变化环境下区域水资源变异问题研究

 

变化环境下区域水资源变异问题研究针对气候变化、土地利用和覆被变化导致的区域水资源变异问题，系统地介绍作者关于在变化环境下地表水资源变异问题的研究成果。全书由16章构成，主要部分有两篇：第一篇为理论方法，主要介绍针对水资源变异问题所采用的水文变异诊断系统、变化环境下非一致性水文频率计算原理，以及基于跳跃分析、线性趋势、降雨-径流关系、非线性趋势、小波分析和希尔伯特-黄变换的非一致性水文频率计算方法；第二篇为变异问题，也是变化环境下区域水资源变异问题研究的核心部分，主要阐述了变化环境下区域水资源时间尺度变异、空间尺度变异、年内分配变异、水资源变异归因、水资源评价方法选择、区域水资源评价、水资源变异综合评价等问题的分析方法，以及对变化环境下水资源配置、规划与管理等工作的指导和示范作用。

变化环境下区域水资源变异问题研究可供水文水资源科学、资源科学、地理科学、环境科学的科研人员、大学教师和相关专业的高年级本科生和研究生，以及从事水利工程、水土保持工程和环境工程的技术人员参考。

前言
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 变化环境下区域水文水资源响应
1.2.1 水资源
1.2.2 区域水资源变异问题
1.3 水资源变异问题研究进展
1.3.1 时间尺度(年际)、空间尺度、年内分配的变异问题
1.3.2 实测、还原和还现年径流序列的变异问题
1.3.3 地表、地下和水资源总量的变异问题
1.3.4 降水、蓝水和绿水总量的变异问题
1.4 研究思路及研究内容
1.5 主要特色
1.6 本章小结
参考文献
第一篇 理论方法
第2章 水文变异诊断系统
2.1 水文变异的定义
2.2 水文变异诊断系统
2.3 初步诊断
2.3.1 过程线法
2.3.2 滑动平均法
2.3.3 Hurst系数法
2.4 详细诊断
2.4.1 趋势详细诊断
2.4.2 跳跃详细诊断
2.5 综合诊断
2.5.1 综合诊断的定义
2.5.2 趋势综合
2.5.3 跳跃综合
2.6 权重计算原理
2.6.1 向量相似度计算原理
2.6.2 水文变异检验方法权重计算
2.7 诊断结论输出
2.7.1 变异形式的选择
2.7.2 成因分析及诊断结论验证
2.8 本章小结
参考文献
第3章 变化环境下非一致性水文频率计算原理及方法
3.1 引言
3.2 非一致性水文频率计算的假设前提
3.3 非一致性水文频率计算的一般方法
3.3.1 非一致性水文序列的分解计算
3.3.2 非一致性水文序列的合成计算
3.4 非一致性水文频率计算的具体方法
3.4.1 基于跳跃分析的非一致性水文频率计算方法
3.4.2 基于线性趋势的非一致性水文频率计算方法
3.4.3 基于降雨-径流关系的非一致性水文频率计算方法
3.4.4 基于非线性趋势的非一致性水文频率计算方法
3.4.5 基于小波分析的非一致性水文频率计算方法
3.4.6 基于希尔伯特-黄变换的非一致性水文频率计算方法
3.5 本章小结
参考文献
第二篇 变异问题
第4章 研究区域概况
4.1 三级区永定河册田水库以上
4.2 三级区开孔河
4.3 三级区漳卫河平原
4.4 三级区渭河宝鸡峡以上
4.5 花园口水文站
4.6 本章小结
参考文献
第5章 时间尺度变异问题
5.1 时间尺度变异问题分析方法
5.2 年尺度径流序列变异诊断
5.3 丰枯尺度径流序列变异诊断
5.4 季尺度径流序列变异诊断
5.5 月尺度径流序列变异诊断
5.6 时间尺度径流序列变异关系
5.7 本章小结
参考文献
第6章 空间尺度变异问题
6.1 空间尺度变异问题分析方法
6.2 三级区年降水、年径流序列变异诊断
