水資源一體化管理的主要指標體系

楊立信

(南京水利科學研究院水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室,江蘇 南京 210029)

自荷蘭1985年首次提出 IWRM概念以來,至今不過20多年歷史。雖然 IWRM理念在世界各國得到了快速的發展,但最近幾年才提出了 IWRM的一些指標體系,且大多并未得到公認或廣泛應用。目前,國外 IWRM指標種類繁多,國內對于 IWRM的研究尚集中在概念、理論、評價方法的探討上,缺少衡量 IWRM的指標體系及定量分析方法。本文結合國內外特別是中亞國家 IWRM的經驗和研究成果,對 IWRM的主要指標體系進行了粗淺的分析。

1 社會經濟 -水資源 -生態環境系統的關系

IWRM的最終目標是實現水資源的可持續利用,不僅要考慮水資源的現狀開發利用是否與社會經濟和生態環境相適應,還要考慮水資源能否支持未來的社會經濟發展和生態環境的穩定。圖1簡明扼要地描述了社會經濟 -水資源 -生態環境系統相互依存、相互作用、相互影響的關系,但是從圖中看不出三大系統本身的內在聯系,必須建立一個指標體系來予以說明。由于水資源的可持續利用涉及社會經濟、水資源及生態環境系統,因此,在建立IWRM的指標體系時,應對三大系統予以綜合考慮。

圖1 社會經濟 -水資源 -生態環境系統的關系

2 IWRM的指標體系

IWRM是以整個流域為對象,流域的社會經濟-水資源 -生態環境系統結構復雜、層次多變,子系統之間既有相互作用,又有相互間的輸入和輸出,某些層次及子系統的改變可能導致整個系統的狀態發生變化。因此,要在眾多的指標中篩選出最靈敏的、便于度量且內涵豐富的主導性指標作為評價指標,確非易事。就流域三大系統這樣的復雜系統而言,目前還不可能用幾個指標來描述系統的狀態和變化,因而需要用多個指標組成一個有機的整體,通過建立指標體系來描述系統的發展狀況[1]。

從 IWRM的角度,將整個流域分為社會經濟、水資源、生態環境系統 3個層次,每個層次又分為若干個組成部分(或子層次),每個組成部分都有明確的管理任務,每一項管理任務都用若干個管理指標來進行評估(表1)。因為是研究 IWRM的指標體系,所以在 3個層次中只列出了與水管理有關的主要組成部分。

表1 IWRM的組成部分及其主要指標

2.1 社會經濟系統

從表1可以看出,對于社會經濟系統來說,最重要的是用水需求。水管理部門在了解社會經濟各部門的用水需求后,根據現有可用水量分級供水,如現有可用水量不能完全滿足所有用水戶的用水需求,則需要對所有用水戶的需水量進行評估。

(1)生活飲用水需求。首先必須保證城鄉居民飲用水,不僅要優先保證水量,水質也必須達到飲用標準所要求的指標。

(2)糧食生產用水需求。最重要的指標應該是單位產量用水量。目前,在中亞各國,小麥用水約為1m3/kg,水稻用水約為 4m3/kg。因此,最近幾年,烏茲別克斯坦和哈薩克斯坦擴大了小麥種植面積,而縮減了水稻種植面積。

(3)經濟部門用水需求。經濟部門(主要是工業、水電、水運、除糧食之外的農業經濟作物種植、水產養殖業等)用水一般用經濟效益指標來衡量,采用市場競爭機制。最好是能重復利用水資源,如發電后的水,再供給工業部門重復使用,可大大提高用水的經濟效益。

(4)對于社會經濟系統的組成部分,除了表中所列出的主要指標外,還可以列出供水的時間、地點、需水量等其他一些指標。

2.2 水資源系統

在水資源系統中,由于管理任務比較多,劃分為水利基礎設施、水資源規劃與計劃、可用水資源評估和水資源管理 4個子層次,每個層次由若干項管理任務組成。

(1)水利基礎設施(水庫、渠道、水工建筑物、輸水管等)。僅列出了供、蓄水工程及其管理方面的任務和指標,而沒有列出工程建設方面的任務和指標。供、蓄水工程的關鍵任務是運行和維護,運行包括所需工況的維護,建筑物設計參數的維護,設備的維修、現代化改造等。除了表中所列出的指標,運行質量還可以用物質和資金消耗量、效率和基礎設施的使用期限等指標來衡量。

(2)水資源規劃與計劃。除了水供需平衡和可持續發展任務及其相關指標外,管理任務還包括長期變化適應性,不僅要考慮水源的長期變化(包括氣候變化)對水資源的影響,還要考慮子孫后代的用水需求,給后代人留有開發和利用水資源的余地。

(3)可用水資源評估。所有可用水資源(包括地表水、地下水、凈化水等)的主要任務是監測、保護和開發,列出了各項任務的關鍵指標,從水源處水量(或水位)的角度來看,是水資源的再生性、水質指標以及這些參數的實時變幅。

在該子層次中,把節水作為一項重要的任務單獨列出,因為無論是社會經濟用水,還是生態環境用水,合理用水和節約用水都是必然的選擇,而且潛力很大。即便是發達國家,都把節水作為一項重要指令來貫徹實施,從工農業生產到居民生活飲用,從節水技術到節水器皿都在得到迅速的推廣應用。節水指標主要是水的重復利用率和用水效率。

(4)水資源管理決策與監督。管理任務包括配水程序、直接供水服務和正常的水管理。最困難的任務是配水,要在水資源供需之間尋求平衡。為此,要盡可能吸引所有相關各方參與到配水談判中來,制定各方都能接受的配水章程和管理規定。在制定用水分量(限額或定額)時,必須堅持信息公開透明,該項任務的建議指標是公平、公正和合理準則。

