常福宣
(長江科學院水資源綜合利用研究所,武漢 430010)
長江流域水資源配置的幾個關鍵問題思考
常福宣
(長江科學院水資源綜合利用研究所,武漢 430010)
根據長江水資源特點,對長江流域水資源配置的理論方法、配置重點、配置管理等方面的幾個關鍵問題進行了初步的探討。長江流域具有水資源總量相對豐富但時空分布不均的特點,局部地區存在季節性缺水。長江流域水資源配置需要考慮水量分配的時間過程,強調水資源量與質的統一管理,以及水資源和社會、經濟、生態環境的聯合優化;根據新時期實施最嚴格水資源管理制度的要求,對重點地區、重點時段的水資源配置進行研究,并結合最嚴格水資源管理實現水資源的合理配置。
水資源開發利用;水資源配置;長江流域;關鍵問題
水資源配置是當今水科學研究的熱點問題。水資源配置是指在流域或特定的區域范圍內,遵循公平、高效和可持續利用的原則,通過各種工程與非工程措施,通過合理抑制需求、有效增加供水、積極保護生態環境等手段和措施,對多種可利用水源在各區域間和各用水部門間進行的調配[1]。長江是我國最大河流,水資源總量相對豐富,但人均、畝均水資源占有量均處于較低水平,且水資源時空分布不均現象也較為突出[2],與流域經濟社會發展的用水需求有一定的差距,因此,需要對水資源進行合理配置。
相對于干旱缺水的北方地區,長江流域的水資源具有自身的特點,其缺水性質也與北方地區有所不同。
(1)降水量大,蒸發量小,水資源總量較為豐富,長江流域是我國水資源豐沛地區之一,水資源總量9 960億m3,居全國第一位,占全國的35%以上。但水資源季節性變化很大,由于長江流域地處東亞季風區,具有典型的季風氣候特征,年內年際變化較大,雨季容易出現洪澇災害,但是在枯季來水較小時很容易出現季節性缺水。
(2)水資源地區分布與生產力布局不相匹配[3],長江流域雖然水資源較豐富,但水資源開發利用程度較低,由于時空分布不均,與土地不相匹配。從水資源地區分布情況來看,長江上、中、下游地區人均水資源量相差較大。在上游西部地區田高水低,開發難度大,水資源是經濟社會發展的重要制約因素之一;中游水資源豐富,但在局部地區仍然缺水;下游地區人口密集,經濟較發達,開發利用條件相對較好,其水資源開發利用程度也較高,但部分地區水污染問題嚴重,存在水質性缺水。
(3)受用水強度大、水資源時空分布不均、水資源開發利用潛力有限、工農業及河道內生態與環境爭水矛盾突出、河道水體污染等影響,長江流域等南方地區水資源水質性缺水十分明顯。
(4)南方濕潤地區,尤其是平原河網區多為分布式供水,水源地比較分散;與北方地區水源地大多比較集中,一般為集中式供水的特點有所不同。
(5)地處河流中下游的平原河網地區,除當地水資源外尚有大量客水;而平原由于自然條件適于人類居住,往往人口稠密,社會經濟發達,用水較大,當地水往往不能完全滿足社會經濟發展的需要,各地被迫大量取用干流的過境客水,并大量向干流大量排放廢污水。
(6)受跨流域調水影響,與北方干旱半干旱地區相比長江流域水資源相對豐富,跨流域調水十分必要,很多大型跨流域調水工程以長江流域為取水水源地,將直接減少長江流域水資源量,加重流域缺水程度,給流域水資源開發利用和配置帶來不利影響。
水資源優化配置的目的是提高水資源的配置效率:一方面要提高水的分配效率,合理解決各地區、各部門、各行業(包括生態環境)之間的競爭用水問題;另一方面則要提高水的利用效率,促使各部門或各行業內部高效用水,因此水資源優化配置包括需水和供水兩方面的內容。水資源優化配置是將流域水資源循環系統與供、用、耗、排等人工用水過程相適應并相互聯系為一個整體,通過對區域之間、用水目標之間、用水部門之間進行水量和水環境容量的合理調配,實現水資源開發利用、流域和區域社會經濟發展與生態環境保護之間的相互協調,促進水資源的高效利用,提高水資源的承載能力,緩解水資源供需矛盾,遏制生態環境惡化的趨勢,支持社會經濟的可持續發展。
自20世紀80年代以來,針對華北、西北地區水資源嚴重緊缺的局面,我國水資源科學已形成了針對解決北方水問題比較有效的并頗具特色的水資源評價和水資源合理配置理論與方法。但是目前的水資源配置,在理論研究中往往采用優化模型,進行水資源優化配置,重點關注優化配置,尋求配置結果的最優,但與實際情況往往有較大差距;在實際的水資源配置中則常以水資源供需分析為手段,對水資源供需關系和缺水狀況進行分析,從供需兩方面提出各種可能措施進行組合及分析形成配置方案,并對各種可行的水資源規劃方案進行評價和比選,與實際情況十分吻合,可操作性很強,但在資源優化配置上體現不夠。
