面向“四水四定”的“智能监测 ‒ 风险评价 ‒ 预警调控”技术构建及应用

李溦 ,  邢西刚 ,  郭旭宁 ,  宋秋波 ,  李云玲 ,  朱永楠 ,  姜瑶卿 ,  刘为锋 ,  李原园 ,  彭少明 ,  王浩

中国工程科学 ›› 2026, Vol. 28 ›› Issue (3) : 314 -327.

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中国工程科学 ›› 2026, Vol. 28 ›› Issue (3) : 314 -327. DOI: 10.15302/J-SSCAE-2025.10.010
工程前沿

面向“四水四定”的“智能监测 ‒ 风险评价 ‒ 预警调控”技术构建及应用

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Construction and Application of "Intelligent Monitoring ‒ Risk Assessment ‒ Early Warning Regulation" for "Defining City, Land, Population, and Industry Based on Water"

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摘要

“四水四定”是我国新时期水资源管理的重要原则，促进“四水四定”从理论到实践的深化应用，需要构建全链条、闭环式的技术框架，以化解水资源短缺与经济社会发展、生态保护的突出矛盾。本文系统解析了“四水四定”的核心内涵，搭建了“智能监测 ‒ 风险评价 ‒ 预警调控”技术框架，设计了约束性和预期性“双评价”指标体系，构建了“天空地水工”一体化与“点 ‒ 面”立体结合方式的智能监测体系，采用“双评价”方法开展了风险评价与预警诊断，进一步提出了以节水增效、控规建制、开源保供为核心的常规和应急双状态响应机制并融入“四水四定”动态预警调控路径。以位于水资源短缺地区的鄂尔多斯市为例开展了实证研究，诊断出风险区预期指标需重点关注以水定地、以水定产部分，据此提出了应对措施建议。研究内容可为贯彻“四水四定”原则、提高节约集约利用水平提供理论范式与实践参考。

Abstract

The “four water-based controls” principle (i.e., defining city, land, population, and industry based on water) is a cornerstone of water resource management in China in the new era. To advance its application from theory to practice, a comprehensive, closed-loop technical framework must be established to resolve the critical conflict between water scarcity and socioeconomic development alongside ecological conservation. This study analyzes the core essence of the “four water-based controls” principle, and establishes a “smart monitoring ‒ risk assessment ‒ early warning regulation” technical framework. It also designs a dual-evaluation indicator system combining binding and anticipatory metrics, and constructs a smart monitoring system featuring space ‒ air ‒ ground ‒ water ‒ engineering integration and a three-dimensional “point ‒ area” approach. The dual-evaluation approach is employed to conduct risk assessment and early warning diagnosis. The study further proposes a dual-state response mechanism encompassing both routine and emergency scenarios. This response mechanism centers on water conservation for efficiency enhancement, regulatory control for institutional development, and resource expansion for supply assurance, and is integrated into the dynamic early-warning regulation pathway of the “four water-based controls” framework. An empirical study conducted in Ordos, a water-scarce city, identifies that expected indicators in risk areas require particular attention to the aspects of determining the city’s land use and production based on water availability. Based on this, targeted countermeasures are proposed. This study provides a theoretical framework and practical reference for implementing the “four water-based controls” principle and enhancing water conservation and intensive utilization.

Graphical abstract

关键词

“四水四定” / 智能监测 / 风险评价 / 预警调控 / 节水增效 / 控规建制 / 开源保供

Key words

“four water-based controls” principle / intelligent monitoring / risk assessment / early warning regulation / water conservation for efficiency enhancement / regulatory control for institutional development / resource expansion for supply assurance

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李溦,邢西刚,郭旭宁,宋秋波,李云玲,朱永楠,姜瑶卿,刘为锋,李原园,彭少明,王浩. 面向“四水四定”的“智能监测 ‒ 风险评价 ‒ 预警调控”技术构建及应用[J]. 中国工程科学, 2026, 28(3): 314-327 DOI:10.15302/J-SSCAE-2025.10.010

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一 前言

水是事关国计民生的基础性自然资源和战略性经济资源。水资源刚性约束制度强调以水定城、以水定地、以水定人、以水定产的“四水四定”原则，要求逐步转变过去“以需定供”的粗放用水模式，推动“城 ‒ 地 ‒ 人 ‒ 产”量水而行，促进生态保护和经济社会高质量发展[1]。在此背景下，应充分考虑水资源承载能力，将水资源作为最大的刚性约束，严控水资源开发利用强度，抑制不合理的用水需求，驱动发展方式绿色转型。开展面向“四水四定”的智能监测、风险诊断预判隐患、预警调控动态优化，将为落实“四水四定”原则提供可操作、能落地的科学工具与决策支持，助力实现水资源精细化管理。

