摘要:南水北調(diào)中線調(diào)水工程是為了解決華北地區(qū)缺水問(wèn)題而采取的特大型調(diào)水工程,水源區(qū)地理特征是調(diào)水水量和水質(zhì)的重要基礎(chǔ)。然而,從目前的研究現(xiàn)狀看,對(duì)水源區(qū)邊界、面積、河流長(zhǎng)度等主要特征參數(shù)和水資源特征系統(tǒng)梳理不足,水資源利用仍存在一些問(wèn)題?;诖?,從地理學(xué)的角度,借助地理信息技術(shù)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,結(jié)合實(shí)地調(diào)研,對(duì)南水北調(diào)中線水源區(qū)主要特征參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)梳理;分析和總結(jié)水資源特征、水資源開(kāi)發(fā)利用演變過(guò)程以及存在的問(wèn)題;基于水資源適應(yīng)性利用理論,結(jié)合南水北調(diào)中線水源區(qū)實(shí)際,提出其水資源適應(yīng)性利用的研究思路和戰(zhàn)略措施建議。研究成果對(duì)保障南水北調(diào)中線可持續(xù)調(diào)水、支撐水源區(qū)水資源開(kāi)發(fā)利用和協(xié)同管理提供技術(shù)支撐。
關(guān)鍵詞:南水北調(diào)中線調(diào)水工程;水源區(qū);特征參數(shù);水資源開(kāi)發(fā)利用;水資源適應(yīng)性利用
中圖分類號(hào):TV213.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):
16721683(2018)04004208
Hydrological characteristics and adaptive utilization of water resources in water source area of the Middle Route of SouthtoNorth Water Diversion Project
ZUO Qiting1,2,WANG Yan1,TAO Jie1,2,HAN Chunhui1,WANG Xin1
(
1.School of Water Conservancy & Environment,Zhengzhou University,Zhengzhou 450001,China; 2.Center for Water Science Research,Zhengzhou University,Zhengzhou 450001,China
)
Abstract:
The Middle Route of SouthtoNorth Water Diversion Project is a major water diversion project to alleviate the water crisis in North China,and the geographical characteristics in its water source area are important for ensuring the quantity and quality of the diverted water.However,the current research is inadequate on the main [JP+3]characteristic parameters such as boundary,area,and river length of the water source area or on the water resources characteristics.There are still some problems in water resources utilization.In view of this,we systematically teased out the main characteristic parameters of the water source area in the Middle Route of SouthtoNorth Water Diversion Project from the geographical perspective by using geographic information technology,statistical methods,and field investigation.We analyzed and summarized the characteristics of water resources,the development and utilization process of water resources,and the existing problems thereof.In view of the reality of the water source area of the Middle Route of SouthtoNorth Water Diversion Project,we put forward a research approach and strategic measures on adaptive utilization of water resources based on the theory of adaptive utilization of water resources.The results will provide technical supports for ensuring sustainable water diversion in the Middle Route of SouthtoNorth Water Diversion Project and for development,utilization and collaborative management of water resources in the water source area.