6.3 四级区年降水、年径流序列变异诊断
6.4 空间尺度年降水、年径流序列变异关系
6.5 本章小结
参考文献
第7章 年内分配变异问题
7.1 径流年内分配指标选取
7.1.1 集中度和集中期
7.1.2 不均匀性
7.1.3 基尼系数
7.2 年内分配变异问题分析方法
7.3 径流年内分配指标变异分析
7.4 本章小结
参考文献
第8章 水资源变异归因分析
8.1 基于降雨-径流关系的水资源变异归因分析方法
8.2 研究区域水资源变异归因分析
8.2.1 基准期确定及时段划分
8.2.2 降雨-径流关系曲线拟合
8.2.3 归因分析
8.3 本章小结
参考文献
第9章 水资源评价方法及其选择问题
9.1 基于线性趋势的年径流频率计算
9.1.1 确定性趋势成分的拟合
9.1.2 随机性成分的提取
9.1.3 随机性成分的频率计算
9.1.4 非一致性年径流序列的合成计算
9.1.5 不同时期的年径流频率变化规律分析
9.2 基于非线性趋势的年径流频率计算
9.2.1 确定性趋势成分的拟合
9.2.2 随机性成分的提取
9.2.3 随机性成分的频率计算
9.2.4 非一致性年径流序列的合成计算
9.2.5 不同时期的年径流频率变化规律分析
9.3 基于小波分析的年径流频率计算
9.3.1 年径流序列的小波分解
9.3.2 确定性成分的拟合计算
9.3.3 随机性成分的提取
9.3.4 随机性成分的频率计算
9.3.5 非一致性年径流序列的合成计算
9.3.6 不同时期的年径流频率变化规律分析
9.4 基于希尔伯特-黄变换的年径流频率计算
9.4.1 年径流序列的EMD分解
9.4.2 确定性成分拟合
9.4.3 随机性成分的提取
9.4.4 随机性成分的频率计算
9.4.5 非一致性年径流序列的合成计算
9.4.6 不同时期的年径流频率变化规律分析
9.5 基于跳跃分析的年径流频率计算
9.5.1 确定性跳跃成分的拟合
9.5.2 随机性成分的提取
9.5.3 随机性成分的频率计算
9.5.4 非一致性水文序列的合成计算
9.5.5 不同时期的年径流频率变化规律分析
9.6 基于降雨-径流关系的年径流频率计算
9.6.1 降雨-径流关系拟合
9.6.2 确定性成分拟合
9.6.3 随机性成分的提取
9.6.4 随机性成分的频率计算
9.6.5 非一致性年径流序列合成计算
9.6.6 不同时期的年径流频率变化规律分析
9.7 非一致性水文频率计算方法应用结果比较
9.7.1 方法择优度的计算
9.7.2 频率计算结果比较
9.7.3 应用结果比较结论
9.8 评价方法的选择及适用条件
9.9 本章小结
参考文献
第10章 区域水资源评价问题
10.1 四级区大同水资源评价
10.1.1 确定性成分拟合及随机性成分提取
10.1.2 方法择优度计算
10.1.3 随机性成分的频率计算
10.1.4 非一致性年径流序列的合成计算
10.1.5 不同时期的年径流频率变化规律分析
10.2 四级区朔州水资源评价
10.2.1 确定性成分拟合及随机性成分提取
10.2.2 方法择优度计算
10.2.3 随机性成分的频率计算
10.2.4 非一致性年径流序列的合成计算
10.2.5 不同时期的年径流频率变化规律分析
10.3 四级区乌兰察布盟水资源评价
10.3.1 确定性成分拟合及随机性成分提取
10.3.2 方法择优度计算
10.3.3 随机性成分的频率计算
10.3.4 非一致性年径流序列的合成计算
10.3.5 不同时期的年径流频率变化规律分析
10.4 四级区忻州水资源评价
10.5 研究区域及隶属四级区水资源评价结果比较
10.6 本章小结
参考文献
第11章 实测、还原、还现年径流变异问题