自“四水四定”原则提出以来，已有不少学者开展相关研究，但总体上仍处于起步阶段。在理论研究层面，围绕理论认知、框架构建、理论深化、规律阐释、研究方法、应用探索等开展了系列工作。在理论认知方面，围绕“是什么、什么水、定什么、怎么定、怎么管”等关键问题，探讨了相关概念、原则、内涵、关键技术体系[2]。在框架构建方面，针对约束、刚性的定义，提出了体现水资源、自然资源、经济社会内在逻辑关系的理论框架[3]，形成了包括组织架构、管理指标设置、监督措施在内的水资源管理理论体系[4]。在理论深化方面，提出了广义、狭义层面的“四水四定”概念，从区域水收支平衡、经济社会供需水平衡、经济社会与生态用水平衡、人水关系和谐平衡等维度深化了理论研究[5]。在规律阐释方面，讨论了水资源与经济社会、生态环境互馈关系的特征及规律[6]。在研究方法方面，以综合承载能力评价、动态模拟与预测、系统规划与决策等方法为主要手段开展深入分析。在典型区域探索方面，针对北方缺水地区探讨了“四水四定”在资源紧约束条件下的实施路径与适应性管理策略[7]，针对京津冀典型区域剖析了“四水四定”理念下水资源空间分布与经济社会发展格局的匹配关系及动态演进特征[8]，针对宁夏地区总结了“四水四定”精细化管理的实践经验[9]，针对山东省区（县）层级开展了水资源空间均衡背景下的行政单元差异化对策研究[10]。在实践应用层面，多个地区结合域内情况积极探索了“四水四定”实践路径，如宁夏回族自治区作为首个省级试点发布了《“四水四定”实施方案》并启动了水权交易与节水园区建设[11]，江苏省选定9个试点地区探索了丰水地区“四水四定”实现路径[12]，鄂尔多斯市通过严格用水管控、非常规水统一管理等举措来落实“四水四定”。

也要注意到，在推进“四水四定”实践过程中，水资源系统与“城 ‒ 地 ‒ 人 ‒ 产”之间多要素交织、动态演变，导致传统的管理方式面临风险识别滞后、预警调控困难等现实问题。亟待通过数字孪生背景下的智能监测手段，建立动态评价和预警管控机制，诊断区域风险等级并实施预警，为制定精细化、可操作的“四水四定”调控管理措施提供坚实支撑[13]。为此，本文侧重“四水四定”从理论向实践的转化，建立“智能监测 ‒ 风险评价 ‒ 预警调控”技术框架，设计约束性和预期性监测指标体系，采用“双评价”方法识别风险等级，以常规和应急状态响应机制强化动态调控，据此提出节水增效、控规建制、开源保供等方面的调控建议[14]。相关工作可为贯彻“四水四定”原则、提高节约集约利用水平提供理论范式与实践参考。

二 “四水四定”内涵解析与“智能监测 ‒ 风险评价 ‒ 预警调控”技术框架

（一） “四水四定”内涵解析

1 “四水四定”中水、经济社会、生态环境要素的内涵

水是维系经济社会发展、生态系统健康的基础性资源，水系统遵循“自然 ‒ 社会”二元循环规律。自然循环过程（如降水、径流、蒸发）决定着水资源的时空分布，影响了水资源的数量、质量、水域空间、水流形态等属性[15]。社会循环过程（如取水、用水、排水）则深刻影响着自然水循环的路径与通量，高强度的人类活动改变了水循环的原始动力与结构，水资源承载力状况是经济社会发展规模、空间布局、产业结构的刚性约束（见图1）[16]。在经济社会层面，水系统调控空间发展布局与产业规模，坚持水资源刚性约束下以水而定、量水而行是基础[17]。在生态环境层面，水系统是“山水林田湖草沙”生命共同体的核心纽带，维系良好水生态与水环境，以保障人水和谐与可持续发展[18]。

