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一、美國水資源概況
美國地處北美洲中部,總面積937萬平方公里。遼闊的地域上平原、山脈、丘陵、沙漠、湖泊、沼澤等各種地貌類型均有分布,山地占國土面積的三分之一,丘陵及平原占三分之二,境內地勢東、西兩側高,中間低,東部與西部大致以南北向的落基山東麓為界,也是美國太平洋水系和大西洋水系的分水嶺,兩邊的氣候和自然條件差異較大。
美國河流大都為南北走向,主要水系為:墨西哥灣水系,由密西西比河及格蘭德河等河流構成,流域面積占美國本土面積的三分之二;太平洋水系,包括科羅拉多河、哥倫比亞河、薩克拉門托河等;大西洋水系,包括波托馬克河以及哈得遜河等;白令海水系,由阿拉斯加州的育空河及其它諸河構成;北冰洋水系,包括阿拉斯加州注入北冰洋的河流。
根據降水量的自然分布,美國水資源特點可以概括為,東多西少,人均豐富。全美多年平均降水量為760毫米。以西經95度為界,可將美國本土化分成兩個不同區域:西部17個州為干旱和半干旱區,年降水量在500毫米以下,西部內陸地區只有250毫米左右,科羅拉多河下游地區不足90毫米,是全美水資源較為緊缺的地區;東部年降水量為800至1000毫米左右,是濕潤與半濕潤地區。美國水資源總量為29702億立方米,人均水資源量接近12000立方米,是水資源較為豐富的國家之一。
二、美國水資源管理情況
經過近一個世紀的建設,美國水資源開發利用工程已基本形成體系,對局部洪水的控制和西部水資源的配置都達到了較高水平,可以說,美國大規模開發利用水資源的階段已經結束。在進一步開發利用水資源已受到生態和環境強力制約的今天,美國水資源工作的重心已轉向高效管理,重點是提高水的利用效率和防治水污染。其水資源管理的主要特點是:
1、以州為主的水資源管理體制。由于美國是聯邦制國家,水資源屬州所有,水資源管理基本以州為主進行。全國無統一的水資源管理法規,管理行為以州立法和州際協議為準繩。州以下往往分成若干個水務局,對供水、排水、污水處理及回用等涉水事物統籌考慮,統一管理。以我們考察的南加州都市水務局為例,這個成立于1928年的水資源管理機構,起初只負責6個縣,5200平方公里的供水事宜,向州供水工程買水再向下一級水務機構躉售。隨著人口的增加,經濟的發展,水務局的職能已不可能拘限于單純的供水,而是必須統籌考慮工業、農業、服務業及生態用水需求,統一規劃調度外來供水、區域內地表水、地下水以及廢污水處理回用,以保障區域經濟社會發展的需要。盡管這樣的水務局不是政府部門,但州立法賦予其管理權限,對區域水資源、水環境負總責,使美國的水資源在一定程度上實現了統一管理。
2、行政措施主要體現在規劃的制定和實施。以州為主的水資源管理體制,并不意味著聯邦政府在此方面只能袖手旁觀。歷史上,美國聯邦有關部門一方面進行過大量水利基礎設施工程的建設,一方面也協調制定并監督執行了許多州級分水協議。在我們走訪的內政部地質調查局、墾務局等部門,目前都有一些規劃、計劃在制定或執行中,這些計劃涉及水資源調查評價、水質監測、節水、水生態系統恢復等等,都由聯邦投資保證執行。通過規劃、計劃的制定實施,促進美國水資源管理更趨科學和高效。在加州水資源局,政府工作人員正在著手修改“加州水資源計劃”。于1957年制定的“加州水資源計劃”寫入了加州的法律,即每五年就要修改一次該計劃。此次修改將增加干旱對策、節水措施、環境氣候變化等新內容,并對未來10年加州水資源供需作出預測。水資源局今后的行政措施將主要通過這個計劃的實施得以體現。
3、發揮市場在水資源配置中的作用,水價制定遵循市場規律。美國是一個高度市場化國家,市場驅動機制無所不在。從大型水利工程的建設到供水區域內水資源的配置,其融資、供求均通過市場機制調控。在南加州都市水務局,來水、蓄水、輸水、抽取地下水、廢污水處理、地下水回灌等都是有償運行的。水務局根據用水需求和供水情況,通過水資源調度模型進行實時調度,以滿足用戶需求。這個調度系統運行的基礎就是市場化管理,水資源按質和成本論價。不同的價格決定了各種水源的分配,也促進了產業結構的調整,使廢污水得以處理回用,使水資源向效益更高的產業部門流動,即“水往高處流”。
美國的水權與土地所有權密不可分,在水資源使用權的繼承、流轉和交易上,各州有較大不同,因涉及較多法律問題,都非常繁瑣。近年來,在美國西部地區出現了水銀行的水權交易體系,將每年水資源量按水權分成若干份,以股份制形式對水權進行管理,方便了交易程序,使水資源的經濟價值得到充分體現。
美國水價的制定遵循市場規律,基本上要考慮水資源價值、供水及污水處理成本、新增供水能力投資。水費包括供水債券、資源稅、污水處理費、檢測費、管線接駁費等等,水價每年修訂一次。美國也注重水價對節約用水的杠桿作用,近年水價年增幅達到8%,對1985年以后全國保持用水零增長起到了積極作用。水權、水價和水市場的運營,使開源和節流成為市場機制調控的自覺行動,盡管存在管理失靈的問題,但在促進美國水資源可持續利用方面的作用是顯而易見的。
4、節約和保護水資源是管理的重點。美國各級水資源部門在談到目前水資源管理方面的主要工作時,都強調節約和保護的重要性。美國用水結構在20年前已基本趨于穩定,居民生活用水所占比例較高,在1950年至1980年的總用水量增長期內,農業、工業由于結構調整、降低成本以及對廢水排放的嚴格限制,用水一直在下降,增長較快的就是城市居民和服務業用水。為此,美國水資源較緊缺的西部各州采取了許多節水措施,推廣家庭節水器具,改革水價,開展節水宣傳等。有的州對居民用水的限制措施非常細,甚至連灌溉草坪的時間都有明確規定。為了鼓勵節水,政府規定了詳細的經濟政策,凡家庭、商業單位、工廠采取節水措施的都有不同程度的獎勵補貼。節水措施有效遏制了用水量增長的勢頭。現在,各有關規劃、計劃中都把節水作為主要措施加以突出,尤其是西部各州,在開源與節流的關系中,首先強調的就是節流。
在水資源保護方面,美國十分重視減少對江河的污染和水生態系統的維護。目前全美建有20000多座污水處理廠,各種規模的污水收集處理系統保證了較高的污水處理率。一些城市劃定了大面積的水源保護區,如舊金山政府就購買了飲用水源地集水區,采取嚴格保護措施。美國在水資源開發利用過程中,對生態系統的維護進行了大量研究。聯邦墾務局所管理的西部水庫,都規定要下泄生態水量,以保證動植物對水的需求。美國地調局近年啟動了一項計劃,對全國地下水進行監測評價,以推動各州采取回灌等措施,加強對地下水的保護。
5、新技術應用于水資源管理。在水資源調查評價、規劃、實時監控等方面,美國有關部門廣泛地應用先進的科學技術,如遙感技術,衛星傳送,地理信息系統等。美國地質調查局負責水資源的監測、評價和科研工作,共設有覆蓋全美各個河流和水源地的7028個觀測站點,技術手段十分先進,這些監測站點全部與衛星聯網,任何一個站點上發生在兩小時以前的監測數據都能在因特網上查到。該局不僅開展正常的水資源觀測和評價工作,近年來,還率先運用數學模型進行了全美地下水的水量和水質方面的研究工作,其技術方法值得我們借鑒。
水資源實時調度在美國也很普遍,許多供水區都是通過計算機模型完成對水量的分配,自動化控制對水資源的科學配置起到了促進作用。
6、不斷進行改革。美國的水資源管理處在不斷改革中,體制問題是改革的重點。目前呼聲最高的就是供水與污水處理業的私有化改革。由于美國環保部門對供水提出了更高的水質要求,大量20年以上管齡的供水管道需要更換(占70%),加之水處理成本也要增加,供水業對資金的大量需求呼喚私人資本的注入。美國目前的供水和污水處理企業90%以上是縣、市及各種社區所有,資金不足,人才缺乏,使企業改造舉步維艱;而投資回報率達到20%的美國供水業,對其國內和海外的私人資本有極強的吸引力,因此,供水與污水處理業私有化趨勢明顯。在一些地區,私營水廠和委托管理的水廠越來越多。美國水公司協會調查研究的結果表明,水廠體制變革帶來了一系列的變化:水質提高了,用水戶投訴率降低了,經營成本降低了。更重要的是,私有化帶來了資金、工作效率、優質服務,為美國水業注入了活力。
三、美國西部水資源開發利用與北水南調工程
與我國相類似,美國的西部較之東部也是主要的缺水區域。美國西部以山地高原為主,主要由太平洋沿岸山地、哥倫比亞高原、科羅拉多高原以及落基山山地組成。太平洋沿岸地區屬溫帶海洋性氣候,夏季干旱無雨,以冬季降水為主,大部分地區年降水量少于500毫米,尤其是毗鄰太平洋的加州地區,在全美人口密度最大,工業和城市化程度很高,水資源不足長期以來是美國聯邦和加州政府十分關注的主要問題之一。
在美國漫長的西部開發歷史中,水資源的開發利用始終是重中之重。早在1902年,聯邦政府就設立了墾務局致力于中西部水資源的開發利用,經過近100年的努力,在西部已經建成水庫348座、泵站267座、渠道21.6萬公里、輸水干管2300公里、水電站58座。這些工程的建設,為美國西部水資源的配置,為西部經濟社會的發展奠定了基石。有了胡佛水壩,才有內華達美麗的城市拉斯維加斯;如果沒有北水南調工程,今天的美國第二大城市洛杉磯將風光不再。
美國西部水資源開發利用的一個典型就是北水南調工程。北水南調工程是加州解決水資源短缺問題的配置性工程。位于美國西海岸的加利福尼亞州,南北狹長,地形起伏,雨水分布不均。北部雨水較多,常有洪水;南部人口密集,降雨稀少。尤其是南加州,聚集了該州2/3的人口,又是經濟高速發展地區,水資源矛盾十分突出。這一地區主要依靠從東北內華達州科羅拉多河引來的部分河水和地下水。但隨著各州對本州水源的控制和保護,加上地下水超采引起地面下沉等情況,迫使加州政府于20世紀50年代起,統籌考慮解決北澇南旱的水資源配置之策。1960年,加州全民公決支持北水南調計劃,使全長600多公里的調水工程得以開工建設。該工程主干道于1973年竣工,此后,完善和配套工作一直未停。整個工程建有28座大壩和水庫,22座抽水站和一些發電站,年調水量近50億立方米,供加州2000萬人使用,調水量的70%用于城市,30%用于灌溉360多萬畝農田,是目前美國乃至世界距離最長揚程最高的調水工程。
北水南調工程主體投資17.5億美元,全部來自長期債券,由州水資源局根據用水需求與當時的29個地方水務局簽署長期用水合同,再用水費償還債券。這種市場化的資金運作,不僅解決了工程建設的資金問題,也為工程的運營管理打下了良好的基礎。從目前的情況看,北水南調工程的建設是成功的,即使美國對水利工程建設反對最激烈的環保人士也充分肯定這一工程的功績。
四、體會和建議
通過赴美水資源培訓考察,針對我國及西部地區水資源開發利用和管理保護的實際,我們深切感到,美國作為一個水資源條件較好的國家,又有多年來大量水利設施建設的基礎,仍然高度重視水資源問題,采取切實措施促進水資源的節約和保護,很值得我們學習。歸納起來有幾個方面值得借鑒:一是美國基層水務局的模式和供水業的改革,對我國正在進行的水務管理體制改革有借鑒意義;二是美國水資源規劃和計劃的制定實施,對我們增強規劃的可操作性與如何保證實施有借鑒意義;三是在深入研究水權、水市場及制定水資源節約和保護的經濟政策上,美國的做法值得學習;四是水資源管理的先進技術可以學習交流;五是西部地區水利建設從資金籌措到運營管理能夠從美國西部開發的做法中學到經驗;六是我國西部大開發中如何維護良好的水生態系統應當借鑒美國經驗。為此,提出以下建議:
1、進一步深化水務管理體制改革,為水資源可持續利用提供體制保障。從美國水務局的運行情況看,水資源的統一管理與涉水事物的統籌治理具有體制上的優越性。我國水務管理體制改革的方向是正確的,應堅定不移的走下去,國家和地方應制定政策予以推動。目前,我們在推行水務一體化管理上主要著重于理順城鄉水資源管理體制,在水資源保護、污水處理以及回用的管理上比較薄弱,隨著城市化進程的加快,要加強對水資源保護和污水處理的統一管理。要指導水務部門積極改革內部管理體制,做到政企、政事分開,推動供水企業的改革、改組和改造,引入競爭機制,增強運營活力。
2、切實轉變政府職能,編制落實好水資源規劃。當前,全國各地都在進行水資源規劃的編制工作,統籌安排今后水資源的管理、節約和保護工作。要汲取以往教訓,以求真務實的作風,抓好前期基礎資料的整編,制定切實可行的措施,編制出管用、落實的規劃。
3、適應我國加入WTO的新形勢,深入研究制定促進水資源節約和保護的經濟政策。我們過去過多的依賴于行政政策進行管理,對經濟問題研究得很不夠。水價、水權和水市場的研究在我國剛剛起步。要借鑒美國在這方面的成功經驗,充分利用水價這一杠桿促進節水,依靠市場對水資源實施配置,在全社會建立節約用水和保護水資源的機制,為“十五”期間全國節水型社會的建設提供政策支持。
塔里木河流域位于新疆南部,在天山山脈和昆侖山山脈之間,東西長1100km,南北寬600km,面積102萬km2(包括境外流域面積2.4萬km2),占新疆國土面積的61%。塔里木河流域包括巴音郭楞州、阿克蘇地區、喀什地區、克孜勒蘇州、和田地區5個地州共42個縣市和兵團農一師、農二師、農三師、和田農墾管理局共56個農墾團場。據1998年統計,流域人口826萬人,占新疆總人口的47%;其中少數民族681萬人,占流域總人口的82.5%;國內生產總值350億元,耕地136.3萬hm2,分別占新疆全區的31%和44%。
