《塔里木河流域水资源优化配置与承载能力评估》以塔里木河流域为研究对象，系统梳理流域水资源利用现状及近30年演变规律，结合多源数据与模型方法，深入探讨水资源优化配置与水资源承载能力的科学评估。基于实地考察、遥感解译、系统动力学模型及供需平衡分析，揭示农业、生态、经济社会用水的时空差异，提出生态用水红线、水资源优化配置方案。通过气候变化及水资源优化配置方案下的情景模拟，预测未来水资源承载能力，为干旱区内陆河流域的可持续发展提供理论与技术支撑。《塔里木河流域水资源优化配置与承载能力评估》兼具学术价值与实践指导意义，是水资源管理、生态保护及区域规划领域的重要参考。

目录
第1章 绪论 1
1.1 研究现状及发展趋势 2
1.1.1 水资源优化配置研究进展 2
1.1.2 水资源承载能力评估研究进展 9
1.2 本书的主要内容 13
第2章 塔里木河流域用水调查与评估 17
2.1 塔里木河流域概况 18
2.2 农业用水现状调查与节水评估 19
2.2.1 农作物灌溉面积及需水量 19
2.2.2 农业节水评估 35
2.3 生态用水调查与生态用水红线评估 39
2.3.1 生态用水空间分布 39
2.3.2 生态用水红线评估 45
2.4 经济社会用水调查与产业结构评估 55
2.4.1 研究方法 55
2.4.2 社会经济用水时空变化特征 58
2.4.3 产业结构评估 63
第3章 塔里木河流域水资源供需平衡分析 71
3.1 供用水量变化分析 72
3.1.1 不同水源供水量变化分析 72
3.1.2 分行业用水量变化分析 73
3.1.3 统计和实际调查供用水量对比分析 74
3.2 经济社会发展指标预测 76
3.2.1 现状年经济社会情况 76
3.2.2 经济社会发展规律 78
3.2.3 规划年经济社会发展指标预测 79
3.3 流域不同水平年经济社会用水需求分析 81
3.3.1 流域经济社会和生态协调发展的水资源条件 81
3.3.2 分行业需水预测方法 82
3.3.3 现状用水水平及未来需水定额 84
3.3.4 需水量预测及需水结构分析 85
3.4 流域不同水平年可供水量分析 88
3.5 流域不同水平年水资源供需分析 91
3.5.1 现状年供需平衡分析 92
3.5.2 规划年供需平衡分析 92
第4章 塔里木河流域水资源优化配置 97
4.1 水资源优化配置目标、原则和策略 98
4.1.1 水资源优化配置目标 98
4.1.2 水资源优化配置原则 98
4.1.3 水资源优化配置策略 99
4.2 水资源优化配置模型 100
4.2.1 水资源系统概化 100
4.2.2 流域需水分析 101
4.2.3 河流控制断面生态需水量分析 101
4.2.4 塔里木河流域水资源优化配置模型构建 103
4.3 水资源优化配置方案 104
4.3.1 总体配置方案 104
4.3.2 分行业配置方案 108
4.3.3 配置合理性分析 108
4.3.4 重大水资源配置工程 109
4.4 水资源优化配置效果 111
第5章 塔里木河流域历史水资源承载能力评价 115
5.1 塔里木河流域现状分析 116
5.1.1 塔里木河流域水资源现状分析 116
5.1.2 塔里木河流域社会经济现状分析 120
5.2 水资源承载能力评价指标体系 123
5.2.1 指标选取原则及数据来源 124
5.2.2 评价指标体系构建 125
5.3 水资源承载能力评价分析 127
5.3.1 指标权重确定 127
5.3.2 水资源承载能力评价结果 131
5.4 水资源承载能力影响因素分析 134
5.4.1 影响因素识别方法 134
5.4.2 影响因素分析结果 136
第6章 塔里木河流域未来水资源承载能力预估 139
6.1 系统动力学模型构建 140
6.1.1 系统流程建立 140
6.1.2 系统动力学模型变量及方程 144
6.1.3 系统动力学模型检验 148
6.2 未来水资源承载能力模拟方案 151