2 “四水四定”中刚性约束、节约集约要义的内涵

“四水四定”原则主要包含水资源刚性约束、水资源节约集约利用两个维度的内涵（见图1）：将水资源开发利用限定在水资源承载力范围内，体现刚性约束的管控边界[19]；将水资源节约集约利用贯穿于经济社会发展、生态环境保护等领域，充分体现节约集约的高质量发展目标[20]。① 刚性约束主要指坚持最严格水资源管理制度确定的用水总量、强度等控制指标，不得随意突破。保障刚性约束并守住安全底线，确保水资源开发利用不突破资源利用上限要求，细分为4个部分：以水资源承载能力作为刚性约束，将用水总量严格控制在水资源承载能力范围内；合理控制地下水位，严格落实《地下水管理条例》（2021年），推进地下水超采治理；保障河湖生态流量，遵循河湖水文节律，满足河湖生态水量需求；结合《关于推进污水资源化利用的指导意见》（2021年），对非常规水提出最低利用要求。② 节约集约侧重破解资源供需矛盾，推动发展模式从粗放向集约转型，提升水资源约束下的“城 ‒ 地 ‒ 人 ‒ 产”用水效率，在边界内确保资源适配和发展质量[21]。

3 “四水四定”中“什么水、定什么”的科学内涵

“四水四定”中的“水”指在满足水资源刚性约束与节约集约利用要求的前提下，可供区域发展的最大水资源量[22]。具体地，最大水资源量指在保障河湖基本生态流量所需水量基础上的最大水量；地表水量指在满足过境水和可用地表水基础上，考虑跨流域（区域）调水、区域水权交易后的可利用最大水量；地下水量指符合各地区地下水管控指标、水位控制要求、超采治理目标等约束条件下的可开采地下水量；非常规水量指满足区域最低利用量[23]。

“四水四定”中“定”的对象指，以水资源承载力为刚性约束，明确“城 ‒ 地 ‒ 人 ‒ 产”要素规模、布局与结构，推动区域发展模式从“以需定供”向“以供定需”的根本转型；核心内涵在于将水资源的“量、质、域、流”等属性作为前置条件，科学界定城市空间边界、土地利用方式、人口承载规模、产业适配类型等[24]。① 以水定城中的“城”强调统筹城市空间区位、用地规模以及生产、生活、生态空间布局，基于区域可利用水量来规划城市内部的用地空间规模与结构。② 以水定地中的“地”不仅包含耕地，而且涵盖城市与工业用地之外的各类土地利用形态，需依据水资源承载力来规划各类用地的规模与布局。③ 以水定人中的“人”指科学确定区域适宜承载的人口总量、城乡人口分布等。④ 以水定产中的“产”覆盖三次产业，涉及产业类型、规模、空间布局、技术水平等[25]。

（二） “智能监测 ‒ 风险评价 ‒ 预警调控”技术框架

本研究构建了“智能监测 ‒ 风险评价 ‒ 预警调控”技术框架，支持开展从实时感知到数据整合，再到风险诊断、产业适配、空间重构的全链条分析，为科学解答区域“有多少水、能用多少水、超用多少水、如何用好水”等核心问题，适应“四水四定”多要素协同调控提供技术支撑。

构建智能监测与要素解析体系是基础环节。通过物联网、遥感监测、大数据分析等技术手段，动态监测水资源量质变化、经济社会供用水量、生态环境响应等关键要素。聚焦水资源自然循环过程（如降水、径流、地下水补给）和人类活动影响（如工业用水、农业用水、生活用水）等监测对象，以精准量化区域水资源本底和开发利用现状，回答“有多少水”“能用多少水”的问题[26]。在该环节，构建约束性指标和预期性指标，具体刻画水资源系统的内部要素演变过程。

建立风险评价方法与预警等级体系是评估手段。发展“监测 ‒ 评估 ‒ 预警 ‒ 响应 ‒ 反馈”闭环体系，融入“城 ‒ 地 ‒ 人 ‒ 产”导向与“常规 ‒ 应急”双状态调控逻辑。依托“天空地水工”一体化监测网络，实时追踪“四水四定”相关的指标数据，支持警源精准识别、警兆特征量化、风险偏离度评估。采用“双评价”方法划定安全、临界安全、不安全三级预警[27]，分级别启动差异化响应，跟踪、反馈、验证警患的排除效果。应用该手段，识别水资源开发利用过程中存在的潜在风险，明确“超用多少水”和预警风险程度。