Key words:
Middle Route of SouthtoNorth Water Diversion Project; water source area; characteristic parameters; water resources development and utilization; adaptive utilization of water resources
受人類活動(dòng)和氣候變化的影響,水系統(tǒng)特征會(huì)發(fā)生或多或少的變化,比如,氣溫、蒸散發(fā)、降水量的增加或減少,同時(shí)也會(huì)引起徑流過(guò)程和特征參數(shù)的變化。水資源的開(kāi)發(fā)利用必須要適應(yīng)這些變化,緩解其帶來(lái)的不利影響,以應(yīng)對(duì)因環(huán)境變化帶來(lái)的水系統(tǒng)變化。南水北調(diào)中線工程作為我國(guó)一項(xiàng)特大型調(diào)水工程,在極大程度上解決了華北區(qū)域的水資源短缺問(wèn)題,了解水源區(qū)的水資源情況及主要特征有利于保障調(diào)水工程的順利開(kāi)展。因此,理清南水北調(diào)中線水源區(qū)的主要特征參數(shù)及水資源開(kāi)發(fā)利用問(wèn)題,開(kāi)展變化環(huán)境下的水資源適應(yīng)性利用研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
目前,國(guó)內(nèi)外有關(guān)環(huán)境變化對(duì)流域、水文、水資源利用的影響方面開(kāi)展了大量的研究工作[14]。關(guān)于南水北調(diào)中線水源區(qū)的水資源開(kāi)發(fā)利用方面,國(guó)內(nèi)學(xué)者主要是從水質(zhì)、水量和水資源調(diào)度三個(gè)方面開(kāi)展的。如封光寅等[5]、金旸等[6]分析了丹江口庫(kù)區(qū)水質(zhì)及水源區(qū)的氣候變化趨勢(shì),對(duì)選擇合理的水量調(diào)度方式提供參考;劉勇等[7]、冉篤奎等[8]對(duì)丹江口水庫(kù)的徑流量進(jìn)行模擬與預(yù)測(cè),為水資源調(diào)度提供依據(jù)。在水資源適應(yīng)性利用研究上,國(guó)內(nèi)外主要集中于從宏觀層面進(jìn)行分析,如Lempert等[9]、PahlWostl C[10]針對(duì)環(huán)境變化引起的水資源脆弱性,提出對(duì)水資源進(jìn)行適應(yīng)性管理;筆者[11]在文中闡述了水資源適應(yīng)性利用的概念、原理、理論機(jī)理等,以及在治水實(shí)踐中的應(yīng)用前景。從目前的研究情況來(lái)看,對(duì)南水北調(diào)中線水源區(qū)的基礎(chǔ)研究尚有不足,對(duì)水源區(qū)的邊界、面積、河流長(zhǎng)度等主要特征參數(shù)和水資源特征缺[HJ1.9mm]乏系統(tǒng)梳理;水資源適應(yīng)性利用以理論方面的研究居多,對(duì)其具體的應(yīng)用指導(dǎo)還很有限。
因此,本文基于地理信息技術(shù),從DEM數(shù)據(jù)中提取出南水北調(diào)中線水源區(qū)邊界,界定其范圍,系統(tǒng)梳理主要特征參數(shù);并對(duì)水源區(qū)進(jìn)行分區(qū),介紹各分區(qū)水資源特征,及水資源開(kāi)發(fā)利用情況;結(jié)合水源區(qū)實(shí)際,利用水資源適應(yīng)性利用理論,提出可行的對(duì)策方案,以滿足調(diào)水及用水要求。
1南水北調(diào)中線水源區(qū)范圍及特征參數(shù)確定
1.1數(shù)據(jù)來(lái)源與方法
本文基于來(lái)自地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)(http://www.gscloud.cn/)的DEM數(shù)據(jù)資料,該數(shù)字高程資料分辨率為30 m×30 m,并以實(shí)地調(diào)研為手段,[JP+1]結(jié)合地理信息系統(tǒng)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法[12],通過(guò)ArcGIS軟件技術(shù)提取河網(wǎng)水系。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)得到流域主要特征參數(shù),并根據(jù)遙感影像和實(shí)際情況對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行修正,確定得出南水北調(diào)中線水源區(qū)主要特征參數(shù)和水系參數(shù),包括水源區(qū)范圍、面積、出口斷面位置、河流長(zhǎng)度、集水面積等,為南水北調(diào)中線水源區(qū)的相關(guān)研究工作提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)支撐。
