的水资源消耗殆尽。

本书采用生态水文的系统分析方法研究流域水资源规划。将绿水概念引入到水资源评价中，通过对水资源-社会经济-生态环境复合系统综合分析，提出区域可持续发展的模式。从分析降雨着手，引入基于MODIS遥感叶面积指数的Penman-Monteith（P-M）模型，将遥感技术与P-M阻力模型结合起来，计算流域的陆域蒸发量，通过对比分析器测折算法、气候模型计算法和经验公式法，最终确定采用Penman模型计算水面蒸发量，从而获得流域的总耗水量。

生态水文学理论下的水资源规划是基于耗水平衡分析确定出耗水量与需水量的关系，在需水量确定方面，将其划分为社会经济需水和生态环境需水两大部分。为了获得流域内蓝水和绿水时空分布情况，以流域分布式水文模型（SWAT模型）为工具平台，构建流域降水-蓝水-绿水的“三水”水文转化模型，对流域水资源的供需态势进行评价，依据供需态势评价结果，分别设置社会经济需水规划和生态修复规划。对于社会经济需水规划，通过调整种植结构、节水灌溉制度、产业结构、居民生活用水、水源结构等措施，降低流域的耗水量，遏制流域地下水的超采。对于生态修复规划，通过退耕还林还草、库塘湿地等管理措施，实现流域生态环境的修复。要实现流域水资源开发利用的可持续，就要协调好水资源、社会经济、生态环境之间的关系，以流域水资源可持续发展为基点，构建流域协调度评价体系，通过设置基于ET的流域水资源规划方案，消除水资源对经济、社会、环境的消极影响，同时促进相互协同关系，从而实现协调发展和良性循环。

本书在编写过程中，得到了河北省水利水电勘测设计研究院、天津大学建筑工程学院等有关单位的大力支持和帮助。全书由傅长锋、李发文编写，冯平教授，李大鸣教授和于京要教授级高工审定。参加本书编写的人员还有吴杰昭、穆冬靖、刘美丽等。

受时间和作者水平所限，书中难免存在错误和不足之处，恳请广大读者批评指正。

作 者

2015年12月于天津