11.1 实测、还原、还现年径流变异诊断及分析
11.1.1 变异诊断
11.1.2 变异分析
11.2 还原年径流序列的非一致性频率计算
11.2.1 确定性成分拟合及随机性成分提取
11.2.2 方法择优度计算
11.2.3 不同时期的频率计算
11.2.4 直接影响成分计算
11.3 还现年径流序列的非一致性频率计算
11.3.1 确定性成分拟合及随机性成分提取
11.3.2 方法择优度计算
11.3.3 不同时期的频率计算
11.3.4 间接影响成分计算
11.4 还原、还现年径流序列的比选
11.4.1 结果对比
11.4.2 方案比选
11.5 本章小结
参考文献
第12章 地表、地下水资源和水资源总量变异问题
12.1 三级区永定河册田水库以上地下水资源评价
12.1.1 四级区地下水资源序列变异诊断
12.1.2 四级区大同地下水资源评价
12.1.3 四级区朔州地下水资源评价
12.1.4 四级区忻州地下水资源资源评价
12.1.5 四级区乌兰察布盟地下水资源资源评价
12.1.6 三级区地下水资源评价结果
12.2 三级区永定河册田水库以上水资源总量评价
12.2.1 水资源总量评价的计算值
12.2.2 水资源总量评价的加权值
12.2.3 水资源总量评价结果比较
12.3 三级区永定河册田水库以上水资源演变情势
12.3.1 三级区水资源量序列变异结果汇总
12.3.2 三级区水资源量评价结果汇总
12.4 本章小结
参考文献
第13章 降水、蓝水、绿水资源变异问题
13.1 蓝水、绿水计算方法及研究区域选择
13.1.1 蓝水、绿水计算方法
13.1.2 研究区域选择
13.2 三级区漳卫河平原区降水、蓝水、绿水变异诊断
13.2.1 变异诊断
13.2.2 变异分析
13.3 三级区开孔河区降水、蓝水、绿水变异诊断
13.3.1 变异诊断
13.3.2 变异分析
13.4 三级区渭河宝鸡峡以上降水、蓝水、绿水变异诊断
13.4.1 变异诊断
13.4.2 变异分析
13.5 本章小结
参考文献
第14章 水资源变异综合评价问题
14.1 综合评价模型
14.1.1 综合评价指标体系
14.1.2 综合评价方法
14.2 综合评价结果
14.2.1 时间尺度上的综合评价
14.2.2 空间尺度上的综合评价
14.2.3 三级区时空尺度综合评价
14.3 本章小结
参考文献
第15章 水资源评价的不确定性问题
15.1 水文水资源的不确定性分析
15.1.1 随机分析方法
15.1.2 模糊分析方法
15.1.3 灰色系统分析方法
15.1.4 集对分析方法
15.2 水文变异诊断系统的不确定性分析
15.2.1 水资源序列的不确定性
15.2.2 变异诊断方法的不确定性
15.2.3 人为因素导致的不确定性
15.3 非一致性水文频率计算的不确定性分析
15.3.1 非一致性水文频率计算过程的不确定性
15.3.2 人为因素导致的不确定性
15.4 本章小结
参考文献
结论与展望
第16章 结论与展望
16.1 研究成果和主要结论
16.1.1 时间尺度变异问题研究结论
16.1.2 空间尺度变异问题研究结论
16.1.3 年内分配变异问题研究结论
16.1.4 变异归因分析问题研究结论
16.1.5 水资源评价方法选择问题研究结论
16.1.6 研究区域水资源评价问题研究结论
16.1.7 实测、还原、还现年径流变异问题研究结论
16.1.8 地表、地下水资源和水资源总量变异问题研究结论
16.1.9 降水、蓝水、绿水资源变异问题研究结论
16.1.10 水资源综合评价问题研究结论
16.1.11 水资源评价不确定性问题研究结论
16.2 存在的不足
16.3 展望