实施动态预警调控是预期目标。实施双状态响应机制提高动态调控的精准度：在常规状态下，以节水增效、控规建制开展预防性调控，保障系统安全运行；在应急状态下，触发约束性指标阈值后，按照生活、生态、重点产业的序位，采取开源保供、强制限供等措施保障基本供水。以“四水四定”为目标导向的动态调控重点有：面向以水定城调控城镇规模与质量，面向以水定地优化种植结构与用水效率，面向以水定人引导人口规模与节水生活，面向以水定产推动产业升级与效率提升。协同全链条流程、分级响应机制、多维度调控3个层面，形成精准且可操作的动态预警调控系统，回答“如何用好水”的问题[28]。

三 面向“四水四定”的监测对象、要素指标和智能监测方式

（一） “四水四定”监测对象

“四水四定”监测对象主要面向水资源、经济社会、生态环境等方面。在水资源维度，侧重水量、水位、水流等要素，依托遥感、水文站点进行动态捕捉[29]。在经济社会维度，追踪行业取用水量、用水效率以及“取 ‒ 供 ‒ 用 ‒ 耗 ‒ 排”全流程，联动产业、产值等指标。在生态环境维度，监测水质、水面、生态岸线、生态流量等要素。通过多维度数据的实时汇聚与协同分析，反映全面性、实时性、关联性特征，为水资源刚性约束、节约集约利用提供精准的数据支撑[30]。

（二） “四水四定”监测要素指标

“四水四定”监测指标体系按照“层次化管控、差异化适配”原则构建，兼顾刚性约束、节约集约、高质量发展导向，确保监测要素具有科学价值与实践意义。考虑指标层次与设计重点，将监测指标分为约束性、预期性两类，形成递进式结构。① 约束性指标依据《中华人民共和国水法》《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》等法律规章和政策文件设定，聚焦水资源刚性约束核心要求，涵盖水量与水效两大维度：前者是衡量水资源承载能力的最直接和最关键指标，实施刚性约束控制，防止过度开发，包括地表水分配水量、地下水取水量及水位、非常规水最低利用量等底线管控指标；后者重在推动集约利用，包含万元国内生产总值用水量下降率、万元工业增加值用水量下降率等硬性约束标准。② 预期性指标以“城 ‒ 地 ‒ 人 ‒ 产”为框架，重在提升资源利用效率、驱动产业转型，如以水定城关注城镇化率、节水器具普及率，以水定地聚焦高效节水灌溉面积，以水定人关注人均生活用水量，以水定产聚焦以水资源利用效率提升的形式来引导甚至驱动产业转型升级。

在指标选取适配性方面，充分考量区域特色与实践可行性。对于地下水超采区，侧重地下水开采量、超采面积等指标；对于重要生态功能区，聚焦生态流量保障率等生态指标。同时严格遵循相关规划以及国家和行业标准，优先选取现有监测体系中可获取且技术成熟的指标。本研究构建了“四水四定”约束性和预期性监测指标体系集（见表1），根据区域特点和数据可获得情况来灵活选取合适的指标。

（三） “四水四定”智能监测方式

面向“四水四定”的智能监测重在构建具有全面感知能力的智慧化监测技术体系。其中，智能体现在通过“天空地水工”立体监测网络，实现关键点位精准计量与区域面状要素宏观掌控相结合的全域全要素感知；依托物联网、大数据、数字孪生技术驱动多源异构数据的融合，紧密结合“四水四定”的核心管理目标。“四水四定”智能监测主要涉及监测对象、监测指标、监测组织机构、智能监测方式4个模块（见图2）。

监测对象涵盖“水 ‒ 经济社会 ‒ 生态环境”多个维度。监测指标重点针对约束性和预期性指标。监测组织机构贯穿水利部、流域机构、省/市/县水行政主管部门，形成纵横交织的管理对象网络。智能监测方式通过“天空地水工”一体化、“点 ‒ 面”立体监测相结合的技术路径实现。在“天”层面，应用卫星遥感技术，重点服务以水定城、以水定地，宏观性把握区域水资源总量、城镇开发边界变化、河湖水域面积动态、农业灌溉面积、大范围作物种植结构等，为城镇规模控制、农业规模布局等提供依据。在“空”层面，借助无人机搭载传感设备，重点服务以水定地、以水定产，精细监测灌区作物耗水、企业排污口状况、河湖健康状况等，支撑农业节水增效和产业用水效率提升。在“地”层面，重点服务以水定人、以水定产，通过地表取水口、灌区渠首枢纽、地下水监测井等关键“点”布设人工智能视觉识别、超声波流量传感、物联网遥测单元等设备，开展水流通量秒级高精度连续在线计量。在“水”层面，应用传感装备监测河湖库的流速、水质等参数，关联生态用水保障和污染防控，构成维系水生态环境承载能力的基础。在“工”层面，针对水利工程关键部位部署感知设备，掌握工程运行与取用水合规性，支持“四水四定”全维度水资源调配、工程调度所需的安全态势与用水管控能力。

