楊立信

(南京水利科學(xué)研究院水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點實驗室,江蘇 南京 210029)

自荷蘭1985年首次提出 IWRM概念以來,至今不過20多年歷史。雖然 IWRM理念在世界各國得到了快速的發(fā)展,但最近幾年才提出了 IWRM的一些指標(biāo)體系,且大多并未得到公認(rèn)或廣泛應(yīng)用。目前,國外 IWRM指標(biāo)種類繁多,國內(nèi)對于 IWRM的研究尚集中在概念、理論、評價方法的探討上,缺少衡量 IWRM的指標(biāo)體系及定量分析方法。本文結(jié)合國內(nèi)外特別是中亞國家 IWRM的經(jīng)驗和研究成果,對 IWRM的主要指標(biāo)體系進(jìn)行了粗淺的分析。

1 社會經(jīng)濟(jì) -水資源 -生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的關(guān)系

IWRM的最終目標(biāo)是實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用,不僅要考慮水資源的現(xiàn)狀開發(fā)利用是否與社會經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境相適應(yīng),還要考慮水資源能否支持未來的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定。圖1簡明扼要地描述了社會經(jīng)濟(jì) -水資源 -生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)相互依存、相互作用、相互影響的關(guān)系,但是從圖中看不出三大系統(tǒng)本身的內(nèi)在聯(lián)系,必須建立一個指標(biāo)體系來予以說明。由于水資源的可持續(xù)利用涉及社會經(jīng)濟(jì)、水資源及生態(tài)環(huán)境系統(tǒng),因此,在建立IWRM的指標(biāo)體系時,應(yīng)對三大系統(tǒng)予以綜合考慮。

圖1 社會經(jīng)濟(jì) -水資源 -生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的關(guān)系

2 IWRM的指標(biāo)體系

IWRM是以整個流域為對象,流域的社會經(jīng)濟(jì)-水資源 -生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、層次多變,子系統(tǒng)之間既有相互作用,又有相互間的輸入和輸出,某些層次及子系統(tǒng)的改變可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化。因此,要在眾多的指標(biāo)中篩選出最靈敏的、便于度量且內(nèi)涵豐富的主導(dǎo)性指標(biāo)作為評價指標(biāo),確非易事。就流域三大系統(tǒng)這樣的復(fù)雜系統(tǒng)而言,目前還不可能用幾個指標(biāo)來描述系統(tǒng)的狀態(tài)和變化,因而需要用多個指標(biāo)組成一個有機(jī)的整體,通過建立指標(biāo)體系來描述系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r[1]。

從 IWRM的角度,將整個流域分為社會經(jīng)濟(jì)、水資源、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng) 3個層次,每個層次又分為若干個組成部分(或子層次),每個組成部分都有明確的管理任務(wù),每一項管理任務(wù)都用若干個管理指標(biāo)來進(jìn)行評估(表1)。因為是研究 IWRM的指標(biāo)體系,所以在 3個層次中只列出了與水管理有關(guān)的主要組成部分。

表1 IWRM的組成部分及其主要指標(biāo)

2.1 社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)

從表1可以看出,對于社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)來說,最重要的是用水需求。水管理部門在了解社會經(jīng)濟(jì)各部門的用水需求后,根據(jù)現(xiàn)有可用水量分級供水,如現(xiàn)有可用水量不能完全滿足所有用水戶的用水需求,則需要對所有用水戶的需水量進(jìn)行評估。

(1)生活飲用水需求。首先必須保證城鄉(xiāng)居民飲用水,不僅要優(yōu)先保證水量,水質(zhì)也必須達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)所要求的指標(biāo)。

(2)糧食生產(chǎn)用水需求。最重要的指標(biāo)應(yīng)該是單位產(chǎn)量用水量。目前,在中亞各國,小麥用水約為1m3/kg,水稻用水約為 4m3/kg。因此,最近幾年,烏茲別克斯坦和哈薩克斯坦擴(kuò)大了小麥種植面積,而縮減了水稻種植面積。

(3)經(jīng)濟(jì)部門用水需求。經(jīng)濟(jì)部門(主要是工業(yè)、水電、水運、除糧食之外的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)作物種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)等)用水一般用經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)來衡量,采用市場競爭機(jī)制。最好是能重復(fù)利用水資源,如發(fā)電后的水,再供給工業(yè)部門重復(fù)使用,可大大提高用水的經(jīng)濟(jì)效益。

(4)對于社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的組成部分,除了表中所列出的主要指標(biāo)外,還可以列出供水的時間、地點、需水量等其他一些指標(biāo)。

2.2 水資源系統(tǒng)

在水資源系統(tǒng)中,由于管理任務(wù)比較多,劃分為水利基礎(chǔ)設(shè)施、水資源規(guī)劃與計劃、可用水資源評估和水資源管理 4個子層次,每個層次由若干項管理任務(wù)組成。