1.2流域范圍確定
南水北調(diào)中線工程水源區(qū)(以下簡(jiǎn)稱“水源區(qū)”)[CM(22]主要為漢江流域丹江口以上地區(qū),涉及甘肅、陜西、河南、四川、重慶、湖北六?。ㄊ校?,包括漢中、商洛、寶雞、安康、十堰、南陽(yáng)、三門峽、洛陽(yáng)等地市。其核心水源區(qū)位于丹江口庫(kù)區(qū),地處丹江與漢江的匯合處,選取丹江口水庫(kù)出口作為水源區(qū)出口斷面位置(111°29′33″E,32°33′10″N),基于DEM數(shù)據(jù),遵照水系完整性原則,利用ArcGIS中的水文分析模塊
提取流域邊界,見(jiàn)圖1。流域邊界地理坐標(biāo)位置位于106°5′30″-111°32°50′0″E,31°24′54″-34°11′13″N,經(jīng)統(tǒng)計(jì)得到水源區(qū)總集水面積為95 3879 km2,占漢江整個(gè)流域面積的60%。其中陜西省境內(nèi)的集水面積為63 6489 km2,湖北省境內(nèi)集水面積為21 3813 km2,河南省境內(nèi)集水面積為7 2673 km2,分別占水源區(qū)總集水面積的6673%、2241%和762%,其他三?。ㄊ校┚硟?nèi)集水面積較小,共3 0904 km2,占總面積的324%。
1.3主要特征參數(shù)
水源區(qū)屬于亞熱帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū),河流大多分布在山地丘陵中,多年平均氣溫為14 ℃;多年平均降水量為8495 mm(1961-2013年)[13],相比全國(guó)降水平均水平,水源區(qū)降水較為充沛,屬于相對(duì)豐水地區(qū),但區(qū)域內(nèi)降水分布較為不均,全年大部分降水集中在6月-9月;水源區(qū)多年平均徑流量約為411億m3,是漢江中下游的2倍多,約占整個(gè)漢江干流的70%[14]。
水源區(qū)內(nèi)河流水系較為發(fā)育,大小支流眾多,有近5 900條,河流流域面積在100~1 000 km2之間的有210多條,超過(guò)1 000 km2的有20條左右[15],漢江的兩條最大支流——丹江和堵河的流域面積均在10 000 km2以上。在1961年-2013年期間,[HJ1.83mm]丹江口水庫(kù)年均入庫(kù)流量約1 152億m3/s,其中,漢江流域占64%,堵河占11%,丹江及其他小支流占25%[16]。此外,水源區(qū)內(nèi)還建有喜河水庫(kù)、石泉水庫(kù)、安康水庫(kù)、石門水庫(kù)等較大型水利工程。為定量確定水源區(qū)主要特征參數(shù),本文通過(guò)采取實(shí)地調(diào)研等措施,并基于獲取的DEM數(shù)據(jù),利用ArcGIS軟件提取出水源區(qū)的水系圖,在此基礎(chǔ)上,對(duì)水源區(qū)內(nèi)主要干支流的河長(zhǎng)、集水面積、地理位置坐標(biāo)等特征參數(shù)分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì),統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。
從表中可以看出,水源區(qū)內(nèi)丹江和堵河是漢江流域的兩條最大支流,其河流長(zhǎng)度分別為38262 km、32043 km,集水面積分別為16 13636 km2、12 45033 km2,分別占漢江流域的1692%和1305%。而漢江作為長(zhǎng)江最長(zhǎng)的一條支流,在水源區(qū)內(nèi)的集水面積為95 3879 km2,河長(zhǎng)為93870 km,[JP+1]占漢江干流總長(zhǎng)的59%,漢江起源于陜西省境內(nèi)寧強(qiáng)縣,有南源、中源、北源三個(gè)源頭,其中南源為位于勉縣的玉帶河,中源則為位于寧強(qiáng)縣北嶓冢山的漾水,位于留壩縣的沮水為北源。本文根據(jù)由DEM數(shù)據(jù)得到的水源區(qū)范圍圖,選取沮水為漢江流域的河源。水源區(qū)中北部水系分布較南部更為密集,支流較多且長(zhǎng),其中北部的主要支流由西向東包括褒河、湑水河、酉水河、子午河、旬河、金錢河、丹江等;南部支流由西向東主要有玉帶河、牧馬河、任河、嵐河、堵河等。為了橫向?qū)Ρ戎饕芍Я鲝搅髁看笮?,查閱有關(guān)文獻(xiàn),列出1970-2005年期間的區(qū)內(nèi)主要河流多年平均徑流量值[1314,1718],見(jiàn)表1。
