趙琰鑫 趙翠平 陳 巖

(環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院，北京 100012)

流域水環(huán)境模型是研究流域水環(huán)境問題的重要工具。它通過對(duì)整個(gè)流域系統(tǒng)及其內(nèi)部發(fā)生的復(fù)雜污染過程定量化描述，識(shí)別污染物主要來源和遷移途徑，估算污染負(fù)荷，評(píng)價(jià)其對(duì)流域水環(huán)境的影響，直接為流域規(guī)劃與管理提供決策依據(jù)。

從20世紀(jì)20年代開始，國際上開始進(jìn)行流域水環(huán)境模型的研究，經(jīng)過近一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，已有數(shù)百種流域水環(huán)境模型問世，隨著環(huán)境科學(xué)基礎(chǔ)理論不斷完善和發(fā)展，流域水環(huán)境模型的種類和數(shù)量還在進(jìn)一步增加[1]。從歐美發(fā)達(dá)國家近年來流域水環(huán)境保護(hù)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)上來看，流域水環(huán)境模型已在流域水污染防治和環(huán)境規(guī)劃、污染物總量減排方案等具有法律效力的文件編制和實(shí)施過程中廣泛應(yīng)用[2]85。良好的流域水環(huán)境模型真實(shí)可信、一致性和可靠性良好，模擬成果不僅可為現(xiàn)有實(shí)際環(huán)境統(tǒng)計(jì)和監(jiān)測結(jié)果提供必要的補(bǔ)充，從而能更加全面地反映流域水環(huán)境現(xiàn)狀，深入解析流域水環(huán)境污染源特征，同時(shí)也可對(duì)未來擬實(shí)施的水環(huán)境保護(hù)、水污染防治具體措施的有效性展開評(píng)估，為擬定相關(guān)環(huán)境管理政策措施提供依據(jù)[3]。此外，流域水環(huán)境模型經(jīng)法規(guī)化認(rèn)證或推薦后，各國往往通過建立模型信息庫、發(fā)布模型使用導(dǎo)則、模型案例庫和最佳模型使用指南等來進(jìn)一步規(guī)范流域水環(huán)境模型的合理使用，充分減少模型技術(shù)方法應(yīng)用差異性造成的管理不公平因素，為流域水環(huán)境模型法規(guī)化應(yīng)用中的科學(xué)性提供保證[4]。

從中國水環(huán)境保護(hù)的實(shí)踐上看，目前中國解決流域水環(huán)境污染問題的主要方法依然是從污染源直接進(jìn)行總量削減；建立在綜合性流域水環(huán)境模型應(yīng)用基礎(chǔ)之上，依據(jù)流域尺度對(duì)水環(huán)境問題進(jìn)行系統(tǒng)分析、預(yù)測、模擬和管理的容量-總量控制技術(shù)方法較匱乏[5-6]。與此同時(shí)，流域水環(huán)境管理和規(guī)劃等工作的科學(xué)性、靶向化、定量化、精細(xì)化要求日益提高，重點(diǎn)流域水污染防治規(guī)劃、“十三五”流域總量減排方案和區(qū)域水環(huán)境保護(hù)綜合規(guī)劃等法規(guī)性文件的編制、實(shí)施和評(píng)價(jià)都亟需流域水環(huán)境模型的支持[7]。

本研究系統(tǒng)梳理了國內(nèi)外典型國家和地區(qū)的流域水環(huán)境模型的管理體系、制度建設(shè)和法規(guī)化應(yīng)用的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，分析了中國流域水環(huán)境模型的發(fā)展歷程和應(yīng)用現(xiàn)狀，在總結(jié)中國流域水環(huán)境模型標(biāo)準(zhǔn)化和法規(guī)化應(yīng)用的主要障礙和問題的基礎(chǔ)上，提出中國流域水環(huán)境模型法規(guī)化的發(fā)展建議，以期為中國流域水環(huán)境模型法規(guī)化建設(shè)和環(huán)境管理提供參考和借鑒。