第1 章　绪　　论

1.1 　研究背景和意义

地球万物赖以生存的环境无时无刻不在发生着变化，由于频繁的人类活动和自然生态系统自身的演变，环境变化程度越来越剧烈。水是生物圈的血液，是维持人类和生态系统的基础［1］ 。在变化环境的大背景下，我国很多区域出现了水资源变异问题，这些问题给区域水资源保护、水资源配置等工作带来了新的挑战；如何妥善地解决这些问题、探索出变化环境下的水资源演变规律，以及如何采取科学的方法对水资源进行合理地评价，这些问题都亟待解决。

1.1.1 　研究背景

水是地球万物的生命之源，是生命赖以生存和发展的基本条件，是维系地球生态系统功能的重要媒介，也是自然环境中极为重要和活跃的因素。水资源通常被认为是能够被人类直接利用的淡水资源［ 2］ ，是支撑人类经济社会系统发展不可替代的基础性自然资源和战略资源。

水资源在自然界中不断地进行着循环往复，但其总量是有限的，且受到气候和地理条件的影响，不同地区的水资源量相差很大，即便是在同一地区，也存在年内和年际变化。如北非和中东很多国家（埃及、沙特阿拉伯等）降雨量少、蒸发量大，导致径流量很小、人均及单位面积土地的淡水资源占有量非常少；相反，冰岛、印度尼西亚等国家，以每公顷土地计的径流量比贫水国高出1000 倍以上［3］ 。在我国，水资源分布的特点是南多北少，且降水大多集中在夏秋两季的三四个月里。

由于水资源的不可替代性和用途的多样性，包括生态系统在内的各用水环节，在利用水资源时往往会出现各种矛盾，例如，不同地区、部门之间争夺水资源的使用权、单一用水部门的水资源需求与供给的矛盾等。为了妥善解决以上用水矛盾，协调人类社会不同用水地区、部门之间以及人类社会和生态系统之间的水量分配，在促进人类社会发展的同时，为实现人与自然和谐发展的目标，就需要对有限的水资源进行评价、保护、规划和管理等工作，使其尽可能满足各方面的要求，并发挥出较大的社会效益、经济效益和生态效益。

水资源评价（ water resources assessment）是对一个国家或地区的水资源数量、质量、时空分布特征和开发利用情况作出的分析和评估。它是保证水资源可持续利用的前提，是进行与水有关活动的基础，是为国民经济和社会发展提供供水决策的依据［3］ 。水资源评价工作最早见于19 世纪中期，美国对俄亥俄河和密西西比河的河川径流量进行了统计［1］ 。经过100 多年的发展，水资源评价工作已经得到了长足的发展，评价方法也在不断地完善。现在的水资源评价工作，在早期只统计天然情况下河川径流量及其时空分布特征的基础上，增加了水资源工程规划设计所需要的水文特征值计算方法及参数分析、水资源工程管理及水源保护等内容，特别是对水资源供需情况的分析和预测，以及在此基础上的水资源开发前景展望逐渐成为主要的内容。此外，对水资源开发利用措施的环境影响评价，也正在成为人们关注的新焦点［4］ 。

水资源保护（ water resources protection）是通过行政、法律、工程、经济等手段，保护水资源的质量和供应，防止水污染、水源枯竭、水流阻塞和水土流失，以尽可能地满足经济社会可持续发展对水资源的需求［3］ 。水资源保护包括水量保护与水质保护两方面。在水量保护方面，应统筹兼顾、综合利用、讲求效益，发挥水资源的多种功能，注意避免水源枯竭、过量开采，同时，还要考虑生态保护和环境改善的用水需求；在水质保护方面，应防止水环境污染和其他公害，维持水质良好状态，特别要减少和消除有害物质进入水环境，加强对水污染防治的监督和管理。

总之，水资源保护的最终目的是保证水资源的永续利用，促进人与自然的协调发展，并不断提高人类的生存质量。

水资源规划（ water resources planning）是以水资源利用、调配为对象，在一定区域内为开发水资源、防治水患、保护生态系统、提高水资源综合利用效益而制定的总体措施计划与安排［5］ 。水资源规划旨在合理评价、分配和调度水资源，支持经济社会发展，改善环境质量，以做到有计划地开发利用水资源，使经济发展与自然生态系统保护相互协调。水资源规划的主要内容包括水资源量与质的计算与评估、水资源功能的划分与协调、水资源的供需平衡分析与水量科学分配、水资源保护与灾害防治规划以及相应的水利工程规划方案设计及论证等。

