大凌河流域水資源承載力監(jiān)測預(yù)警機(jī)制探析

姜東巖

(遼寧省丹東水文局，遼寧 丹東 118000)

從可持續(xù)發(fā)展的角度上，水資源承載力是指開發(fā)利用天然水資源量的極限，自1995年國內(nèi)學(xué)者施雅風(fēng)最先提出水資源承載力的概念后，有學(xué)者相繼研究了承載力的評(píng)價(jià)方法及其內(nèi)涵[1-2]。由于不同自然條件或不同地區(qū)的生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)社會(huì)、水資源系統(tǒng)，直接決定了水資源承載力的復(fù)雜性和不確定性特征，學(xué)術(shù)界對(duì)其內(nèi)涵和概念的界定尚不夠清晰。2016年，水利部門系統(tǒng)總結(jié)了此概念：在滿足合理的生態(tài)環(huán)境保護(hù)和河道內(nèi)生態(tài)用水的情況下，綜合考慮用水需求、開發(fā)利用條件以及來水條件等因素，在可預(yù)見的時(shí)期內(nèi)水資源承載社會(huì)經(jīng)濟(jì)的最佳負(fù)荷[3]。

對(duì)于監(jiān)測預(yù)警，國內(nèi)外學(xué)者廣泛研究討論了海嘯、暴雨、山洪、地震等自然災(zāi)害，針對(duì)環(huán)境資源主要集中于耕地保護(hù)、水體質(zhì)量、城市大氣環(huán)境監(jiān)測預(yù)警[4-5]。大凌河流域水環(huán)境污染、地下水超采、水資源開發(fā)利用程度高等問題突出，為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)與資源環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，從強(qiáng)化水資源剛性約束、加強(qiáng)水資源管控、動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)承載狀況等角度入手構(gòu)建水資源承載力監(jiān)測預(yù)警機(jī)制極具現(xiàn)實(shí)意義[6]。

水利部提出要利用3a時(shí)間摸清全國范圍內(nèi)各流域、各地區(qū)水資源承載力，核算和評(píng)價(jià)水資源承載社會(huì)經(jīng)濟(jì)的負(fù)荷及其承載狀況，加快構(gòu)建監(jiān)測預(yù)警機(jī)制，并采取有針對(duì)性的措施管控水資源超載區(qū)域，促進(jìn)資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)與人口的協(xié)調(diào)發(fā)展。鑒于此，文章以加快形成長效機(jī)制為目標(biāo)初步探索了大凌河流域水資源承載力監(jiān)測預(yù)警機(jī)制。

1 水資源承載能力監(jiān)測預(yù)警框架

水資源承載力監(jiān)測預(yù)警框架主要涵蓋預(yù)警響應(yīng)、信息發(fā)布、預(yù)警評(píng)估、水資源承載評(píng)價(jià)、數(shù)據(jù)監(jiān)測等方面，總體上劃分成監(jiān)測、預(yù)警、響應(yīng)、動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)、保障措施等模塊，如圖1所示。

圖1 監(jiān)測預(yù)警框架體系

2 水資源承載能力監(jiān)測預(yù)警機(jī)制

2.1 監(jiān)測預(yù)警內(nèi)容

1)監(jiān)測要素：一般包括輔助要素與核心要素兩大類型，其中輔助要素有河道斷流情況、社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、水資源量、年降水情況評(píng)價(jià)等，各典型指標(biāo)的選取時(shí)應(yīng)考慮不同區(qū)域特點(diǎn)[7]。核心要素有水生態(tài)、水質(zhì)和水量3種，可從水資源負(fù)荷側(cè)和承載力側(cè)加以論述，其中負(fù)荷側(cè)主要有生態(tài)環(huán)境用水量、污染物入河量、水功能區(qū)水質(zhì)評(píng)價(jià)、供水量狀況，承載力測主要有生態(tài)環(huán)境需水量、污染物入河控制指標(biāo)、水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率、地下水開采量、用水總量等指標(biāo)。

2)數(shù)據(jù)復(fù)核：檢查數(shù)據(jù)的時(shí)效性與完整性，通過與已有水資源調(diào)查評(píng)價(jià)成果、水資源規(guī)劃成果對(duì)比以及數(shù)據(jù)之間的審核關(guān)系，復(fù)核數(shù)據(jù)的精密性和準(zhǔn)確性，保證數(shù)據(jù)信息可靠合理。

