长江流域水资源配置的几个关键问题思考

2011-04-01 03:49常福宣
长江科学院院报 2011年10期
关键词:水资源量调水长江流域

常福宣

(长江科学院水资源综合利用研究所,武汉 430010)

长江流域水资源配置的几个关键问题思考

常福宣

(长江科学院水资源综合利用研究所,武汉 430010)

根据长江水资源特点,对长江流域水资源配置的理论方法、配置重点、配置管理等方面的几个关键问题进行了初步的探讨。长江流域具有水资源总量相对丰富但时空分布不均的特点,局部地区存在季节性缺水。长江流域水资源配置需要考虑水量分配的时间过程,强调水资源量与质的统一管理,以及水资源和社会、经济、生态环境的联合优化;根据新时期实施最严格水资源管理制度的要求,对重点地区、重点时段的水资源配置进行研究,并结合最严格水资源管理实现水资源的合理配置。

水资源开发利用;水资源配置;长江流域;关键问题

水资源配置是当今水科学研究的热点问题。水资源配置是指在流域或特定的区域范围内,遵循公平、高效和可持续利用的原则,通过各种工程与非工程措施,通过合理抑制需求、有效增加供水、积极保护生态环境等手段和措施,对多种可利用水源在各区域间和各用水部门间进行的调配[1]。长江是我国最大河流,水资源总量相对丰富,但人均、亩均水资源占有量均处于较低水平,且水资源时空分布不均现象也较为突出[2],与流域经济社会发展的用水需求有一定的差距,因此,需要对水资源进行合理配置。

1 长江流域水资源特点

相对于干旱缺水的北方地区,长江流域的水资源具有自身的特点,其缺水性质也与北方地区有所不同。

(1)降水量大,蒸发量小,水资源总量较为丰富,长江流域是我国水资源丰沛地区之一,水资源总量9 960亿m3,居全国第一位,占全国的35%以上。但水资源季节性变化很大,由于长江流域地处东亚季风区,具有典型的季风气候特征,年内年际变化较大,雨季容易出现洪涝灾害,但是在枯季来水较小时很容易出现季节性缺水。

(2)水资源地区分布与生产力布局不相匹配[3],长江流域虽然水资源较丰富,但水资源开发利用程度较低,由于时空分布不均,与土地不相匹配。从水资源地区分布情况来看,长江上、中、下游地区人均水资源量相差较大。在上游西部地区田高水低,开发难度大,水资源是经济社会发展的重要制约因素之一;中游水资源丰富,但在局部地区仍然缺水;下游地区人口密集,经济较发达,开发利用条件相对较好,其水资源开发利用程度也较高,但部分地区水污染问题严重,存在水质性缺水。

(3)受用水强度大、水资源时空分布不均、水资源开发利用潜力有限、工农业及河道内生态与环境争水矛盾突出、河道水体污染等影响,长江流域等南方地区水资源水质性缺水十分明显。

(4)南方湿润地区,尤其是平原河网区多为分布式供水,水源地比较分散;与北方地区水源地大多比较集中,一般为集中式供水的特点有所不同。

(5)地处河流中下游的平原河网地区,除当地水资源外尚有大量客水;而平原由于自然条件适于人类居住,往往人口稠密,社会经济发达,用水较大,当地水往往不能完全满足社会经济发展的需要,各地被迫大量取用干流的过境客水,并大量向干流大量排放废污水。

(6)受跨流域调水影响,与北方干旱半干旱地区相比长江流域水资源相对丰富,跨流域调水十分必要,很多大型跨流域调水工程以长江流域为取水水源地,将直接减少长江流域水资源量,加重流域缺水程度,给流域水资源开发利用和配置带来不利影响。