6.2.1 SSPs分析 151
6.2.2 水资源优化配置方案 153
6.2.3 模型参数设定 154
6.3 未来水资源承载能力评价 155
6.3.1 未来社会经济及用水情况分析 156
6.3.2 未来水资源承载能力变化分析 165
6.3.3 未来水资源承载能力定量预估 167
参考文献 176

第1章 绪论
　　1.1 研究现状及发展趋势
　　1.1.1 水资源优化配置研究进展
　　水资源是以水事活动为主题的水资源生态经济系统的重要组成部分。在这个系统的内部和外部存在许多矛盾，其中*根本的矛盾是社会经济增长的无限需求与水资源有限供给之间的矛盾。解决这个矛盾的途径：一是实施可持续发展战略，使资源、环境利用与经济社会发展相协调；二是在此基础上，对有限的资源进行科学的有效配置和使用（冯尚友，2000）。本小节从水资源配置方式的演变、水资源配置理论的发展、水资源系统分析、水资源配置模型、水资源多维均衡调控、西北地区水资源配置研究进展六个方面对水资源优化配置的研究进展进行综述。
　　1.水资源配置方式的演变
　　不同发展阶段自然资源开发利用的重点不同（牛文元，1994）。随着人类社会的发展，水资源配置方式的演变过程基本上可以分为初始型、发展型、增长型和协调型（冯尚友，2000）。世界上的水资源管理经历了“以需定供”“以供定需”“水资源可持续利用”“水资源调控”等发展阶段。
　　管理学是一门应用多学科与多领域理论、方法、技术和知识的综合性交叉科学。综观世界各国的发展历程，当生产发展到一定阶段时，对管理投入所产生的效益远远大于对生产设备投入所产生的效益。研究表明，进行水资源需求管理是抑制不合理的水资源需求、缓解水资源供需矛盾、防止生态环境系统持续恶化的有效途径。
　　从《寂静的春天》（Silent Spring）、《增长的极限》（Limits to Growth）、《联合国人类环境会议宣言》（Declaration of the United Nations Conference on the Human Environment）、《我们共同的未来》（Our Common Future）到《21世纪议程》（Agenda 21）体现了人类对生态环境保护的重视越来越强，可持续发展的雏形逐渐形成。从1992年里约热内卢联合国环境与发展大会通过《21世纪议程》及我国1994年3月25日国务院第16次常务会议审议通过《中国21世纪议程》以来，可持续发展的理论已成为世界各国制定国民经济发展战略的中心议题和理论基础。可持续发展是人类社会发展的新阶段、新模式，是对不可持续发展模式的挑战和创新。保护生态环境和资源，为经济社会发展提供坚实的物质基础，是可持续发展的重要前提。在可持续发展中，水资源作为一种基础性的自然资源，需要协调好与人口、环境、经济等其他要素的关系。
　　长期以来，水利部门通过修建各类水利工程以满足国民经济各部门用水需求，缓解水资源供需矛盾，是一种“以需定供”的供水管理模式。随着水利工程的不断兴建，新建工程难度越来越大，成本也不断增加，而且随着水资源开发利用程度的提高，出现了一系列的生态环境问题，完全依靠增加工程已经不能解决当前严重的水资源问题，逐步由面向工程和运行的“供水管理”转向面向社会和行为科学的“需水管理”。“需水管理”作为适应未来气候变化的一种有效手段，被世界各地广泛应用于当前的水资源管理中（Gleick，2003）。
　　水资源科学调控是对传统水资源分析方法的创新，是实现水资源可持续利用的有效途径。“调控”与“以需定供”、“以供定需”及基于宏观经济的水资源利用方式不同，它需要综合考虑社会-经济-生态复合系统的需求，通过调控社会系统、经济系统对水资源的需求和生态环境需水，以及社会系统、经济系统内部的供水过程和用水过程，以解决它们之间的竞争用水问题，协同社会、经济和生态环境的动态关系，提高水资源的利用效率和分配效率。水资源合理调控的一个鲜明特征是可持续发展，追求经济、社会与资源、环境的协调，即经济发展必须限定在资源和环境的承载能力之内（黄强和杨建霞，2007）。
