前言

我国水资源总量丰富，但可利用量有限。人多水少，水资源时空分布不均，是我国的基本国情和水情。据2010年国务院批复的《全国水资源综合规划》，我国28400亿m3的水资源总量中，可利用量仅为8140亿m3，不足总量的30%；而根据1997年以来《中国水资源公报》统计，全国总用水量总体呈缓慢上升趋势，2013年全国的总用水量已达6183.4亿m3。目前，我国人均水资源占有量约为2100m3，仅为世界平均水平的28%，列世界第125位。全国正常年份缺水500亿m3，全国660多个城市中，有2/3的城市不同程度地缺水，其中100多个严重缺水，缺水类型呈现资源型、工程型、水质型、管理型和混合型五大类。部分地区在天然来水减少的情况下，年内分配更加不均，非汛期来水比例进一步下降，一些河流因开发利用不合理，甚至出现河道断流的现象，威胁下游的供水、生态和经济社会安全。由于经济社会发展大量挤占河道内生态环境用水和超采地下水，导致许多地区出现河流断流、干涸，湖泊、湿地萎缩，入海水量减少，河口淤积萎缩、地下水位持续下降、地面沉降、海水入侵、土地沙化等一系列与水有关的生态环境问题。

经济社会的快速发展，人口将更加密集，产业将更加集中，对水安全保障能力也将提出更高的要求。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中提出，“十二五”期间全国将新增年供水能力400亿m3。供水能力的增加可以保证供水的安全，然而如果来水量持续减少，在没有足够工程调蓄能力的情况下，实际供水也很难得到保障。为社会和经济发展的需要提供适当保证程度的、质和量都可满足需要的水供应是水安全的基础问题，也是我国当前水安全保障面临的最紧迫问题之一。

供水多少与来水或蓄水以及工程供水能力的多少直接相关，在供水工程设计的过程中，供水保证率多是根据多年供水量的排频确定，已考虑了来水的情况。但是，在实际供水中，用水户需用多少水则多不考虑来水情况，只是根据自身设定的用水保证率来要求供水。由于缺乏各类用水户用水保证率控制标准的计算方法，没有考虑供水工程的供水保证率与多用水户的用水保证率之间的关系，在较枯的年份，很难回答能否保证保证率较高用水户的供水问题。不同用水户因用水性质不同，所要求的用水保证率高低不等，由于不同保证率用水户的用水权益关系不明确，在来水较枯的年份，一般会优先供给高用水保证率的用水户，因来水有限，对低保证率用水户的用水则供给很少，甚至一点也不能供给，对低用水保证率的用水户有失公平，同时也不利于水权制度的建设与实施。在一些地区，由于生活、生产用水的保证率设置偏高，会大量超采地下水和挤占生态用水，继而可能引发一系列严重的生态环境问题。

为解决供水安全保障中存在的现实问题，有必要分析不同用水户因用水保证率高低而造成的挤占影响，计算不同来水条件下的各类用水户的用水保障程度，为建设项目水资源论证和取水许可等水资源管理提供技术支撑。

本书针对当前水供需管理中存在的实际问题，结合水文频率和供水保证率的内涵分析，明确了用水保证率的概念与内涵，厘清了水文频率、供水保证率与用水保证率三者之间的相关关系，提出了用水保障程度计算和评价方法，进行了不同来水条件下单供水工程和区域综合供水情况下多用水户用水保障程度实例研究，提出了不同用水保证率用水户用水的保障方案。取得的主要创新点如下：

（1）阐述了用水保证率的概念和内涵，厘清了水资源多用户条件下水文频率、供水保证率与用水保证率之间的关系。

用水保证率表征了用水保障程度的高低，用水保证率的确定应以用水户的合理用水需求为前提，体现在水量、水质、持续性和经济性四个方面，包括一般状态和应急状态两种情景。水资源多用户条件下水文频率、供水保证率与用水保证率两两之间存在着较强的相关性。

（2）提出了不同来水条件下不同用水保障程度计算方法。

在目前传统的保证率计算方法研究分析的基础上，依据一定的原则，对“正常工作”时段统计方法进行了处理，针对水库工程兴利调节计算，研究提出了三种计算合理保证率的方法；将验算点法、JC法、蒙特卡罗法等可靠度分析方法引入到保证率计算中，构建了基于可靠度分析方法的保证率计算模型。经实例验证，证明了上述计算方法的可行性和合理性。