2 水资源配置理论方法

水资源优化配置的目的是提高水资源的配置效率:一方面要提高水的分配效率,合理解决各地区、各部门、各行业(包括生态环境)之间的竞争用水问题;另一方面则要提高水的利用效率,促使各部门或各行业内部高效用水,因此水资源优化配置包括需水和供水两方面的内容。水资源优化配置是将流域水资源循环系统与供、用、耗、排等人工用水过程相适应并相互联系为一个整体,通过对区域之间、用水目标之间、用水部门之间进行水量和水环境容量的合理调配,实现水资源开发利用、流域和区域社会经济发展与生态环境保护之间的相互协调,促进水资源的高效利用,提高水资源的承载能力,缓解水资源供需矛盾,遏制生态环境恶化的趋势,支持社会经济的可持续发展。

自20世纪80年代以来,针对华北、西北地区水资源严重紧缺的局面,我国水资源科学已形成了针对解决北方水问题比较有效的并颇具特色的水资源评价和水资源合理配置理论与方法。但是目前的水资源配置,在理论研究中往往采用优化模型,进行水资源优化配置,重点关注优化配置,寻求配置结果的最优,但与实际情况往往有较大差距;在实际的水资源配置中则常以水资源供需分析为手段,对水资源供需关系和缺水状况进行分析,从供需两方面提出各种可能措施进行组合及分析形成配置方案,并对各种可行的水资源规划方案进行评价和比选,与实际情况十分吻合,可操作性很强,但在资源优化配置上体现不够。

长江流域属于湿润地区,水土资源组合条件与北方有很大的差别,缺水机制与干旱半干旱地区大不相同。因此,长江流域的水资源合理配置针对考虑季节性缺水和水质性缺水的特点,考虑水量分配的时间过程,强调水资源量与质的统一管理以及水资源和社会、经济、生态环境的联合优化。其水资源配置方法研究的主要目标,应着重在社会可持续发展必须要求人口、资源、环境和经济协调发展的思想原则指导下,以现代区域水资源综合规划工作目标和技术内容为框架准则,充分探求我国南方湿润区域水资源特征和社会经济发展状况及两者间的相互关系,系统构建该类区域的水资源合理配置相关理论及方法,并着重研究水资源合理配置评价准则体系,以及湿润区域水资源供需分析及合理配置中若干实用关键技术方法。构建长江流域水资源合理配置和优化配置理论与方法时,应着重从以下几个方面考虑[4]:

(1)对湿润区域尤其长江中下游河网圩区而言,区域供水多为分布式(由于就近取水,则取水口分散在区域内不同点),加上河网密布、水体众多,因而用于水资源配置分析的系统网络结构较为复杂;不仅分水结点、取水结点数量多,且输水河道或渠道中的水流流向在不同条件下可能经常变化,输水渠道的渗漏及对地下水的补排关系也将随之呈多样性变化。基于这种系统网络图的水量运行模拟,其难度必然会增大。在必要时,为解决问题方便,可以在条件允许的时候,对模型尽可能的简化,如将同一区域同一性质的水源统一简化为一个水源。

(2)不同水质的水资源量计算应该成为水资源供需平衡分析中的一个重点。由于不同用水户对供水水质要求不同(如城市生活和农村生活供水水源质量不得低于Ⅲ类,一般工业用水不得低于Ⅳ类,农业灌溉用水不得低于Ⅴ类,而火力发电冷却用水质量要求范围相对较宽等),在经济发达的平原河网地区实行不同用水户的水量分质匹配供给,既是必须的,也是可能的。因此,在资料条件充分的前提下,尽可能对各水资源供需分析计算单元内不同水质的水资源量区分和估算,并针对不同部门的需水状况,进行水资源供需平衡分析,得出不同水质类别的水资源量供需缺口。水资源优化配置模型也要尽可能考虑不同水质的水量分配,考虑不同供水对象的用水要求和供水水源的水质条件,分质分类供水。

