2.3.2 水资源系统界壳的临界状态描述
1.水资源系统界壳的临界水量定义
临界，又称阈值或门槛（threshold），可以理解为一些累积过程的上限或者事物发生质变的界限或转折点（turningpiont）。它可以是一个数值，一个分界点，亦可以是一个区间，一条分界线（带）。水资源可再生临界集从不同层次上规定了水资源利用的安全范围。对这些临界的深刻揭示不仅有益于水资源的可持续开发，而且对于寻求自然社会经济复合系统健康运行的阈值区间以及进行合理调控均具有理论和实际意义。
图2-3为水资源系统、社会经济系统和生态环境系统在四水循环大系统中的水资源交换过程界壳结构示意图。界门1-界门2是水资源系统与生态环境系统进行物质、能量、信息交换的通道，界门2-界门3是水资源系统与社会经济系统进行物质、能量、信息交换的通道，界门1-界门3是生态环境系统与社会经济系统进行物质、能量、信息交换的通道。界壁1、2和界壁3分别用以卫护水资源系统和生态环境系统、水资源系统和社会经济系统、生态环境系统和社会经济系统彼此间互不侵犯，维持自身的稳定性。
图2-3 水资源系统—生态环境系统—社会经济系统界壳描述
若把水资源系统与生态环境系统之间交换的水量定义为生态水，水资源系统与社会经济系统之间交换的水量定义为资源水，而生态环境系统与社会经济系统之间交换的水量定义为消耗水，则生态水的合理调控可有效促进水资源系统与生态环境系统的稳定和可持续性；资源水的合理调控可有效促进水资源系统与社会经济系统的稳定与发展；消耗水的合理调控可有效缓解生态环境系统和社会经济系统彼此间的矛盾。通过对此三种水量的有效控制，可从宏观上把握水资源系统、生态环境系统和社会经济系统的稳定与协调性。由此来研究生态水、资源水及消耗水的临界阈。
2.水资源可再生临界层次的描述
图2-4给出了水资源可再生的9点临界控制，圈7至圈9分别指水资源系统、生态环境系统和社会经济系统用于维持自身存在的临界范围，在理想状态下，水资源是完全再生的过程，生态环境系统是自我平衡的过程，社会经济系统是协调发展的过程。圈7至圈9为不可控节点，系统维护自身的循环发展过程。以水量为联系的圈1至圈6属于可控节点。
图2-4 水资源可再生临界节点概化
对水资源系统的9个临界点进行分级（表2-1）。将水资源自身的临界阈定义为本体临界，将通过界门连接的水资源系统与生态环境系统的临界、水资源系统与社会经济系统的临界以及生态环境系统与社会经济系统的临界定义为界门临界，通过水量联结的生态水、资源水和消耗水临界定义为环境临界。
表2-1 水资源可再生临界的层次级别
3.临界变化过程分析
在水资源及其复合系统中，当生态环境系统与社会经济系统发生变化时，会引起水资源系统本身的变化，当环境条件和系统结构条件达到某种组合时，系统的边界就可能发生扩张和收缩，即系统通过界门输入、输出会发生变化，从而形成一个具有不同规模、不同特性的新系统。所以一种状态下的水资源系统对应于该种状态下的临界值，可见临界值具有动态变化性。具体过程是，以环境变化为起点，系统对环境变化的信息感知后，做出演变的反应，演变后的系统由于结构重组，要素的质和量发生变化，其要素临界值也相应变化，如图2-5所示。
图2-5 系统临界值变化过程
水资源系统临界过程的循环往复并不是简单意义上的重复，在一种状态上，水资源系统存在本体要素临界、边界要素临界以及与环境联系各要素的临界，而在每一个运动周期循环之后系统被赋予新的结构，即系统各要素也相应地被赋予新的临界。说明水资源可再生临界是一个状态量，在短缺水资源系统状态下，其临界值的确定更有意义。