3)生成數(shù)據(jù)庫：以水資源承載力評(píng)價(jià)需求為導(dǎo)向充分利用各類現(xiàn)有水利統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，通過整合水質(zhì)水量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和規(guī)范歷史數(shù)據(jù)，科學(xué)運(yùn)用數(shù)據(jù)融合、大數(shù)據(jù)處理和云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)線上數(shù)據(jù)填報(bào)，突出數(shù)據(jù)的共享性、互聯(lián)性和完整性構(gòu)建基礎(chǔ)、評(píng)價(jià)、分析數(shù)據(jù)庫。其中，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫包括水利工程運(yùn)行、水環(huán)境與水資源現(xiàn)狀、系列降水、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫主要有水功能區(qū)污染物排放、地下水儲(chǔ)量與水位變化、水資源開發(fā)利用強(qiáng)度、水資源消耗利用量、水資源管理約束和稟賦條件，以反映水資源負(fù)荷及其承載力數(shù)據(jù)為主；分析數(shù)據(jù)庫包括污染物轉(zhuǎn)移情況、水環(huán)境變化、生態(tài)狀況與演變數(shù)據(jù)、水資源開發(fā)利用程度、節(jié)水水平、用水效率等用以剖析超載成因以及分析評(píng)價(jià)結(jié)果合理性的數(shù)據(jù)。

4)預(yù)警內(nèi)容：一般包括全要素和單要素預(yù)警，其中全要素預(yù)警就是預(yù)警水生態(tài)、水質(zhì)、水量各要素的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，而單要素預(yù)警就是預(yù)警單一要素的評(píng)價(jià)結(jié)果，預(yù)警內(nèi)容應(yīng)包含預(yù)警級(jí)別、超載成因分析、承載狀況變化趨勢與評(píng)價(jià)結(jié)果、評(píng)價(jià)區(qū)域等。

2.2 監(jiān)測預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)

1)預(yù)警級(jí)別：根據(jù)不超載、臨界狀態(tài)、超載、嚴(yán)重超載四個(gè)等級(jí)，按顏色將水資源承載預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)劃分成5級(jí)，其中“綠色”代表五級(jí)無警，“藍(lán)色”代表四級(jí)臨界狀態(tài)耗損趨緩，“黃色”代表三級(jí)臨界狀態(tài)耗損加劇，“橙色”代表二級(jí)超載耗損趨緩，“紅色”代表一級(jí)嚴(yán)重超采耗損加劇。一般地，以評(píng)價(jià)等級(jí)在一定時(shí)期內(nèi)(≥3a)的變化趨勢為依據(jù)判斷耗損是否加劇或趨緩，預(yù)警級(jí)別判定流程如圖2所示。

圖2 預(yù)警級(jí)別

3)預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)差異化：充分考慮大凌河流域地下水嚴(yán)重超采、開發(fā)利用程度整體偏高、水資源時(shí)空分布不均等現(xiàn)狀提出差異化預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于節(jié)水水平較低、耗水量巨大、產(chǎn)能明顯落后的區(qū)域加重預(yù)警等級(jí)，優(yōu)化和調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；針對(duì)重要水源地或功能區(qū)、生態(tài)環(huán)境要求較高的區(qū)域提出更加嚴(yán)格的預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，修復(fù)和保護(hù)資源環(huán)境；針對(duì)發(fā)展?jié)摿^大、開發(fā)利用程度較低、資源較為豐富的區(qū)域適當(dāng)降低預(yù)警等級(jí)，優(yōu)化協(xié)調(diào)開發(fā)保護(hù)與利用關(guān)系。

2.3 承載狀況評(píng)價(jià)

1)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)：每5a對(duì)流域內(nèi)各縣域單元的水資源承載狀況利用《全國水資源承載能力監(jiān)測預(yù)警技術(shù)大綱》推薦的方法進(jìn)行一次系統(tǒng)全面地評(píng)價(jià)，可針對(duì)不同評(píng)價(jià)要素或不同區(qū)域選擇合理的周期實(shí)行滾動(dòng)或動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)[8]。

2)超載成因分析：從水資源管理制度、水生態(tài)損害情況、水環(huán)境污染程度、水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r和區(qū)域水資源稟賦條件等角度分析超載成因。

2.4 信息發(fā)布

1)發(fā)布內(nèi)容：預(yù)警信息應(yīng)包括預(yù)警級(jí)別、水資源承載力變化的原因及其趨勢、實(shí)時(shí)狀態(tài)、監(jiān)測區(qū)域和相應(yīng)的管控方向等內(nèi)容，不同級(jí)別的級(jí)別管控如表1所示。

表1 不同預(yù)警級(jí)別的管控

2)發(fā)布范圍：預(yù)警信息發(fā)布應(yīng)覆蓋水資源管理機(jī)構(gòu)、受水端、供水端等水資源承載力評(píng)價(jià)的各個(gè)方面。

2.5 預(yù)警響應(yīng)

從提高區(qū)域節(jié)水水平與用水效率、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與資源配置、增加水資源稟賦條件等方面入手，針對(duì)預(yù)警信息水管部門及時(shí)做出響應(yīng)，從而促使水資源承載預(yù)警級(jí)別降至安全區(qū)間、水資源承載狀況扭轉(zhuǎn)為好以及提升區(qū)域水資源承載力。