長江流域屬于濕潤地區,水土資源組合條件與北方有很大的差別,缺水機制與干旱半干旱地區大不相同。因此,長江流域的水資源合理配置針對考慮季節性缺水和水質性缺水的特點,考慮水量分配的時間過程,強調水資源量與質的統一管理以及水資源和社會、經濟、生態環境的聯合優化。其水資源配置方法研究的主要目標,應著重在社會可持續發展必須要求人口、資源、環境和經濟協調發展的思想原則指導下,以現代區域水資源綜合規劃工作目標和技術內容為框架準則,充分探求我國南方濕潤區域水資源特征和社會經濟發展狀況及兩者間的相互關系,系統構建該類區域的水資源合理配置相關理論及方法,并著重研究水資源合理配置評價準則體系,以及濕潤區域水資源供需分析及合理配置中若干實用關鍵技術方法。構建長江流域水資源合理配置和優化配置理論與方法時,應著重從以下幾個方面考慮[4]:
(1)對濕潤區域尤其長江中下游河網圩區而言,區域供水多為分布式(由于就近取水,則取水口分散在區域內不同點),加上河網密布、水體眾多,因而用于水資源配置分析的系統網絡結構較為復雜;不僅分水結點、取水結點數量多,且輸水河道或渠道中的水流流向在不同條件下可能經常變化,輸水渠道的滲漏及對地下水的補排關系也將隨之呈多樣性變化。基于這種系統網絡圖的水量運行模擬,其難度必然會增大。在必要時,為解決問題方便,可以在條件允許的時候,對模型盡可能的簡化,如將同一區域同一性質的水源統一簡化為一個水源。
(2)不同水質的水資源量計算應該成為水資源供需平衡分析中的一個重點。由于不同用水戶對供水水質要求不同(如城市生活和農村生活供水水源質量不得低于Ⅲ類,一般工業用水不得低于Ⅳ類,農業灌溉用水不得低于Ⅴ類,而火力發電冷卻用水質量要求范圍相對較寬等),在經濟發達的平原河網地區實行不同用水戶的水量分質匹配供給,既是必須的,也是可能的。因此,在資料條件充分的前提下,盡可能對各水資源供需分析計算單元內不同水質的水資源量區分和估算,并針對不同部門的需水狀況,進行水資源供需平衡分析,得出不同水質類別的水資源量供需缺口。水資源優化配置模型也要盡可能考慮不同水質的水量分配,考慮不同供水對象的用水要求和供水水源的水質條件,分質分類供水。
(3)目前水資源合理配置尤其強調水質水量的同時協調配置。如果把水質水量協調配置當作水資源合理配置中的一個重要內容,則對區域水功能區劃實際運作和水資源保護具有重大決策作用。從水資源供需平衡分析的角度中,不同的水功能區劃與水源的水質狀況直接相關。進行水資源系統概化,在空間上進行子區劃分時要充分考慮水功能區劃情況,并盡可能地與水功能區的劃分相一致,以利于子區內的分質水資源供需平衡計算和河道內環境容量的計算。
(4)長江中下游平原河網地區的過境水資源量極其豐富,這些地區的城市生活和工業用水中過境引用水量比重較大;從水資源合理配置角度出發,如何結合確定過境水的使用和分配量十分重要,這往往成為各地區之間水量分配的矛盾點。在進行水資源系統概化和建立優化模型時要重點考慮干流過境水的分配和處理。
(5)長江流域等南方濕潤區域生態環境用水問題主要表現在環境用水與水環境治理關系上。由于水資源量相對豐富,且水體分布廣泛,生態用水與社會經濟用水在一定程度上并不具有很強的競爭關系。然而,由于經濟社會的相對高度發展、人口密度大、產業規模和強度高,加之社會經濟用水效率低下,供、用、耗、排過程中缺乏有效管理,使得經濟社會廢污水排放量巨大,天然水體的納污能力日益下降,水環境污染十分嚴重。因此,水資源配置應與水功能區劃運作、水污染防治及水生態環境保護等密切地有機結合,特別是廢污水排放量需要考慮河道內水功能區的環境容量,這應該是長江流域等南方濕潤區域(尤其是平原河網地區)水資源合理優化配置研究的一個重要特色。
(6)長江流域等南方濕潤的水資源總量較為豐富,其缺水往往具有季節性缺水的特征。在進行水資源供需平衡分析和優化配置時必須考慮水資源的時間分配,水資源的優化配置需要與用水的時間需求過程結合起來。長江流域水資源優化配置模型絕不能僅考慮全年的水資源總量分配,需要分區、分時段地進行水資源配置,并結合蓄水工程的條件進行不同時段,不同分區之間的水量調配。
長江流域水資源的最主要特點是時空分布不均:在空間上,水資源分布與人口、土地和國民經濟對空間的分布不匹配;在時間上,季節性變化大,季節性缺水問題突出。
(1)長江上游地區水資源總量較豐沛,但時空分布不均,工程調蓄能力差,水資源開發利用程度不高,缺水性質多為工程性缺水。水資源配置重點應放在加大蓄水工程特別是控制性骨干工程的建設上,同時充分挖掘節約用水的潛力和加強水資源的保護[2],對水生態環境問題較突出的地方,在水資源開發利用時要把保護生態與改善環境放在重要位置上。在一些人類生存環境比較惡劣的地區,須重點解決農村人畜飲水困難問題,保障飲水安全。