(3)目前水资源合理配置尤其强调水质水量的同时协调配置。如果把水质水量协调配置当作水资源合理配置中的一个重要内容,则对区域水功能区划实际运作和水资源保护具有重大决策作用。从水资源供需平衡分析的角度中,不同的水功能区划与水源的水质状况直接相关。进行水资源系统概化,在空间上进行子区划分时要充分考虑水功能区划情况,并尽可能地与水功能区的划分相一致,以利于子区内的分质水资源供需平衡计算和河道内环境容量的计算。

(4)长江中下游平原河网地区的过境水资源量极其丰富,这些地区的城市生活和工业用水中过境引用水量比重较大;从水资源合理配置角度出发,如何结合确定过境水的使用和分配量十分重要,这往往成为各地区之间水量分配的矛盾点。在进行水资源系统概化和建立优化模型时要重点考虑干流过境水的分配和处理。

(5)长江流域等南方湿润区域生态环境用水问题主要表现在环境用水与水环境治理关系上。由于水资源量相对丰富,且水体分布广泛,生态用水与社会经济用水在一定程度上并不具有很强的竞争关系。然而,由于经济社会的相对高度发展、人口密度大、产业规模和强度高,加之社会经济用水效率低下,供、用、耗、排过程中缺乏有效管理,使得经济社会废污水排放量巨大,天然水体的纳污能力日益下降,水环境污染十分严重。因此,水资源配置应与水功能区划运作、水污染防治及水生态环境保护等密切地有机结合,特别是废污水排放量需要考虑河道内水功能区的环境容量,这应该是长江流域等南方湿润区域(尤其是平原河网地区)水资源合理优化配置研究的一个重要特色。

(6)长江流域等南方湿润的水资源总量较为丰富,其缺水往往具有季节性缺水的特征。在进行水资源供需平衡分析和优化配置时必须考虑水资源的时间分配,水资源的优化配置需要与用水的时间需求过程结合起来。长江流域水资源优化配置模型绝不能仅考虑全年的水资源总量分配,需要分区、分时段地进行水资源配置,并结合蓄水工程的条件进行不同时段,不同分区之间的水量调配。

3 水资源配置重点问题

长江流域水资源的最主要特点是时空分布不均:在空间上,水资源分布与人口、土地和国民经济对空间的分布不匹配;在时间上,季节性变化大,季节性缺水问题突出。

(1)长江上游地区水资源总量较丰沛,但时空分布不均,工程调蓄能力差,水资源开发利用程度不高,缺水性质多为工程性缺水。水资源配置重点应放在加大蓄水工程特别是控制性骨干工程的建设上,同时充分挖掘节约用水的潜力和加强水资源的保护[2],对水生态环境问题较突出的地方,在水资源开发利用时要把保护生态与改善环境放在重要位置上。在一些人类生存环境比较恶劣的地区,须重点解决农村人畜饮水困难问题,保障饮水安全。

(2)长江中游地区水资源总量较多,条件相对较好,工程建设已具相当规模,但利用效率仍待进一步提高,部分丘陵地区仍存在较严重的工程性缺水,局部地区存在水质性缺水。长江下游地区人口众多,经济发达,人均水资源量较少,开发利用程度高,并且随着经济高速增长,水污染防治相对落后,引起水环境恶化,水质性缺水现象严重。中下游地区,特别是沿江部分地区和城市水资源配置应以解决水质性缺水为重点,重点加强防污、治污力度,保证供水质量;以现有工程的挖潜配套和技术改造为主,并进一步挖掘节水潜力,以满足经济社会发展的需求。长江口地区受咸潮上溯的影响,水资源配置要充分考虑流域内各工程实施后的影响,结合长江口整治工程,积极采取对策[2]。

(3)长江流域高原平坝区及河源局部区域,由于气候和自然条件的影响,水资源量较少,主要属于资源性缺水,部分地区田高水低,则存在工程性缺水现象。水资源配置应以解决资源性缺水为重点,采用加大节水力度,积极扩大其它水源利用措施,提高用水效率;并适当加大供水工程建设,增加供水。若上述措施仍不能解决供水问题,可以考虑区域内引水;如仍不能解决,可适当考虑从外流域调水[2]。