（3）定量分析了不同来水条件下用水挤占、用水权益受到损害的程度。

通过水库供水工程实例研究，定量分析了不同来水条件下，不同设计保证率用水户的用水影响情况，为保证高设计保证率的用水户的正常用水，存在挤占低设计保证率用水户正常用水的现象，即使在较丰水年，这种现象也会存在，使得高设计保证率的用水户的实际用水保证率高于其设计值，而低设计保证率的用水户的实际用水保证率低于其设计值；低设计保证率用水户优先取得水权但其用水权益却低于其预期值，且随着高设计保证率用水户用水的增加，将会出现继续降低的现象。

（4）定量分析了不同来水条件和水资源配置情况对区域用水保障程度的影响。

通过区域不同来水条件设定和水资源多Agent系统仿真与配置研究，定量分析了不同来水条件和水资源配置情况对区域用水保障程度的影响。不同的来水条件下、不同的用水总量控制制度对区域用水保障程度影响较大，水资源丰沛地区比相对匮乏地区的用水保障程度高，城镇生活、工业等高设计保证率的用水户因优先进行水资源配置，故其用水保障程度较高；而农业、生态环境等低设计保证率的用水户在缺水时最先遭到限制，用水保障程度相对较低。

研究成果对加强水资源论证和取水许可管理，探索水权制度建设及水权交易，促进最严格水资源管理制度的建设与实施，具有十分重要的理论和现实意义。

本书共分8章，分别为绪论、供用水管理现状及存在问题、用水保证率内涵及相关关系研究、不同来水条件下用水保障程度计算和评价方法研究、不同来水条件下单工程供水多用水户用水保障程度研究、不同来水条件下区域综合供水多用水户用水保障程度核定研究、不同用水保证率用水户用水保障方案研究、结论与展望。

第1章绪论主要介绍了本书的研究背景、目的和意义，对保证率、用水安全保障、水资源合理配置国内外研究进展进行了综述，指出了当前针对用水保障的研究及水管理现状存在的问题，进而提出了本书的主要研究内容和技术路线，最后概述了本书的主要研究成果。本章由侯保灯、王高旭、肖伟华、吴永祥共同执笔编写。

第2章在12个加快实施最严格水资源管理制度试点和其他省市现状调研的基础上，按照实行最严格水资源管理制度的内容体系，分析了我国供用水管理的现状，探讨了存在的主要问题。本章由侯保灯、王高旭、占许珠共同执笔编写。

第3章从水文频率、保证率的概念分析入手，探讨了供水保证率的定义与内涵，在此基础上，阐述了用水保证率的概念，认为用水保证率是用水保障程度的度量；初步提出了具有明确物理意义的用水保证率定义和内涵，厘清了水文频率（来水频率、降水频率）、供水保证率、用水保证率这三者之间的相关关系。本章由侯保灯、王高旭、占许珠、吴永祥共同执笔编写。

第4章首先对不同来水条件进行设定，从传统保证率计算方法入手，结合用水保证率的分类，分别提出了不同来水条件下理论保证率计算方法和合理保证率计算方法；通过可靠度分析基本原理的阐述及计算方法研究，认为可靠度分析方法可进行保证率的核定计算，且计算结果介于理论历时保证率法与理论数量保证率法之间，相对较为合理；最终构建了基于可靠度分析的保证率计算模型。针对综合评价方法的局限性，基于用水保证率的内涵分析与计算，提出了不同情况下用水保障程度的简易评价方法。本章由侯保灯、王高旭、肖伟华共同执笔编写。

第5章针对单工程供水的多个用水户进行了不同来水条件下的用水保障程度研究。设定了长系列来水、典型年来水、随机生成来水三种不同的来水条件，进行了现状工况和新增供水情况下的用水保障程度计算与评价，计算结果表明不同的来水条件下，用水户的用水保障程度不同；本年的用水保障程度受水库调度情况和上一年甚至上两年的来水影响较大；不同来水条件下，不同设计保证率用水户的用水保障程度会互相产生影响，为保证高设计保证率的用水户的正常用水，存在挤占低设计保证率用水户正常用水的现象，即使在较丰水年这种现象也会存在（即较丰水年也存在年供水量为0的情况），使得高设计保证率的用水户的实际用水保证率高于其设计值，而低设计保证率的用水户的实际用水保证率低于其设计值；从水权的角度来看，最早取得取用水权的低设计保证率用水户的用水权益低于其预期值，且随着时间的推移和高设计保证率用水户用水的增加（水权的调整和重新分配），出现继续降低的现象。本章由侯保灯、王高旭、吴永祥、占许珠共同执笔编写。