2.6 運(yùn)轉(zhuǎn)體系

文章以大凌河流域?yàn)槔?，明確水資源承載力監(jiān)測預(yù)警運(yùn)轉(zhuǎn)體系(如圖3)，具體流程如下：

圖3 大凌河流域水資源承載力監(jiān)測預(yù)警運(yùn)作體系

①準(zhǔn)備工作：考慮實(shí)際工作需求確定水生態(tài)、水質(zhì)、水量等評(píng)價(jià)要素，明確實(shí)時(shí)、月度、年度等評(píng)價(jià)周期，確定河流水系、水資源分區(qū)和行政分區(qū)等評(píng)價(jià)單元；②數(shù)據(jù)采集：將數(shù)據(jù)按監(jiān)測預(yù)警內(nèi)容合理分類，采取多種不同渠道收集整理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并復(fù)核確定相關(guān)數(shù)據(jù)；③初步評(píng)價(jià)：應(yīng)用前文所述評(píng)價(jià)方法和①選用的評(píng)價(jià)要素、評(píng)價(jià)周期確定承載復(fù)核及能力指標(biāo)，初步評(píng)價(jià)水資源承載狀況，條件允許時(shí)可利用其它方法來佐證水資源承載狀況；④成果協(xié)調(diào)：一般地，成果協(xié)調(diào)包括行政和技術(shù)兩種協(xié)調(diào)工作，其中行政協(xié)調(diào)就是以地方各級(jí)水管部門和流域機(jī)構(gòu)作為評(píng)價(jià)者，以此協(xié)調(diào)兩種不同的評(píng)價(jià)結(jié)果，而技術(shù)協(xié)調(diào)是指不同評(píng)價(jià)方法、評(píng)價(jià)要素、評(píng)價(jià)單元層級(jí)之間的成果協(xié)調(diào)；⑤確定預(yù)警等級(jí)：對(duì)協(xié)調(diào)一致的承載狀況按照文中所述標(biāo)準(zhǔn)劃定預(yù)警等級(jí)；⑥信息發(fā)布：向社會(huì)公眾、大凌河水利委員會(huì)等發(fā)布各評(píng)價(jià)單元的預(yù)警情況，并向省市縣各級(jí)水管部門和水利部匯報(bào)，針對(duì)嚴(yán)重超載、超載區(qū)域的預(yù)警等級(jí)情況水行政主管部門及時(shí)做出響應(yīng)，全面分析超載成因并落實(shí)管控措施，促使本區(qū)域水資源承載預(yù)警等級(jí)達(dá)到安全范圍，扭轉(zhuǎn)承載現(xiàn)狀；⑦總結(jié)反饋：對(duì)各級(jí)水管部門管控措施落實(shí)情況大凌河水利委員會(huì)及時(shí)監(jiān)督檢查，并評(píng)估分析各區(qū)域的承載狀況變化趨勢及其管控成效，為后期實(shí)時(shí)、月度或年度評(píng)價(jià)積累數(shù)據(jù)資料[9-13]。

3 結(jié) 語

為強(qiáng)化大凌河流域水資源剛性約束以及貫徹落實(shí)水資源可持續(xù)發(fā)展理念，文章初步探討了監(jiān)測預(yù)警機(jī)制的建設(shè)，然而受運(yùn)行條件和推廣年限限制，在方法理論、技術(shù)支撐和基礎(chǔ)設(shè)施等方面上存在許多不足，為順利開展各項(xiàng)工作，提出以下幾點(diǎn)措施：

1)加快水資源監(jiān)測體系的完善。根據(jù)大凌河流域?qū)嶋H情況，充分利用與水資源承載力相關(guān)的水質(zhì)、地下水、水文等監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)縣級(jí)監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)、監(jiān)測基礎(chǔ)設(shè)施和薄弱環(huán)節(jié)布設(shè)，為實(shí)現(xiàn)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)覆蓋全流域提供可靠保障。

2)搭建實(shí)時(shí)監(jiān)測預(yù)警平臺(tái)。將水資源監(jiān)測體系與國家地下水監(jiān)測工程、水資源管理信息平臺(tái)、水資源監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，構(gòu)建監(jiān)測預(yù)警信息平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測預(yù)警大凌河流域水資源承載力。

3)積極創(chuàng)新評(píng)價(jià)方法。深入研究多樣化指標(biāo)集和適用于不同地區(qū)的水資源承載力評(píng)價(jià)方法，利用模糊數(shù)學(xué)法、綜合評(píng)價(jià)法等現(xiàn)有評(píng)價(jià)方法對(duì)數(shù)據(jù)較好的地區(qū)進(jìn)行合理評(píng)價(jià)，重點(diǎn)突出評(píng)價(jià)方法的創(chuàng)新與集成。