1 流域水環(huán)境法規(guī)化模型的定義

目前，中國尚無明確的“法規(guī)化模型”的概念界定。結(jié)合國內(nèi)外水環(huán)境保護(hù)工作的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，本研究認(rèn)為，狹義而言，流域水環(huán)境法規(guī)化模型是指政府環(huán)境保護(hù)部門在環(huán)境影響評(píng)價(jià)、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境功能區(qū)劃等相關(guān)導(dǎo)則、標(biāo)準(zhǔn)和指南等法規(guī)性文件中指定、推薦或列入備選名單的模型。對(duì)于部分法規(guī)應(yīng)用領(lǐng)域，如流域總量減排方案的確定、流域水環(huán)境保護(hù)規(guī)劃編制等，雖然目前尚無導(dǎo)則等規(guī)范性文件，但因考慮到具體工作的規(guī)范性和權(quán)威性，需要保證模型應(yīng)用具有科學(xué)、準(zhǔn)確、公平、一致性的特征，所以廣義而言，相關(guān)流域水環(huán)境法規(guī)化管理領(lǐng)域應(yīng)用的推薦或備選模型均可認(rèn)為是流域水環(huán)境法規(guī)化模型。

2 國外及其他地區(qū)流域水環(huán)境模型法規(guī)化實(shí)踐

在流域水環(huán)境模型的法規(guī)化應(yīng)用方面，歐美等發(fā)達(dá)國家和其他一些地區(qū)已達(dá)到較高水平?？偨Y(jié)各國具體模型標(biāo)準(zhǔn)化和法規(guī)化方式和途徑，具體包括：建立模型評(píng)估與管理專業(yè)機(jī)構(gòu)、發(fā)布模型應(yīng)用指南手冊和說明書、鼓勵(lì)和資助模型開發(fā)和模型更新、定期召開模型大會(huì)等多種[8-9]。本研究主要對(duì)比分析了一些典型國家和地區(qū)的流域水環(huán)境模型法規(guī)化技術(shù)和管理制度。

2.1 美 國

美國在流域水環(huán)境模型建設(shè)和法規(guī)化方面走在各國的最前列。1972年，美國發(fā)布《清潔水法》，并成為控制美國污水排放的基本法規(guī)。清潔水體主要以排放標(biāo)準(zhǔn)作為管理的基礎(chǔ)，而針對(duì)受損水體則要制定和實(shí)施“最大日負(fù)荷總量”(TMDL)計(jì)劃，以確保實(shí)現(xiàn)TMDL所對(duì)應(yīng)的水質(zhì)目標(biāo)[10]。由于水體污染往往由流域內(nèi)多個(gè)點(diǎn)源或非點(diǎn)源共同引起，或同時(shí)涉及多種類型污染物，美國環(huán)境保護(hù)署(EPA)推薦各州基于流域水環(huán)境模型制定TMDL，以便有效管理地表水質(zhì)。為滿足相關(guān)政策要求，EPA組織及委托相關(guān)科研機(jī)構(gòu)、工程咨詢公司開展了大量的研究工作，經(jīng)過30多年的發(fā)展，在流域水環(huán)境模型的評(píng)價(jià)、選用、參數(shù)率定和實(shí)際應(yīng)用等方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，形成了一套較先進(jìn)和實(shí)際的流域水環(huán)境模型管理制度。