水資源管理過程的一項任務是從水源處向用戶供水,即提供供水服務,供水服務的質量評價指標是供水的均勻性、穩定性、供水保證率和及時性。

在該子層次中,最后一項任務是進入正常管理的可能性。一般來說,在制定了配水章程和管理規定的情況下,只要這些章程和規定符合絕大多數人的利益并得到認可,水管理部門認真貫徹執行這些章程和規定,進入正常管理是完全可能的。最重要的指標是來自所有供配水關鍵樞紐的正常信息采集和處理。

此外,在水資源管理過程中,應確定水平衡主要因素和用水分量的變化前景以及用水對這些變化的適應機制。當然,對管理結果也應進行正常的記錄、分析和效益評估。

2.3 生態環境系統

在生態環境系統中,共列出了生態環境用水需求、河流斷流、污廢水排水、水體環境、水體生態、水土流失和土地沙化7個子層次,對每項管理任務都列出了相應的建議指標。

(1)生態環境用水需求和河流斷流。主要任務是滿足生態環境用水量,特別是要堅決杜絕河流斷流,即在河流的流動水量只能維持河槽生物多樣性的需要時,要堅決關閉所有水閘等取水設施,維持河流的基本徑流量,保護河流生命健康。

(2)污廢水排水、水體環境和水體生態。主要任務是解決水質問題,同時污廢水的處理還增加了可用水量。因此,對于這 3個子層次,水質是最重要的衡量指標。

(3)水土流失和土地沙化。造成水土流失和土地沙化的直接原因是氣候變化。由于氣候變化,水旱災害越來越頻繁。強降雨和長期干旱導致水土流失和土地沙化,從而給生態環境造成很大破壞。人類現在還沒有掌握直接干預強對流天氣的技術,所以,只能在退耕還林還草、植樹造林、修筑淤地壩、增加植被覆蓋率和水土保持方面做些有益于生態環境的工作。其中,植樹造林面積和增加植被覆蓋率是最重要的衡量指標。

2.4 補充指標

對于上述指標系統,B.A.杜霍夫內等人還建議補充以下指標。

(1)對于工程管理保障這類管理任務,可以補充主要資源的老化和恢復指標、干部保障、滿足管理所需財政資金的要求、干部培訓保證等指標;

(2)科技進步指標。運行機構現有的技術裝備與世界先進技術水平的相適應性(計算機化、建筑物自動化、裝備水平、從水文站點獲得信息的在線系統等);

(3)反映水質實際狀態與標準一致程度的生態指標。生態放水的執行情況、冰川和侵蝕危險區的狀態、生物繁殖率指標等。

3 供配水管理質量指標的計算

B.A.杜霍夫內、H.H.米爾扎耶夫等人建議,可以按照已編寫的計算程序進行供水和配水管理質量指標的計算,并特別推薦了以下指標。

(1)水保證率系數 =實際供水/計劃供水。水保證率系數等于1的情況是最佳的。在實踐中,水保證率系數不會總能準確反映保證農作物的耗水程度。與分析目的有關,要計算從上游到下游不同水管理等級(包括最終用水戶)的水保證率系數。

(2)對于單獨排水道,日穩定系數 =1-流量日內觀測值與日平均流量的均方差/日平均流量。日穩定系數最大值等于1。

(3)對于流入渠道的排水道,旬穩定系數 =1-日平均流量與旬平均流量的均方差/旬平均流量。

(4)對于一條或一組排水道,供水均勻性系數=1-排水道水保證率與渠道水保證率之差的絕對值 /渠道水保證率。

(5)渠道供水均勻性系數 =渠道用水戶供水均勻性系數的算術平均值。供水均勻性系數是評價用水戶之間實際配水公平性的準則。均勻性系數越高,配水過程就越公平,均勻性系數最大值等于1。

(6)在配水實踐中,通常存在“渠首 -渠尾”問題,灌溉水源上游用水戶的用水保障優于下游用水戶。“渠首 -渠尾”均勻性系數反映了沿渠道長度配水的公平性。“渠首 -渠尾”均勻性系數 =1-渠尾25%用水戶與渠首25%用水戶的用水保證率之差的絕對值/渠尾25%用水戶的用水保證率。

(7)技術效率系數 =供水 +過境輸水 +排水/渠首取水 +區間支流。原則上,技術效率系數的最大值不可能大于1,但是在配水實踐中,在試驗渠道中很難考慮技術效率系數大于1時發生的分散支流情況。

采用配水指標評估水管理的質量。在費爾干納盆地 IWRM示范試驗范圍內進行過這樣的系統評估,對2003～2007年的主要指標進行了比較(表2)。在用水戶協會一級,也采用類似的方式進行過評估(表 3)。

實際上,上述指標都不是IWRM的指標,只能作為渠道、用水戶協會甚至是灌溉系統的水管理指標,可以用來進行 IWRM結果、經濟效果及其對千年發展目標影響的綜合評估。

表2 費爾干納盆地試驗渠道的配水指標

表3 用水戶協會試驗項目的評估

4 結 語

對 IWRM的主要指標進行了總結,建立這些指標的目的是按照 IWRM的主要原則來保證管理、改進管理和發展管理,以及評估管理的實施和改善效果。這些指標不是單純的計算值,而是依據水管理部門 IWRM的進展程度確定的。從效果分析來看,這些指標使水管理部門財政穩定、組織結構健全,加強了信息交流和監督,并創造了管理潛力。

[1]馮海霞,習迎霞,徐躍通.基于 PSR概念模型的水資源可持續利用指標體系研究[J].水資源研究,2002,(2):13-15.