2南水北調(diào)中線水源區(qū)水資源開(kāi)發(fā)利用問(wèn)題
2.1分區(qū)水資源特征
根據(jù)全國(guó)水資源分區(qū),漢江上游的丹江口庫(kù)區(qū)以上地區(qū)為一個(gè)水資源三級(jí)區(qū)。為了便于對(duì)各區(qū)域水資源特征進(jìn)行分析,需要對(duì)水資源進(jìn)行分區(qū)。由圖1可看出,漢江與丹江為調(diào)水水源(丹江口水庫(kù))的主要組成部分,[HJ2.2mm]而漢江主要流經(jīng)漢中、安康市和十堰三市,丹江主要流經(jīng)商洛、南陽(yáng)二市,因此,本文按照水資源三級(jí)分區(qū)套地級(jí)市行政分區(qū)的原則將該水源區(qū)劃分為五個(gè)分區(qū),見(jiàn)圖2。其中,1區(qū)為漢江漢中區(qū)、2區(qū)為漢江安康區(qū)、3區(qū)為丹江商洛區(qū)、4區(qū)為漢江十堰區(qū)、5區(qū)為丹江南陽(yáng)區(qū),表2顯示了水源區(qū)內(nèi)各分區(qū)的水資源特征。
由表2可知,漢江漢中區(qū)以漢中市為主,包括漢中市的漢臺(tái)區(qū)及勉縣、留壩、佛坪、城固、西鄉(xiāng)、洋縣六縣全境,略陽(yáng)、寧強(qiáng)二縣的東部,南鄭縣北部,鎮(zhèn)巴縣東北部以及寶雞市的太白縣和鳳縣東部。所轄面積為23 65411 km2,占總面積的2480%,在1971-2010年期間,區(qū)域多年平均降水量、水資源量和氣溫分別為95030 mm、14625億m3、1360 ℃。
漢江安康區(qū)以安康市為主,包括安康市的寧陜、旬陽(yáng)、漢陰、石泉、白河、鎮(zhèn)坪、平利、嵐皋、紫陽(yáng)等九縣和漢濱區(qū)全境,以及重慶市的城口縣北部。所轄面積為26 12332 km2,占總面積的2739%,1971-2010年期間,區(qū)域內(nèi)多年平均降水量、水資源量和氣溫分別為90010 mm、10655億m3、1440 ℃。
漢江十堰區(qū)以十堰市為主,包括十堰市下轄的丹江口市、張灣區(qū)、鄖陽(yáng)區(qū)、茅箭區(qū)以及竹山、鄖西和竹溪三縣,還包含房縣西部和神農(nóng)架林區(qū)西北部的部分區(qū)域。所轄面積為 21 07604 km2,占總面積的2210%,1971-2010年期間,區(qū)域多年平均降水量、水資源量和氣溫分別為89900 mm、8498億m3、1520 ℃。
丹江商洛區(qū)以商洛市為主,包含商洛市的商州區(qū)以及鎮(zhèn)安、丹鳳、商南、山陽(yáng)和柞水五縣。所轄面積為16 74821 km2,占總面積的1755%,1971-2010年期間,區(qū)域多年平均降水量、水資源量和氣溫分別為75800 mm、4420億m3、1350 ℃。
丹江南陽(yáng)區(qū)以南陽(yáng)市的淅川、西峽二縣為主,還包括三門峽市的盧氏縣南部以及洛陽(yáng)市的欒川縣西部的小部分區(qū)域。所轄面積為7 78622 km2,占總面積的816%,1971-2010年期間,區(qū)域多年平均降水量、水資源量和氣溫分別為82360 mm、2060億m3、1540 ℃。
2.2水資源開(kāi)發(fā)利用演變過(guò)程
(1)建國(guó)前,農(nóng)業(yè)灌溉是水源區(qū)內(nèi)最主要的水資源開(kāi)發(fā)利用模式。歷史上,漢江上游流域處于十分關(guān)鍵的軍事地理位置,對(duì)水源區(qū)工農(nóng)業(yè)發(fā)展與水利建設(shè)影響頗深,為此,興建了山河堰(位于褒河)和高堰、楊鎮(zhèn)堰、五門堰(位于湑水河)等一些較為重要的水利樞紐工程。到解放前夕,水源區(qū)內(nèi)主要建設(shè)有褒惠渠、漢惠渠、湑惠渠等灌溉工程。其中,在1939年,開(kāi)始修建漢惠渠,并于1944年建成,該工程引漢江水灌溉沔縣、褒城兩縣。褒惠渠也于1939開(kāi)始興建,到1942年完成了該工程的大部分。1940年,開(kāi)始進(jìn)行湑惠渠的修建,并于1948年竣工。