在流域水環(huán)境模型的管理制度方面，EPA為美國流域水環(huán)境模型的主要管理機(jī)構(gòu)，其科學(xué)咨詢辦公室(OSA)下設(shè)的法規(guī)環(huán)境模擬監(jiān)管委員會(huì)(CREM)建立了較完善的模型信息庫，目前已列入包括EPA、其他研究機(jī)構(gòu)(如美國農(nóng)業(yè)部、美國地質(zhì)調(diào)查局、美國陸軍工程兵團(tuán))或公司等開發(fā)的流域、生態(tài)、受納水體等各類模型共計(jì)97套，并詳細(xì)介紹了各模型一般性信息(如模型名稱、簡介、關(guān)鍵詞、技術(shù)服務(wù)聯(lián)絡(luò)方式、模型開發(fā)者聯(lián)系方式、模型網(wǎng)站、最新版本的實(shí)質(zhì)性變化、未來模型開發(fā)的路線圖)、模型用戶信息(如模型運(yùn)行的軟硬件環(huán)境、下載鏈接、模型需要輸入的數(shù)據(jù)類別、污染負(fù)荷的加載方式、模型輸出數(shù)據(jù)的類別、用戶手冊、其他技術(shù)性文檔、已有的技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)、對(duì)用戶的要求等)和模型結(jié)構(gòu)信息(如模型所能解決的物理問題、模型結(jié)構(gòu)及使用的理論方法、模型評(píng)估報(bào)告、模型使用的主要限制條件、模型案例鏈接等)。

在流域水環(huán)境模型法規(guī)化認(rèn)證方面，目前EPA還沒有建立系統(tǒng)的流域水環(huán)境模型法規(guī)化認(rèn)證制度，同時(shí)即使流域水環(huán)境模型列入EPA模型信息庫也并不代表其已被EPA所認(rèn)證，也并不保證使用者在應(yīng)用具體流域水環(huán)境模型時(shí)模擬結(jié)果的正確性和合理性。為了保證流域水環(huán)境模型的正確使用，EPA建議模型使用者自行通過收集、分析期刊發(fā)表的論文成果或成立專門的同行評(píng)審委員會(huì)，來對(duì)模型的有效性進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)盡可能使用公開的且源代碼可得的流域水環(huán)境模型。為此，EPA積極資助大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)或公司進(jìn)行相關(guān)模型的開發(fā)、測評(píng)和模型間比較等工作，為如何選擇、應(yīng)用合適的流域水環(huán)境模型解決具體類型環(huán)境問題提供建議。如針對(duì)TMDL計(jì)劃，EPA資助德照科技公司(Tetra Tech，Inc.)開展了“TMDL模型評(píng)估與研究需求”研究項(xiàng)目，通過評(píng)估表格的形式對(duì)TMDL中可選用的60多種模型的模擬能力、適用性和適用范圍等進(jìn)行了詳細(xì)的評(píng)估對(duì)比[11]。根據(jù)評(píng)估結(jié)果，EPA在2009年發(fā)布了《環(huán)境模型開發(fā)、評(píng)估及應(yīng)用指南》，其附帶模型評(píng)估的最佳實(shí)踐說明詳細(xì)描述了模型評(píng)估的方法、目標(biāo)及流程等信息[12]。

在流域水環(huán)境模型的法規(guī)化應(yīng)用方面，EPA積極指導(dǎo)各州、區(qū)、地方政府和流域機(jī)構(gòu)等依據(jù)流域水環(huán)境模型技術(shù)實(shí)施流域水環(huán)境保護(hù)規(guī)劃。EPA認(rèn)為，模型的篩選應(yīng)綜合考慮模型的適用性、可靠性、可用性等相關(guān)因素[13]，但強(qiáng)調(diào)實(shí)際模型使用者在具體方案的選擇上保留自由裁量權(quán)。EPA先后發(fā)布了《流域恢復(fù)與保護(hù)規(guī)劃開發(fā)手冊》、《TMDL模型評(píng)估與研究需求》等技術(shù)手冊指導(dǎo)具體流域規(guī)劃中模型的篩選和使用[14]。由于流域水環(huán)境模型所需的數(shù)據(jù)量巨大，EPA還編制了《項(xiàng)目規(guī)劃建模型的質(zhì)量保證指南》，指導(dǎo)用戶根據(jù)模型特點(diǎn)和具體規(guī)劃的應(yīng)用需求，檢驗(yàn)流域水環(huán)境模型的輸入數(shù)據(jù)質(zhì)量，保證模型方法的正確使用[15]。

在流域水環(huán)境模型的支持維護(hù)方面，EPA直接主持或資助了SWMM、SWAT、BASINS等眾多適用于不同流域特征的模型系統(tǒng)的開發(fā)和版本維護(hù)、模型詳細(xì)使用手冊和技術(shù)說明書的發(fā)布更新等工作，還通過定期召開模型大會(huì)等形式積極推廣模型應(yīng)用，并為模型使用提供技術(shù)指導(dǎo)[16]。