(2)長江中游地區水資源總量較多,條件相對較好,工程建設已具相當規模,但利用效率仍待進一步提高,部分丘陵地區仍存在較嚴重的工程性缺水,局部地區存在水質性缺水。長江下游地區人口眾多,經濟發達,人均水資源量較少,開發利用程度高,并且隨著經濟高速增長,水污染防治相對落后,引起水環境惡化,水質性缺水現象嚴重。中下游地區,特別是沿江部分地區和城市水資源配置應以解決水質性缺水為重點,重點加強防污、治污力度,保證供水質量;以現有工程的挖潛配套和技術改造為主,并進一步挖掘節水潛力,以滿足經濟社會發展的需求。長江口地區受咸潮上溯的影響,水資源配置要充分考慮流域內各工程實施后的影響,結合長江口整治工程,積極采取對策[2]。
(3)長江流域高原平壩區及河源局部區域,由于氣候和自然條件的影響,水資源量較少,主要屬于資源性缺水,部分地區田高水低,則存在工程性缺水現象。水資源配置應以解決資源性缺水為重點,采用加大節水力度,積極擴大其它水源利用措施,提高用水效率;并適當加大供水工程建設,增加供水。若上述措施仍不能解決供水問題,可以考慮區域內引水;如仍不能解決,可適當考慮從外流域調水[2]。
(4)長江流域的水資源具有總量多但時空變化大的特點,其缺水具有季節性的典型特點。因此,在進行水資源配置時不僅要考慮全年的水量分配,對年內不同季節的水量,特別是干旱期的水量也要進行分配。在特殊干旱期,應實行特殊的水量分配制度,以保證流域或區域的基本生活用水和重要部門用水,并盡量減少由于干旱缺水而造成的損失,制定在特殊干旱期不同時段的水量分配方案,以及特殊干旱期水量分配應急預案。
(5)長江流域水資源相對較豐富,在滿足本地區需求的同時,還要適當考慮向外流域調水方案,緩解北方干旱半干旱地區的水資源供需矛盾問題。我國很多的跨流域調水工程,如目前正在建設的南水北調中、東線工程和規劃中的南水北調西線工程都以長江流域為水源地。需要重點研究這些跨流域調水工程對長江流域水資源及其配置的影響和可能出現的缺水風險,以便對跨流域調水的取水進行合理的調度,加強對工程運行調度的管理,盡量減輕對水源地的影響。
水資源配置是水資源研究的重要內容之一,也是水資源管理的重要手段。2011年中央1號文件明確提出“加強水資源配置工程建設,完善優化水資源戰略配置格局”,新的形勢對水資源配置提出了更高的要求。當前長江流域水資源配置管理應重點抓好以下幾個方面的工作。
4.1 水量分配方案制訂與實施
以“維護健康長江,促進人水和諧”為宗旨,深入貫徹落實科學發展觀,按照建設生態文明和建設資源節約型、環境友好型社會,提高生態文明水平的要求,以維護健康長江、實現水資源可持續利用為目標,以長江流域水資源綜合規劃為基礎,建立健全長江流域水量分配體系,明晰流域內省級行政區域水量份額,落實最嚴格的水資源管理制度。長江流域水量分配應堅持公平、公正、公開的原則,高效利用的原則,可持續利用,保護生態、維護河流健康的原則,全面規劃、統籌兼顧、突出重點、科學調度、合理配置的原則,對流域水資源在不同區域之間進行合理的分配,制訂水量分配方案,并結合每條河流的實際情況和水資源管理現狀研究制訂監督水量分配方案執行的具體實施方案。
4.2 取用水總量控制管理
總量控制與定額管理是我國水資源管理的一項基本制度,《水法》第四十七條明確規定“國家對用水實行總量控制和定額管理相結合的制度”。通過取水總量控制和用水定額相結合的方式制定長江流域總量控制與定額管理指標體系以及長江流域取水許可總量控制指標方案,并合理選擇控制斷面,通過取水管理和斷面流量控制相結合的方式進行管理。通過制定流域取用水總量分配方案,提出各區域的用水總量控制指標,指導各地方編制發布主要行業用水定額,嚴格實行用水總量控制和定額管理制度。建立起流域與區域的取水許可總量控制指標,即水資源的宏觀總量控制指標和微觀定額管理體系。
4.3 重點工程的管理
一是要抓好三峽工程等上游控制性水利工程的運行調度管理。長江流域是我國最大的水電能源基地和水資源配置戰略水源地。目前長江上游干支流在建或規劃的控制性水庫建成后,長江上中游水庫總調節庫容將達到1 000億m3以上,流域管理可以利用這些水庫調節性能強的特點,將汛期多余的水量攔蓄在庫中,在枯水期增加下泄量,保障下游河道的用水和生態環境安全,為長江流域水資源的合理配置和保護提供可靠的工程保障。