通过“天空地水工”各维度协同，形成“点”至具体河湖断面、“面”至流域上中下游的立体监测网络，支持开展水资源“量、质、域、流”及其与“城 ‒ 地 ‒ 人 ‒ 产”发展互动关系的多维动态监测。设备层的智能感知能力为整个体系提供基础数据支撑，数据层则依托“国家 ‒ 流域 ‒ 省 ‒ 市 ‒ 县”水行政管理，建立分布式数据汇集与融合机制，支持从微观点位向中观县域、宏观流域乃至全国尺度的逐级汇交与多源异构数据监测[31]。

四 面向“四水四定”的安全风险预警评价

（一） “双评价”安全风险预警流程

我国经济社会发展进入可持续与高质量发展阶段，水资源管理范式正在经历从粗放式“以需定供”向精细化“以供定需”的根本性转变。“四水四定”旨在保障刚性约束指标和节约集约目标在安全阈值范围内，避免水资源、水生态破坏风险。若突破刚性约束，则水资源安全风险可能超过水资源承载能力，将引发水源枯竭、生态退化等不可逆的系统危机。若违背节约集约安全目标，将导致水资源配置效率下降、供水安全保障风险加剧。

在风险评价环节，采用“双评价”方法来系统判别风险等级与致险因子，构建“寻找警源 ‒ 分析警兆 ‒ 明确警情 ‒ 预报警度 ‒ 排除警患”全链条安全风险预警流程（见图3）。寻找警源即识别两类警源，涉及约束性与预期性指标。分析警兆是监测约束性指标有无突破安全阈值或者预期性指标是否偏离最优路径。在明确警情时，任一约束性指标超标即触发整体风险判定，而预期性指标超标成为需重点管控的风险因子类型。在预报警度环节，针对约束性指标触发的风险发布高级别预警并要求立即响应，对于预期性指标异常则发布提示以引导优化。在排除警患阶段，针对整体风险实施强制性干预以消除隐患，管理局部风险因子以防范其演变。

（二） “双评价”安全风险预警评价方法

对于约束性指标（见表2），主要采用“短板法”开展安全风险预警评价，即任一约束性指标超标都被视为系统处于不可接受的风险状态，需要立即发布风险预警并启动干预措施。借鉴现有的“短板法”应用经验[32]，将指标区划分为正向、逆向两类，指标风险预警指数（即实际值与目标值之比）若大于重警阈值则处于重警状态，若小于重警阈值但高于轻警阈值则为轻警状态。

对于预期性指标，主要采用综合评价方法来衡量系统的发展状态与效率水平。指标超标虽然不意味着系统立即崩溃，但系统运行已经偏离最优路径，可能存在效率低下、发展受阻、潜在问题累积等状况。参考“单指标量化 ‒ 多指标综合 ‒ 多准则集成”方法[33]，对正向、逆向预期性指标进行规范化及无量纲处理。根据行业相关规划或标准、研究成果等综合确定评价指标的特征节点值，据此提出不同安全状态的阈值，计算“四水四定”各准则层及最终的整体安全计算结果（划分为安全、临界安全、不安全3类）。采用障碍度模型诊断主要致险因子[33]，计算影响预期性指标综合安全状况的致险因子。

五 面向“四水四定”的预警调控措施

（一） 面向“四水四定”的全链条预警调控流程

面向“四水四定”的安全风险预警评价流程技术框架遵循“监测 ‒ 评估 ‒ 预警 ‒ 响应 ‒ 反馈”“寻找警源 ‒ 分析警兆 ‒ 明确警情 ‒ 预报警度 ‒ 排除警患”的对应关系，在全流程中以“四水四定”约束性、预期性指标为核心锚点，融入“城 ‒ 地 ‒ 人 ‒ 产”导向和“常规 ‒ 应急”双状态响应调控逻辑，构建具有科学性与操作性的闭环体系。智能监测环节作为寻找警源的核心载体，通过“天空地水工”一体化立体监测方式追溯“四水四定”各维度的风险根源，将数据采集与警源定位绑定。风险评价环节具体量化指标异常幅度、持续时长等警兆特征，研判“四水四定”目标偏离程度并开展科学评估。预警环节同步实施警情界定与警度划分，结合约束性、预期性指标并采用“双评价”方法划定安全、临界安全、不安全3个预警级别。响应环节根据预警级别启动差异化预案措施，快速排除警患。反馈环节持续跟踪调控后的指标变化，验证警患排除效果。