(4)长江流域的水资源具有总量多但时空变化大的特点,其缺水具有季节性的典型特点。因此,在进行水资源配置时不仅要考虑全年的水量分配,对年内不同季节的水量,特别是干旱期的水量也要进行分配。在特殊干旱期,应实行特殊的水量分配制度,以保证流域或区域的基本生活用水和重要部门用水,并尽量减少由于干旱缺水而造成的损失,制定在特殊干旱期不同时段的水量分配方案,以及特殊干旱期水量分配应急预案。

(5)长江流域水资源相对较丰富,在满足本地区需求的同时,还要适当考虑向外流域调水方案,缓解北方干旱半干旱地区的水资源供需矛盾问题。我国很多的跨流域调水工程,如目前正在建设的南水北调中、东线工程和规划中的南水北调西线工程都以长江流域为水源地。需要重点研究这些跨流域调水工程对长江流域水资源及其配置的影响和可能出现的缺水风险,以便对跨流域调水的取水进行合理的调度,加强对工程运行调度的管理,尽量减轻对水源地的影响。

4 水资源配置管理

水资源配置是水资源研究的重要内容之一,也是水资源管理的重要手段。2011年中央1号文件明确提出“加强水资源配置工程建设,完善优化水资源战略配置格局”,新的形势对水资源配置提出了更高的要求。当前长江流域水资源配置管理应重点抓好以下几个方面的工作。

4.1 水量分配方案制订与实施

以“维护健康长江,促进人水和谐”为宗旨,深入贯彻落实科学发展观,按照建设生态文明和建设资源节约型、环境友好型社会,提高生态文明水平的要求,以维护健康长江、实现水资源可持续利用为目标,以长江流域水资源综合规划为基础,建立健全长江流域水量分配体系,明晰流域内省级行政区域水量份额,落实最严格的水资源管理制度。长江流域水量分配应坚持公平、公正、公开的原则,高效利用的原则,可持续利用,保护生态、维护河流健康的原则,全面规划、统筹兼顾、突出重点、科学调度、合理配置的原则,对流域水资源在不同区域之间进行合理的分配,制订水量分配方案,并结合每条河流的实际情况和水资源管理现状研究制订监督水量分配方案执行的具体实施方案。

4.2 取用水总量控制管理

总量控制与定额管理是我国水资源管理的一项基本制度,《水法》第四十七条明确规定“国家对用水实行总量控制和定额管理相结合的制度”。通过取水总量控制和用水定额相结合的方式制定长江流域总量控制与定额管理指标体系以及长江流域取水许可总量控制指标方案,并合理选择控制断面,通过取水管理和断面流量控制相结合的方式进行管理。通过制定流域取用水总量分配方案,提出各区域的用水总量控制指标,指导各地方编制发布主要行业用水定额,严格实行用水总量控制和定额管理制度。建立起流域与区域的取水许可总量控制指标,即水资源的宏观总量控制指标和微观定额管理体系。

4.3 重点工程的管理

一是要抓好三峡工程等上游控制性水利工程的运行调度管理。长江流域是我国最大的水电能源基地和水资源配置战略水源地。目前长江上游干支流在建或规划的控制性水库建成后,长江上中游水库总调节库容将达到1 000亿m3以上,流域管理可以利用这些水库调节性能强的特点,将汛期多余的水量拦蓄在库中,在枯水期增加下泄量,保障下游河道的用水和生态环境安全,为长江流域水资源的合理配置和保护提供可靠的工程保障。

二是要进行中下游取水工程,特别是大型取水工程的取水管理。长江中下游地区区位优越、人口众多、产业密集、经济发达,在我国国民经济大局中占有极其重要的地位,对水资源量与质的需求日益增长,目前长江中下游引江工程数量众多,取水能力巨大,取水量也很大。但由于长江水资源时空分布不均,已经导致一些地区在部分时段的缺水问题日益突出,应加强长江中下游取水工程的取水管理,特别是下游的大型工程的取水管理。