塔里木河流域是塔里木盆地內的阿克蘇河、喀什噶爾河、葉爾羌河、和田河、開都河—孔雀河、迪那河、渭干河與庫車河、克里雅河和車爾臣河等九大水系144條河流的總稱,多年平均徑流量312.5億m3(國外入境水量63億m3),主要以冰川融雪補給,不重復地下水資源量30.7億m3,流域水資源總量為429億m3。歷史上塔里木河流域的九大水系均有水匯入塔里木河干流,但由于人類活動與氣候變化等影響,20世紀40年代以前,車爾臣河、克里雅河、迪那河已相繼與干流失去了地表水聯系;40年代以后,喀什噶爾河、開都河—孔雀河、渭干河也逐漸脫離干流,目前與塔里木河有天然地表水聯系的只有和田河、葉爾羌河和阿克蘇河三條源流,以及通過人工干渠向塔里木河輸水的孔雀河。
目前,源流區總面積為24.1萬km2,其中山區面積17.12萬km2,占71%,平原面積6.98萬km2,占29%。源流區多年平均降水量252.4mm,主要集中在山區,年降水量可達400mm以上,是主要產流區;平原降水量大多在40~70mm之間,產流很少,屬干旱地區。在源流區中,阿克蘇河由源自吉爾吉斯斯坦的庫瑪拉克河和托什干河兩大支流組成,河流全長588km,經依瑪帕夏閘匯入塔里木河干流。國內流域面積4.28萬km2(境外流域面積1.95萬km2)。和田河發源于昆侖山和喀拉昆侖山北坡,有玉龍喀什河和喀拉喀什河兩條支流,河流全長319km,由南向北穿越塔克拉瑪干沙漠后匯入塔里木河干流。流域面積4.93萬km2。葉爾羌河發源于喀拉昆侖山北坡,由主流克勒青河和塔什庫爾干河、柯克亞河和烏魯克河等支流組成,河流全長1165km,葉爾羌河出流域灌區流經200km沙漠后到達塔里木河干流。國內流域面積7.70萬km2(境外流域面積0.29萬km2)。開都河發源于天山中部,全長560km,最終注入博斯騰湖。博斯騰湖是連接開都河和孔雀河的樞紐,它既是開都河的尾閭,又是孔雀河的發源地。隨著入湖水量的減少,博斯騰湖的湖水已無法通過自然落差流入孔雀河。1976年以來,借助于所建成的揚水泵站及輸水干渠,實現博斯騰湖向孔雀河供水,進而向塔里木河干流供水。
三條源流的水資源總量201.39億m3,其中地表水196.61億m3,地下水4.78億m3。徑流量以冰川融雪補給為主,也有少量的地下水和泉水補給,徑流的年際變化不大(表1)。阿克蘇河是目前惟一的一條常年有水補給塔里木河的河流,是塔里木河最主要的源流;和田河在每年洪水期有水補給塔里木河,是塔里木河的主要季節性源流;1985年以后,葉爾羌河已無水供給塔里木河,僅在1994年發生特大洪水時,有部分余水輸向塔里木河。三條源流河流入干流的多年平均徑流量為45.87億m3,其中阿克蘇河占73.0%,和田河占23.9%,葉爾羌河占3.1%。此外,從1976年開始,通過博斯騰湖揚水泵站及輸水干渠,每年向孔雀河供水約10億m3,其中約2.5億m3水量通過庫塔干渠輸到塔里木河干流的下游灌區,以解決該地區的春季生產生活用水。
2塔里木河流域水資源開發利用
塔里木流域在相對長的歷史時期里,人口和經濟增長緩慢,水資源開發利用處于相對穩定的階段。塔里木河流域較大規模的水資源開發與利用,始于20世紀50年代。為了弄清塔里木河水資源開發、利用過程,我們先從歷史的角度加以描述,然后從邏輯的角度做一個歸納。
2.1根據水源可利用性建立新的移民點
建國以后,為了國防安全,屯墾戍邊的需要,我國一直面臨著糧食短缺問題。在當時看來,塔里木河流域地域廣袤,是適宜采用外延擴大再生產方式生產糧食的一個好地方,而且認為,這是合理利用塔里木河流域土地資源的重要途徑。人力資源和水資源是當時開發塔里木河流域所面臨的兩個制約因素。第一個問題是通過擴大建設兵團建制和從東中部移民的辦法加以解決的,第二個問題則是根據利用水資源的難易程度決定團場配置的做法加以解決的。于是在水資源條件相對較好的地區出現了一批新的居民點和大片新的耕地,塔里木河流域也隨之變成了一個糧倉,生產出的糧食為化解當時的糧食短缺問題作出了應有的貢獻。
2.2以提高引水率的做法擴大開墾規模進而糧食生產規模
生產建設兵團為了擴大商品糧產量,不斷地開墾耕地從而擴大生產規模。1993年與1949年相比,源流區的灌溉面積從35.12萬hm2增加到77.66萬hm2,凈增42.54萬hm2。為了滿足不斷擴大的耕地對水資源的需求,生產建設兵團采取了增加引水量的做法,引水量占河川徑流總量的份額逐步上升到80%以上,葉爾羌河灌區的引水率接近100%,從而導致源流匯入干流水量的逐年減少。據統計,1957─l995年源流區多年平均來水量平均每年增加2000萬m3,而源流灌區用水量平均每年增加5000萬m3,使匯入干流首阿拉爾站的水量平均每年減少3000萬m3。經過幾十年的累積,阿拉爾站的徑流量由50年代的49.35億m3減少到90年代的42.33億m3,減少17.5%。
2.3以開辟新水源擴大開墾規模和糧食生產規模
在塔里木河流域,任何一條河的水量都是相當有限的,而且隨著引水率的不斷提高,引水的邊際成本越來越高。所以,隨著墾殖規模的繼續擴大,先后又采用了打井獲取地下水的辦法。此外,還在博斯騰湖建起了揚水泵站及輸水干渠,實現博斯騰湖向孔雀河供水,其中的庫塔干渠則是專門為引孔雀河水濟塔里木河下游的恰拉灌區修建的,從1976─1994年平均輸水量2.06億m3,解決了干流下游的一部分用水需求。
2.4減少灌溉系統的輸水損失
為了化解下游來水量減少的負面影響,位于干流區的5個團場對干、支、斗渠全部進行了防滲處理,渠系利用系數由原來的50.2%提高到81.2%,提高了31個百分點,在來水量不斷減少的情況下,仍能維持1.66萬hm2耕地的灌水需求。同時,由于渠道滲漏減少,墾區地下水位有所下降,土壤鹽漬化程度也在減輕。
2.5采用節水技術,提高水資源利用效率
具體措施是通過發展膜上灌,棉花改窄膜為寬膜,推廣玉米、冬小麥的膜上灌,水稻改淺水淹灌為旱育稀植,有條件地方試行噴灌、滴灌。根據農一師水利規劃和塔里木河流域規劃,在不增加引水量的情況,發展節水灌溉。
2.6調整種植結構
在開墾初期,種植業結構以糧食作物為主,在糧食作物中又以水稻為主,占糧食總產量的70%。到80年代,流域內糧食作物比重仍然很大,占45%,但隨著來水量的減少,水稻種植面積趨于下降。進入90年代以來,來水量進一步減少,1991─1995年平均供水量只有4.64億m3,其中來水量2.38億m3,引水量2.26億m3。扣除水庫、渠道及河道的蒸發與滲漏造成的水量損失,可用的水量遠不能滿足灌溉需要。為了解決水資源供不應求的問題,5個團場的糧食播種面積減少到100hm2,其中以小麥、大豆和棉花為主,占耕地總面積75%。
2.7棄耕
新疆生產建設兵團有3萬hm2耕地,因為缺水不得不大面積棄耕,如今耕地已遞減到1.2萬hm2。2000年,塔里木河下游發生了有水文記載以來最嚴重的一次水荒,斷流時間持續時間長達300多天。兵團被迫再次扔掉0.33萬hm2耕地。在被稱為“風頭水尾”的34團、35團,也由于缺水而放棄了近半耕地,當年開墾的上萬畝耕地如今僅剩266.67hm2。
在干流下游,由于墾區內水庫蓄水嚴重不足,1993年被迫棄耕棉田3500hm2。20世紀90年代以來,恰拉和鐵干里克灌區60年代開墾耕地約2.67萬hm2,由于缺水灌溉,被迫放棄了約1萬hm2。現有耕地面積1.67萬hm2,實際播種面積1994年只有1.33萬hm2。
塔里木河流域現在不僅停止了毀林開荒,而且決定在3年時間內壓縮20萬公頃棉田。退耕后的棉田大部分用來栽種果樹及荒漠植被。塔里木河流域的巴音郭楞州2000年已經退耕還林0.75萬hm2,今后5年內將退耕還林4.67萬hm2,退耕還草2.2萬hm2。阿克蘇地區將在塔里木河兩岸種植6.67萬hm2生態林。
2.8實行宏觀調控措施
塔里木河下游恰拉至臺特馬湖段,歷史上因水量充足,沿岸胡楊、蘆葦、甘草和紅柳等植被生長茂密,形成一條寬約1~5km的縱貫塔里木盆地東部的天然“綠色走廊”。近幾十年尤其是最近30年,這條“綠色走廊”因水源斷絕,日趨衰敗,自然環境急劇惡化,存在著被風沙淹沒的極大可能。為了消除綠色走廊面臨的生態威脅,政府采取了調水措施。2000年5月和11月,先后兩次從博斯騰湖向塔里木河下游總共調水3.27億m3,調水距離785km,水流通過斷流河道長達215km,使斷流將近30年的塔里木河下游得到清流的滋潤。2000年第二次輸水結束后,塔里木河下游河道的地下水位抬升3m以上,地下水影響寬度達到800m,影響范圍約200km2,這對以胡楊林為主的“綠色走廊”起到緊急搶救的作用,延緩了生態系統的急劇蛻變,而且增強了搞好塔里木河流域治理的信心。由于塔里木河尾端臺特瑪湖以上148km的河道仍處于干涸之中,2001年第三次從博斯騰湖調水輸入塔里木河,輸水將直至臺特瑪湖。
從邏輯角度看,塔里木河流域的水資源利用相繼經歷了4個階段:(1)單一依靠渠系利用地表水階段。在這個階段,由于渠道滲漏嚴重,加上大水淹灌,水資源的損耗率極大。(2)渠、庫配合利用地表水階段,其實質是利用水庫攔蓄的一部分夏洪和冬閑水擴大灌溉面積,從而提高水資源利用效率。(3)渠、庫、井配合,地表水與地下水并用階段。地下水的適當開發,既能降低地下水位,從而防治土壤次生鹽漬化,同時又能減少無效蒸發,使水資源得到合理利用。(4)提高引水效率與用水效率并舉階段。提高引水效率的措施有渠道襯砌等,提高用水效率的措施包括推廣玉米、冬小麥的膜上灌,棉花改窄膜為寬膜,水稻改淺水淹灌為旱育稀植,有條件地方試行噴灌、滴灌,以及通過調整種植結構和產業結構,降低單位國民生產總值的用水量。
3近年來塔里木河流域開發治理方面所做的工作
3.1資源調查、考察與流域規劃
1982─1986年,先后進行了阿克蘇河、和田河、葉爾羌河和塔里木河干流的資源調查和科學考察。1986─1991年又相繼完成了葉爾羌河、和田河和阿克蘇河的流域規劃和塔里木河的干流規劃。1999年12月18─30日由自治區人民政府組織、自治區計委牽頭,水利、農業、林業、牧業、氣象、中科院新疆分院、巴州、兵團、農二師等方面專家組成的考察組對塔里木河中下游進行了勘察,并完成了《塔里木河干流水利工程建設與流域生態環境建設的項目建議書》。2000年1月12日~28日,2月13─29日,在水利部的具體要求和安排下,新疆水利廳組織了38位專家對塔里木河干流進行全程實地踏勘,歷時33天,行程11000km;獲得了大量的水樣、土樣、地形斷面、GPS定點資料及相應的音像資料,召開了六次座談會和一次研討會。在此基礎上編制了勘察報告、塔里木河規劃綱要任務書和規劃工作大綱,以及塔里木河生態治理搶救工程的可行性研究報告。2000年4月24日,自治區計委和水利廳通過了塔里木河干流生態治理搶救工程可行性研究報告,并報國家計委和水利部,現己列人今年國家的基建計劃。2000年5月27─28日,由水利部規劃總院組織,水利部有關司局參加,審查并通過了塔里木河流域綜合規劃綱要任務書。
3.2塔里木河流域水資源開發利用和生態環境保護研究
近年來,中科院新疆生地所、清華大學、新疆農業廳、水利廳和塔里木河管理局等單位相繼開展了《塔里木河流域自然環境演變和自然資源的合理利用》、《塔里木河流域資源與環境遙感調查和系列圖紙編制》、《塔里木河農業自然資源的合理利用和整治》、《阿克蘇河¾¾塔里木河水資源利用優化模式及環境保護對策》、《塔里木河上游三源流向干流輸水目標管理系統研究》、《塔里木河流域水資源利用及管理研究》、《塔里木河干流來水平衡研究》、《塔里木河河流形態研究》、《塔里木河流域水資源利用、生態環境整治和經濟發展戰略研究》、《塔里木河流域整治與生態環境保護研究》等研究項目。上述研究對塔里木河流域水資源開發利用和生態環境保護提供了許多有較高學術價值和實用價值的成果。尤其是1996~1999年,中科院生地所、清華大學和塔里木河管理局承擔的“九五”攻關項目《塔里木河流域整治與生態環境保護研究》,其研究的內容、深度和廣度經國家鑒定達到國際先進水平。
3.3塔里木河干流的整治工作
1992─1996年利用世界銀行貸款實施了《塔里木河治理前期準備項目》,項目總投資3514萬元。1994─1996年在水利部的支持下實施了《塔里木河向下游綠色走廊應急輸水工程》,項目投資2600萬元。1998年開始利用世界銀行貸款進行《塔里木盆地灌溉與環境保護二期工程》,總投資1.128億元,目前正在實施。上述整治工程的完成使塔里木河流域管理機構和生態綜合監測站初具規模,并相繼建成了十幾座闡、涵、橋。
3.4加強水政水資源管理
1992年1月,成立了塔里木河流域管理局,頒布了流域管理委員會章程和管理局職責。1994年4月,頒布了《塔里木河流域水政水資源管理暫行規定》。1994年冬至1995年夏,依據《塔里木河水資源管理暫行規定》,利用《塔里木河前期治理項目》和《塔里木河向下游綠色走廊應急輸水工程》中已建成的部分工程,在自治區政府的協調和巴州、農二師的配合下,首次向塔里木河下游大西海子水庫以下綠色走廊泄水2800萬m3。1997年12月,頒布了《新疆維吾爾族自治區塔里木河流域水資源管理條例》。1998年8月,成立了塔里木流域水利委員會常委會和塔里木流域水利委員會、執委會、管理局,并通過了五年工作計劃和水利委員會章程。1999年初,下發了《新疆塔里木河流域各用水單位年度用水總量定額》。2000年2月12日塔里木河流域水利委員會與流域內各地州師局簽訂了2000年用水協議。2000年4月30日和11月,依靠水利部、自治區政府和兵團的支持和巴州、農二師、塔里木河管理局的共同努力,先后兩次從博斯騰湖向塔里木河下游大西海子水庫以下綠色走廊泄水3.27億m3,對于扭轉下游植被衰敗的趨勢起了積極作用。上述工作的開展使塔里本河流域的管理逐步納入了法治化管理的軌道。