水资源管理（ water resources management）是指对水资源开发、利用和保护的组织、协调、监督和调度等方面的实施，是水资源规划方案的具体实施过程［3］ 。水资源管理是水行政主管部门的重要工作内容，旨在科学、合理地开发利用水资源，支持经济社会发展，保护生态系统，达到水资源开发利用、经济社会发展和生态系统保护相互协调的目标。水资源管理内容主要包括运用行政、法律、教育等手段，组织开发利用水资源和防治水害；协调水资源的开发利用与经济社会发展之间的关系，处理各地区、用水部门间的用水矛盾；制定水资源的合理分配方案，处理好防洪和兴利的调度原则，提出并执行对供水系统及水源工程的优化调度方案，对来水量变化及水质情况进行监测与相应措施的管理等。

在各种与水资源相关的工作中，具有基础性作用的是水资源评价工作，水资源保护、规划与管理等工作均要依托于水资源评价的结果。由于地表水资源开发利用方便、更新速度快等原因，它往往在区域水资源利用中占有较大的比重，而地表水资源评价的实质是对年径流序列的频率计算［1］ 。因此，水资源实测时间序列具有非常重要的地位，在水资源相关工作中，也都要求水资源时间序列具有代表性、可靠性和一致性。

地球自诞生之日起，其环境就在不断地发生变化。当人类出现以后，尤其是工业革命以来的200 多年间，随着科技的进步和社会生产力的提高，人类在创造了前所未有的财富、推进人类社会文明进步的同时，也使人类赖以生存的自然环境遭受到了极大地干扰和影响，且力度越来越大，手段也越来越丰富［6］ 。早在2002 年就有学者对因人类活动而改变的地球表面积进行统计，其结果显示当时已经有接近一半的地球表面受到了人类或多或少的影响［7］ 。受人类活动和自然变迁的综合影响，地球环境发生了一些非自然的和不正常的变化，例如，大气中二氧化碳浓度不断增加，极端天气、洪涝、干旱现象频繁发生等。水资源作为自然资源的重要组成部分和人类社会发展的基础性资源，其循环过程逐渐受到气候变化以及日益加剧的人类活动等多种因素直接或间接的影响，例如，人类修建水库以获得一定的防洪、发电、渔业、灌溉等效益，但是却使得区域蒸发量增大，水文过程受到了水库调节的影响；再如，人类通过改变土地覆被状况等极大地改变了流域的下垫面条件，从而影响局部水循环。这些影响导致水资源序列不再满足一致性的要求，谢平等［1］ 将这种水资源序列的分布形式和（或）分布参数在统计尺度上出现的非一致性定义为水文变异或水资源变异。水资源变异可以是时间上的，如水资源的年内分配和年际变异，也可以是空间上的，如水资源在不同分区上的空间变异；它可以发生在实测序列之中，也可以发生在已经考虑了人类活动影响的还原或还现序列之中；它还可以是地表、地下或者水资源总量序列的变异等。

水资源变异的出现，会对实测水资源序列造成直接的影响，使其不再满足一致性的要求，从而对水资源评价工作造成很大影响，使传统评价结果出现偏差；而建立在水资源评价基础上的水资源保护、规划与管理工作，则会受到间接或直接的影响，从而产生一系列的不确定性问题，本书中统称为水资源变异问题。在水资源序列已经发生不同程度的变异时，它会对现有的水资源评价、保护、规划与管理工作造成哪些影响，又会出现哪些问题；如何开展变化环境下水资源领域的相关工作，对变化环境下的水资源量进行合理评价，是摆在水文工作者面前必须妥善解决的问题。

1.1.2 　研究意义

我国将全国范围内的水系按照水文、气候、地理等因素划分为十个水资源一级区，结合各个一级区内的自然地理条件和水资源开发利用及水旱灾害状况，又将一级区划分为不同的二级区和三级区，其中三级区是按照流域尺度划分的最小区域。在变化环境的大背景下，除了应该关注一级区水资源情势的响应外，更具有基础性和关键性的是，要关注作为其基本组成单元的三级区水资源情势将如何演变。