(2)20世紀(jì)50-70年代,水源區(qū)內(nèi)逐步興建了大批水利工程與設(shè)施。1955年,完成了強(qiáng)家灣水庫(kù)的建設(shè),該工程是陜西省內(nèi)最早修建的水庫(kù)。作為南水北調(diào)中線工程的核心水源地——丹江口水庫(kù)于1958年9月開(kāi)始修建,初期工程于1974年全部完成,位于長(zhǎng)江支流漢江流域上游,是漢江上最大的水庫(kù)。1968年10月,丹江口水庫(kù)發(fā)電機(jī)組開(kāi)始逐步投入使用,為江漢平原及華中地區(qū)工農(nóng)業(yè)正常生產(chǎn)生活需求提供了可靠的保障。1969年,開(kāi)始石門水庫(kù)灌區(qū)的修建,歷經(jīng)4年多,已于1973年竣工。
(3)20世紀(jì)80-90年代,水源區(qū)開(kāi)始重視水資源綜合利用和水污染防治工作。1988年水電部遞交了《漢江上游干流梯級(jí)開(kāi)發(fā)規(guī)劃報(bào)告》,1993年10月長(zhǎng)江水利委員會(huì)編制了《漢江夾河以下干流綜合利用規(guī)劃報(bào)告》。1994年1月,水利部審查并通過(guò)了長(zhǎng)江水利委員會(huì)提出的《南水北調(diào)中線工程可行性研究報(bào)告》。至此,水源區(qū)內(nèi)流域干流興建大量水利樞紐工程,將深刻改變水源區(qū)內(nèi)流域水資源形勢(shì)。1996年修訂的《水污染防治法》促進(jìn)了流域管理模式的轉(zhuǎn)變,通過(guò)結(jié)合行政區(qū)域管理,對(duì)解決水源區(qū)內(nèi)流域健康問(wèn)題及人水矛盾提供支撐。
(4)21世紀(jì)以后,水資源循環(huán)利用及可持續(xù)利用的思想在水源區(qū)內(nèi)水資源開(kāi)發(fā)利用中的地位愈發(fā)突出。為緩解南水北調(diào)中線工程調(diào)水產(chǎn)生的各種負(fù)面作用,2009年在漢江中下游開(kāi)展了四項(xiàng)治理工程的建設(shè)。2010年12月,作為長(zhǎng)江中下游水污染防治“十一五”規(guī)劃中四個(gè)專項(xiàng)計(jì)劃之一,水利部進(jìn)一步實(shí)施了漢江流域水污染防治計(jì)劃,力圖控制流域的水污染狀況,并緩解南水北調(diào)中線工程帶來(lái)的水環(huán)境影響。2012年,又通過(guò)并實(shí)施了《丹江口庫(kù)區(qū)及上游水污染防治和水土保持“十二五”規(guī)劃》,以科學(xué)調(diào)整水資源利用方案的手段來(lái)進(jìn)一步強(qiáng)化污染的防治管理。為緩解我國(guó)北方地區(qū)的用水矛盾,縮小用水缺口,2014年12月,南水北調(diào)中線工程實(shí)行全線通水。
2.3水資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題
建國(guó)后,我國(guó)對(duì)漢江上游水資源展開(kāi)了大規(guī)模的開(kāi)發(fā)利用,取得了顯著的成效,并逐步建成以堤防為主,干支流水庫(kù)聯(lián)合攔蓄的防汛救災(zāi)體系。1974年完成了丹江口水利樞紐初期工程的全部建設(shè),總裝機(jī)容量達(dá)90萬(wàn)kW,為漢江流域最大的水電站。此外,又建有喜河、石泉、安康、黃龍灘、石門等較大型水利工程。很大程度地緩解了水源區(qū)的防洪抗旱問(wèn)題,并發(fā)揮出了一定的發(fā)電、灌溉、航運(yùn)等效益。
然而,對(duì)水源區(qū)的開(kāi)發(fā)利用及丹江口水庫(kù)的建設(shè)在促進(jìn)各地經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的同時(shí),也帶來(lái)了大量的生態(tài)環(huán)境和水資源問(wèn)題,而這些問(wèn)題的集中凸顯和日益尖銳,不僅限制了水資源的可持續(xù)利用,也對(duì)整個(gè)水源區(qū)的調(diào)水工作造成了不利影響:
(1)影響漢江中下游的用水情況。南水北調(diào)中線工程的建設(shè)不僅會(huì)改變流域內(nèi)的水文地貌特征,也可能改變河流的天然徑流模式和年內(nèi)分配特點(diǎn)[19],同時(shí)中線調(diào)水還造成了漢江水位的持續(xù)偏低,從而對(duì)漢江中下游的水資源利用造成了不利影響。隨著人們生活水平的提高及經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,水源區(qū)內(nèi)工業(yè)和農(nóng)業(yè)用水不斷擠占中下游地區(qū)的生活用水和生態(tài)需水,使得漢江流域中下游可利用水資源數(shù)量呈逐年降低的趨勢(shì)。