4水資源開發中的主要問題
4.1源流區大量開荒,自用水量急劇增加,導致匯入干流的水量減少
據統計,在1949─1993年期間,盡管源流區的水資源趨于增加,但由于其新增灌溉面積太多,達42.54萬hm2,引水率已提高到80%以上,甚至接近100%,導致匯入干流區的水量不斷下降。據統計,干流來水量90年代與50年代相比減少了16.8億m3。干流來水組成也發生了變化,即大部分是回歸水和農田排水,由此導致了干流河水礦化度的升高。
4.2干流區上游引水過多,下游來水量急劇下降
干流區除了來水量有所減少、質量有所下降外,還出現了上游引水量增多,用水份額加大,下游來水量和用水份額急劇減少的問題。從表2可以看出,最近幾十年,干流各區段的耗水量發生了很大變化。其中,上游耗水量從50年代的14.8億m3增加到90年代的17.1億m3,耗水份額由26.4%增加到43.5%;中游耗水量由50年代的25.8億m3減少至90年代19.2億m3,但耗水份額相對穩定,維持在46%~50%之間;下游段耗水量減少較多,由50年代的15.6億m3減少到90年代的3.1億m3,耗水份額由27.7%下降到7.8%。有關資料表明,上游沙雅縣境內和中游尉犁縣境內的開荒尤為嚴重,估計每年在1萬hm2以上。為了滿足新增耕地的用水需求,上游下段和中游亂扒的引水口多達300余處,致使下游來水量由50年代的15.6億m3劇減為90年代3.1億m3,減少了80%。由于下游來水量減少,大西海子水庫的蓄水量滿足不了當地灌區的用水需求,新疆塔里木河管理局準備實施的向“綠洲走廊”應急輸水0.8億m3的目標未能實現。
由于競相引水,干流來水量愈往下游遞減得越快。在阿拉爾至新滿渠180km內,每km減少360萬m3;新滿渠至大壩284km,每km減少400萬m3;大壩至恰拉的203km區段內,每km減少1010萬m3。下游的總來水量從50年代的14.8億m3減少到4.64億m3,減少了69%,鐵干里克的來水量由8.5億m3減少到0.06億m3,減少了99.3%。阿拉干和羅布莊則分別斷流了25年和27年。
4.3流域內水利基礎設施薄弱
無論是源流區還是干流區,所建的都是引水工程,基本上沒有控制性水利工程,加上水利工程嚴重老化,水毀工程修復緩慢,對水資源的宏觀調控能力很低;基本上沒有采用工程治理措施,河道處于自然狀態,洪水來時到處漫流,大量水資源被蒸發、滲漏掉了;枯水季節,水質咸化,又不適于灌溉;渠系襯砌率低,輸水過程中的滲漏非常嚴重,損耗率高達60%~65%,以致每hm2耕地的灌溉用水達到16500~22500m3。
4.4缺乏流域總體規劃
流域內各地州、各部門各自為政,水資源缺乏統一管理。源流區和干流中上游隨意取水現象比較嚴重,到達下游的水量越來越少,越來越難以維持農田灌溉和生態需水。
5提高水資源利用效率的措施
5.1實行全流域水資源的統一管理和配置
為了有效地協調源流區與干流區的關系,干流區上中下游的關系,以及生產、生活與生態用水的關系,實現塔里木河流域的可持續發展,必須對塔里木河流域進行統一管理。1)強化管理、監督,實行干流、源流水資源一體化管理,按照大流域的概念對分源流、干流所做的流域規劃作必要的補充、修改和調整,提高它們之間的耦合性。2)在源流區實行定額限量引水,確保塔里木河干流來水量不低于47.1億m3,其中,源流區來水量不低于43.6億m3,“引孔濟塔”水量不低于3.5億m3。為了拯救下游綠色走廊,近期要確保有2億m3水量泄往大西海子以下,遠期達到2.5億m3。
5.2借助于水價和水權交易等手段,提高水資源利用效率
從供給角度看,水價必須反映水資源的稀缺程度,從需求角度看,水價要反映水資源可帶來的邊際效益。有了這樣的價格信號,就會誘發源流區和干流區開展旨在提高水資源利用效率的技術創新,實現由增引地表水到轉向開發地下水的轉變。所謂水權交易,則是為了實現“雙贏”。
5.3依靠技術創新和工程建設,提高水資源的可利用性
據業內人士估計,工程措施可挖潛的水資源達7.39億m3,其中上游段2.46億m3,中游段4.93億m3;節水2.79億m3。其中上游0.82億m3;中游1.97億m3。具體措施包括疏通河道,修建控制閘,封堵非法引水口,減少湖區蒸發耗水等。源流區內潛水位在0~2m的面積有7500km2,潛水蒸發量達47.7億m3。通過開發地下水替代一部分地表水,不僅可利于提高向塔里木河干流輸水的保證程度,而且可獲得良好的生態效益。開發地下水的投資也不會高,一般都低于修建水庫的投資,經濟效益也是好的。
塔里木河流域的水資源利用應實行維護生態與發展生產相結合原則。生態用水按維護現有生長較好的植被面積計算約需31.23億m3,生產用水可達到9.66億m3,扣除水庫、湖泊、濕地、河流水面蒸發損失6.4億m3,生態與生產用水比例大體為3:1。干流各區段的水量的分配應按地域相對平衡,上、中游各占源流來水份額的42.5%,即18.5億m3,下游占15%,達到6.5億m3。下游再加上孔雀河供水3.5億m3,合計10.0億m3,就可滿足維護下游綠色走廊用水。
6總結性評論
6.1存在的主要問題
(1)源流區大量開荒,導致用水量急劇增加。據統計,1957─l995年源流區多年平均來水量平均年增加2000萬m3,而源流灌區用水量也平均年增加5000萬m3,使匯入干流首阿拉爾站的水量平均年減少3000萬m3,其結果是阿拉爾站的徑流量由50年代的49.35億m3減少到90年代的42.33億m3,減少17.5%。
(2)干流區上中游大量耗水,致使到達恰拉斷面的水量由50年代的l4.6億m3減少到現在的2.5億m3,阿拉干地下水位由3~5m下降到11~13m,下游段胡楊林由50年代的5.4萬hm2減少到1995年0.733萬hm2,減少了86.4%;35年內沙漠化面積增如1.231萬hm2,兩大沙漠正在靠攏。
導致上述問題的主要原因是無序開發、無序引水、無權威管理機構、無統一治理規劃。
6.2治理的基本思路
(1)今后的開發治理中應以生態環境保護為前提,以水資源優化配置為重點,以水資源統一管理作保證,建好管好源流,改造治理干流。
(2)水資源首先滿足生態需求,同時兼顧生產需求;源流和干流治理應抓緊干流治理;干流的上中下游治理突出上游下段和中游上段的治理;南岸和北岸應當重在南岸;水量水質重在水量,但不忽視水質。
(3)干流治理控制上游、改造中游、挽救下游,下游治理上段保綠洲、中段保生態、下段保通道。
(4)源流治理實現三個轉變,即由粗放型向集約型開發利用水資源轉變,由片面開發地表水向科學開發地下水轉變。由建平原水庫向建山區水庫取代部分平原水庫轉變。干流治理實現三個改造,即通過修閘、筑堤、疏浚、封口改造干流通道;通過排水工程和泄洪區建設改造干流水質,通過退耕還林還草、種植業結構調整改造農業生產系統。
(5)強化流域法治管理,加大監督查處力度,依法治水,依法管理河流。
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收稿日期:2003-06-02
作者簡介:李周,男,1952年9月出生,中國社會科學院農村發展研究所副所長,研究員;中國社會科學院研究生院教授委員會委員、農村發展系主任,教授,博士生導師;《中國農村經濟》雜志社社長,《中國農村經濟》和《中國農村觀察》雜志副主編。主要從事環境與資源經濟和發展理論與政策的研究。至今已在《中國社會科學》、《經濟研究》、《改革》、《管理世界》、《香港社會科學學報》、《中國農村經濟》、《中國農村觀察》、《林業科學》、《林業經濟》和《美國經濟評論》、《牛津經濟政策評論》等中外學術刊物上發表論著近300篇。
StudiesontheWaterResourceUtilizationandManagementinTarimWatershed
LIZhou,BAOXiao-bin
(RuralDevelopmentInstitute,ChineseAcademyofSocialSciences,Beijing100732,China)
水文水資源建設項目具有內容多樣化、覆蓋面廣的特點,主要包括水情分析、水文測站、水位測繪、數據中心等專業內容,水文水資源建設項目往往具有唯一性、一次性、固定性和整體性特點。具體而言,水文水資源的管理工作一般數量較大、交通條件差、覆蓋廣泛且作業線長。由于交通條件的阻礙,很多必要的檢測設備無法運送到施工現場,加上項目建設的施工地點較為分散,環境惡劣、復雜且覆蓋面廣,河流的上游下游方向,東西南北部地域全部涵蓋其中。水文水資源建設每個工程規模都不是很大,可分為水文站、水質站、流量站和水環境檢測中心等幾個類型。水文水資源建設項目是面向全社會的,貫穿了生態文明建設、水資源循環利用的全過程,是一項具備公共服務職能和社會管理職能的復雜而系統的工作。隨著社會主義經濟的進步和信息多元化的發展,傳統的項目管理方法已無法適應新的時代步伐,我們應吸取過往的水文水資源建設項目管理經驗,在此基礎上應用動態管理手段代替傳統的靜態管理,應用統一管理手段代替傳統的分散管理,再結合先進的科學技術和現代化的管理方法,促進水文水資源建設項目的順利進行和信息化建設發展。
2水文水資源建設項目管理存在的實際問題
經過多年的經驗積累,我國在水文水資源建設上雖有一定基礎,但依然存在很多現實問題,具體體現在以下4個方面。2.1水文水資源建設項目管理意識不足。水文水資源建設項目事關國計民生,不僅能夠推進經濟發展,一定程度上還提高了人民的生活水平,因此,其項目的建設管理工作必須嚴格遵守相關的程序。我國目前所采用的水文機構體制以地方保護主義思想為主導,不利于水文水資源建設項目的立項和地區平衡,很多地區項目并未進行嚴格審批,且沒有遵循標準程序,管理工作還不夠細致,缺乏基層管理人才,歸根結底這一系列問題的原因就是:管理者缺乏管理意識,未能將管理工作細微化且落到實處,忽視了水文水資源建設項目的標準程序。2.2項目主體不明確。目前我國大部分水文機構的管理體制還不夠健全,使得水文水資源建設項目的發展受到嚴重阻礙,多個地市的水文水資源建設工作由一個水文機構負責,導致各地市之間無法進行及時有效的溝通,部分地市水文機構完全按照本地水域情況進行項目設置,這種項目設置機構主體不明確,對各自區域的管轄權歸屬也不明確,最終導致影響水文水資源建設項目的綜合效益,阻礙了水資源的循環利用和水文化事業的可持續發展。2.3項目自身具備較強的專業融合性和較大的空間跨度。水文水資源建設項目具有內容多樣化、覆蓋面廣的特點,主要包括水情分析、水文測站、水位測繪、數據中心等專業內容,這些職能要求水文水資源建設工作在各個流域監測中信息資源要極大共享,因此,和其他建設項目不同的是水文水資源建設項目自身具備很強的專業融合性,并且水文水資源建設項目具有較大的空間跨度,主要建在相對固定的區位和獨立的空間環境,這在很大程度上增加了項目管理的難度。2.4施工監管不嚴格。水文水資源建設項目一項利國利民的公益性事業,該項目的建設和管理應嚴格遵守國家提出的標準程序,但我國目前的管理模式呈現靜態管理、分散管理和粗放式管理,很多環節未能嚴格按照國家規定的程序執行,缺乏基層管理人才和管理專業性,未能建立嚴格的質量執行管理體系,使得施工現狀未能完全達到相應規定標準。
3水文水資源建設項目管理對策
水文水資源建設項目的良好運行事關國計民生,通過對我國水文水資源建設現狀進行分析,發現其中存在的不足,并就存在問題加以探究,為保證水利水資源建設項目的順利運行,本文提出以下5個解決對策。3.1明確項目主體。在水文水資源建設項目過程中要明確責任主體和項目法人,積極建立項目法人責任制,明確建設主體的權利義務。項目法人是整個項目的責任主體,起到對上負責對下控制的協調作用,根據項目的標準程序和具體要求,設立專門實施項目管理部門或者機構來對各層級工作進行建設組織和管理協調,一旦項目在某個層級出現問題,由該層級部門及時解決。各環節部門人員的選拔要具備財務、管理、經濟等綜合需求和專業素質。在此基礎上,為調動管理者的參與性和員工積極性,可將與項目管理目標相統一的激勵制度在此項目中推行,從而更好的完成水文水資源建設項目的管理工作。3.2強化項目管理程序意識。針對水文水資源建設項目管理中存在的不按照規定標準辦事、不按照程序執行的實際問題,必須深化管理人員的管理意識和程序意識。對管理人員組織定期培訓,通過培訓使管理人員認識管理程序的標準流程和了解按照程序執行對項目管理的重要性。項目管理流程一般包括調研、啟動、規劃、實施、掃尾和后續6個程序,項目審批中必須加強程序執行管理力度,對不按照標準程序執行的項目予以駁回,個別超出投資計劃的水文水資源建設項目更要進行嚴格控制,從而發揮項目管理程序的最大作用。3.3增加水文監測設備數量和科技含量。設備的缺乏和高科技含量低是阻礙我國水文水資源建設的主要因素,水文水資源建設工作中要積極引進先進的水文監測設備,并且不斷研發新技術,增加水文監測設備的數量,以滿足水文水資源建設項目各個環節的工作需求,應用動態管理手段代替傳統的靜態管理,應用統一管理手段代替傳統的分散管理,將傳統的人工模式轉化為機械模式,再結合先進的科學技術和現代化的管理方法,以此來優化管理結構、提升工作效率,提高水文水資源建設項目的質量和進程。3.4合理劃分水文建設工程的標段界面,將各專業進行有機融合。水文水資源的管理工作一般數量較大、交通條件差、覆蓋廣泛且作業線長,這就要求其項目的開展需具備更強的專業和知識面,因此,應對水文水資源建設項目所在流域進行合理的標段界面劃分,以確定其在所在流域的歸屬,且每個標段都有各自獨立的項目法人來明確項目管理工作的責任和義務,并對各個環節的工作進行管理和協調,使得水文水資源建設項目管理工作權責分明、目標明確。3.5嚴格管理項目施工過程。對水文水資源建設項目工程進行合理細分,了解并監控施工單位再具體實施過程中對項目質量的把控,采取平行檢查和旁站、巡視檢查2種方式對項目關鍵質量點進行跟蹤和實時監控,并做好項目施工工序的檢查驗收工作。4結語水文水資源建設是國家基本建設的重要內容,關系到國家人民自身的生命財產安全,事關國計民生的大問題,水文水資源建設項目是一項利民、惠民的工程,符合我國基本國情,符合我國社會主義核心價值觀,其項目建設工作的順利推行關系到人民生活水平的提高,其項目管理工作的有效實施關系到國家經濟的整體繁榮,對我國生態文明建設、水資源利用的可持續發展發揮重要作用。因此,有效提高水文水資源建設項目的管理水平具有十分重要意義,這就要求我們在以后的水文水資源建設工作中要積極采用相應解決政策,明確項目主體、強化項目管理程序意識、增加水文監測設備數量,采用高科技含量的設備開展工作、合理劃分水文建設工程的標段界面,將各專業有機的融合起來。以此來提高項目管理水平,提升項目運行進程和經濟效益,確保水文水資源項目高質量、高效率的完成。