2.2 歐 盟

歐盟在流域水環(huán)境模型的研究和實(shí)踐領(lǐng)域也有較長歷史，相關(guān)法律在流域水環(huán)境模型對(duì)水環(huán)境管理和規(guī)劃的支撐作用方面也給予了充分的支持。2000年10月，歐盟通過的“水框架指令”(WFD)是歐洲水資源管理經(jīng)驗(yàn)的集中體現(xiàn)，也是歐盟水環(huán)境保護(hù)最重要的一個(gè)基礎(chǔ)性文件。WFD創(chuàng)造性地提出了基于河流自然地理和水文要素的流域水體管理方式，而不是基于國家行政與政治邊界。同時(shí)，WFD明確了流域水環(huán)境模型對(duì)于環(huán)境規(guī)劃的重要性，認(rèn)為流域水環(huán)境模型能以一個(gè)相對(duì)結(jié)構(gòu)化的有序方式，表現(xiàn)不同水資源系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)和用戶之間重要的互相依賴和交互作用，利用流域水環(huán)境模型可對(duì)備選的工程結(jié)構(gòu)、不同的運(yùn)行分配政策以及關(guān)于未來流量、技術(shù)、成本和社會(huì)法律要求的不同假設(shè)等的經(jīng)濟(jì)與物理結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，從而基于對(duì)這些目標(biāo)和假設(shè)的考慮，確定最佳決策[17]。

在流域水環(huán)境模型的管理和法規(guī)化認(rèn)證制度方面，考慮到歐盟各國在萊茵河、多瑙河等國際河流的水污染治理和流域管理等領(lǐng)域已有豐富的經(jīng)驗(yàn)，流域水環(huán)境模型模擬技術(shù)應(yīng)用已相當(dāng)成熟，WFD并沒有對(duì)流域水環(huán)境模型的法規(guī)化應(yīng)用進(jìn)一步列出模型清單或推薦模型。但從歐盟流域管理實(shí)踐案例來看，歐盟內(nèi)部主要應(yīng)用的流域水環(huán)境模型為DRAINMODE、ECM、MIKE-11、SIMCAT、TOMACT、TOPCAT、QUAL2K等開源模型[2]87。相關(guān)流域水環(huán)境模型在空間上覆蓋了流域陸地地表和水域，且能較綜合和全面地模擬出流域水環(huán)境水體的各項(xiàng)指標(biāo)。

在流域水環(huán)境模型應(yīng)用技術(shù)和模型信息的交流方面，歐盟主要通過定期的模型研討會(huì)等交換模型評(píng)估結(jié)果、模型參數(shù)等相關(guān)成果，保障流域水環(huán)境模型的正確、合理應(yīng)用。

2.3 英 國

英國對(duì)流域水環(huán)境模型法規(guī)化的研究和管理也充分體現(xiàn)了自己的特色。英國環(huán)境保護(hù)政策的主管部門是英國環(huán)境、食品和農(nóng)村事務(wù)部(DEFRA)，DEFRA下屬英國環(huán)境署(EA)是英國最主要的環(huán)境保護(hù)和污染監(jiān)管政府機(jī)構(gòu)，也是英國最主要的模型支持和認(rèn)證機(jī)構(gòu)。

在流域水環(huán)境模型的管理制度方面，EA通過下設(shè)模型研發(fā)和評(píng)價(jià)方面的專門委員會(huì)，以一系列技術(shù)指南的形式評(píng)估了針對(duì)流域污染源對(duì)水環(huán)境潛在影響分析的主要預(yù)測模型及其適用條件。如《地表水和地下水污染影響評(píng)估指南》中推薦了54種適合河流、湖泊、水庫、河口、海域等不同條件下的水環(huán)境預(yù)測的模型系統(tǒng)，同時(shí)較詳細(xì)地列出了各模型的適用要求，以指導(dǎo)地方環(huán)境保護(hù)部門評(píng)估模擬需求和模型模擬能力，合理選擇模型系統(tǒng)[18]。