(2)水污染情況日益嚴(yán)重。區(qū)域內(nèi)面源污染情況較為嚴(yán)重,由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中化肥、農(nóng)藥的不合理使用,生活垃圾以及家畜糞便等隨地表徑流進(jìn)入河網(wǎng),對(duì)水體水質(zhì)造成一定的影響;此外,區(qū)域內(nèi)點(diǎn)源污染沒(méi)有得到有效控制,其治理情況同樣堪憂,部分地區(qū)的生活污水和工業(yè)廢水往往未經(jīng)處理即直接排入河道,加之排污口的不合理設(shè)置,使區(qū)域內(nèi)水體水質(zhì)受到嚴(yán)峻威脅。這些都會(huì)加重水源區(qū)內(nèi)流域的水污染情況,導(dǎo)致區(qū)域可用水量及可調(diào)水量減少,影響當(dāng)?shù)鼐用裆睢?/p>
[BT(2+1]3南水北調(diào)中線水源區(qū)水資源適應(yīng)性利用研究思路與建議
3.1研究水資源適應(yīng)性利用的必要性
隨著人類活動(dòng)的加劇和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,各種水利樞紐工程大量興建,特別是南水北調(diào)中線工程的實(shí)施,使得原始的自然平衡遭到破壞,導(dǎo)致極端氣候事件頻繁發(fā)生,各地的旱澇災(zāi)害也層出不窮,水系統(tǒng)受氣候和流域水文特性及人類活動(dòng)等影響日益嚴(yán)重,要保障水資源的循環(huán)利用及可持續(xù)利用,必須針對(duì)這些變化而做出適應(yīng)性的調(diào)整,在保持水資源承載力不退化的同時(shí),使其處于可接受的范圍之內(nèi)。因此,將水資源適應(yīng)性利用(adaptive utilization of water resources,簡(jiǎn)稱AUWR)定義為一種在遵循自然規(guī)律和社會(huì)發(fā)展規(guī)律的前提下,適應(yīng)人類活動(dòng)、氣候變化等環(huán)境變化,同時(shí)保障水系統(tǒng)良性循環(huán)的水資源利用方式[11]。
在人類活動(dòng)影響方面,水系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、人文生態(tài)系統(tǒng)息息相關(guān)、互相交織,人類活動(dòng)雖然促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,給人民生活帶來(lái)了便利,但與此同時(shí),對(duì)水系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境也產(chǎn)生了一定的消極影響。南水北調(diào)中線工程的開(kāi)展和調(diào)水量的不斷累積增加,以及水源區(qū)周邊居民產(chǎn)生的日常生活污水、農(nóng)業(yè)污水,一些工廠和企業(yè)排放的工業(yè)污水都流入丹江口庫(kù)區(qū),導(dǎo)致丹江口水庫(kù)的水質(zhì)下降,不僅影響著調(diào)水工程的實(shí)施,使得可調(diào)水量減少,也對(duì)水源區(qū)內(nèi)河流的健康及流域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生著威脅,并在一定程度上減少了漢江下游流域的水量。傳統(tǒng)的水資源開(kāi)發(fā)利用模式無(wú)法避免地會(huì)對(duì)水源區(qū)的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的負(fù)面效應(yīng),為了緩和用水矛盾,解決漢江下游居民的用水減少,應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同情況及時(shí)調(diào)整水資源利用方式,以適應(yīng)人類活動(dòng)帶來(lái)的水系統(tǒng)變化,使調(diào)水后的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、水資源利用和自然環(huán)境保護(hù)都處于互相適應(yīng)、和諧共處的穩(wěn)定關(guān)系。