三是对跨流域调水工程进行严格管理。长江流域是我国很多大型跨流域调水工程的取水水源地。如近期开始兴建的南水北调中、东线工程、引汉济渭工程,正在研究中的南水北调西线工程、引江济淮工程等,都以长江流域为水源地。长江流域在我国水资源配置格局中处于核心地位。加强对南水北调等跨流域调水工程水源地的管理,是长江流域水资源管理必须积极解决的问题,也是水资源优化配置及调度日常监督管理的核心工作之一。

5 处理好几个关系

在长江流域水资源开发利用和配置过程中需要重点处理好以下几个方面的关系问题:

(1)开发与保护的关系。长江流域内人口众多,在我国的国民经济中具有十分重要的地位,在全国水资源配置格局中居于核心地位,经济社会发展必然对水资源提出更高的要求,在开发利用水资源的过程中也必然会对生态环境造成影响。这就要求在利用水资源的过程中妥善处理好开发与保护的关系,在开发利用水资源的同时要采取有效措施保护好水资源和良好的生态环境。

(2)本流域用水和跨流域调水的关系。很多跨流域调水工程以长江流域为取水水源地,将直接减少长江流域水资源量,加重流域缺水程度,给流域开发利用和配置带来不利影响。这就要求进行跨流域调水时处理好本流域用水和跨流域调水关系问题,原则上为本流域优先,对跨流域调水工程的取水进行合理调度,尽量减少对本流域的影响。

(3)水资源开发利用与防洪、发电等的关系。防洪是长江的首要问题,特别是在中下游平原地区,洪水历来是心腹大患,很多水利枢纽工程除了利用水资源外还具有防洪功能,水库也建有电站具有发电功能。在对水资源进行开发利用和合理配置时需要合理处理好与防洪、发电的关系,对水利工程的运行管理目标设定优先次序,进行合理调度。

(4)水资源日常管理和应急调度问题。长江流域水资源季节变化大,具有季节性缺水的特点,水资源配置需要重点关注干旱缺水时期的水资源调配,在建立水资源日常管理制度的同时,制定干旱缺水时期的应急调度预案,将水资源日常管理和应急调度结合起来。

[1] 水利部水利水电规划设计总院.全国水资源综合规划技术大纲[R].北京:水利部水利水电规划设计总院,2002.(Hydropower and Water Resources Planning and Design General Institute of MWR.Outline of Water Resources Overall Planning[R].Beijing:Hydropower and Water Resources Planning and Design General Institute ofMWR,2002.(in Chinese))

[2] 陈肃利,张金锋,张 军.长江流域水资源配置思路探讨[J].人民长江,2006,37(7):18-20.(CHEN Su-li,ZHANG Jin-feng,ZHANG Jun.Considerations in Water Resources Allocation in Yangtze River Basin[J].Yangtze River,2006,37(7):18-20.(in Chinese))

[3] 长江水利委员会.长江流域水资源及其开发利用调查评价简要报告[R].武汉:长江水利委员会,2005.(Changjiang Water Resources Commission.Brief Report on Investigation and Evaluation of Yangtze River Water Resources and Its Development[R].Wuhan:Changjiang Water Resources Commission,2005.(in Chinese))

[4] 常福宣,张洲英,陈 进.适合长江流域的水资源合理配置模型研究[J].人民长江,2010,41(7):5-9.(CHANG Fu-xuan,ZHANG Zhou-ying,CHEN Jin.Study on Optimal Model ofWater Resources Rational Allocation in Yangtze River Basin[J].Yangtze River,2010,41(7):5-9.(in Chinese))

(编辑:赵卫兵)

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,高级工程师,博士后,主要从事水资源配置及流域管理研究,(电话)13554397953(电子信箱)changfx@gmail.com。

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