基于ET的水資源與水環(huán)境綜合管理模式探討

陳文彬 李雪松 劉長燕

[摘要]在分析水資源與水環(huán)境綜合管理現(xiàn)狀與問題的基礎(chǔ)上，基于ET理念探討并提出水資源與水環(huán)境綜合管理模式的構(gòu)建，進(jìn)一步提高了水資源的利用效率、效益以及管理水平。為社會經(jīng)濟(jì)與水資源、水環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展提供研究思路。

[關(guān)鍵詞]ET;水資源;水環(huán)境;綜合規(guī)劃

[中圖分類號] TP391.3

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

1 背景

水資源與水環(huán)境有著緊密相連、不可分割的關(guān)系。隨著社會迅猛發(fā)展，城市以及工業(yè)需水量逐年增加，許多城市出現(xiàn)水資源短缺現(xiàn)象。水資源的過度開發(fā)利用造成水量的嚴(yán)重減少，同時，水質(zhì)惡化等諸多問題也逐漸凸顯出來。因此，按照世行提出的，把ET管理理念與水資源與水環(huán)境規(guī)劃管理相結(jié)合，對推進(jìn)此水資源短缺城市的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

2 水資源與水環(huán)境的綜合管理模式的理論內(nèi)涵及存在的問題

2.1 水資源與水環(huán)境綜合管理模式的理論內(nèi)涵

ET的概念最早應(yīng)用于農(nóng)業(yè)用水管理當(dāng)中，是Evaporation（蒸發(fā)）和Transpiration（蒸騰）的首字母合寫詞，它表示在農(nóng)業(yè)用水中，用水形式由液態(tài)向成氣態(tài)轉(zhuǎn)化的一個過程。在世界銀行CEF海河項(xiàng)目中， “真實(shí)節(jié)水”的概念逐步向全流域開展起來。在此基礎(chǔ)上，世行提出ET管理新理念，是指在水文循環(huán)全過程中，所有水量的實(shí)際消耗值，其組成包括： （1）通常傳統(tǒng)意義下的ET，即土壤、水面蒸發(fā)以及植被蒸騰;（2）工農(nóng)業(yè)在生產(chǎn)過程中，固化在產(chǎn)品里，同時被運(yùn)出本區(qū)域的水量;（3）人類在進(jìn)行各項(xiàng)活動中產(chǎn)生的水量蒸發(fā)。

與此同時，水資源與水環(huán)境綜合管理的實(shí)質(zhì)是研究環(huán)境與水利之間的相互關(guān)系。讓水利工程促進(jìn)環(huán)境向好的方向發(fā)展，讓環(huán)境改善對水利建設(shè)提出新的要求、新的標(biāo)準(zhǔn)。通過降低流域內(nèi)的ET消耗量來加以控制，但在傳統(tǒng)方法中，損失的水通常用于擴(kuò)大灌溉區(qū)，沒有返回到系統(tǒng)之中。這就導(dǎo)致耗水量也會相應(yīng)增加。因此，控制耗水量（ FT），并利用環(huán)境容量來確定污染減排目標(biāo)在水資源與水環(huán)境綜合管理中得到體現(xiàn)。

2.2 水資源與水環(huán)境存在的問題

（1）水資源嚴(yán)重短缺問題。資源型缺水地區(qū)由于地表水不足，一、二產(chǎn)業(yè)的需水量不斷加大，導(dǎo)致地下水超采。帶來了機(jī)井報(bào)廢、地面沉降等環(huán)境問題，嚴(yán)重影響到整個社會的生活、生產(chǎn)。（2）在水量的優(yōu)化配置中，只重視“量”的分配，忽視了“質(zhì)”的重要性。在生活和工業(yè)中，污水、廢水未經(jīng)達(dá)標(biāo)處理就直接進(jìn)入了排灌渠道，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中大量施用農(nóng)藥，嚴(yán)重輕視了水質(zhì)的優(yōu)化，導(dǎo)致水和土壤的污染。（3）農(nóng)業(yè)節(jié)水措施中只注重工程節(jié)水，與其它措施缺乏配合。重建輕管，造成農(nóng)業(yè)節(jié)水設(shè)施受到破壞，水資源并沒有得到有效甚至處于低效利用。建立節(jié)水模型時并未充分考慮各系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

3 基于ET的水資源與水環(huán)境的綜合管理模式構(gòu)建及ET的計(jì)算方法

3.1 基于ET的水資源與水環(huán)境的綜合管理模式構(gòu)建

規(guī)劃問題的方法構(gòu)建有很多種，傳統(tǒng)上多采用優(yōu)化方法來進(jìn)行決策。但是，基于ET的水環(huán)境與水資源綜合管理模式不僅要在水量和水質(zhì)的耦合模擬上進(jìn)行，而且還涉獵到多個準(zhǔn)則、系統(tǒng)與決策變量。因此，如果采用優(yōu)化方法來進(jìn)行決策，勢必會簡化大量的轉(zhuǎn)化關(guān)系，從而使各個主體之間的權(quán)衡合理性受到影響。故在此規(guī)劃模式的構(gòu)建中采用模擬法。即在計(jì)算機(jī)上對不同的系統(tǒng)行為進(jìn)行模擬，再結(jié)合實(shí)際人工對模擬結(jié)果進(jìn)行優(yōu)選。