作者:劉超 單位:中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司
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1城市水環境與水資源承載能力概念
1.1水資源承載能力的概念及內涵
水資源承載能力(CarryingCapacityofWaterResources–CCWR,又可翻譯成SupportingCapacityofWaterResources–SCWR)的概念,最早源自于《生態學》中的“承載能力”(CarryingCapacity)一詞,是自然資源承載能力的一部分。其研究的主體是資源與環境系統,客體是人類或更廣泛的生物群體。而“承載能力”的概念最早可以追溯到馬爾薩斯(Malthus)“人口理論”中關于“有限糧食對人口增長的支撐能力”的論述(SeidlandTisdell,1999)。20世紀90年代早期,有的學者提出了水資源承載能力的概念并被應用于干旱半干旱地區和城市區(施雅鳳等,1992;李令躍,2000;Guo等,2001;左其亭、陳曦,2003)。近年來,我國不少學者對水資源承載能力的概念及計算方法進行了深入探討。關于水資源承載能力的定義,人們從不同研究角度給出了不同的定義,這里列舉幾個代表性的定義:
(1)水資源承載能力是指某一地區的水資源,在一定社會歷史和科學技術發展階段,在不破壞社會和生態系統時,最大可承載(容納)的農業、工業、城市規模和人口的能力,是一個隨著社會、經濟、科學技術發展而變化的綜合目標(施雅鳳等,1992);
(2)在某一歷史發展階段的技術、經濟和社會發展水平條件下,水資源對該地區社會經濟發展的最大支撐能力(劉燕華,2000);
(3)某一歷史發展階段,以可預見的技術、經濟和社會發展水平為依據,以可持續發展為原則,以維護生態良性循環發展為條件,在水資源得到合理開發利用下,該地區人口增長與經濟發展的最大容量(李令躍,2000);
(4)一個流域、一個地區、一個國家,在不同階段的社會經濟和技術條件下,在水資源合理開發利用的前提下,當地水資源能夠維系和支撐的人口、經濟和環境規模總量(何希吾,2000);
(5)一定的區域內,在一定的生活水平和生態環境質量下,天然水資源的可供水量能夠支持人口、環境與經濟協調發展的能力或限度(馮尚友,2000);
(6)水資源承載能力,指的是在一定流域或區域內,其自身的水資源能夠持續支撐經濟社會發展規模,并維系良好的生態系統的能力(汪恕誠,2001);
(7)可理解為某一區域的水資源條件在“自然-人工”二元模式影響下,以可預見的技術、經濟、社會發展水平及水資源的動態變化為依據,以可持續發展為原則,以維護生態良性循環發展為條件,經過合理優化配置,對該地區社會經濟發展所能提供的最大支撐能力(惠泱河等,2001);
(8)在一定的水資源開發利用階段,滿足生態需水的可利用水量能夠維系有限發展目標的最大的社會-經濟規模(夏軍,2002)。
關于水資源承載能力的定義還可以列舉很多。盡管在表述上各有不同,但其表現的基本觀點和思路并無本質差異,都強調了“水資源支撐能力”的含義。從水資源承載能力的含義來分析,至少具有如下幾點內涵(左其亭、陳曦,2003):
(1)在“水資源承載能力”概念中,主體是水資源,客體是人類及其生存的社會經濟系統和環境系統,或更廣泛的生物群體及其生存需求。“水資源承載能力”就是要滿足客體對主體的需求或壓力,也就是水資源對社會經濟發展的支撐規模;
(2)“水資源承載能力”具有空間屬性。它是針對某一區域來說的,因為不同區域的水資源量、水資源可利用量、需水量以及社會發展水平、經濟結構與條件、生態與環境問題等方面可能不同,水資源承載能力也可能不同。因此,在水資源承載能力定義或計算時,首先要圈定研究區范圍。
(3)“水資源承載能力”具有時間屬性。在眾多定義中均強調了“在某一階段”,這是因為在不同時段內,社會發展水平、科技水平、水資源利用率、污水處理率、用水定額以及人均對水資源的需求量等均有可能不同。因此,在水資源承載能力定義或計算時,也要指明研究時段,并注意不同階段的水資源承載能力可能有所變化。
(4)“水資源承載能力”對社會經濟發展的支撐標準應該是以“可承載”為準則。在“水資源承載能力”的概念和計算中,必須要回答:水資源對社會經濟發展支撐到什么標準時才算是最大限度的支撐。也只有在定義了這個標準后,才能進一步計算水資源承載能力。一般,可以把“維系生態系統良性循環”作為水資源承載能力的基本準則。
(5)必須承認水資源系統與社會經濟系統、生態系統之間是相互依賴、相互影響的復雜關系。不能孤立地計算水資源系統對某一方面的支撐作用,而是要把水資源系統與社會經濟系統、生態系統聯合起來進行研究,在社會經濟—水資源—生態復合大系統中,尋求滿足水資源可承載條件的最大發展規模,才是水資源承載能力。
(6)“滿足水資源承載能力”僅僅是可持續發展量化研究“可承載”準則的一部分(“可承載”準則包括資源可承載、環境可承載。資源可承載又包括水資源可承載、土地資源可承載等),它還必須配合其它準則(有效益、可持續),才能保證區域可持續發展。因此,在研究水資源可持續利用合理配置時,應以“水資源承載能力”為基礎,以可持續發展為準則(包括可承載、有效益、可持續),建立水資源優化配置模型。
根據以上分析,本書作者曾把“水資源承載能力”簡單定義為:“一定區域、一定時段,維系生態系統良性循環,水資源系統支撐社會經濟發展的最大規模”(左其亭、陳曦,2003),可以概括為圖1.1的概念圖。
圖1.1可以形象地表達出水資源承載能力的概念,簡單解釋如下:
水資源系統與生態系統相互支撐、共同作用,來共同支撐社會經濟系統。
社會經濟系統對水資源系統可以進行開發利用和保護,對生態系統一方面可以進行保護,一方面又有可能進行破壞。因此,社會經濟系統與水資源系統和生態系統之間又是相互制約的關系。如果支撐的社會經濟規模太大,水資源系統和生態系統就難以支撐,難以確保水資源的可持續利用和生態系統的良性循環。
在一定條件下,如果生態系統達到良性循環的極限,這時其對應的社會經濟最大規模就稱為是“承載能力”。因此,水資源承載能力是在“社會經濟—水資源—生態復合大系統”有機運轉下,達到“生態系統良性循環”目標時的“最大社會經濟發展規模”。
在特定的城市區,所確定的水資源承載能力就是城市水資源承載能力。因此,可以仿照水資源承載能力的定義,把“城市水資源承載能力”簡單定義為:“在特定的城市區,一定時段內,維系生態系統良性循環,水資源系統支撐社會經濟發展的最大規模”。與一般流域或區域相比,城市區人類活動強烈,人口、工業、商業集中,本地水資源一般滿足不了城市用水需要,污水排放集中且量大,水資源承載能力計算一般比較復雜。另外,一般城市區不是一個完整的流域,在計算城市水資源承載能力時,要滿足流域(或更大區域)尺度上的水資源承載能力要求(或水資源可持續利用要求)。也就是說,城市水資源承載能力計算一般是基于一定水資源邊界條件下進行的。
1.2水資源承載能力的影響因素
從以上關于水資源承載能力的內涵分析可以引申出影響水資源承載能力大小的主要因素,大致可以分為三大類:
第一類:水資源系統本身特性
水資源系統是水資源承載能力的主體,水資源系統的可利用水資源量大小是其承載能力的內因。也就是說,水資源承載能力大小首先是由水資源系統所能提供的水資源量決定的。在城市區,一般本地水資源滿足不了用水的需求,需要考慮流域(或更大區域)一定的水資源條件。
第二類:人類活動能力及意識形態
人類是水資源承載能力的客體,在很大程度上影響著水資源承載能力。(1)水資源利用率。這是決定單位水資源量能夠養活多少人口或帶來多大經濟效益的重要指標,是水資源承載能力計算的關鍵指標。(2)科技進步通過提高水資源利用率、重復利用率、污水處理率等提高水資源承載能力。科學技術能促進經濟增長,提高資源利用效率,降低污染處理成本,改善人類生存環境。隨著科技的進步,原來不能治理的污染現在可以治理了,原來需要花費很大代價才能治理的污染現在需要花費較小的代價。這些變化都有可能促進水資源承載能力的提高。(3)本區域發展戰略。它反映一個國家或地區的發展規劃或發展模式,對水資源的分配和利用有重要影響,從而影響到水資源承載能力。(4)管理體制和法制。它反映了人們用水、治水、保護水資源的基本思路。有些管理體制或法制對水資源的利用和保護有積極作用,有些甚至有消極作用。這在很大程度上影響著水資源承載能力。
第三類:定義“是否可承載”的目標差異
這是關系到水資源承載能力計算的一個關鍵問題,也就是,要人為確定“達到什么樣的標準時的最大承受能力才是水資源的承載能力”。前文在定義“水資源承載能力”概念時,是以“維系生態系統良性循環”為判斷目標。另外,也可以制定一些判斷目標,計算得到人為干預下的水資源承載能力。肯定會因為確定的目標差異而導致計算結果的不一致。
1.3水環境承載能力的概念及內涵
前文對水資源承載能力的概念進行過簡單介紹和探討。從對水資源承載能力的定義和解釋中可以看出,水資源承載能力特別強調“生態系統良性循環”這個目標。針對水環境來說,水體到底能容納多大的污水及污染物,這是水環境承載能力計算問題。在城市區,生態與環境狀況在很大程度上取決于城市區所具有的水資源數量和水資源質量。因此,可以說,水環境承載能力是城市水資源承載能力表現的重要方面和前提條件。
關于水環境承載能力的概念及與水資源承載能力的關系,汪恕誠(2001)曾論述為“水資源承載能力講的是用水即取水這一面。你用了水之后,產生了污水,污水又排放到一定的水域里去,這個水域能夠承載多少污水和污染物的排放呢?因此,水環境承載能力指的是在一定的水域,其水體能夠被繼續使用并仍保持良好生態系統時,所能夠容納污水及污染物的最大能力。”
如果不去過多地“摳字眼”的話,水環境承載能力也就是我們通常所說的“水環境容量”或者說是“水環境(水體)納污能力”、“水環境容許污染負荷量”等等,都是一個概念,一個意思(崔樹彬,2002)。實際上,兩者也有細微差別,水環境承載能力強調以“保持生態系統良性循環”為目標。但是,為了在實際應用中便于操作和顯示污水處理廠的作用,針對城市水環境問題,本書作者建議采用“水體容許城市污水最大排放量”作為水環境承載能力指標。這種定義就與“水環境容量”、“水環境(水體)納污能力”、“水環境容許污染負荷量”等概念有很大區別。它不僅取決于水體納污能力,還與該城市污水處理能力有關。也就是說,本書定義的水環境承載能力不僅是與水體本身的納污能力有關的問題,還是一個與人類活動有關的問題;是在人與自然共同作用下,水體所能容納的最大城市污水排放量。這種定義的優點是,可以很清楚地區分出一定條件下城市最大可以排放的污水量。這種定義的缺點是,還不能表達水體納污能力,并且計算的承載能力與污水處理能力有關,這在不同年代可能是一個變值。為了克服這種缺點,在應用時同時采用“水環境納污能力”和“水環境承載能力”,來分別表示“水體所能容納的最大污水量”和“水體所能容納的最大城市污水排放量”。
根據本書定義的水環境承載能力概念,可以把城市水環境承載能力計算思路形象地表達為圖1.2的形式。
簡單解釋如下:
城市生活、生產、生態需要從水體中引水,同時又排放出大量的污水。在排放的污水中,一部分被污水處理廠處理后再排入水體,一部分直接排入水體。如果排入水體的污水量過大,就難以確保水體水質能被控制在某一可接受的范圍內,也就難以確保生態系統良性循環。
在一定條件下,如果生態系統達到良性循環的極限,這時其對應的水體最大可以接納的城市污水排放總量,就稱為“水環境承載能力”。簡言之,水環境承載能力是指“水體維持生態系統良性循環所能承受的城市污水最大排放量”。
水環境承載能力控制目標強調的是生態系統的良性循環。現在的問題是,什么樣的狀態才算是生態系統良性循環?用哪些指標來表征?