在流域水環(huán)境模型的支持、維護(hù)方面，主要由英國政府支持的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)。如英國自然環(huán)境研究理事會(huì)(NERC)作為英國最重要的研究性公共組織之一，也是英國環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域科研、培訓(xùn)與知識(shí)交流的主要資助、管理與戰(zhàn)略指導(dǎo)機(jī)構(gòu)。NERC在推進(jìn)主要流域水環(huán)境模型相關(guān)的基金資助、研究管理、培訓(xùn)以及知識(shí)交流等方面也開展了大量的工作，其下屬的生態(tài)與水文研究中心(CEH)推薦了一系列的流域水環(huán)境模型，如WINFAP-FEH、IH-FLOODS、HYDATA、HYRAD、Lake-Modeling、LOW-FLOWS-2000、PC-IHACRES、PC-QUASAR、QUESTOR、RAPID 2.1、ReFH、RFFS、RIVPACS、STARBUGS等，涵蓋了洪水預(yù)估、降雨預(yù)測、河流與湖泊的水動(dòng)力學(xué)特性、流域水質(zhì)管理與生態(tài)評(píng)估等多個(gè)方面。

2.4 中國臺(tái)灣地區(qū)

中國臺(tái)灣地區(qū)在流域水環(huán)境模型法規(guī)化建設(shè)方面，充分借鑒了歐美的歷史經(jīng)驗(yàn)，體現(xiàn)了自己的水情社情，其主要特點(diǎn)是要求明確、寬嚴(yán)相濟(jì)，具體工作由中國臺(tái)灣地區(qū)行政院環(huán)境保護(hù)署明確負(fù)責(zé)。2011年，中國臺(tái)灣地區(qū)行政院環(huán)境保護(hù)署頒布了《環(huán)境影響評(píng)估河川水質(zhì)評(píng)估模式技術(shù)規(guī)范》，提出了為保證有關(guān)開發(fā)建設(shè)單位在河川水質(zhì)評(píng)估模擬時(shí)有一致的步驟與方法，應(yīng)綜合考慮模擬區(qū)域水文和流域特性、開發(fā)行為與區(qū)域環(huán)境特性、模型的適用條件等因素，選用現(xiàn)階段中國臺(tái)灣地區(qū)行政院環(huán)境保護(hù)署認(rèn)可的模型進(jìn)行預(yù)測分析[19]。

在流域水環(huán)境模型的管理和認(rèn)證方面，中國臺(tái)灣地區(qū)行政院環(huán)境保護(hù)署基于美國的流域水環(huán)境模型應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在《環(huán)境影響評(píng)估河川水質(zhì)評(píng)估模式技術(shù)規(guī)范》中明確提出了臺(tái)灣地區(qū)目前認(rèn)可的流域水環(huán)境法規(guī)化模型清單，包括簡單的質(zhì)量平衡公式，以及BASINS、SWMM、QUAL2K、WASP等。相關(guān)流域水環(huán)境模型均技術(shù)成熟、應(yīng)用歷史較長，可充分滿足流域管理和河流、湖泊等不同類型水體水質(zhì)模擬的具體需求。

在流域水環(huán)境模型的支持方面，中國臺(tái)灣地區(qū)行政院環(huán)境保護(hù)署結(jié)合臺(tái)灣地區(qū)的實(shí)際流域特征，發(fā)布了各流域水環(huán)境模型使用指南和推薦參數(shù)等[20]，相關(guān)流域水環(huán)境模型在使用當(dāng)中需遵照模型使用指南要求，合理選取模型參數(shù)，以保證相關(guān)流域水環(huán)境模型在環(huán)境影響評(píng)價(jià)和環(huán)境管理中的合理使用。