水资源作为人们日常生活不可缺少的基础性资源，在社会经济发展中扮演着非常重要的角色。但是由于环境变化而出现的水资源变异，无论是跳跃性的突变，还是趋势性的渐变，都可能会对水资源的供给造成潜在的威胁或影响。如果流域的水资源规划没有充分考虑水资源变异，其水资源评价结果、水资源规划方案以及相应的管理措施，都有可能达不到预期的效果，难以保障供水安全，其后果将非常严重。

海河区位于我国中东部沿海，流域内有北京、天津等政治、经济和文化中心，是我国城市群非常集中的流域之一。三级区永定河册田水库以上隶属于海河区的二级区海河北系，总面积19 182km2 ，主要是指永定河支流桑干河在册田水库以上的部分［8］ 。该区作为永定河的源头区域，其径流变化是否受到了气候变化和人类活动的显著影响，以及受影响后水资源情势将如何演变，不仅关系到海河区内人民的切身利益，而且对于海河区的水资源规划和可持续开发利用都具有非常重要的意义和典型示范作用。

为此，作者将针对变化环境下永定河册田水库以上三级区出现的水资源变异问题，利用水文变异诊断系统和变化环境下非一致性水文频率计算原理与方法，对该区的水资源变异问题进行分析，并在此基础上对变化环境下的地表水资源量进行评价，为其他水资源工作的开展奠定良好的基础；定量地评定气候变化和人类活动对该区水资源变异的贡献率，总结该区对变化环境的响应规律，为区域水资源规划提供科学依据。

需要说明的是，由于永定河册田水库以上三级区径流还现资料、降水资料等的限制，本书在研究径流还现序列变异以及绿水资源变异问题时，还选用了郑州市花园口水文站、海河区的漳卫河平原三级区、西北诸河区的开孔河三级区、黄河区的渭河宝鸡峡以上三级区等几个站点和区域的资料。

1.2 　变化环境下区域水文水资源响应

1.2.1 　水资源

水资源（water resources）一词很久以前就出现了，随着时代的进步其内涵也在不断地丰富和发展［9］ 。1894 年，美国地质调查局（ United States Geological Survey ，USGS）设立了水资源处（Water Resources Department ，WRD） ，使“水资源”这一名词开始被正式使用；在过去的100 多年中，人类对水资源的研究日益深入，研究的内容也日益广泛，但是对水资源的定义和内涵依然没有一个系统概念［10］ 。

《大不列颠大百科全书》将水资源解释为：“全部自然界任何形态的水，包括气态水、液态水和固态水的总量” ，但资源的本质属性就是体现在其“可利用性”上，不能被人类所利用的水不能称其为水资源。鉴于此，1963 年英国《水资源法》把水资源定义为“具有足够数量的水资源” ，即自然界中水的特定部分［ 9］ ；1988 年，联合国教科文组织（ United Nations Educational ，Scientifical ，and Cultural Organiza-tion ，UNESCO）和世界气象组织（ World Meteorological Organization ，WMO）在共同制定的《水资源评价活动――国家评价手册》中，定义水资源为“可利用或有可能被利用的水源，具有足够数量和可用的质量，并能在某一地点为满足某种用途而被利用”［11］ ；1992 年出版的《国际水文学词汇》将水资源定义为：“在一个地区和一个时期内，可以满足某种特定需求的、有足够数量和质量的可用水量或可以被开发利用的水量” 。上述观点凸显了一个问题：有“量”无“质” ，或有“质”无“量”

均不能称其为水资源［9］ 。

在我国，对水资源的理解也不尽相同。在《中国大百科全书》“水利卷”中，水资源被定义为“自然界各种形态（气态、固态或液态）的天然水，并将可供人类利用的水资源作为评价的水资源”［9 ］ 。20 世纪80 年代初进行了第一次水资源评价，在《中国水资源初步评价》中水资源被定义为：“逐年可以得到恢复的淡水量，包括河川径流和地下水补给量，而大气降水则是它们补给的来源”［11］ 。1991 年，《水科学进展》编辑部组织多名知名学者对水资源的含义进行探讨，但主要观点并不一致。