(1)水利基礎(chǔ)設(shè)施(水庫、渠道、水工建筑物、輸水管等)。僅列出了供、蓄水工程及其管理方面的任務(wù)和指標(biāo),而沒有列出工程建設(shè)方面的任務(wù)和指標(biāo)。供、蓄水工程的關(guān)鍵任務(wù)是運行和維護(hù),運行包括所需工況的維護(hù),建筑物設(shè)計參數(shù)的維護(hù),設(shè)備的維修、現(xiàn)代化改造等。除了表中所列出的指標(biāo),運行質(zhì)量還可以用物質(zhì)和資金消耗量、效率和基礎(chǔ)設(shè)施的使用期限等指標(biāo)來衡量。

(2)水資源規(guī)劃與計劃。除了水供需平衡和可持續(xù)發(fā)展任務(wù)及其相關(guān)指標(biāo)外,管理任務(wù)還包括長期變化適應(yīng)性,不僅要考慮水源的長期變化(包括氣候變化)對水資源的影響,還要考慮子孫后代的用水需求,給后代人留有開發(fā)和利用水資源的余地。

(3)可用水資源評估。所有可用水資源(包括地表水、地下水、凈化水等)的主要任務(wù)是監(jiān)測、保護(hù)和開發(fā),列出了各項任務(wù)的關(guān)鍵指標(biāo),從水源處水量(或水位)的角度來看,是水資源的再生性、水質(zhì)指標(biāo)以及這些參數(shù)的實時變幅。

在該子層次中,把節(jié)水作為一項重要的任務(wù)單獨列出,因為無論是社會經(jīng)濟(jì)用水,還是生態(tài)環(huán)境用水,合理用水和節(jié)約用水都是必然的選擇,而且潛力很大。即便是發(fā)達(dá)國家,都把節(jié)水作為一項重要指令來貫徹實施,從工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)到居民生活飲用,從節(jié)水技術(shù)到節(jié)水器皿都在得到迅速的推廣應(yīng)用。節(jié)水指標(biāo)主要是水的重復(fù)利用率和用水效率。

(4)水資源管理決策與監(jiān)督。管理任務(wù)包括配水程序、直接供水服務(wù)和正常的水管理。最困難的任務(wù)是配水,要在水資源供需之間尋求平衡。為此,要盡可能吸引所有相關(guān)各方參與到配水談判中來,制定各方都能接受的配水章程和管理規(guī)定。在制定用水分量(限額或定額)時,必須堅持信息公開透明,該項任務(wù)的建議指標(biāo)是公平、公正和合理準(zhǔn)則。

水資源管理過程的一項任務(wù)是從水源處向用戶供水,即提供供水服務(wù),供水服務(wù)的質(zhì)量評價指標(biāo)是供水的均勻性、穩(wěn)定性、供水保證率和及時性。

在該子層次中,最后一項任務(wù)是進(jìn)入正常管理的可能性。一般來說,在制定了配水章程和管理規(guī)定的情況下,只要這些章程和規(guī)定符合絕大多數(shù)人的利益并得到認(rèn)可,水管理部門認(rèn)真貫徹執(zhí)行這些章程和規(guī)定,進(jìn)入正常管理是完全可能的。最重要的指標(biāo)是來自所有供配水關(guān)鍵樞紐的正常信息采集和處理。

此外,在水資源管理過程中,應(yīng)確定水平衡主要因素和用水分量的變化前景以及用水對這些變化的適應(yīng)機(jī)制。當(dāng)然,對管理結(jié)果也應(yīng)進(jìn)行正常的記錄、分析和效益評估。

2.3 生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)

在生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中,共列出了生態(tài)環(huán)境用水需求、河流斷流、污廢水排水、水體環(huán)境、水體生態(tài)、水土流失和土地沙化7個子層次,對每項管理任務(wù)都列出了相應(yīng)的建議指標(biāo)。

(1)生態(tài)環(huán)境用水需求和河流斷流。主要任務(wù)是滿足生態(tài)環(huán)境用水量,特別是要堅決杜絕河流斷流,即在河流的流動水量只能維持河槽生物多樣性的需要時,要堅決關(guān)閉所有水閘等取水設(shè)施,維持河流的基本徑流量,保護(hù)河流生命健康。

(2)污廢水排水、水體環(huán)境和水體生態(tài)。主要任務(wù)是解決水質(zhì)問題,同時污廢水的處理還增加了可用水量。因此,對于這 3個子層次,水質(zhì)是最重要的衡量指標(biāo)。

(3)水土流失和土地沙化。造成水土流失和土地沙化的直接原因是氣候變化。由于氣候變化,水旱災(zāi)害越來越頻繁。強降雨和長期干旱導(dǎo)致水土流失和土地沙化,從而給生態(tài)環(huán)境造成很大破壞。人類現(xiàn)在還沒有掌握直接干預(yù)強對流天氣的技術(shù),所以,只能在退耕還林還草、植樹造林、修筑淤地壩、增加植被覆蓋率和水土保持方面做些有益于生態(tài)環(huán)境的工作。其中,植樹造林面積和增加植被覆蓋率是最重要的衡量指標(biāo)。