在氣候變化影響方面,目前國(guó)內(nèi)外愈發(fā)重視氣候變化的影響,而降水、氣溫等氣候潛在變化和極端氣候事件的發(fā)生相對(duì)影響著水資源量、蒸發(fā)量和可用水量等水資源特征參數(shù)。而降水及潛在蒸發(fā)量等氣候因素的變化是導(dǎo)致水源區(qū)流域徑流量多少的關(guān)鍵性因素,對(duì)可調(diào)水量的動(dòng)態(tài)變化起著十分重要的作用,嚴(yán)重影響著受水區(qū)的水資源分配情況。如果對(duì)處理氣候變化下的水文和水資源利用影響準(zhǔn)備不足,可能無(wú)法保證水源區(qū)的供水、能源生產(chǎn)、生態(tài)和環(huán)境用水得到有效滿足[20],使丹江口水庫(kù)的供水及水力發(fā)電等都會(huì)面臨更大的風(fēng)險(xiǎn)。水資源的開(kāi)發(fā)利用應(yīng)當(dāng)根據(jù)氣候變化影響下的調(diào)水量變化而隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整,在保證水源區(qū)內(nèi)居民生活生產(chǎn)用水的同時(shí),解決受水區(qū)的缺水問(wèn)題,并逐漸緩解對(duì)漢江下游徑流的影響。因此,必須對(duì)水資源進(jìn)行適應(yīng)性利用和管理,針對(duì)未來(lái)可能的氣候變化趨勢(shì),及時(shí)做出調(diào)整,開(kāi)展科學(xué)合理的適應(yīng)性對(duì)策研究,來(lái)緩解氣候變化給水源區(qū)帶來(lái)的水資源和能源短缺、洪水干旱風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境功能退化等水資源問(wèn)題。
3.2水資源適應(yīng)性利用的研究思路
水資源適應(yīng)性利用是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,需要遵循自然規(guī)律和人類社會(huì)發(fā)展規(guī)律,不能隨意地、無(wú)規(guī)則地去適應(yīng)環(huán)境變化。本文應(yīng)用人水和諧理論和水資源可持續(xù)利用理論,并以此為理論基礎(chǔ)和依據(jù),以人水系統(tǒng)為研究對(duì)象,將水資源適應(yīng)性利用的研究思路分為關(guān)鍵影響因子識(shí)別、水資源適應(yīng)性利用評(píng)估、方案優(yōu)選與制定三方面,如圖3,僅僅是對(duì)水資源適應(yīng)性利用研究的一些思考。
(1)關(guān)鍵影響因子識(shí)別。
對(duì)人水關(guān)系的相關(guān)性,及人水系統(tǒng)之間的相互作用機(jī)理展開(kāi)分析,掌握人水關(guān)系的演變規(guī)律和過(guò)程,在此基礎(chǔ)上,找出影響人水系統(tǒng)和人水關(guān)系的重要因素,并識(shí)別關(guān)鍵影響因子,結(jié)合水資源可持續(xù)性利用和人水和諧的評(píng)判準(zhǔn)則量化方法,進(jìn)一步研究得出水資源適應(yīng)性利用的評(píng)判準(zhǔn)則和指標(biāo)。
(2)水資源適應(yīng)性利用評(píng)估。
為了合理制定水資源適應(yīng)性利用方案,在此之前,需要對(duì)環(huán)境變化下水資源適應(yīng)性利用的整體水平和效果進(jìn)行定量評(píng)估。首先基于影響因子的識(shí)別和評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定,構(gòu)建其評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,然后研究計(jì)算水資源適應(yīng)性利用測(cè)度,評(píng)估其利用水平高低。
(3)方案優(yōu)選與制定。
想要解決如何適應(yīng)未來(lái)環(huán)境變化趨勢(shì),減少對(duì)水系統(tǒng)的影響,必須提供相應(yīng)的水資源適應(yīng)性利用優(yōu)選方案。最優(yōu)水資源利用或管理方案的選擇大多需要通過(guò)建立水資源優(yōu)化配置模型來(lái)實(shí)現(xiàn),基于此,可以通過(guò)進(jìn)行水資源適應(yīng)性利用評(píng)估,分析不同變化條件下的可調(diào)控因素,進(jìn)一步建立水資源適應(yīng)性利用優(yōu)化配置模型,來(lái)對(duì)水資源利用進(jìn)行規(guī)劃,得到最為合適的水資源適應(yīng)性利用方案。
3.3對(duì)南水北調(diào)中線水源區(qū)水資源適應(yīng)性利用的建議
(1)需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究工作。