第6章以泉州市为例探讨了不同来水条件下区域综合供水多用水户用水保障程度情况。首先分析了泉州市基本情况，发现泉州市虽水资源总量丰富，但可利用量有限，且水资源时空分布十分不均；从水资源开发利用状况分析结果来看，泉州市经济社会发展迅速，经济社会用水量猛增，用水效率相对较高，但仍有较大的节水潜力；总体来看，水资源开发利用程度不大，但部分区域本地水资源有限，开发利用程度较高；从现状用水情况及中远期供需态势分析来看，泉州市水资源开发利用中存在一定的问题，不同区域存在着不同类型不同程度的缺水现象。接着进行了泉州市不同水平年和不同来水条件的设定，结合泉州市用水总量控制指标及最严格水资源管理情况，详细分析了泉州市水资源多Agent系统中各Agent行为模式及交互模式，建立了泉州市水资源多Agent系统仿真与配置模型；基于水资源需求层次理论，进行了不同来水条件下的水资源初步配置和优化配置。在水资源配置的基础上，本章重点分析了泉州市区域、各区县、各用水户以及工业各行业用水户用水保障程度。分析结果表明不同的来水条件下、不同的用水总量控制制度对区域用水保障程度影响较大，水资源丰沛区县比相对匮乏区县的用水保障程度大，城镇生活、工业等高设计保证率的用水户因优先进行水资源配置，故其用水保障程度较大，几乎可到达100%；而农业、生态环境等低设计保证率的用水户在缺水时最先遭到破坏，用水保障程度相对较低；工业行业内部，火核电行业因设计保证率极高，配置中其用水需求得到了100%保障，而一般工业遭到一定程度的破坏。最后根据目前相关规范中对各用水户的用水保证率的设定，结合泉州市用水保障程度计算结果，研究拟订了泉州市不同用水户的合理用水保证率。本章由侯保灯、王高旭、吴永祥、占许珠共同执笔编写。

第7章在以上章节研究成果的基础上，研究提出了不同用水保证率用水户合理用水的保障方案。区域层面，应加强规划管理，积极探索规划水资源论证，做好水资源的宏观配置；具体实施时，应加强需水管理和供水管理，增供控需，实现水资源的优化配置，合理确定不同来水条件下不同设计保证率用水户的可用水量。具体用水户层面，应加强水资源论证，合理确定用水保证率，严格取水许可和水资源费有偿使用，强化用水定额和计划用水管理等，确保按照用水保证率供水。在水权、水市场管理方面，应加快推进水权建设，做好水权分配与调整，确保优先取得水权的用水户，无论其用水保证率的高低，当水权出现调整重新分配时，其用水权益不受损害，如有损害，应对其减少的用水权益进行合理补偿；加强水权交易管理，确保水权出让方的利益不减少、水权受让方的转换水量不减少、第三方用水户利益不受影响，保障各用水户的合理用水。最后，提出了近期水资源管理中为了保障不同保证率用水户合理用水的重点工作。本章由侯保灯、王高旭、吴永祥共同执笔编写。

第8章对全书进行了总结，阐述了本书的主要结论和创新点，并对未来应该加强研究的方向进行了展望。本章由侯保灯、王高旭、肖伟华、吴永祥共同执笔编写。

全书由侯保灯、王高旭、吴永祥、肖伟华、占许珠修改并定稿。

本书研究过程中得到了水利部原司长高而坤教高的全程指导，又承蒙高而坤教高在百忙之中审读并撰写序，对此表示衷心感谢。

本书研究内容由国家重点研发计划课题“黄渤海沿海地区海水入侵综合防治与管理对策研究”（2016YFC0402808）和国家自然科学基金项目“基于马斯洛需求层次理论的生活需水计算与动态调控研究”（51509267）共同资助完成。研究过程中得到了南京水利科学研究院刘国纬教高、耿雷华教高、颜志俊教高、王建生教高，中国水利水电科学研究院马静教高，山东省水利厅郭旭维科长，泉州市水利局卢有行科长、陈守珊主任科员的大力支持与帮助，在此表示感谢！研究过程中，赵宏臻、吴凯、徐荣嵘、李岱远等研究生参与了部分数据的整理录入、图表的制作以及部分章节初稿的编写，特此一并感谢。

本书由南京水利科学研究院出版基金资助出版，在此表示感谢。限于时间和作者水平，书中疏漏及不妥之处在所难免，诚望读者不吝赐教、批评指正。

作者

2017年10月