　　水资源配置从水量分配逐渐发展到协调考虑经济、环境和生态各方面需求的流域水量综合调控。综合水资源管理（integrated water resources management，IWRM）试图考虑整个“水”生态系统，并包括集水区的所有部分和部门，如水量平衡、水量和水质、地表水和地下水、废水、经济、社会、技术和机构学科、模型、方法、工具和数据。人与自然之间的相互联系、利益的复杂性及预测和预测的不确定性要求自然与社会、利用和后果进行整合。IWRM促进水、土地和相关资源的协调发展和管理，以便在不损害重要生态系统可持续性的情况下，以公平的方式*大限度地实现经济和社会福利（Fricke，2014）。
　　明晰产权和水权是实现水资源优化配置的前提，水价的调整和水市场的建立是水资源优化配置的重要手段（汪恕诚，2001）。水权的定价受到需水、供水、水资源总量三个因素的影响，需要不断地调整和变动。倪红珍（2004）根据绿色国民经济核算原理，把环境资源纳入国民财富和社会资本的核算范畴，运用投入产出法构建了经济社会用水的合理定价模型。
　　水资源系统规划中的不确定性：一是气象水文过程（如降雨、蒸发、温度等）的随机性；二是未来需水要求（如城市人口的增长、单位用水率、工业用水、灌溉制度、用水优先权等）的非确定性。Brown等（2015）领衔的水资源系统研究小组的总体目标是了解和模拟复杂的人类-水文系统，以改善社会对水资源挑战的反应。人类-水文系统特别容易受到气候变化的影响，本书将重点放在气候风险评估和管理上。本书的工作将为规划和调整弹性水资源系统的设计和管理提供洞察力，以实现可持续发展。
　　淡水恢复力（或弹性）意味着淡水生态系统可以应对变化，特别是气候变化，并且可以继续提供基本服务。弹性的基本原则：能够响应和适应冲击和压力，并在需要时进行转换。在一个水资源配置均衡的流域中，水资源被分配到社会*需要的地方，分配是指在竞争用户之间分配可用水资源的过程。这将为规划和调整水资源系统的设计和运行提供见解，以应对未来的变化。
　　为了应对社会发展和环境变化影响的不确定性，Pahl-Wostl（2007）提出了应对全球气候变化的水资源适应性管理，研究社会学习在可持续转型中的作用。由于气候和全球变化及快速变化的社会经济边界条件造成的不确定性增加，水资源管理面临着重大挑战，必须更加注意理解和管理从现有管理制度向更适应性制度的过渡，同时考虑到河流流域的环境、技术、经济、体制和文化特征。这意味着，水资源管理正在从依赖刚性预测的“控制模式”，向将管理过程本身视为一种持续性学习方法的范式转变。适应性管理的变化可以定义为“通过管理学习来学习管理”。这种变化旨在提高不同尺度的河流流域的适应能力。
　　近年来，中国实施*严格水资源管理制度，全面推行河长制等一系列政策，不断探索完善IWRM的体制和机制。考虑到气候变化影响及水资源与社会经济交互作用引发的不确定性、复杂性等问题，随着IWRM的实践和水科学研究的进步，水资源管理需要进一步采用整体、多学科和可持续的途径，助力可持续发展目标（sustainable development goals，SDGs）的实现（李原园等，2018）。
　　2.水资源配置理论的发展
　　国际水资源科学调配研究在基础理论方面，形成了水资源系统分析理论，构建了基于社会公平和合作博弈的决策理论；在配置机制方面，提出市场配置、行政配置、用户参与式配置及综合配置四种水资源配置模式；在管理模式方面，提出IWRM模式；在模型技术方面，开发流域复杂水资源系统模拟与优化模型；在调度应用方面，建立统筹供水、发电、生态等需求的综合调度技术。
　　近30年来，在国家总体战略引导下，根据变化环境下水资源供需变化的特点，国内主要形成了“以需定供”模式下的地下水和地表水联合配置、基于宏观经济的水资源合理配置、面向生态配置、广义水资源配置、跨流域大系统配置、量质一体化配置六个阶段不同类型的水资源配置方法。