2001 年，郭洪宇等将水资源理解为：人类长期的生存、生活和生产过程中所需要的各种水，既包括了数量和质量的定义，又包括它的使用价值和经济价值［12］ 。2002年，王浩等［10］ 提出要从水资源承载的双重客体――人类社会和生态环境角度，结合可持续发展理念对水资源的有效性、可控性与可再生性进行描述，从而对水资源实施明确的界定和统一的评价；同时按不同评价口径将水资源划分为广义水资源量、狭义水资源量、生态需水量和国民经济可利用量。2003 年，陈家琦认为：广义的水资源是指在地球的水循环中，可供生态环境和人类社会利用的淡水，它的补给来源是大气降水，它的附存形式是地表水、地下水和土壤水［13 ］ 。《水资源评价与管理》指出：狭义的水资源［9］ 是指人类在一定的经济技术条件下能够直接利用的淡水，主要指陆地上的地表水和地下水，通常以淡水的年补给量作为狭义水资源量的定量指标，如用河川径流量表示地表水资源量，用含水层补给量表示地下水资源量；广义上的水资源是指能够直接或间接利用的各种水和水中物质，任何在社会生活和生产中具有使用价值和经济价值的水都可称为水资源［9 ］ 。

本书中所指的水资源仅限于狭义水资源，即满足人类及其生存环境稳健发展所需、能不断补充更新的淡水资源；书中内容主要涉及地表水资源，其补给来源主要为大气降水，其赋存形式主要为河川径流，具有资源、社会、生态等多重属性。

1.2.2 　区域水资源变异问题

不同的水资源序列，其发生变异时对水资源工作的影响不同。本书中根据不同的水资源序列变异情况，将区域水资源变异问题归纳如下：

（1） 时间尺度（年际） 、空间尺度和年内分配变异问题

区域水资源评价、保护、规划和管理工作，离不开时间和空间尺度的水资源序列。由于水资源具有时空属性，同一地区水资源量有年内变化和年际波动；而同一时间水资源量因地区不同有多寡之分。因此，考虑水资源时间变异问题，对同一地区，应考虑其年际尺度和年内分配是否出现变异；存在变异时其对区域水资源工作而言，可能造成的问题包括哪些？ 如果时间尺度相同，应考虑变异后的区域水资源在空间分布上有何新的特点和演变规律；联系最为紧密的是哪些计算单元；会对水资源工作造成哪些影响？ 在明晰了变化环境下水资源在时间空间尺度上的变异问题后，该如何评价变化环境下的水资源？ 当存在很多种评价方法时，又该如何对其选择和甄别？ 这些问题都可以归纳在本书中进行阐述和分析。

（2） 实测、还原和还现年径流序列变异问题

实测、还原和还现年径流序列变异，主要影响到区域水资源评价工作。河流的径流量受到气候变化与人类活动的影响，而人类活动对河川径流量的影响主要表现在两个方面：第一，随着经济和社会的发展，河道外引用消耗的水量不断增加，直接造成河川径流量的减少，许多水文站的实测径流已不能代表天然情况；第二，由于工农业生产、基础设施建设和生态环境建设改变了流域的下垫面条件（包括植被、土壤、水面、耕地、潜水位等因素） ，导致入渗、径流、蒸散发等水平衡要素的变化，从而间接造成产流量的减少或增加。这些因素改变了实测水文资料的一致性，使其不能准确地反映该区域水资源量的大小。对非一致性水文序列，通常采用对实测资料的还原和还现处理方法：还原方法主要用于消除对实测资料的直接影响，包括工程拦蓄水和河道外引用水量的还原计算，还原后的序列称为还原序列；还现方法主要用于消除对实测资料的间接影响，主要是流域下垫面条件变化进而引起产汇流规律变化的还现计算，经过还现修正后的序列称为还现序列。由于水资源调查精度、还原数据准确度等方面的影响，是否完全把人为因素考虑在经过还原或还现处理后的水资源序列内，将直接关系到水资源评价结果的准确程度。

（3） 地表、地下和水资源总量变异问题

在对水资源进行评价时，除了要研究地表水资源的各种特性外，关于地下水资源量以及水资源总量的研究，对水资源的合理利用同样具有重要的指导意义与实际应用价值。近些年来，地表水资源量的变异已经引起人们的注意，并且当地表水日益匮乏的时候，地下水资源的利用量必将越来越大，导致局部地区的地下