（二） 分级状态预警调控响应机制

面向“四水四定”的预警调控构建常规、应急双状态响应机制，以节水增效、控规建制、开源保供为核心载体，结合供水优先级序位支持精准施策。将预警调控策略划分为常规、应急两种状态，确保从常态精细化管理到极端风险应急管控的顺畅衔接。① 对于常规状态，以预期性指标阈值为触发条件，将基于监测数据开展预防性调控作为核心任务、节水增效成为基础性手段，推广节水技术、优化产业结构、完善激励机制，系统性提升全社会用水效率；控规建制是保障性手段，严格执行水资源论证与取水许可制度，确保发展规划持续处于水资源承载能力的红线之内。② 对于应急状态，以约束性指标阈值为触发条件，将调控核心调整为保障基本供水安全与快速恢复系统平衡；开源保供成为首要措施，依据生活、基本生态、重点产业、一般产业的供水优先次序，动态启动应急水源，实施跨区域调水与非常规水强制利用；强化刚性约束，按照规章对高耗水行业实施限供、停产等强制性措施。

（三） 深度融合“四水四定”预警调控措施

调控措施深度融入“四水四定”的核心框架，构建以节水增效、控规建制、开源保供为支柱的调控体系。① 面向以水定城，当城镇开发、用水效率、节水载体建设等方面的指标偏离管控目标时，通过控规建制来科学设定城市的增长边界与功能结构，依托节水增效降低系统漏损、提升用水效率，统筹开源保供以增强供水系统韧性与再生水利用能力，确保城镇规模与水资源条件相适应。② 面向以水定地，当灌溉面积、节水水平、地下水、水土保持等方面的指标出现异常时，运用节水增效来推动灌溉技术升级、用水精细管理，通过控规建制完善农业资源管理制度、引导种植结构调整，借助开源保灌加强农业用水多元保障，促进农业生产与水土资源承载力相匹配。③ 面向以水定人，当人口规模、用水水平、供水保障等方面的相关指标超出合理范围时，依托节水增效来推广节水设施与智能监管，通过控规建制引导人口分布、调控用水行为，强化开源保供以提升城乡供水覆盖率与水质安全，推动形成节水型生活方式和合理的用水结构。④ 面向以水定产，当产业结构、用水效率、循环利用、排放管控等方面的指标未达预期时，通过控规建制严格产业准入、实施结构优化，借助节水增效促进企业节水改造与重复利用，推进开源保供以扩大非常规水源在工业中的替代比例，保障产业体系与水资源分布整体适配。

六 面向“四水四定”的“智能监测 ‒ 风险评价 ‒ 预警调控”技术应用——以鄂尔多斯市为例

选取代表性区域开展实证研究，验证“智能监测 ‒ 风险评价 ‒ 预警调控”技术框架的可行性与有效性。鄂尔多斯市的水资源禀赋与经济社会发展矛盾突出，核心在于有限的水资源与持续增长的用水需求之间存在失衡，成为开展“四水四定”与水资源刚性约束研究的典型样本。

（一） 研究区概况

鄂尔多斯市地处内蒙古自治区西南部，三面被黄河几字弯环绕，是呼包鄂城市群中心城市、“一带一路”重点支撑城市、北方防沙带和黄河流域生态保护与高质量发展重点区域。本研究中，根据“鄂尔多斯统计年鉴”获得经济社会数据，根据“鄂尔多斯市水资源公报”获得水资源和用水数据，根据《鄂尔多斯市“四水四定”方案》（2022年）、《鄂尔多斯市水资源管理条例》（2023年）、《鄂尔多斯市节水行动方案》（2025年）等确定“四水四定”相关指标及规划。