考慮城市水資源系統和范圍更大的區域水資源系統生態良性循環,一般應該在以下幾方面加以控制:一是,城市污水或污染物排放總量不得超出一定限度(即,總量控制);二是,一定區域水體的水質不得超出水體本身水功能區的水質標準(即,濃度控制);三是,城市相關河流的徑流量不得小于河流最小基流量(即,滿足生態用水)。如果把這三方面的控制范圍作為生態系統良性循環的判別目標,在這種目標下得到的最大允許城市污水排放量就是水環境承載能力。其基本思路是,以控制目標為約束,以水量水質模型為基礎,反推水環境承載能力,稱此方法為“基于模擬和優化的控制目標反推模型”方法(ASimulation-andOptimization-BasedControlObjectInversionModel),簡稱COIM模型。關于水環境承載能力的計算模型及方法詳見《城市水資源承載能力——理論.方法.應用》(化學工業出版社,2005)。
2城市水資源承載能力量化研究框架及關鍵問題
2.1量化研究框架
基本思路:緊扣水資源承載能力概念,以“水資源系統、社會經濟系統、生態系統相互制約(模擬)模型”為基礎模型,以“維系生態系統良性循環”為控制約束,以“支撐最大社會經濟規模”為優化目標,建立最優化模型。通過最優化模型求解(或控制目標反推)得到的“最大社會經濟規模”就是水資源承載能力。我們稱此方法為“基于模擬和優化的控制目標反推模型”方法(ASimulation-andOptimization-BasedControlObjectInversionModel),簡稱COIM模型方法。
水資源承載能力計算框架簡單表述如圖2.1,表達了水資源承載能力量化研究“COIM模型方法”的基本思路。
COIM模型方法是把城市最大社會經濟規模(即,這里代表水資源承載能力)作為目標函數,把水資源循環轉化關系方程、污染物循環轉化關系方程、社會經濟系統內部相互制約方程、水資源承載程度指標約束方程以及生態與環境控制目標約束方程聯合作為約束條件,建立起一個優化模型。通過該優化模型的求解,得到的目標函數值就是水資源承載能力。
在COIM模型中,水資源系統、社會經濟系統、生態系統本身的復雜性和相互制約關系得到了體現,并且水資源承載能力概念所要求的“生態系統良性循環”也被作為一個約束條件包括在模型中。水資源承載能力的計算結果既可以采用優化模型求解來得到,也可以采用控制目標反推得到。
2.2關鍵問題
針對上文介紹的COIM模型方法,主要有以下幾方面的關鍵問題:
(1)目標函數選擇問題
圖2.1是水資源承載能力計算的一個框架圖。如果水資源被開發利用后,能確保水環境及生態系統可承載,那么,這時的水資源系統處于可承載范圍之內。根據這一最大范圍就可以確定水資源系統能夠支撐社會經濟發展的最大規模,這就是水資源承載能力。
在此模型中,用最大的社會經濟規模來表達水資源承載能力。所以,一般“水資源承載能力”不只是一個數值,而是由表征社會經濟規模的一組數值組成的集合,如人口數、工業產值、農業產值、城市面積等。可以把“水資源承載能力”的集合表達為:
F={f1,f2,∧,fn}(2.1)
上式中,F為水資源承載能力;f1,f2,…,fn分別為社會經濟規模的表征指標。為了敘述方便起見,下面只選擇人口數、工業產值、農業產值三個指標來進行討論。
從水資源承載能力的概念可以引申出:假如工業、農業及其它行業發展規模和用水量一定,可以通過人均用水定額來計算城市水資源最大供養的人口數,即得到“水資源人口承載能力”;再假如生活用水一定,可以通過萬元產值耗水量來計算最大的經濟發展規模,即得到“水資源經濟承載能力”。實際上,在一定條件下計算水資源人口承載能力和水資源經濟承載能力都是比較理想化的。因為它們都是假設在其它條件不變的情況下得到的結果。實際上,人口、社會、經濟是一個十分復雜、相互聯系、相互制約的大系統,應該把它們納入一個大系統中來研究。
因此,針對COIM模型來說,首先遇到一個問題就是“目標函數選擇問題”。到底是選擇一個指標還是多個指標?一方面,它決定著模型的性質和求解方法的選擇。如果是單指標,所建的模型是單目標優化模型,如果是多指標,所建的模型就是多目標優化模型;另一方面,它還影響到模型約束方程的選擇。假如選擇的是單目標(如人口),還要考慮其它表征社會經濟規模的指標(如工業產值、農業產值)與已選擇的目標(如人口)之間的量化關系,需要把這個量化關系方程作為模型的一個約束條件放到模型中;再一方面,目標函數的選擇也反映了水資源承載能力關注社會經濟系統側重面的選擇。一般,人們在分析計算水資源承載能力時經常用到“人口總數”指標,所以,在COIM模型中,常常選擇“人口總數”最大作為目標函數。在這種情況下,需要建立“人口總數”與“工業產值”、“農業產值(或耕地面積)”等指標之間的量化制約方程。可以簡單理解為,在一定條件下,如果人口數要增加,其所需的經濟收入和糧食產量也應該隨之增加,它們之間的比例關系可以用一個區間數來表達。并把這個量化制約方程作為模型的一個約束條件。通過這個方程,模型不僅考慮了“人口總數”單個目標值,也同時考慮了其它表征社會經濟規模指標的變化。這樣一來,在計算結果中,表達社會經濟規模的指標也同樣可以寫出多個。
(2)基礎模型問題
在上文介紹的COIM模型中,需要建立表征社會經濟系統、水資源系統、生態系統變化及相互制約關系的量化模型,作為模型的約束方程,用于表達“社會經濟—水資源—生態”耦合系統互動關系。由于耦合系統的復雜性,量化建立這樣的基礎模型十分不易。因此,建立COIM模型,必定會遇到基礎模型問題。關于這一部分詳細內容可參見有關文獻。
為了表征水資源量之間的變化,需要建立水資源循環轉化關系方程。包括大氣降水量、蒸發量、地表水資源量、地下水資源量、各業引用水量、排放水量、跨區域調水量、流入本區水量、流出本區水量等等,建立各變量之間的量化關系和量化方程。用這些方程把水資源循環過程定量化地聯系起來,從理論上滿足水量平衡要求。
為了表征水中污染物運移轉化關系,定量計算水體污染物濃度和排放污染物總量,需要建立污染物循環轉化關系方程。包括各業污水排放量、污水處理量、污染物自凈消耗量、來水污染物總量、出流污染物總量、地表水體污染物總量、地下水體污染物總量等等,建立各變量之間的量化關系和量化方程。用這些方程把水中污染物循環過程定量化聯系起來,同時能定量計算某特定水體的污染物濃度和城市排放污染物總量,為“生態系統良性循環”判別約束方程提供計算基礎。
社會經濟系統是水資源系統承載的對象,其眾多指標也是相互制約的,它們組成一個完整的巨系統。這個系統本身也是相互制約的,因此需要建立社會經濟系統內部相互制約方程,以表達社會經濟系統發展的整體趨勢和相互制約關系。特別是當目標函數為單目標時,建立這種關系方程更為重要。另外,研究規劃水平年的水資源承載能力,不僅要弄清楚水資源系統的變化,而且要結合社會經濟系統的發展變化,需要站在變化了的自然和社會來分析未來的發展趨勢。因此,水資源承載能力量化研究的另一個基礎模型是對社會經濟系統的模擬。
為了約束水資源利用量不能超出水資源可利用量,選用水資源承載程度指標約束方程,即用“水資源承載程度指標”來表達水資源對社會經濟發展已經承受壓力的程度,并要求≤1,以確保水資源的開發利用不會超出水資源可利用程度。
水資源承載能力控制目標強調的是生態系統的良性循環,但什么樣的狀態才算是生態系統良性循環?這就需要在模型方程中具體列出生態與環境控制目標約束方程,以表達生態系統的極限條件。
另外,考慮到水資源承載能力是建立在社會經濟—水資源—生態復雜大系統之上,所以需要建立“社會經濟—水資源—生態耦合系統互動關系量化模型”,以有機地表達這個耦合系統的運轉關系。首先,把水量變化、水質變化與生態系統變化有機地結合起來,建立水量—水質—生態耦合系統模型。實際上,該模型是一個以反映水量循環為主的水量模型、以反映水質變化為主的水質模型、以反映生態系統狀態和演變的生態系統模型以及三模型的耦合模型(左其亭等,2002)。其次,再把“水量—水質—生態耦合系統模型”與“社會經濟系統模型”耦合起來,作為系統的結構關系模型,嵌入到優化模型中,參與優化模型的計算,也可以通過二模型的中間關系變量直接建立耦合系統的動力學模型(左其亭等,2001)。
(3)“是否可承載”的標準選擇問題
這也是關系到水資源承載能力計算的一個關鍵問題。本書在定義“水資源承載能力”概念時,是以“維系生態系統良性循環”為判斷目標。在實際操作時,用生態與環境控制目標約束方程來判斷。但是,在該約束方程中,如何確定“是否可承載”的標準是問題的關鍵。上文已經介紹了應該控制的三個方面:一是,城市污水或污染物排放總量不得超出一定限度(即,總量控制);二是,一定區域水體的水質不得超出水體本身水功能區的水質標準(即,濃度控制);三是,城市相關河流的徑流量不得小于河流最小基流量(即,滿足生態用水)。如何定量確定控制目標方程是問題的難點。
關鍵詞:水文;水資源;環境管理;洪澇災害
中圖分類號:TV213 文獻標識碼:A
現在國家由于受工業產業可持續發展、對和諧社會發展環境和全民生態身體健康等方面的需求的影響,迫使水文水資源領域急需在技術上有新的突破和發展,并將經得起實踐考驗的相關技術進行轉進推廣應用,對于水文水資源環境管理與防洪減災也應該提出新的舉措。
一、近年的水文水資源環境狀況
近些年,由于人為地進行環境的破壞和污染,天氣的變化也很頻繁。洪澇災害的突發性越來越明顯,對于預防控制提出了巨大的挑戰。在我國的防洪工程建設嚴重不足的情況下,洪澇災害帶來的危害可想而知。
二、我國水文水資源領域技術的科技需求
水資源短缺、水環境污染以及水災、旱災已經成為社會經濟迅猛發展、工業產業化以及城市化進程進展迅速的不良產物,而且這些問題已經成為阻礙社會發展、經濟進步的重要原因。面對這樣嚴峻的形式,水文水資源領域重要的研究任務就是,如何保證水資源在社會發展中的可持續發展作用,同時保證在促進市場經濟發展中的穩定供需平衡作用。結合目前急需完成的任務,水文水資源領域的發展趨勢及相關科技需求,主要包括以下幾個方面:(1)新科技在減災方面的應用,例如防洪、抗旱、海嘯預報等。通過衛星遙感、雷達測雨、地理信息系統等新科技、新設備的應用,在提高防澇、抗旱、預測預報海嘯等極端水文事件的科學性和準確性,加強減災能力。(2)提高水資源的利用和管理能力。對于水資源的利用和管理通過開源和節流兩個方面開展,所謂的開源是通過先進的科學技術加強流域洪水、城市雨水的利用;節流則是通過普及節水灌溉、水凈化等節水技術,控制水資源的浪費。(3)加強水文水資源的生態和環境保護。通過強化水資源的實時監測和預警,保護水源地的水資源避免污染。利用衛星遙感技術對各地水文水資源的生態條件準確檢測,及時發現生態環境受影響的因素,并予以處理,做好保護水資源的生態和保護工作。(4)通過信息平臺的建立健全提高管理水平。利用公共基礎軟件建立健全相關的信息共享平臺,使相關信息得可以共享,避免信息采集方面的重復工作。另外,針對例如水文監測分析、水資源評價等一些專業性強、適用性廣的領域,開發并使用相關軟件管理。利用網絡信息平臺和軟件管理的手段,提高水文水資源領域的管理水平。
三、水文水資源環境管理與防洪減災的措施
做好水文水資源的管理,才能更好的促進防洪減災工作的開展。完善防洪減災的工作,需要根據國家的相關政策的指導,加大水利科技的投入,深化對水文水資源環境的管理工作。
3.1提高防災減災意識,加強預防災害的技術學習
根據相關部門的統計,我國每年的水旱災害損失較為嚴重,占據各種自然災害總損失的大半比重,進而影響著我國國民經濟的增長。我國的水文水資源管理部門作為管理全國的湖泊、地下水和地表水的專業機構,對全國的防洪減災工作承擔著重要的責任,也是提供各種技術支持的重要力量。因此,努力提高水文水資源管理部門的服務職能,加大防洪減災的意識宣傳,讓全民擁有自覺的防汛減災意識,盡可能地減少人員傷亡和國家的損失。
3.2嚴格執行國家規范。水文水資源管理部門在圍繞防汛、抗旱減災方面的重要職責不僅僅局限于向上級防汛抗旱主管機關提供江河湖庫(水庫)的雨量、水位、蒸發量、流量等信息,還要開展土壤墑情和地下水水位監測和水質監測。為了做好工作,建國以來國家水文局有關專家制定了一整套水文水資源測驗規范,報訊規范,水質監測規范以及地下水監測規范,這是做好水文水資源管理工作的總要文件,在工作中要認真貫徹執行,不能打折扣,要一絲不茍的做好管理工作。
3.3數字水文站網的建設
水文資源是我國生產和生活的重要資源,是現代農業發展的先決條件,完善水利生態系統具有重要的作用。由于近年各種地質和水利災害的影響,加強對水文站點的狀態進行實時監控,及時準確獲得準確情報,對水文站網進行數字化建設至關重要。水文站網的數字化建設依托水文信息采集自動化技術、遙感和全球定位技術、海量的存儲和傳輸技術以及計算機軟件工程技術等各種現代技術。水文站網的數字水文站和水文站中心網建設,可以在加強水文遙測點的建設上,做到對各級河流的實時監控。在現代技術的推動下,水文站的建立已經實現對雨量和河流水位的自動監測,水文站的水資源信息處理平臺可以對各個水文站點的信息數據進行采集和分析整理,最后進行應用。水文站網的建設,可以促進相關的水文信息存儲和分析處理體系的建設,將水文站網的信息進行不受時空限制的分布和共享,對全面的水文情報預報體系進行全局流域的覆蓋,促進對防汛和抗災的監測。
3.4加強地理信息技術的應用,建立水文水資源災害監測系統
水文水資源的管理也是一門綜合性的學科,包含較強的專業知識,對氣象、水利、水文地質等領域的知識都有涉獵。因此,作為水文水資源管理部門的工作人員,需要擁有廣泛的知識面,在實踐中不斷的學習新知識和新技術,總結經驗和教訓。在信息技術高速發展的今天,需要將計算機和信息等技術引入水文水資源的管理工作中,提高其工作效率。隨著信息和科技技術的發展,水文領域的相關技術手段也在不斷進步。地理信息技術綜合了地理科學、遙感技術、信息技術和計算機技術,其應用使水文工作不斷系統化和網絡化。地理信息系統以空間數據管理為主,可以對空間數據進行分析和處理。地理信息系統的主要功能就是信息的提取和編輯,在數據的集成、查詢和空間分析上具有重大的實用性。地理信息系統對于水污染的控制、水管網信息管理、水文情報預報和水環境管理具有重要的作用。做好相關的前期預測,才可以充分發揮防洪減災的效用,也可加強對地下水水質的監測,促進生態用水的發展。加強對各地河流和雨量的監控,可以進行及時的流域內水量的調配,合理利用水資源,促進經濟的發展。
3.5水文預警預報體系的建設
在水文水資源環境管理的建設中,做好水文預警預報工作很重要。不僅可以實現水利防災減災,也是新形勢下防汛和水利事業發展的必然選擇。加強水文預警預報體系的建設,需要從設施的智能化建設、完善的預報機制、信息宣傳的平臺建設等幾個方面著手。進行水文預警預報體系的建設,可以促進水文監測信息的采集和處理,還要對水文預警預報的設施進行總體的規劃和布局,根據流域內的降水特點進行合理監測。將水文預警預報體系進行智能化的設計,依靠各種先進技術進行智能化的監測,完善各種預警信息的平臺建設,加強各種水文預警預報知識的宣傳。
四、結論