2.4 補充指標(biāo)

對于上述指標(biāo)系統(tǒng),B.A.杜霍夫內(nèi)等人還建議補充以下指標(biāo)。

(1)對于工程管理保障這類管理任務(wù),可以補充主要資源的老化和恢復(fù)指標(biāo)、干部保障、滿足管理所需財政資金的要求、干部培訓(xùn)保證等指標(biāo);

(2)科技進(jìn)步指標(biāo)。運行機(jī)構(gòu)現(xiàn)有的技術(shù)裝備與世界先進(jìn)技術(shù)水平的相適應(yīng)性(計算機(jī)化、建筑物自動化、裝備水平、從水文站點獲得信息的在線系統(tǒng)等);

(3)反映水質(zhì)實際狀態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)一致程度的生態(tài)指標(biāo)。生態(tài)放水的執(zhí)行情況、冰川和侵蝕危險區(qū)的狀態(tài)、生物繁殖率指標(biāo)等。

3 供配水管理質(zhì)量指標(biāo)的計算

B.A.杜霍夫內(nèi)、H.H.米爾扎耶夫等人建議,可以按照已編寫的計算程序進(jìn)行供水和配水管理質(zhì)量指標(biāo)的計算,并特別推薦了以下指標(biāo)。

(1)水保證率系數(shù) =實際供水/計劃供水。水保證率系數(shù)等于1的情況是最佳的。在實踐中,水保證率系數(shù)不會總能準(zhǔn)確反映保證農(nóng)作物的耗水程度。與分析目的有關(guān),要計算從上游到下游不同水管理等級(包括最終用水戶)的水保證率系數(shù)。

(2)對于單獨排水道,日穩(wěn)定系數(shù) =1-流量日內(nèi)觀測值與日平均流量的均方差/日平均流量。日穩(wěn)定系數(shù)最大值等于1。

(3)對于流入渠道的排水道,旬穩(wěn)定系數(shù) =1-日平均流量與旬平均流量的均方差/旬平均流量。

(4)對于一條或一組排水道,供水均勻性系數(shù)=1-排水道水保證率與渠道水保證率之差的絕對值 /渠道水保證率。

(5)渠道供水均勻性系數(shù) =渠道用水戶供水均勻性系數(shù)的算術(shù)平均值。供水均勻性系數(shù)是評價用水戶之間實際配水公平性的準(zhǔn)則。均勻性系數(shù)越高,配水過程就越公平,均勻性系數(shù)最大值等于1。

(6)在配水實踐中,通常存在“渠首 -渠尾”問題,灌溉水源上游用水戶的用水保障優(yōu)于下游用水戶?！扒?-渠尾”均勻性系數(shù)反映了沿渠道長度配水的公平性?！扒?-渠尾”均勻性系數(shù) =1-渠尾25%用水戶與渠首25%用水戶的用水保證率之差的絕對值/渠尾25%用水戶的用水保證率。

(7)技術(shù)效率系數(shù) =供水 +過境輸水 +排水/渠首取水 +區(qū)間支流。原則上,技術(shù)效率系數(shù)的最大值不可能大于1,但是在配水實踐中,在試驗渠道中很難考慮技術(shù)效率系數(shù)大于1時發(fā)生的分散支流情況。

采用配水指標(biāo)評估水管理的質(zhì)量。在費爾干納盆地 IWRM示范試驗范圍內(nèi)進(jìn)行過這樣的系統(tǒng)評估,對2003～2007年的主要指標(biāo)進(jìn)行了比較(表2)。在用水戶協(xié)會一級,也采用類似的方式進(jìn)行過評估(表 3)。

實際上,上述指標(biāo)都不是IWRM的指標(biāo),只能作為渠道、用水戶協(xié)會甚至是灌溉系統(tǒng)的水管理指標(biāo),可以用來進(jìn)行 IWRM結(jié)果、經(jīng)濟(jì)效果及其對千年發(fā)展目標(biāo)影響的綜合評估。

表2 費爾干納盆地試驗渠道的配水指標(biāo)

表3 用水戶協(xié)會試驗項目的評估

4 結(jié) 語

對 IWRM的主要指標(biāo)進(jìn)行了總結(jié),建立這些指標(biāo)的目的是按照 IWRM的主要原則來保證管理、改進(jìn)管理和發(fā)展管理,以及評估管理的實施和改善效果。這些指標(biāo)不是單純的計算值,而是依據(jù)水管理部門 IWRM的進(jìn)展程度確定的。從效果分析來看,這些指標(biāo)使水管理部門財政穩(wěn)定、組織結(jié)構(gòu)健全,加強了信息交流和監(jiān)督,并創(chuàng)造了管理潛力。

[1]馮海霞,習(xí)迎霞,徐躍通.基于 PSR概念模型的水資源可持續(xù)利用指標(biāo)體系研究[J].水資源研究,2002,(2):13-15.