需要指出的是，中國臺(tái)灣地區(qū)行政院環(huán)境保護(hù)署除認(rèn)可的流域水環(huán)境法規(guī)化模型清單外，并不禁止選用流域水環(huán)境法規(guī)化模型清單外的其他模型，但要求在使用其他模型時(shí)應(yīng)先報(bào)送相關(guān)技術(shù)材料至中國臺(tái)灣地區(qū)行政院環(huán)境保護(hù)署進(jìn)行模型評(píng)估和模型審查，具體包括模型程序、模型現(xiàn)有應(yīng)用案例及其模擬與驗(yàn)證結(jié)果、其他模型與認(rèn)可模型的比對(duì)結(jié)果等。

3 中國流域水環(huán)境模型法規(guī)化應(yīng)用的問題

3.1 模型應(yīng)用現(xiàn)狀分析

中國流域水環(huán)境模型研究和應(yīng)用的歷史相對(duì)較短。長期以來，由于中國水環(huán)境領(lǐng)域基礎(chǔ)理論研究不足，特別是開展流域水環(huán)境模型應(yīng)用研究所必須的長系列的水文、水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)不足等原因的限制，中國流域水環(huán)境模型研究工作和國外比依然有較大差距[21-22]。典型模型應(yīng)用案例主要為直接利用國外現(xiàn)有的成熟機(jī)制模型，或根據(jù)課題需要，結(jié)合研究區(qū)具體特征對(duì)模型加以修正[23-25]。盡管出現(xiàn)了一些基于非點(diǎn)源污染發(fā)生機(jī)制的原發(fā)性模型成果，但往往對(duì)模型的后續(xù)討論較少，研究缺乏連續(xù)性，實(shí)際應(yīng)用遠(yuǎn)不及AGNPS、SWAT、BASINS等國外模型廣泛[26]。

目前，中國流域水環(huán)境模型法規(guī)化制度尚是空白，也沒有受納水體、流域模擬等模型法規(guī)化認(rèn)證方法和技術(shù)導(dǎo)則。本研究嘗試通過文獻(xiàn)調(diào)研摸清中國流域水環(huán)境模型應(yīng)用現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上，展開了全國范圍內(nèi)環(huán)境管理人員和技術(shù)人員的問卷調(diào)查，系統(tǒng)搜集國內(nèi)相關(guān)環(huán)境保護(hù)管理部門和科研單位模型使用人員對(duì)模型應(yīng)用的反饋意見，以總結(jié)分析中國流域水環(huán)境模型法規(guī)化應(yīng)用所存在的障礙和困難。

3.1.1 文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果

基于中國知網(wǎng)學(xué)術(shù)文獻(xiàn)總庫(CNKI)，以“篇名、關(guān)鍵詞、摘要”為檢索項(xiàng)，檢索了2001年1月至2013年12月發(fā)表的流域水環(huán)境模型研究的全部文獻(xiàn)，并且對(duì)無關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行剔除，提取流域水環(huán)境模型的中文文獻(xiàn)共計(jì)1 151篇，然后將所得的文獻(xiàn)提取相關(guān)信息建立流域水環(huán)境模型的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫，以便于后續(xù)對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)分析。

根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果，目前中國水環(huán)境保護(hù)、水資源管理、水環(huán)境規(guī)劃和流域總量控制等領(lǐng)域主要應(yīng)用的流域水環(huán)境模型有SWAT、WEPP、AGNPS、AnnAGNPS、SWMM、TOPMODEL、HSPF、DRAINMOD、BASINS、HEC-HMS等，使用以上10個(gè)流域水環(huán)境模型的共發(fā)表文獻(xiàn)1 071篇，占檢索到的總發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)的93.0%。其中，使用SWAT模型的研究文獻(xiàn)共檢索出483篇，占全部檢索結(jié)果的42.0%；使用WEPP模型的研究文獻(xiàn)共檢索出141篇，占全部檢索結(jié)果的12.3%；使用AGNPS模型的研究文獻(xiàn)共檢索出110篇，占全部檢索結(jié)果的9.6%；使用AnnAGNPS模型的研究文獻(xiàn)共檢索到110篇，占全部檢索結(jié)果的9.6%；使用SWMM模型的研究文獻(xiàn)共檢索到74篇，占全部檢索結(jié)果的6.4%。