綜述全文,水文水資源的建設關系我國農業發展的根本,建立和完善水文水資源的監測系統,促進水利建設的長遠發展。眾所周知,經濟的發展和社會的進步離不開水利工程的建設,水文水資源管理工作是經濟發展的堅強后盾,所以我們必須做好水文水資源的管理工作,加強水文環境的監測,建立完善的水文預警預報體系,完善防洪減災的防護工作,從而為地方經濟發展和社會進步做出貢獻。
參考文獻
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根據目前的勞動關系管理實踐,母公司派遣人員到子公司或關聯企業工作,其勞動關系的處理有以下幾種模式:一是外派員工與母公司建立勞動關系,母公司下發派遣人員任職文件,員工在子公司或關聯企業內部流動,不產生勞動合同的變更;二是采取變更外派人員勞動合同關系主體的模式,母公司將所派遣人員的勞動合同關系主體,變更為子公司或關聯企業,即子公司或關聯企業與外派人員直接簽訂勞動合同,母公司與該員工解除勞動關系。三是有勞務派遣資質單位的前提下,母公司采取勞務派遣模式,與子公司或關聯企業簽訂勞務派遣合同,子公司或關聯企業支付給母公司勞務費。
二、外派員工勞動工資結算方式
1.兩邊發工資
外派人員工資薪金由母公司和子公司或關聯企業分別發放,子公司或關聯企業按本企業標準發放工資并扣繳個人所得稅,母公司補發差額,代扣代繳社保費用,并進行個人所得稅匯算清繳。
2.以勞務費方式結算
即由母公司以外派勞務用工形式派遣外派人員至子公司或關聯企業,由子公司或關聯企業支付母公司勞務費。
3.以服務費方式結算
即以簽訂服務合同形式,約定母公司派出人員提供服務,子公司或關聯企業以服務費形式支付母公司費用。
三、結算方式涉及的稅務問題
1.兩邊發工資,母公司代繳社保費及進行個人所得稅清繳
(1)個人所得稅。根據《個人所得稅法》及《個人所得稅自行納稅申報辦法》規定,個人在兩地或兩處以上取得工資薪金所得,應將同一個月所得合并,按照合并后的工資薪金所得適用稅率和速算扣除數,計算當月應納個人所得稅,選擇并固定向其中一處單位所在地主管稅務機關申報。兩地企業同時履行了個人所得稅代扣代繳義務的,外派人員可選擇其中一地進行個人所得稅的匯繳清算。但是,兩地企業只能由一地企業減扣除數。在實踐中,稅務申報采用電子形式申報時,由于電腦程序是固定的,需采用非常規方式進行匯算清繳,與稅務機關協商確定匯算清繳的方案。
(2)企業所得稅。由于社保費通過母公司代付,且稅務機關對“任職”的理解,是與公司簽訂勞動合同并擔任職務,對外派人員直接支付的工資,在稅前扣除與稅務機關的政策可能存在爭議。各省市地方稅務機關對此問題各有各的政策規定,寧夏、青島等地方稅務機關在解答中明確指出:“鑒于母公司與子公司之間存在的特殊關系,員工在母公司與子公司之間經常調配,按照‘實質重于形式’的原則,子公司如能夠提供母公司出具的董事會或經理辦公會等做出的調配決定及員工名冊等充分適當的證據,子公司發放給與其沒有訂立勞動合同的員工的合理的工資薪金可以稅前扣除”。浙江就不一樣,浙江省稅務局依據國家稅務總局2012年第15號文件精神,在解釋中明確指出“:在不重復扣除的前提下,省內跨縣、市企業的管理人員到所屬關聯企業工作,由關聯企業發放的工資及各種補貼收入,可作為職工工資、職工福利等費用在稅前扣除,但母公司應提供外派員工名單清冊”。但此解釋就沒明確子公司為跨省企業如何處理的答案。因此,考慮到各地稅收政策的差異,外派人員在子公司或關聯企業發放的工資等費用能否稅前列支,如何扣除應按所在地主管稅務機關規定執行。另外,由于兩家企業均為獨立納稅人,兩邊發工資,在兩家企業一家有盈利、另一家虧損的情況下,存在兩家企業調節的嫌疑,存在一定的稅務稽查風險。
2.以勞務費方式結算
(1)個人所得稅。異地企業以支付勞務費形式支付母公司外派人員費用,外派人員工資薪金由母公司發放并代扣代繳個人所得稅。
(2)營業稅及附加稅費。根據《企業所得稅法》規定,對人力資源服務單位(勞務公司、保安公司等)接受用工單位的委托,為其安排勞動力,凡用工單位將其支付給予勞動力的工資和為勞動力上交的社會保險以及住房公積金統一交給勞務公司代為發放或辦理的,以勞務公司從用工單位收取的全部價款,減去代收轉付給勞動力的工資和為勞動者辦理社會保險及住房公積金后的余額,為計稅營業額。母公司若有勞務輸出派遣資質,派遣人員到子公司或關聯企業工作,可按差額5%稅率繳納營業稅。另外,母公司在繳納營業稅的同時,還應繳納流轉稅的7%繳納城建稅、3%繳納教育費附加、2%繳納地方教育費附加。
(3)企業所得稅。國家稅務總局2012年第15號公告規定企業因接受外部勞務派遣用工所實際發生的費用,應區分為工資薪金支出和職工福利支出,并按《企業所得稅法規定在企業所得稅前扣除。其中屬于工資薪金支出的,準予計入企業工資薪金總額的基數,可作為計算其它各項相關費用扣除的依據。
3.以服務費方式結算
根據國稅發[2008]86號文件規定,母子公司按“獨立交易”原則,確定服務價格,母公司收取服務費作為收入并開具發票,繳納相關稅金,派遣人員的工資作為母公司的工資薪金支出在稅前扣除;子公司或關聯企業支付服務時取得發票,作為正常的服務費列支并在稅前扣除。
(1)個人所得稅。子公司或關聯企業以支付服務費形式支付母公司外派人員費用,外派人員工資薪金由母公司發放并代扣代繳個人所得稅。
(2)流轉稅及附加稅費。母公司收到的服務費,屬于母公司的營業收入,應按對應的稅目繳納流轉稅還是增值稅,應視母公司提供的服務而定。目前,研發和技術服務、信息技術服務、文化創意服務、物流輔助服務、有形動產租賃服務已納入“營改稅”范圍,應繳納增值稅,除有形動產租賃服務適用17%稅率外,其他服務均適用6%;除上述服務外,按5%稅率繳納營業稅。母公司在繳納營業稅的同時,還應繳納流轉稅的7%繳納城建稅、3%繳納教育費附加、2%繳納地方教育費附加。
(3)企業所得稅。母公司因提供服務取得的服務費,應計入公司的營業收入,并計入當年利潤繳納企業所得稅。子公司或關聯企業可根據與母公司簽訂的服務合同和母公司提供的發票,按“服務性質、收入與成本配比”原則,計入相關的成本費用,并按稅法規定稅前扣除。需特別指出的是,若母公司實際支付的外派人員費用大于收入的勞務費用和服務費用,根據《中華人民共和國企業所得稅法》規定,企業與其關聯方之間存在的業務往來,不符合獨立交易原則而減少企業或其關聯方應納稅收入或者所得額的,稅務機關有權按照合理方法調整;《中華人民共和國稅收征收管理法》也規定,納稅人申報的計稅依據偏低,又無正當理由的,稅務機關有權核定其應繳納額。因此,具體執行應以相關稅務主管機關的實際執行為準,操作方案應征得當地稅務機關的同意,避免引起不必要的麻煩。
四、結論
安全是危害或災害的反義詞,它與危害(或災害)的風險緊密聯系。危害(或災害)的風險愈小,安全度就愈高,反之亦然。水安全問題通常指相對人類社會生存環境和經濟發展過程中發生的水的危害問題。例如,水多了(發生洪水災害,導致人的財產損失,人口死亡問題)、水少了(發生干旱、水資源短缺以及引起的生態環境退化、人類生存環境損失)和水臟了(水污染導致的病害健康問題、人口死亡問題)。
中國是降水時空分配非常不均勻、“水“的問題十分突出的發展中國家。水多了(洪澇災害)、水少了(干旱、水資源短缺)和水臟了(水污染問題)業已成為制約中國可持續發展最為重要的限制因子,其緊急程度已經危及人類基本環境和生存問題和國家發展利益的安全問題。
在水安全問題研究中,水資源安全問題是最為重要的一個方面[1]。水資源安全通常指水的供需矛盾產生對社會經濟發展、人類生存環境的危害問題。20世紀末,不滿足可持續水資源利用的模式和環境問題導致嚴重的水資源安全問題,業已引起國際各國政府的高度重視。2000年3月,在荷蘭海牙(Hague)召開了“第二屆世界水論壇及部長級會議”。會議主題是:水的安全:從洞察到行動,全世界140多個國家首腦或部長,3000名科學家出席會議。21世紀水安全面臨7個主要挑戰[23]:
(1)滿足基本需求(meetingbasicneeds)
(2)保護生態(protectingecosystems)
(3)食品安全(securingthefoodsupply)
(4)水資源共享(sharingwaterresources)
(5)處理災害(dealingwithhazards)
(6)水的價值(valuingwater)
(7)科學管水(governingwaterwisely)
因此,水資源安全已經成為水資源研究的國家前沿熱點,受到世界范圍的注目。
水資源安全問題研究主要有:水資源安全的范疇,水資源安全的度量,水資源安全評價和水資源安全保障體系的建設等方面。從學術研究,水資源安全的度量最為關鍵。核心問題是:回答如何量度水資源安全程度和如何保證水資源安全?我們的觀點是:水資源承載力是水資源安全的基本度量。因此,研究水資源承載力對于認識和建設水資源安全保障體系尤為重要。
“承載力”一詞,亦稱“承載能力”(CarryingCapacity),起源于生態學,用以衡量特定區域在某一環境條件下可維持某一物種個體的最大數量[1]。隨著人類社會經濟發展,全球資源環境問題日趨嚴重,人們逐漸認識到自然資源是支持地球上生命系統和人類生存發展的物質基礎,其量和質是有限的,它們滿足人類現在與未來發展需要的能力也是有限的。關于生態承載力的一個較早的概念,是由世界自然保護同盟(IUCN)聯合國環境規劃署(UNEP)及世界野生生物基金會WWF在其出版的《保護地球》一書中提出的。他們把承載能力定義為一個生態系統所能支持的健康有機體即在維持它的生產力、適應能力和再生能力的容量。后了“承載力”概念得到延伸發展,比較多地用于說明生態系統、環境系統、資源系統承受發展和特定活動能力的限度。因此,生態承載力、環境承載力、資源承載力等諸多概念也相繼出現。
1974年,Bishop在《環境管理中的承載力》一書中指出“環境承載力表明在維持一個可以接受的生活水平的前提下,一個區域所能永久地承載的人類活動的強烈程度”[2];高吉喜(2000)在其關于生態承載力的研究別指出:環境承載力是指在一定生活水平和環境質量要求下,在不超出生態系統彈性限度條件下環境子系統所能承納的污染物數量以及可支撐的經濟規模與相應人口數量[3]。此外,一些學者還從經濟、社會、環境、發展等方面對全球承載力進行了探討(Cohen,J.E.,1995;Sagoff,M,1995;Daly,H.E.,1995,1996)[4][5][6]。然而無論是生態承載力、環境承載力抑或全球(區域)承載力都是一個比較泛化的概念,如何描述和量化,實施和操作性不強,目前的研究還不深入。事實上,在對作為生態環境組成要素的各項自然資源的承載力問題還沒有完全解決的時候,是無法對生態環境承載力做更深入的研究的。
相比之下,當前對資源承載力的研究則獲得了更多學者的關注。對自然資源承載力的研究主要集中于土地、水和關鍵礦產資源方面。1949年美國的Allan將土地資源承載力定義為:“在維持一定水平并不引起土地退化的前提下,一個區域能永久地供養人口數量及人類活動水平”。50-70年代,國外許多學者探討了土地承載力的計算依據為:在確保不會對土地資源造成不可逆的負面影響的前提下,土地的生產潛力能容納的最大人口數量。同時,對承載力的研究從靜態轉向動態,Millington等應用多目標決策分析方法,以各種資源(土地、水、氣候、能源等)對人口數量的限制,計算了澳大利亞的土地資源承載力。1986年我國也開始了題為“中國土地資源生產力及人口承載量”的研究,研究者認為土地資源承載力通常是指:一個區域在一定的農業技術條件下,土地用于食物生產所能供養的人口數量;或在一定生產條件下,土地資源生產力所能承載一定生活水平下的人口限度。由此,關于土地和水資源承載力的研究在中國全面展開[7]。
承載力概念的演化與發展是對發展中出現問題的反應與變化結果。在不同的發展階段,產生了不同的承載力概念和相應的承載力理論。如針對環境問題,人們提出了環境承載力的概念與理論,針對土地資源短缺問題,人們提出了土地資源承載力的概念與理論。而“水資源承載力”一詞,則是隨著水問題的日益突出由我國學者在80年代末提出來的。水資源承載力是一個國家或地區持續發展過程中各種自然資源承載力的重要組成部分,且往往是水資源緊短和貧水地區支持人口與發展的“瓶頸”,它對一個國家或地區綜合發展和發展規模有至關重要的影響。進入90年代以來,在地區和國家社會經濟發展中堅持走可持續發展道路已是普遍的共識,而水資源短缺與“水資源安全”問題也已成為影響可持續發展的重要制約因素,作為可持續發展研究和水資源安全戰略研究中的一個基礎課題,水資源承載力研究已引起學術界的高度關注并成為當前水資源科學中的一個重點和熱點研究問題。
2.水資源承載力的定義
水資源承載力最早是源自生態學中的“承載能力”(CarryingCapacity)一詞,是自然資源承載力的一部分。近年來,我國不少學者在資源承載力、環境承載力等概念的基礎上對水資源承載力的定義進行了更深入的探討,茲選取幾個有代表性的例子列舉如下:
(1)在某一歷史發展階段的技術、經濟和社會發展水平條件下,水資源對該地區社會經濟發展的最大支撐能力[8]。(劉燕華,1999)
(2)某一歷史發展階段,以可預見的技術、經濟和社會發展水平為依據,以可持續發展為原則,以維護生態良性循環發展為條件,在水資源得到合理開發利用下,該地區人口增長與經濟發展的最大容量[9]。(李令躍,2000)
(3)一個流域、一個地區、一個國家,在不同階段的社會經濟和技術條件下,在水資源合理開發利用的前提下,當地水資源能夠維系和支撐的人口、經濟和環境規模總量[10](何希吾,2000)。
(4)一定的區域內,在一定的生活水平和生態環境質量下,天然水資源的可供水量能夠支持人口、環境與經濟協調發展的能力或限度[2]。(馮尚友,2000)
(5)可理解為某一區域的水資源條件在“自然-人工”二元模式影響下,以可預見的技術、經濟、社會發展水平及水資源的動態變化為依據,以可持續發展為原則,以維護生態良性循環發展為條件,經過合理優化配置,對該地區社會經濟發展所能提供的最大支撐能力。(惠泱河,2001)
總之,盡管已有的水資源承載力定義在表述上各有不同,但其思路并無本質上的差異,都強調了支撐能力的概念。但是,對水資源“承載力”本身的內涵,表達比較宏觀。
結合中國科學院知識創新工程有關項目初步研究,作者的觀點是:水資源承載力可定義為“在一定的水資源開發利用階段,滿足生態需水的可利用水量能夠維系有限發展目標的最大的社會-經濟規模”。因此,水資源承載力是一個度量區域社會經濟發展受水資源制約的閾值,它通常用滿足生態需水的可利用水量與社會經濟可持續發展有限目標需求水量的供需平衡退化到臨界狀態所對應的單位水資源量的人口規模和經濟發展規模(如GDP)等指標體系表達。
顯然,水資源承載力受水的供、需矛盾雙方影響,它需要從受自然變化和人類活動影響的水循環系統出發,通過“自然生態-社會經濟”系統對水的需求和流域能夠提供的多少可利用水資源量的“支撐能力”方面加以量度。一種概化的水循環與水資源供需關系如圖1所示意。
圖1量化水資源承載力的系統關系示意
核心問題是:在一定的水資源開發利用階段和生態環境保護目標下,一個流域/區域的可再生利用的水資源量究竟能夠支撐多大規模的社會經濟系統發展?如何合理管理有限的水資源(開源與節流),維持和改善陸地系統水資源承載能力?