文中僅對(duì)水資源適應(yīng)性利用的研究思路作了初步討論,缺乏豐富的理論體系和方法,還需要根據(jù)水源區(qū)的實(shí)際用水及調(diào)水情況,在定性的基礎(chǔ)上進(jìn)行定量化研究,進(jìn)一步加強(qiáng)理論方法的研究與應(yīng)用,研究出具體可行的評(píng)判準(zhǔn)則、量化評(píng)估方法、調(diào)控方法等,找出影響最大的變化因素,及時(shí)進(jìn)行有效調(diào)控,并根據(jù)研究結(jié)果合理制定用水方案及政策,提出相應(yīng)調(diào)整后的水資源利用方案,以適應(yīng)各種環(huán)境變化,緩解其帶來(lái)的不利影響。
(2)深化水源區(qū)水資源利用與保護(hù)。
目前水源區(qū)水資源的開(kāi)發(fā)利用情況較為嚴(yán)重,由此也引發(fā)了一系列的水問(wèn)題和生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,使得人水和諧關(guān)系會(huì)受到越來(lái)越大的破壞。因此,必須對(duì)水資源的開(kāi)發(fā)利用進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)控,利用合適的調(diào)控方法對(duì)各種重要的影響因子進(jìn)行科學(xué)調(diào)控,使得調(diào)水后水資源開(kāi)發(fā)利用和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展能恢復(fù)新的和諧關(guān)系。必須根據(jù)具體調(diào)整后的水資源適應(yīng)性利用方案進(jìn)行開(kāi)發(fā),絕對(duì)不能隨意和過(guò)度開(kāi)發(fā),要基于人水和諧的原則,滿足開(kāi)發(fā)條件,在保證適宜的調(diào)水量分配的同時(shí),減少人類活動(dòng)對(duì)水資源的破壞,推進(jìn)水資源合理高效利用,深化水資源保護(hù),使供水和需水相適應(yīng),確保開(kāi)發(fā)與保護(hù)相協(xié)調(diào)。
(3)提前做好適應(yīng)性利用對(duì)策。
在人類活動(dòng)和氣候變化條件下,特別是針對(duì)水源區(qū)的調(diào)水情況及其帶來(lái)的各種影響,必須要對(duì)水源區(qū)水資源開(kāi)發(fā)利用進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整,根據(jù)各種潛在的環(huán)境變化因素,進(jìn)行合理預(yù)測(cè)。尤其要注重了解調(diào)水前后產(chǎn)生的各種不同情況,根據(jù)以往的相似經(jīng)歷進(jìn)行推測(cè)和預(yù)算,制定出不同條件下的水資源適應(yīng)性利用規(guī)劃,做到對(duì)于可能發(fā)生的不利事件能夠及時(shí)地進(jìn)行預(yù)警。保障在開(kāi)發(fā)利用水源區(qū)水資源的過(guò)程中,提前做好針對(duì)性的措施以及相應(yīng)的適應(yīng)性利用對(duì)策,科學(xué)調(diào)整水資源利用方案,使人水和諧達(dá)到環(huán)境變化下的新平衡。進(jìn)一步減少中線水源區(qū)調(diào)水對(duì)漢江水位持續(xù)偏低所帶來(lái)的消極影響,并使中下河段的生態(tài)、航運(yùn)、灌溉、供水條件等得到一定程度的改善,
4結(jié)語(yǔ)
本文主要對(duì)南水北調(diào)中線水源區(qū)范圍進(jìn)行界定,并統(tǒng)計(jì)主要參數(shù)特征,然后對(duì)水源區(qū)進(jìn)行劃分,并對(duì)各分區(qū)的降水、氣溫和水資源量等特征進(jìn)行梳理。同時(shí),基于對(duì)水源區(qū)水資源開(kāi)發(fā)利用狀況的系統(tǒng)研究,分析了當(dāng)前亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題,進(jìn)一步提出了水資源適應(yīng)性利用的概念和研究思路。并在了解水源區(qū)實(shí)際情況的前提下,提出合理的水資源適應(yīng)性利用的建議,有助于水源區(qū)的開(kāi)發(fā)利用,促進(jìn)人水和諧發(fā)展。但文章僅是針對(duì)水資源適應(yīng)性利用的有關(guān)思考進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹,還缺乏進(jìn)一步的系統(tǒng)深入研究。期待進(jìn)一步結(jié)合實(shí)際來(lái)研究適合的定量方法,提出具體的水資源適應(yīng)性利用方案。
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