此外，文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前中國流域水環(huán)境模型法規(guī)化制度尚是空白，模型的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和法規(guī)化研究與應(yīng)用非常缺乏，尚無受納水體、流域模擬等模型法規(guī)化認(rèn)證方法、推薦模型庫和必要的模型支持技術(shù)體系建設(shè)的相關(guān)研究成果。

3.1.2 問卷調(diào)查結(jié)果

問卷調(diào)查時(shí)間為2014年3月15日至6月20日。問卷調(diào)查涉及各省環(huán)境保護(hù)廳、各市環(huán)境保護(hù)局相關(guān)環(huán)境管理人員以及環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院、中國環(huán)境科學(xué)研究院、各省市環(huán)境科學(xué)研究院等從事環(huán)境保護(hù)規(guī)劃科研單位的一線模型應(yīng)用與環(huán)境規(guī)劃技術(shù)人員，包括本科、碩士、博士不同學(xué)歷和初級(jí)、中級(jí)、副高和高級(jí)等不同職稱的專業(yè)人員。

經(jīng)過問卷篩選，累計(jì)有效問卷122份。其中，環(huán)境管理人員反饋問卷共54份，模型應(yīng)用與環(huán)境規(guī)劃技術(shù)人員反饋問卷共68份。

根據(jù)問卷統(tǒng)計(jì)結(jié)果，環(huán)境管理人員以及模型應(yīng)用與環(huán)境規(guī)劃技術(shù)人員均認(rèn)為當(dāng)前流域水環(huán)境模擬的首要問題包括：模型軟件較復(fù)雜，難以熟練掌握和使用；參數(shù)未經(jīng)過本土化驗(yàn)證；不同模型之間的預(yù)測結(jié)果差異太大；無法選擇合適的模型。模型應(yīng)用中主要難點(diǎn)包括：模型數(shù)據(jù)(特別是水文數(shù)據(jù))獲取困難；模型參數(shù)率定與驗(yàn)證困難；缺乏相應(yīng)的模型及時(shí)交流機(jī)制或平臺(tái)。

3.2 模型法規(guī)化問題總結(jié)

基于中國流域水環(huán)境模型應(yīng)用現(xiàn)狀的調(diào)研總結(jié)，對(duì)比發(fā)達(dá)國家和地區(qū)流域水環(huán)境模型法規(guī)化體系建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，梳理影響中國流域水環(huán)境模型法規(guī)化應(yīng)用的主要問題和障礙。

(1) 直接采用了EPA或歐盟等發(fā)達(dá)國家研發(fā)的流域水環(huán)境模型成果，中國原發(fā)性的流域水環(huán)境模型研究不足。

(2) 由于中國特殊的地理和氣候特征，國外應(yīng)用的流域水環(huán)境模型參數(shù)往往不能滿足中國流域水環(huán)境模擬的需求，需要使用者結(jié)合案例區(qū)實(shí)際情況，重新進(jìn)行參數(shù)的校驗(yàn)工作。同時(shí)，因缺少系統(tǒng)的參數(shù)中國化工作，各流域水環(huán)境模型在中國應(yīng)用的實(shí)際精度評(píng)價(jià)和不確定性尚無法進(jìn)行全面評(píng)估。

(3) 國家環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫沒有構(gòu)建，流域水環(huán)境模型在構(gòu)建和使用過程中缺少大量的河網(wǎng)數(shù)據(jù)、污染源數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、空間屬性數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的支持。輸入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度以及標(biāo)準(zhǔn)化程度較低，對(duì)流域水環(huán)境模型的使用結(jié)果產(chǎn)生不利影響。

(4) 缺少對(duì)流域水環(huán)境模型的適用范圍、選擇依據(jù)、模型校驗(yàn)、精度評(píng)價(jià)等進(jìn)行規(guī)范的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)指南。

