Page 7 - 2024年第55卷第1期

理发现，以往的水平衡研究最先关注水量平衡问题，随着自然环境的变化和人类社会的演进，学者们
对水平衡问题的考虑由单一的水量逐渐上升为涵盖多要素、多方面、多层次的平衡 ［２２］ 。但目前针对区
域水平衡机制和本构关系的研究尚处于起步阶段，区域水平衡研究的时空尺度、结构框架、涉及过
程、数量关系等均需要系统梳理和阐述，量化评估区域水平衡状态和失衡程度，认识现阶段及未来的
水平衡问题，需要具有针对性和适用性的方法体系，急需开展区域水平衡全面解构及定量表征研究。
综上，立足于区域水平衡量化及失衡诊断的研究目标，考虑人水系统的复杂作用关系，兼顾水资
源、经济、社会、生态等，本文从空间、时间、结构、过程、总量五个维度解构区域水平衡，探索不
同层次水平衡的通用性表征方程，提出区域水平衡的失衡程度度量方法，并在沁河流域进行应用检验。

２ 区域水平衡五个维度解构

２．１ 总体阐述 区域水平衡的具体定义和内涵见文献［２０］，其以人水系统为研究对象，旨在处理好
人水竞争关系，实现人水和谐状态，狭义上包括水收支平衡、经济社会供需水平衡、经济社会与生态
用水平衡，广义上再增加人水关系和谐平衡。开展区域水平衡研究需明确一系列问题，主要症结为对
于多要素参与、多过程耦合、多层次互馈的人水系统（图 １），需要用四大平衡刻画和表征水循环模式
和水平衡机制。在研究分析和定量表征过程中，需要回答平衡量化的时空尺度问题、水资源供用需耗
的结构问题、地表产流与河道汇流的过程问题、经济社会和生态用水分配比例或总量问题等，需要深
挖区域水平衡机制和本构关系，从时空尺度的界定、结构的分析、过程的拆解和数量的关系进行论述
（表 １）。需要说明的是，本文所述的区域水平衡研究对象主要为自然 － 社会水循环过程中的陆地水平
衡，空中水平衡方面考虑了降水、蒸发等通量要素，但不涉及大气水分含量等状态变量。
四大平衡在任意时域空间均可应用实践，但考虑研究意义和现实需求的差异，对不同时空尺度具
有适宜性和偏向性。空间维度存在区域和流域两种尺度，区域有全球、国家、省市县级行政区等，流
域可细分为 １级、２级、……、ｎ级流域。一般来说：区域和流域尺度的水收支平衡研究均重要且必
要，其结果是对水资源禀赋条件的重要体现；经济社会供需水平衡研究侧重区域尺度，因经济社会属
性决定其由人为活动主导；经济社会与生态用水平衡需重点考虑河道内外生态用水，偏于流域尺度；
人水关系和谐平衡注重以整体性视角反映人水系统之间的共轭关系，对两个尺度基本没有偏向。时间
维度存在年代、年、月、日、小时、分钟等尺度，延伸出多年平均、年平均、月平均等尺度，一般来
说：水收支平衡研究以多年平均、年、月尺度为宜；经济社会供需水平衡偏于年、月、日尺度；经济
社会与生态用水平衡以月、日尺度开展研究较为合适，以总量保证为目标的年尺度也常被选择；人水

图 １ 区域水平衡示意

— ２ —