（1）基于ET水資源供耗水平衡分析。傳統(tǒng)水資源供需平衡分析是基于需水量與供水量之間的余缺分析，而將ET管理的新理念放入水平衡分析中，則是對排水、耗水及供水進(jìn)行分析。以水資源條件為基礎(chǔ)，各項(xiàng)政策為要求，確定不同水平年的可供水量、目標(biāo)ET，進(jìn)行可供水量分析。利用遙感ET、模型等方法模擬ET。由目標(biāo)和現(xiàn)狀ET進(jìn)行供耗平衡分析，可以確定出應(yīng)消減ET量。（2）制定規(guī)劃方案。第一個層次是在分質(zhì)供水的基礎(chǔ)上進(jìn)行水量分配;第二個層次是針對水資源和水環(huán)境中存在的問題，將污染物排放以及控制因素考慮進(jìn)去，進(jìn)行水量分配。即在第一層次水量過程模擬的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)水質(zhì)過程分析，制定方案。（3）情景分析。在綜合考慮社會水循環(huán)與自然水循環(huán)的基礎(chǔ)上，對多種不同的管理方案進(jìn)行動態(tài)模擬，其中包括： “地表一土壤一地下一植被”耦合模擬、“供水一用水一耗水一排水”耦合模擬、 “水量和水質(zhì)”實(shí)現(xiàn)時間段內(nèi)的耦合模擬。（4）優(yōu)化方案。優(yōu)化方案就是在情景分析的基礎(chǔ)上，剔除不滿足目標(biāo)ET、不滿足強(qiáng)約束條件的指標(biāo)，其余的可行性指標(biāo)在不同的方案中進(jìn)行權(quán)衡與調(diào)整。以評價指標(biāo)為根據(jù)，對每個方案進(jìn)行綜合比較，以水資源與水環(huán)境協(xié)調(diào)持續(xù)發(fā)展為理念提出推薦方案。

3.2 目標(biāo)ET的計(jì)算方法

ET值是水資源開發(fā)與利用、作物種植規(guī)劃與布局、農(nóng)田水利規(guī)劃的重要根據(jù)。ET的計(jì)算主要包括以下幾個層面：1.單一作物的ET值計(jì)算，記為ET4;2.多種作物的平均ET值計(jì)算，記為

4 基于ET的水資源與水環(huán)境的綜合管理特點(diǎn)

4.1 應(yīng)用遙感監(jiān)測前沿技術(shù)

與傳統(tǒng)方法相比，遙感監(jiān)測ET在多方面呈現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)越性?？梢员O(jiān)測不同區(qū)域和尺度下的ET值，打破時間和空間的局限性，讓了解ET的空間分布成為可能。人工監(jiān)測和以點(diǎn)代面都會使獲取的ET數(shù)據(jù)具有誤差，但是引入遙感監(jiān)測則有力的克服了由于誤差產(chǎn)生所帶類的問題，直接反映出植物生長狀況以及不同土地使用類型和ET之間的關(guān)系。對此，我們可以將其監(jiān)測手段應(yīng)用到大范圍的ET管理中。

4.2 能夠建立多種調(diào)控機(jī)制

在現(xiàn)代水循環(huán)結(jié)構(gòu)中，水資源具有社會、自然、環(huán)境、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)五維屬性。水環(huán)境和水資源相結(jié)合的管理模式則可以針對不同維的需求來建立與其相對應(yīng)的以ET為核心的決策方法，著眼于水資源可持續(xù)利用，從根源上緩解水資源短缺。主要體現(xiàn)在：（1）社會：區(qū)域水資源分配雖有不均，但要滿足供水公平，保障供水安全;（2）生態(tài)環(huán)境：海域和陸域系統(tǒng)是大自然的物質(zhì)基礎(chǔ)，要滿足水生態(tài)功能區(qū)劃要求，水環(huán)境和生態(tài)質(zhì)量可以逐漸得到改善;（3）資源：通過充分分析水資源水循環(huán)與污染物轉(zhuǎn)化的過程，讓區(qū)域水循環(huán)系統(tǒng)在滿足一定的條件下達(dá)到最好的排泄與補(bǔ)給狀態(tài)。（4）經(jīng)濟(jì)：通過對各種資源的合理安排，實(shí)現(xiàn)農(nóng)民不減收，糧食不減產(chǎn)，讓有限的資源盡可能最大化地發(fā)揮出效益。

4.3 對用水實(shí)現(xiàn)了更加有效的監(jiān)督和控制

利于水質(zhì)的分配水量的調(diào)度?；贓T的水資源管理是建立在先進(jìn)的技術(shù)之上，更準(zhǔn)確的反映研究區(qū)域的ET水平，采取控制措施，讓用水、耗水、排水得到保障。具體表現(xiàn)在：當(dāng)?shù)厮c過境水、降水與徑流水、原生水與再生水、地下水與地表水的統(tǒng)一分配。在農(nóng)業(yè)節(jié)水方面，ET管理提出了更為嚴(yán)格的節(jié)水要求，即在提高水的利用效率的同時，區(qū)域總的消耗水量不能過載。工程節(jié)水措施主要是提高灌溉水利用率，減少灌溉水的流失和滲漏，農(nóng)業(yè)節(jié)水措施才是真正的減少農(nóng)田的蒸發(fā)蒸騰消耗量。通過ET管理，讓生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水方面達(dá)到更加有效的監(jiān)督和控制。

5 結(jié)語

水資源管理和水環(huán)境管理在我國原來處在水利、環(huán)保兩個不同的行政體系，有其不同的內(nèi)涵?；贓T的水資源、水環(huán)境的綜合管理理念的提出，有助于決策者在保證水質(zhì)的同時，減少ET損耗。避免因追逐資源環(huán)境的短期經(jīng)濟(jì)效益，而對未來的資源造成高損耗，這將開創(chuàng)水利部門與國土資源、環(huán)保等其他部門的協(xié)調(diào)合作的新局面。

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[作者簡介]陳文彬（1990-），女，河北衡水人，碩士，從事水文學(xué)與水資源方面研究。