4 中國流域水環(huán)境模型法規(guī)化的發(fā)展建議

中國在流域水環(huán)境模型法規(guī)化建設(shè)方面還處于摸索階段，具有法規(guī)化意義的模型技術(shù)指導(dǎo)體系尚空白，流域水環(huán)境模型的標(biāo)準(zhǔn)化和法規(guī)化應(yīng)用還面臨著種種困難和障礙，為此應(yīng)充分學(xué)習(xí)借鑒典型國家和地區(qū)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，積極探索出一條適宜中國國情的流域水環(huán)境模型標(biāo)準(zhǔn)化與法規(guī)化應(yīng)用道路。

(1) 啟動(dòng)流域水環(huán)境模型的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化工作。系統(tǒng)整理國內(nèi)外流域水環(huán)境模型的研究成果，分析具體模型應(yīng)用案例，建立模型庫和模型應(yīng)用的案例庫。結(jié)合流域水環(huán)境模型模擬特征及應(yīng)用條件，基于不同尺度流域模擬需求，優(yōu)選流域水環(huán)境模型進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用，評(píng)估其在中國流域水環(huán)境管理和規(guī)劃、流域總量減排等領(lǐng)域的適用性，提出適用于中國國情和流域特征的標(biāo)準(zhǔn)化模型體系，同時(shí)應(yīng)注重加強(qiáng)流域特征及模型復(fù)雜度間的匹配分析，完善流域水環(huán)境模型的規(guī)范化應(yīng)用步驟。綜合中國流域管理的實(shí)際需求，建議中國可基于流域—控制區(qū)—控制單元分區(qū)體系，以中等復(fù)雜度的流域水環(huán)境模型的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)率定和法規(guī)化應(yīng)用為主(如可采用ECM與QUAL2K模型、GWLF與QUAL2K模型、SPARROW與BATHTUB模型耦合使用，以適應(yīng)我國目前基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不足、模型應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較薄弱等現(xiàn)狀盡快展開模型應(yīng)用)，建立針對(duì)中國流域、氣象、社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征的標(biāo)準(zhǔn)化模型參數(shù)庫，同時(shí)積極推進(jìn)適用于中國國情的中等復(fù)雜度的流域水環(huán)境模型原發(fā)性成果的開發(fā)。在此基礎(chǔ)上，積極展開BASINS、SWAT、WASP、EFDC等復(fù)雜流域水環(huán)境模型或模型系統(tǒng)研究和中國化、法規(guī)化工作，不斷提高中國流域水環(huán)境模型的法規(guī)化應(yīng)用水平。

(2) 加強(qiáng)基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)。流域水環(huán)境模型在構(gòu)建和使用過程中需要大量的河網(wǎng)數(shù)據(jù)、污染源數(shù)據(jù)、水質(zhì)水文監(jiān)測數(shù)據(jù)、空間屬性數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)等，數(shù)據(jù)的精度、準(zhǔn)確度以及匹配程度等均會(huì)對(duì)流域水環(huán)境模型的使用結(jié)果產(chǎn)生重要影響。為提高流域水環(huán)境模型模擬的精度，需盡快開展基礎(chǔ)信息的監(jiān)測、統(tǒng)計(jì)、處理和分析，建立中國的流域水環(huán)境基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫，為流域水環(huán)境模型法規(guī)化建設(shè)和應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

(3) 推動(dòng)流域水環(huán)境模型法規(guī)化應(yīng)用，發(fā)揮流域水環(huán)境模型對(duì)管理決策的支撐作用。積極推進(jìn)流域水環(huán)境模型在環(huán)境管理與規(guī)劃中的應(yīng)用，以導(dǎo)則或指南的形式形成具體應(yīng)用規(guī)范，促進(jìn)流域水環(huán)境模型應(yīng)用的程序化和標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)相關(guān)流域水環(huán)境模型對(duì)流域水質(zhì)多情景的預(yù)測、判斷和分析，為環(huán)境管理決策者提供借鑒和思考，發(fā)揮流域水環(huán)境模型對(duì)具體流域規(guī)劃、流域管理和總量減排目標(biāo)的確定等行政決策的支撐作用。

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