鄂尔多斯市干旱少雨，多年平均降雨量为276.3 mm，蒸发量大，年蒸发量为1200~2000 mm；多年平均水资源总量为2.858×109 m3，其中地表水量为1.054×109 m3（占36.9%），不重复地下水资源量为1.804×109 m3（占63.1%）；现状总供水量为1.679×109 m3，其中农业用水量为1.156×109 m3（占68.8%），工业用水量为3.453×108 m3（占20.6%）。随着经济发展与城镇化建设，鄂尔多斯市的用水需求与水资源约束的矛盾成为关键瓶颈。在能源生产方面，鄂尔多斯市资源富集，如煤炭探明储量为2.102×1011 t，天然气探明储量为4.9×1012 m3，分别约占全国1/6和1/3；风能、太阳能开发潜力巨大，新能源产业迅速崛起。在粮食生产方面，鄂尔多斯市地处黄金种植带，是重要的农畜产品生产基地，粮食播种面积为5.304×106亩（1亩≈666.67 m2），2023年粮食产量为2.18×106 t。在生态环境保护方面，2000年以来通过生态工程治理，鄂尔多斯市的生态环境实现“整体遏制、局部好转”，仍存在水土流失（东部水蚀、西部风蚀），土地沙化（4.3×104 km2）和盐渍化（1.43×106亩），湿地萎缩（仅存2.55×106亩）等生态问题，导致可持续发展面临水资源与生态环境双重压力。

（二） 风险评价及存在问题

1 约束性指标评价结果分析

2021年，鄂尔多斯市的用水总量控制指标为1.701×109 m3，地下水用水量控制指标为1.143×109 m3（含矿井水）。根据相关统计数据，2021年鄂尔多斯市的实际用水总量为1.679×109 m3（含地下水8.37×108 m3）。按照鄂尔多斯市水利局2021年度最严格水资源管理考核控制目标，将2021年鄂尔多斯市及各旗（区）实际用水量、地下水用水量与相应控制目标进行对比。从总用水量方面看（见图4），康巴什区以外的旗（区）均处于轻警状态。从地下水取水量看，全部旗（区）、全市预警指数均<0.9，处于无警状态；受水资源刚性约束、地下水超采治理等影响，2021年地下水取水量未超约束指标，但达拉特旗、鄂托克旗、鄂托克前旗、乌审旗仍分别存在约160 km2、160 km2、90 km2、90 km2的超采区[34]。

2 预期性指标评价结果分析

结合鄂尔多斯市的实际情况，选择“城 ‒ 地 ‒ 人 ‒ 产”指标并采用综合评价方法进行判断。主要依据国家和内蒙古自治区制定的水资源管理政策、行业规范、地区总体利用规划，也充分考量全国其他相似自然地理条件与发展阶段地区的经验，综合确定了鄂尔多斯市各旗（区）的预期性评价指标阈值（见表3）。基于2021年鄂尔多斯市预期性指标的综合利用状况评价结果表明，区域之间存在显著的差异性（见表4）：东胜区、伊金霍洛旗的综合评价值分别为0.86、0.82，表征资源综合利用处于安全状态；康巴什区、准格尔旗、鄂托克前旗、鄂托克旗的综合评价值均≥0.6，属于较安全的第二梯队；杭锦旗、乌审旗的综合评价值分别为0.54、0.56，处于临界安全状态，需警惕风险要素；达拉特旗的综合评价值仅为0.39，处于不安全状况，亟需采取针对性措施进行调控与改善。

3 风险因子分析

从鄂尔多斯市“四水四定”预期性指标风险诊断结果看，4个准则层中以水定地、以水定产的风险因子较为突出。① 以水定地层面的风险表现在农田亩均灌溉用水量偏高、灌溉水有效利用系数偏低、水土保持能力不足、灌溉面积比例失衡，反映出鄂尔多斯市农业用水仍占据主导地位，但用水效率偏低、集约化程度不足，亟待通过技术升级与管理优化等举措来提升农业节水能力。② 以水定产层面的风险因子表现在万元工业增加值用水量居高不下、生态环境用水率不足、农业用水占比过高。例如，万元工业增加值用水量为18.35 m3，尽管整体上低于全国平均水平，但旗（区）之间存在显著差异，部分高耗水产业仍依赖传统用水模式，产业结构性矛盾较突出。③ 以水定城指标中非常规水利用率存在风险，虽有一定的非常规水利用量，但绝对利用量较小，相较2025年的目标值（1.2×108 m3）仍有较大差距。④ 以水定人指标中人均综合用水量存在风险，鄂尔多斯市的人均综合用水量为774 m3，高于全国平均水平（419 m3），东胜区、康巴什区以外的旗（区）均处于较高水平。