　　1）水资源配置的定义
　　经济学研究人类如何对稀缺资源进行分配以生产各种商品，这些商品又如何在社会不同人群中消费。经济学的核心是处理稀缺资源。自然决定了经济增长的主要制约因素，而知识决定了人们应对这些制约的程度。诺贝尔经济学奖获得者罗默（Romer）教授展示了知识如何成为推动长期经济增长的动力。水资源配置其实就是利用经济学的原理使稀缺的水资源实现*优配置（贾绍凤等，2006）。
　　“配置”一词在英语中没有相应的词语。在众多英文研究文章和报告中，“allocation”确有中文“配置”的含义。合理配置即符合经济学原理的有效公平的资源分配。尤祥瑜等（2004）对水资源配置的概念发展进行了回顾。“配置”在一般的汉语词典里解释为“配备布置”。随着社会经济的不断发展，人对水资源的依存性越来越大，水资源配置的概念逐步明确，内涵日益丰富，至今仍在发展之中。
　　美国在水资源配置理论方面的研究比我国早。国际上以水资源系统分析为手段，以水资源合理配置为目的的实践研究，*初源于20世纪40年代马斯（Masse）提出的水库优化调度问题。“水资源优化配置”一词，在我国正式提出是1991年，当时，为了借鉴国外水资源管理的先进理论、方法和技术，在国家科学技术委员会和水利部的领导下，中国科学院水利部能源部水利水电科学研究院陈志恺、王浩等在1991～1993年承担了联合国开发计划署的技术援助项目“华北水资源管理”，*次在我国开发出了华北宏观经济水资源优化配置模型。
　　李令跃和甘泓（2000）从可持续发展的角度对水资源合理配置进行了定义，即“在一个特定的流域或区域内，以可持续发展为总原则，对有限的、不同形式的水资源，通过工程措施与非工程措施在各用水户之间进行科学分配”。
　　水资源合理配置是一个极其复杂的系统工程，随着人们认识水平的提高和科学技术的不断发展及水资源合理配置实践的不断深化，水资源合理配置的概念逐步明确，其内涵日益丰富。在探索如何合理配置水资源的过程中，人们逐渐认识到，水资源配置的客观基础，是“社会经济-水资源-生态-环境”复杂巨系统中宏观社会经济系统、水资源系统、生态系统及环境系统在其发展运动过程中相互依存与相互制约的定量关系，这一关系集中体现在用水竞争性和投资竞争性上。
　　冯尚友（2000）基于生态水利的基本原理，提出了水资源利用的生态经济系统理论，建立了水资源与生态和社会经济之间的相互关系。生态经济系统内部要素主要体现为人口、环境、资源、物资、资金和科学技术六个方面。以水事活动为主体的水资源系统与生态系统、社会经济系统相耦合，就是水资源生态经济系统。从涵盖生态学和社会经济学的生态经济系统和多学科综合的角度解决问题，能使人口、资源、环境与发展协调起来，达到全社会持续发展的目的。水资源生态经济系统是生态系统与社会经济系统相互联系、相互作用、相互交织构成的具有一定结构和功能的复合系统。
　　2）水资源配置的目标
　　水资源优化配置的目标是兼顾水资源开发利用当前与长远的利益，兼顾不同地区与部门间的利益，兼顾水资源开发利用的社会、经济和环境利益，以及兼顾效益在不同受益者之间的公平分配。
　　3）水资源配置的原则
　　有效性、公平性和可持续性是水资源合理配置必须遵循的三大原则。水资源配置的主要内容包括：在空间上，通过跨地区、跨流域调水来调剂水资源的余缺；在时间上，通过水库等调节工程来解决年内和年际水资源分布不均匀的问题；在不同的国民经济用水部门间，按照协调发展的投入产出关系实行计划供水；在近期目标和长远目标之间，既要满足当前需要，又要积极进行水资源的保护与治理以形成水资源开发的良性循环；在开源与节流的关系上，坚持在节约的基础上扩大供水能力，控制需水的过度增长；在水资源的开发利用模式上，不仅重视原水的开发，更要注重污废水的再生处理及回用；在除害与兴利的关系上，要注重化害为利，将洪水转化为可用的水资源。
　　3.水资源系统分析
　　当必须对稀缺资源进行有效分配时，系统分析方法尤其重要。全球范围内的资源分配问题，无论对发达国家还是发展中国家，都构