二是要進行中下游取水工程,特別是大型取水工程的取水管理。長江中下游地區區位優越、人口眾多、產業密集、經濟發達,在我國國民經濟大局中占有極其重要的地位,對水資源量與質的需求日益增長,目前長江中下游引江工程數量眾多,取水能力巨大,取水量也很大。但由于長江水資源時空分布不均,已經導致一些地區在部分時段的缺水問題日益突出,應加強長江中下游取水工程的取水管理,特別是下游的大型工程的取水管理。
三是對跨流域調水工程進行嚴格管理。長江流域是我國很多大型跨流域調水工程的取水水源地。如近期開始興建的南水北調中、東線工程、引漢濟渭工程,正在研究中的南水北調西線工程、引江濟淮工程等,都以長江流域為水源地。長江流域在我國水資源配置格局中處于核心地位。加強對南水北調等跨流域調水工程水源地的管理,是長江流域水資源管理必須積極解決的問題,也是水資源優化配置及調度日常監督管理的核心工作之一。
在長江流域水資源開發利用和配置過程中需要重點處理好以下幾個方面的關系問題:
(1)開發與保護的關系。長江流域內人口眾多,在我國的國民經濟中具有十分重要的地位,在全國水資源配置格局中居于核心地位,經濟社會發展必然對水資源提出更高的要求,在開發利用水資源的過程中也必然會對生態環境造成影響。這就要求在利用水資源的過程中妥善處理好開發與保護的關系,在開發利用水資源的同時要采取有效措施保護好水資源和良好的生態環境。
(2)本流域用水和跨流域調水的關系。很多跨流域調水工程以長江流域為取水水源地,將直接減少長江流域水資源量,加重流域缺水程度,給流域開發利用和配置帶來不利影響。這就要求進行跨流域調水時處理好本流域用水和跨流域調水關系問題,原則上為本流域優先,對跨流域調水工程的取水進行合理調度,盡量減少對本流域的影響。
(3)水資源開發利用與防洪、發電等的關系。防洪是長江的首要問題,特別是在中下游平原地區,洪水歷來是心腹大患,很多水利樞紐工程除了利用水資源外還具有防洪功能,水庫也建有電站具有發電功能。在對水資源進行開發利用和合理配置時需要合理處理好與防洪、發電的關系,對水利工程的運行管理目標設定優先次序,進行合理調度。
(4)水資源日常管理和應急調度問題。長江流域水資源季節變化大,具有季節性缺水的特點,水資源配置需要重點關注干旱缺水時期的水資源調配,在建立水資源日常管理制度的同時,制定干旱缺水時期的應急調度預案,將水資源日常管理和應急調度結合起來。
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(編輯:趙衛兵)
Key Issues of W ater Resources Allocation in Yangtze River Basin
CHANG Fu-xuan
(Yangtze River Scientific Research Institute,Wuhan 430010,China)
Water resources in Yangtze River basin are abundant in total amount,yetare unevenly distributed in time and space with seasonal water-shortage in some local areas.The water resources in Yangtze River basin,both in volume and quality,should be allocated in line with the demands of different seasons and be integrated with the balance among society,economy and eco-environment in the basin.The water resources allocation in important regions and dry seasons in association with stringentwater resourcesmanagement should be focused to achieve an optimized and rational allocation.
utilization and development of water resources;water resources allocation;Yangtze River basin;key issues
TV211.1
A
1001-5485(2011)10-0054-05
2011-09-02
常福宣(1972-),男,四川大竹人,高級工程師,博士后,主要從事水資源配置及流域管理研究,(電話)13554397953(電子信箱)changfx@gmail.com。