从空间分异角度看，鄂尔多斯市各旗（区）风险因子呈现显著的差异性（见图5）。高风险区域集中在达拉特旗、杭锦旗、乌审旗，多项指标风险因子值偏高。较为突出的是农田亩均灌溉用水量，2021年鄂尔多斯市平均水平为207 m3/亩，而杭锦旗为446 m3/亩、乌审旗为314 m3/亩。人均综合用水量指标也存在较高的风险，杭锦旗（2882 m3/人）、乌审旗（1600 m3/人）分别为鄂尔多斯市平均水平的3.72倍、2.07倍。万元工业增加值用水量有类似表现，如达拉特旗、杭锦旗分别为全市平均水平的2.5倍、2.6倍，表明相关区域的工业生产过程中水资源消耗强度较高，存在工业用水粗放、节水潜力待挖掘的问题。此外，东胜区、康巴什区、伊金霍洛旗城镇化水平高、产业结构以服务业为主，相应的水资源利用风险因子最小、安全状况最优；准格尔旗、鄂托克前旗、鄂托克旗则处于中间梯队。

（三） 应对措施建议

结合鄂尔多斯市“四水四定”管控中存在的农业用水效率低下、产业结构性矛盾突出、区域水资源超载风险偏高等问题，可考虑采取以下应对措施。

在节水增效方面，聚焦农业核心用水领域，在杭锦旗、乌审旗等高风险区域积极应用滴灌、喷灌、水肥一体化等高效节水灌溉技术，对黄河南岸灌区实施现代化改造，着力提升灌溉水利用系数[35]。在工业领域，严格执行差别化的定额管理措施，加快淘汰高耗水的落后产能，推动煤矿疏干水的高附加值回用，进一步提高非常规水利用率[36]。健全节水激励机制，通过水价改革精准反映水资源的稀缺程度，激发市场节水内生动力。

在控规建制层面，强化以水而定的刚性约束。在达拉特旗、杭锦旗等超载区域，实施更严格的地下水开采与用水总量管控，严控新增高耗水项目。推动水资源承载能力评价成果融入国土空间规划，据此优化农业种植结构与工业布局，压缩高水耗作物面积，促进产业适水发展。完善水资源监测体系，加快农业机电井的“井电双控”智能计量全覆盖，提升监管的精细化与规范化水平，促成量水而行的精准管控。

在开源保供方面，着力构建多元化的水资源保障体系。在非常规水源利用方面寻求突破，扩大煤矿疏干水、再生水在生态补水与工业冷却中的利用规模。推进区域水网互联互通工程，在有条件的地区探索实施库坝联调，增强水资源的时空调配能力。在地下超采区，重点实施生态修复与水源涵养措施，以自然恢复与人工治理相结合的方式，逐步回补地下水，改善乌珠林沟等重要河道的生态流量，保障区域内的水生态安全。

七 结语

本文系统解析了“四水四定”的核心内涵，构建了“智能监测 ‒ 风险评价 ‒ 预警调控”的三段式技术框架，促进了“四水四定”从理论到实践的深化应用。这一技术框架体现了“监测 ‒ 评估 ‒ 预警 ‒ 响应 ‒ 反馈”“寻找警源 ‒ 分析警兆 ‒ 明确警情 ‒ 预报警度 ‒ 排除警患”的基本理念，在全流程上以“四水四定”约束性、预期性指标为核心锚点，也融入了“城 ‒ 地 ‒ 人 ‒ 产”导向、双状态调控逻辑，从而形成了兼具科学性与操作性的闭环体系。以具有代表性的鄂尔多斯市为例开展了完整的实证分析，诊断出风险区预期指标需重点关注以水定地、以水定产部分，表现为部分地区农业亩均灌溉用水量过高、工业用水效率区域差异明显、非常规水利用不足、人均用水量超全国平均值，据此提出了针对性的应对措施建议。

为了深化应用“智能监测 ‒ 风险评价 ‒ 预警调控”技术，促进“四水四定”政策及水资源刚性约束制度的全面落地与精准实施，未来可在以下方面协同发力。在技术实施层面，结合区域水资源禀赋特点，开展差异化适配研究，如北方缺水区侧重强化地下水开采管控指标，南方丰水区侧重保障河湖生态流量，形成反映区域特色的定制化推广模式。在数据支撑层面，将“天空地水工”一体化监测数据与水利、自然资源、生态环境等部门现有数据库有机对接，构建统一共享平台，提升多要素协同调控与决策支持能力。在机制衔接层面，将风险诊断结果融入国土空间规划、产业准入管理等方面的政策体系，使节水增效、控规建制等调控措施有效转化为区域发展的刚性约束。

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基金资助

国家重点研发计划项目(2023YFC3206505, 2023YFC3206504, 2024YFC3211303)

国家自然科学基金项目(52509029)

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