考慮到水資源承載力研究的現實與長遠意義,對它的理解和界定,要遵循下列的事實:
·變化環境下(即自然變化和人類活動影響)的水循環是水資源演變和水資源承載力研究的基礎。因為一個流域和區域的水資源承載能力大小,直接與該流域和區域的可利用水資源量與質有本質的聯系。而區域可利用水資源量又決定于在不但變化的自然環境(包括全球氣候變化)和人類活動影響下水文循環規律及其控制的水資源形成規律。
·需要把把它置于水資源的可持續利用概念的框架,建立在生態系統完整、水資源持續供給和水環境長期有容納量的基礎上。生態系統需水是水資源承載力必須要考慮的重要、方面。
·需要從“水循環-自然生態-社會經濟”系統耦合機理上綜合考慮水資源對地區人口、資源、環境和經濟協調發展的支撐能力;
·水資源承載能力度量除了水循環和水資源變化的自然屬性影響外,還取決與社會經濟持續發展的有限目標。社會經濟發展的要求目標不同,相應的承載能力也不一樣。
因此,水資源承載能力的大小是隨水資源開發階段、目標和條件不同而變化,是一個動態、變化的概念。它不僅是水文循環、水資源研究的重要方面,而且與社會經濟發展、環境系統的耦合研究密切相聯,是可持續發展重大的國家需求研究的問題。
3.水資源承載力的度量與計算方法
由圖1的系統關系和水資源承載力的定義,可以導出水資源承載力的度量與計算方法。主要過程概述如下:
(1)水資源總量(W):它指流域水循環過程中可更新恢復的地表水與地下水資源總量(WL)。流域水循環受自然變化(包括氣候變化)和人類活動的影響,可更新恢復的地表水與地下水資源量也在不斷變化。另外,除了本地產生的水資源量外,人工跨流域調水(WT)可以增加本流域(或地區)的水資源總量。由于流域水循環降水和徑流形成的不確定性,對應不同保證率的水資源量,有流域水資源總量關系
W=WL+WT
(2)生態需水量(We):生態系統是流域水循環和流域環境系統的基本部分,滿足一定環境要求的最小生態需水量(We)首先應該加以估算。它們通常由河道外的生態需水的估算(如天然生態需水、人工生態需水等),和河道內的生態需水估算(如防止河道斷流所需的最小徑流量等)構成。
(3)可利用水資源量(WS):流域可利用水資源量是指在經濟合理、技術可行和生態環境容許的前提下,通過技術措施可以利用的不重復的一次性水資源量。在概念上,維系生態環境最小的需水量需要扣除,以保證生態環境容許的前提條件。因此,原則上講,可利用水資源量可以通過流域可更新恢復的地表水與地下水資源總量加上境外調水扣除生態需水量加以估算,即:
WS=aWL+WT–We
式中:a為反映工程技術措施的開發利用系數。
(4)水資源需求總量(WD):流域社會經濟發展規模水平可以表達為人口數量(P),國民生產總值(GDP)或凈福利(H)等指標。因此,它們對水資源需求包括:人口需水(Wp),工業需水(WI),農業需水(WA),環境和其它需水(WM)等。因此,社會經濟發展對水資源需求總量(WD)可表達為:
WD=Wp+WI+WA+WM
(5)流域水資源承載力的平衡指數(IWSD):為了描述水資源的承載力,首先需要定義流域水資源承載力的供需平衡指數(IWSD)即:
很顯然,當流域可利用水量小于流域社會經濟系統的需水量,即,有,這說明流域可供的水資源量不具備對這樣規模的社會經濟系統的支撐能力。流域水資源對應的人口及經濟規模是不可承載。但是,通過調水增加WS和通過節水減少WD可提高IWSD。反過來,當流域可供水量大于等于流域社會經濟系統的需水量,即,這說明流域可供的水資源量具備對這樣規模的社會經濟系統的支撐能力,流域水資源對應的人口及經濟規模是可承載,供需為良好狀態。
(6)水資源承載力的分量測度:如何量度流域水資源的承載力呢?由定義和上述水資源承載力的供需指數可知,首先需要建立研究對象的“水-社會經濟-環境”系統關系。它們的作用是將水資源量支撐的環境、社會經濟系統規模(如人口數或人口密度、人均GDP工業產值、農業產值、水環境污染級別等)聯系起來。然后,通過一定的水資源開發利用階段與有限發展目標,分析識別出由供大于需,即IWSD>0可行域退化到IWSD=0,即系統供需平衡達臨界狀態的水資源WS=WD所對應的流域人口數(P)和社會經濟規模(GDP)等等指標參數。記水資源供需平衡達到臨界狀態的可供水資源量為,進一步,可以定義水資源承載力的各個分量,即:
意義是:λ1表明維系現狀/目標水平的人口規模所需要最少水資源量WS;λ2維系現狀/目標水平的經濟規模所需要的最少水資源量WS。
流域的綜合水資源承載力(F)是其分量的集成,例如,
λ=人均GDP/WS=(GDP/p)/Ws
(7)單位水資源量承載力的度量:為了達到水資源承載力分量和總量可比性的目的,可以進一步轉化水資源承載力分量為某單位水資源量的承載指標參數。例如,當統一轉化W0為億m3的可比單位水資源量,有對應的水資源承載力的各個分量,即:
上述公式中的就是流域系統第i個水資源承載力分量。例如,F1的單位量綱是每億m3的人口數目,說明該流域每億m3可利用水資源量能夠承載的最大人口數。同理,F2的單位量綱是每億m3的GDP,它說明該流域每億m3可供水資源量能夠承載的經濟發展最大規模的GDP。
同理,流域的綜合水資源承載力(F)是其分量的集成。例如:
F=人均GDP/億m3=(GDP/p)/W0
4.西北干旱區水資源承載力綜合研究的關鍵問題
廣義上的西北地區包括新疆、青海、甘肅、寧夏、陜西和內蒙古的西北部,總土地面積為374萬km2,占全國的39%,總人口約1億,占全國的8%。涉及西北內陸河流域(包括新疆的部分外流河流域)、黃河流域、長江流域和瀾滄江流域。本文討論的范圍,界定在西北內陸河干旱地區。
西北干旱區水資源承載力綜合研究的關鍵問題有:變化環境的流域水循環模擬研究,生態需水研究,社會經濟可持續發展的水資源需求研究,流域水資源承載力的計量,西北干旱區水資源承載力綜合。下面重點討論水循環模擬,生態需水和指標體系問題。
(1)變化環境的流域水循環模擬研究
水文循環是聯系地球系統地圈~生物圈~大氣圈的紐帶,是全球變化三大主題碳循環、水資源和食物纖維中的核心問題之一,它受自然變化和人類活動的影響,決定水資源形成與演變的規律。因此,人類活動經濟開發和影響劇烈地區的水循環與水資源安全研究,是21世紀資源環境學科領域一個十分重要的方向性問題。
目前水科學發展的前沿問題突出反映在:水文循環的生物圈方面,自然變化和人類活動影響下的水資源演變規律,水與土地利用土地覆被等社會經濟相互作用影響等。因此,水文循環需要考慮地球生物圈、全球變化以及人類活動等方面的影響。國際地圈生物圈計劃(IGBP)代表國際地球學科發展前沿,水文循環的生物圈方面(BiosphereAspectsofHydrologicalCycle,簡稱BAHC)是IGBP的核心之一。它注重陸面生態-水文過程與空間格局的變化規律和受人類活動影響的關鍵問題。進入90年代末,變化環境(即全球變化與人類活動影響)下的水文循環研究成為熱點。
人類活動對水文過程的影響,集中表現在對下墊面的改變上,改變流域下墊面的地形、地貌、土壤、植被等條件,可概括為土地利用和土地覆被的變化。下墊面條件發生變化了,水文過程的各環節也相應發生變化,如蒸發、入滲、產流的量會加大或減小,水循環的路徑和速率也會發生變化,也就是說,利用原來的降水-徑流關系不能反映土地利用/土地覆被變化后的流域降水徑流形成規律和水文循環過程,分析人類活動(土地利用/土地覆被變化)對流域徑流形成規律的影響成為當水資源承載力研究的基礎問題。
以河西走廊的黑河流域為例,由于中游引水等人類活動的劇烈影響,已經完全改變了流域中下游水循環關系,造成下游流量減少和斷流,產生嚴重的生態環境問題。為了說明黑河干流的水資源變化,我們將黑河干流上游出流控制水文站(鶯落峽站)及下游輸水控制水文站(正義峽站)1959年以來的實測流量資料進行了分析比較。根據1959-1998年實測資料統計,黑河鶯落峽多年平均流量49.83m3/s,相當于年徑流量15.71×108m3,正義峽多年平均流量31.05m3/s,相當于徑流量9.80×108m3,鶯落峽流量高于正義峽流量18.78m3/s,相當于區間多年平均每年損耗水量5.92×108m3。
從兩站流量多年變化趨勢看,鶯落峽站水量歷年變化平穩,年際變化不大,甚至還稍有上升。正義峽站水量不僅遠遠小于鶯落峽站,且水量在逐年減少(圖2),兩站水量年均差值越來越大(圖3)。
圖2黑河鶯落峽及正義峽歷年徑流量變化圖
圖3鶯落峽-正義峽年均流量差值圖
造成下游水資源量減少的原因:中游張掖地區人口持續增長,工農業生產迅速發展,用水量急劇增加,導致黑河干流水資源大量損耗,水資源的變化與人類活動的關系密不可分。
因此,深入研究自然變化和人類活動影響下的黑河流域水循環規律,是建立黑河流域水資源承載力模型的重要基礎。
(2)生態需水研究
中國西北地區氣候干旱、水資源短缺,水已經成為中國西北地區環境與發展最大的限制因子。實際觀測與實驗研究表明,水對生態環境質量有明顯的限制作用,生態系統對水的需求也存在脅迫響應的機制。生態環境需水量是維系生態系統平衡最基本的需用水量,是生態系統安全的一種基本閾值。因此,生態環境需水估算問題成為生態環境建設依據的重要基礎。確定不同生態類型的生態需水量,是生態環境建設區域配置的重要內容,是建設生態環境系統的關鍵。這也是中國工程院咨詢項目“西北地區水資源合理配置、生態環境建設和可持續發展問題”中第2課題中的關鍵問題之一。
20世紀90年代后,隨著國際地圈生物圈計劃(IGBP)等大的科學計劃推動,如水文循環的生物圈方面(BAHC)實施,國際國內對生態環境需水問題十分重視并且已有了一些研究。國家“九五”科技攻關項目有關課題,如“西北地區生態環境保護對策研究”等,利用土地利用/覆被變化的遙感信息對區域生態需水進行初步的估算。中國工程院一期咨詢項目《中國可持續發展水資源戰略研究》,取得了一批重要的研究成果,所完成9個專題報告中對生態環境用水也做出初步的測算,取得一些進展。但是,目前有關生態需水的研究仍處在初級發展階段,人們對“生態需水”問題理解還不盡相同。目前,與生態需水有關的概念和定義有多個方面,如“生態需水”、“生態用水”、“生態環境耗水”等。不同人從不同角度看問題有不同的理解與解釋。總之,生態環境與水文水資源以及人類生存環境的交叉研究,面臨許多挑戰,也存在不同的學術觀點與看法。
由于目前對“生態需(用)水量”一詞,還沒有確切的或者得到公認的定義,因此在對它的理解與計算上還存在這樣那樣的問題。總的來看,多數認為:生態需水量是指在水資源短缺地區為了維系生態系統生物群落基本生存和一定生態環境質量(或生態建設要求)的最小水資源需求量。它包括天然生態保護與人工生態建設所消耗的水量。其內涵:以可持續發展為前提的天然生態保護與人工生態建設的需水,其外延包括地帶性植被所用降水和非地帶性植被所用的徑流。因此,生態需水量可以理解為維系一定生態系統功能所不能被占用的最小水資源需求量,包括天然生態和人工生態,其計算有河道內和河道外之分。基礎是自然變化和人類活動影響下的流域水循環規律的認識與模擬。
·河道外的流域上的生態需水的計算
根據補給來源,生態需水首先可以分為降水性生態需水和徑流性生態需水。降雨形成徑流以及徑流運動過程中,地帶性植被所在的天然生態系統完全消耗降水量,非地帶性植被所在的天然生態系統消耗徑流量為主、降水為補充,處于地帶性與非地帶性的交錯過渡帶以消耗降水為主、徑流為補充。
從生態系統形成的原動力又進一步分為天然生態需水和人工生態需水兩大類。從植物生理角度分析生態需水,可以得到天然植被或農作物正常生長時的總騰發量ET。其水分來源有兩部分:直接利用的有效降水,以及通過水利工程直接或間接利用的供水。
區域生態需水計算應該以流域為單元,建立變化環境下的流域水循環模型,如圖1所示意。然后,充分利用高分辨率的土地利用遙感信息,結合陸面水文生態實驗站的校核分析識別確定。對于每個流域,結合其生態特點和水循環特點,確定一級分區為山區、平原綠洲、過度區、荒漠無流區。為了突出人類活動影響,在山區和平原綠洲中進一步區分天然生態系統和人工生態系統,作為二級計算分區。二級計算單元內在以土地利用單元作為三級計算分區,由遙感信息土地利用圖上讀取各類生態面積單元。對三級分區的每一項,單獨計算其生態需水或經濟需水。在計算中考慮了天然植被或人工植被對徑流性水資源和降水性水資源的同時利用。國家“85”科技攻關項目中的一種基于水循環概念的流域生態需水計算框圖如圖6所示意(細節略)。
·河道內的生態需水的計算
河道內的生態需水的計算主要考慮的問題是維系河流湖泊水系的生態平衡的最小水量。主要考慮的方面有:
維持河湖水生生物生存的最小需水量;
維系城市人工生態環境景觀的最小需水量;
防止河流泥沙淤積所需最小徑流量;
防止河流水污染的最小水量;
防止海水入侵所需維持的河道最小流量;
防止河道斷流、湖泊萎縮所需維持的最小徑流量
通常需要通過流域水循環模擬、枯水分析后,在給出一定生態環境標準(或要求)下確定上述多個的最小流量組合的閾值(具體方法討論略)。
(3)水資源承載力評價指標及計算方法
水資源承載力評價指標的建立是水資源承載力研究中的另一個關鍵問題。核心是用什么指標體系反映“社會-經濟-環境”系統的發展規模與質量?目前,借鑒土地資源承載力的概念,采用在水資源可供給量所能維持生產的糧食產量的基礎上計算水資源承載力的方法顯然將問題過于簡化了[10]。
從目前的認識,水資源承載力評價指標的選取有不同的做法。例如,有人從定義出發直接選取可支持人口數量、工農業發展規模等人口和社會經濟發展指標作為衡量水資源承載力大小的依據[14]。也有人從水資源可供水量、需水量,可承載人口、社會、經濟技術發展水平和規模,水環境容量等方面綜合考慮建立水資源承載力評價指標體系,采用層次分析方法進行評價[15]。
本文建議,從水資源承載力的基本概念出發,通過水循環系統模擬,水資源評價、生態需水估算和社會經濟對水的需求分析,選取計算參數,主要有:對應不同保證率的水資源量,最小生態需水量,可利用水資源量,水資源需求量(包括人口需水,工業需水,農業需水,環境和其它需水等);通過流域“社會-經濟-環境”系統的實際分析,確定水資源承載力評價指標體系,如水資源承載力的平衡指數(IWSD)等。運用本文提出的量化方法,獲得比較具體和實在的水資源承載力的度量結果,如維系現狀/目標水平的人口規模所需要最少水資源量,維系現狀/目標水平的經濟規模所需要的最少水資源量等。
總之,希望概念清楚,基礎扎實、評價方法簡單、可比性好。這方面研究工作需要在實際中發展和完善。
4.結語
水資源承載力的研究在我國雖然已有諸多研究課題和論述,但總的來說,已有的研究重點主要集中在對水資源承載力的評價與計算等方面,還沒有形成水資源承載力研究的成熟的理論和方法。筆者“拋磚引玉”。希望在其概念、新的理論與方法研究方面開展研討。幾點建議如下:
(1)加強學科交叉融合的研究
水資源承載力研究涵蓋了從理論到實證,從“水-生態-社會經濟”多學科基礎問題和可持續發展問題。從變化環境下的水文循環水資源演變規律到流域水文生態、植被耗水機理等微觀領域,從水文水資源科學到社會經濟科學、規劃科學等不同層次、不同學科的研究范圍,并以多目標決策分析方法、系統動力學方法、遙感與地理信息系統方法等作為技術手段,因此,迫切需要加強學科交叉融合的研究。
(2)技術方法的創新
目前制約水資源承載力研究的一個重要因素就是數據的獲取與分析處理。GIS在支持與水文和水環境有關的地理空間數據的獲取、管理、分析、模擬和顯示,以解決復雜的水資源、水環境規劃和管理問題方面顯示了其強大的功能[17]。水資源承載力研究必須突破陳舊的數據獲取與分析手段,充分利用現代先進技術,將地面水文觀測與空中遙感信息相結合,利用地理信息系統進行數值計算和模擬,并將現有水資源承載力數學模型方法與GIS集成,這是水資源承載力研究取得突破性進展的一個關鍵所在。
(3)研究領域的拓展
我國西部地區,特別是西北地區具有特殊的自然地理和社會經濟條件。土地遼闊、礦產資源豐富、水資源稀缺的基本特征,使水資源成為該地區最具有戰略意義的資源。水資源保障是實施西部大開發戰略和西部社會經濟發展的基礎,在干旱缺水的西北地區,水更是經濟社會發展的首要制約因素。為西部大開發提供水資源保障,必須充分認識水資源的自然特點,正確把握人口、資源、環境與經濟發展的辯證關系,協調處理好整體與局部、近期與長遠等各種關系,合理配置水資源。不能再走傳統工業化開發最大限度地開發自然資源、最大限度地生產社會財富、最大限度地獲取利潤的老路;而要走盡量利用智力資源,以知識創新的富有自然資源代替短缺自然資源,達到人、技術和自然協調發展的新路。
一、西北地區水資源規劃應遵循的原則
1.以流域為單元對水資源進行統一規劃、統一配置的原則。建立在流域范圍內的水資源綜合管理,是當前國際水資源政策的核心。水資源綜合管理的目標是:保障水安全;利用單位水量生產更多的食物和產品;保護人類和所有生物賴以生存的水環境和水生態系統。
2.水資源供需平衡的原則。
水資源供給包括大氣水、地表水、地下水、污水資源化和海水淡化等;水資源需求既包括工業用水、農業用水、生活用水等人類生活與生產必須的水資源,也包括保持水環境自凈能力的環境用水和保持生態平衡必須的生態用水。由于西北地區特殊的資源與生態條件,在西北地區水資源規劃中應該把生態用水和環境用水放到突出重要的地位。
3.水資源開發利用與國民經濟和社會發展緊密聯系、相互協調的原則。要依據西部大開發的總體目標,制定水資源合理配置與分期開發的方案。水資源開發利用規模要與國民經濟發展相適應,為西部大開發提供支撐和保障條件。西部大開發既要重視水資源開發利用對西部地區流域經濟和區域經濟的重要帶動作用;也要充分考慮水資源的制約作用,對現狀經濟結構要依據水資源條件進行產業結構調整、農業種植結構調整,并堅持厲行節水。在西部開發中新的經濟結構要量水而行,以水定供,以供定需
4.水資源開發利用與生態系統相協調的原則。堅持人與自然和諧共處,既防止水對人的傷害,也要防止人類對水的傷害。西北特殊的綠洲型經濟模式,決定了人類活動空間對水資源的依存關系,水資源循環與轉化關系的改變意味著現有綠洲的喪失。樓蘭古國的消失、古代巴比倫文明的湮滅,都是水資源過度利用、水環境破壞的直接后果。現在地中海地區也出現了荒漠化的趨勢。因此,在水資源開發利用中既要滿足經濟和生活用水的需要,也要充分考慮生態用水和環境用水;不考慮環境與生態用水就是人類對水的侵害,就是用子孫水
二、西北地區水資源規劃應著重研究的幾個問題
1.充分考慮水資源的地區分布和時程變化規律。西北內陸河流域和黃河流域面積占全國的1/3,水資源總量僅占全國的1/14,多年平均降水量250毫米,水面蒸發量高達1000~2800毫米。西北地區水資源時空分布極不均勻,大部分地區降水量折合徑流深不足150毫米的天然生態不平衡地區。美國開發西部100多年來,在拉斯維加斯、鳳凰城、圖森這樣的城市地區建一些集中的居民點,是在居民點上維持人工生態,而不是改變整個荒漠地區的生態。
2.審慎研究水資源的質量變化。河流上游用水增加,下游水量就減少,水體的礦化度呈顯著增加趨勢。雖然西北地區污水排放總量不大,但水體環境容量有限,幾乎沒有自凈的能力,污染河長已達評價河長的27.8%。在西北開發中應充分考慮水體環境容量和河流自凈能力不足的特征,嚴格禁止上馬高耗水、高污染的建設項目。
3.慎重處理水資源與生態環境的關系。由于水資源大規模的開發利用,新疆人工綠洲的面積已從50年代的1萬平方公里發展到6萬平方公里,農田灌溉面積從2600萬畝發展到10778萬畝;同時全國沙漠化面積的80%在西北。保證現有人工生態的發展和防止自然生態的惡化,兩者都需要水。在水資源十分有限的條件下,必須妥善處理水資源開發利用與生態環境保護的關系。印度就是由于過分墾殖,發展農業生產,使人類文明的發源地--曾經草肥水美的恒河流域也出現了荒漠化。我國西北地區農業生產和人口不應該再大量增加,不能再開展大規模的墾殖活動,應主要致力于控制人口數量,提高人口素質
為保證合理調配淮河流域內水資源,充分發揮其巨大的經濟社會效益,淮河水資源管理信息系統必須先進實用,高效可靠,能為各級水資源管理機構合理有效地管理水資源提供科學依據和技術支持。具體建設目標如下:
(1)建立整個淮河流域的水文、水質等信息實時監測的信息采集系統,為各級管理機構管理水資源提供基礎數據。
(2)建立淮河水資源管理系統的資源共享服務平臺,支撐各類業務應用的運行與服務。
(3)建立一套符合水資源管理需求的應用系統,以實現各級水資源管理機構需水及用水管理、供水管理、水質管理、應急處理等功能。
(4)建立完善的水資源管理系統運行環境,保障水資源管理信息系統的可靠運行。
(5)建立完善的水資源管理系統保障環境,從體制、機制上保障水資源管理系統的高效運行。
二、系統總體框架
按照水利部最近頒布的《水利信息化頂層設計》,并根據其他流域及省份已實施水資源管理信息系統的總體架構,淮河水資源管理信息系統邏輯構成包括:信息采集、資源共享服務、業務應用、運行環境、保障環境等五部分。
1.信息采集
信息采集是淮河水資源管理信息系統的基礎,信息采集主要通過自動采集、人工錄入以及與外部系統進行數據交換獲得水量、水位、水質等信息。信息采集系統應在現有監測站網的基礎上,根據淮河流域的水資源管理機構設置和流域水資源特點建立和完善統一的水資源動態監測網,實現各監測網之間的互聯互通。
2.資源共享服務
資源共享服務主要實現總中心、各分中心、各站點的資源共享,以及與其他系統的互聯互通。資源共享服務主要組成包括:
(1)門戶系統門戶由內網門戶系統和外網門戶系統組成。內網門戶系統是面向內部辦公人員提供接入服務,為工作人員提供便捷、易用、高效的辦公手段,是所有應用系統的統一門戶,同時也是進行內部信息的平臺,通過服務中心對業務系統中沉淀的數據進行管理并且為各業務應用提供資源服務。外網門戶系統面向有關部門、企業、公眾,提供水量、水質等公眾關心的信息,提高服務質量,開展網上業務公開,提供公眾參與互動交流等服務。
(2)水資源數據中心水資源數據中心的主要作用是滿足海量數據的存儲管理要求;通過數據的異地容災備份,保證數據的安全性;整合系統資源,避免或減少重復建設,降低數據管理成本;整合數據資源,保證數據的完整性和一致性。
3.業務應用
業務應用是用戶直接使用的與業務有關的各子系統集合,主要的業務應用包括:
(1)基礎信息管理系統基礎信息管理系統主要管理水資源的基礎資料,如監測站點資料、降水量、水質調查評價等。
(2)需水預測系統需水預測系統根據上年的實際用水量及社會經濟的發展對水量的需求,通過需水預測模型來計算出來年的用水量。
(3)取水管理系統取水管理系統主要實現取水許可管理、水資源費征收管理。
(4)水質管理系統水質管理系統主要包括水質監測管理、入河排污口管理、工程環境影響評價。
(5)地理信息系統地理信息系統利用計算機建立地理數據庫,將空間地理分布狀況及所具有的屬性進行數字存儲,建立數據管理系統,同時開發各種分析和處理功能,以便快速獲取信息,并將處理結果以地圖、圖形及數據的形式表示出來。
4.運行及環境
運行環境由通信網絡、計算機網絡、服務器與存儲、機房等基礎設施和基礎支撐軟件組成,保證整個系統正常運行,展現系統運行狀況,滿足業務人員的工作需要。為切實保障系統建設運行的標準化、規范化和系統運行安全,需要可靠的保障環境,保障環境主要由標準規范體系、安全體系、政策保障、組織體系、人才保障等組成。
三、結語