松遼流域水資源保護監控體系建設實踐

鄭國臣,李青山,范曉娜

(松遼流域水資源保護局,吉林 長春　130021)

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松遼流域水資源保護監控體系建設實踐

鄭國臣,李青山,范曉娜

(松遼流域水資源保護局,吉林 長春130021)

摘要：分析松遼流域水資源保護模式的特點,梳理松遼流域水資源保護基礎建設、新技術的應用和水資源保護管理機制的建立等水資源保護監控實踐經驗。松遼流域從水資源監測能力、信息系統、水生態文明方面加強水資源保護基礎建設,利用“3S”技術、貝葉斯技術、松花江干流水質模型對松遼流域重點水功能區、省界緩沖區和入河排污口加強水質監測與管理,并建立良好的水資源保護管理機制。

關鍵詞：松遼流域;水資源保護;“3S”技術;貝葉斯技術;松花江干流水質模型

我國正處于新型工業化、城鎮化、信息化和農業現代化快速發展階段,流域水資源保護工作任務艱巨。松遼流域沿岸是我國重要工業基地(機械、石油、化工、制藥等)和糧食主產區,地處我國寒冷的東北部,具有化工產品污染突出、農業面源污染嚴重,且流域冰封期長、汛期與非汛期的水質變化明顯等特點。根據《國務院關于印發水污染防治行動計劃的通知》的要求,到2020年,松花江、遼河在現有的基礎上進一步改善,流域機構建立水資源監測評價體系,實行承載能力監測預警[1-2]。

松遼流域水資源保護局根據流域特點,在開展水資源保護的理論學習和實踐的30年中積累了大量寶貴經驗。針對松遼流域水資源保護工作中的重要問題,松遼流域水資源保護局協同有關單位為明確不同部門、流域機構、區域政府的各自職責,處理好流域機構與流域內地方政府的關系,構建一套跨部門協同、區域和流域機構聯動開展工作的流域水資源保護監控體系,充分發揮流域機構的監督管理職能,實現流域水資源保護的科學管理。通過制定松遼流域水資源保護規劃,開展松遼流域水資源保護監測能力建設,融合松遼流域水資源保護大數據技術,構建松遼流域實驗室監測信息系統,集成松遼流域水資源保護數據庫,開發松遼流域水資源管理系統平臺,開展松遼流域水生態文明建設相關工作,提升松遼流域水資源保護監督與管理水平,深入研究松遼流域水資源保護的運行機制,構建了完整的松遼流域水資源保護監控體系[3]。筆者分析松遼流域水資源保護模式的特點,介紹松遼流域水資源保護實踐中基礎建設和采用的新技術及管理措施,旨在為其他流域水資源保護工作提供借鑒。

1　松遼流域水資源保護管理模式

松遼流域上下游各級政府、各部門之間加強協調配合、定期會商,實施聯合監測、應急聯動、信息共享。松遼水系領導小組下設辦公室,負責制定和推進計劃,協調各方關系,落實工作任務,提供技術服務,處理日常事務;制定流域水資源保護和水污染治理規劃并實現整體的運籌和指導;通過流域內省(區)水利、環保部門,按照整體工作部署的行動計劃,依法各司其職、各負其責,做好監督管理工作,確保松遼流域水資源保護目標如期實現[4-5]。

松遼流域水資源保護管理模式的基本特點是:①條塊結合的管理模式,是流域與區域管理相結合的典型結構;②具有較好的職能兼容性和協調性,體現了跨行業、跨省區、跨部門之間管理職能的綜合與互補,以及管理任務的協調與協作;③模式結構自成體系,保證指令通暢,信息反饋及時,構成了良好的管理系統,提高了管理的有效性;④模式結構具有多層次、綜合性特點;⑤模式結構是經緯組合體,具有統一性與網絡性特點;⑥該模式結構的性能決定了水系管理可以借助流域內省(區)政府的影響力,實行有效的水資源保護。

2　松遼流域水資源保護基礎建設

2.1水資源監測能力建設

加強水資源監測能力的建設有利于提升管理調控和應急監測能力,強化對松遼流域最嚴格水資源制度執行情況的監督考核,為水環境治理和生態環境良性發展提供技術支撐,推進松遼流域水資源保護工作。松遼流域水資源保護監測能力建設為松遼流域水資源保護工作提供全方位、多層次的服務和技術支撐。為提升松遼流域水資源監測能力,松遼流域機構實現對松遼流域16個國控省界監測斷面、80%的重要水功能區的監測,并建成松遼委水資源監控中心[6]。

2.2信息系統建設

運用先進的數據庫技術對水環境監測數據進行科學管理,建立松遼流域水資源質量信息數據庫。數據庫主要由分類評價、分組評價、入庫評價、數據中心、趨勢分析、系統管理等模塊組成,由松遼流域水環境監測中心進行數據集成,對水資源保護監測數據開展分類、分組評價,分析預測水質趨勢。

松遼流域水資源質量信息系統的建設是一項系統性工程,有利于加強松遼流域水資源保護信息系統和工作的信息化、標準化建設,促進資源共享,基本實現與中央、省級水資源管理過程核心信息的互聯互通和主要水資源管理業務的在線處理,完善松遼流域水量水質實時監控和決策支持系統,為實行最嚴格水資源管理制度提供技術支撐[7-8]。

2.3松遼流域水生態文明建設實踐

為推進松遼流域水生態文明建設,在水利部水文局2011年西部地區典型湖庫生態調研(水文質[2011]93)、水利部948項目“水生態監控系統技術引進”等項目的基礎上,開展黑龍江省主要典型河湖的水生態調查,為黑龍江省主要典型河湖提供水生生物基礎數據,對黑龍江省水資源可持續利用具有重要參考價值;結合松遼流域水環境監測站網分布特點,逐步啟動水生態監測工作,計劃在松遼流域布設 39 個水生態站點(松花江區 22 個,遼河區 17 個)。松遼流域水環境監測中心主編的SL 88—2012《水質 葉綠素的測定 分光光度法》,探討了葉綠素a的監測方法研究,為流域水生態監測提供技術支持。

3　松遼流域水資源保護技術的應用和相關管理措施

3.1水資源保護新技術的應用

基于水資源管理的技術特點,結合松遼流域水資源保護工作研究最新成果,從松遼流域水資源保護技術體系與管理策略入手,以遙感技術在松遼流域飲用水水源地水質達標評估中的應用為例,分析“3S”技術在松遼流域水資源保護中的應用,推進貝葉斯技術、松花江干流水質模型開發與驗證等新技術在松遼流域水資源保護工作中應用與發展。

3.1.1利用高分辨率遙感技術評估調查重要飲用水水源地

根據松遼流域水庫型水源地的分布及供水人口的實際情況,選擇松遼流域內3個省會城市中具有典型意義的飲用水水源地(吉林省長春市石頭口門水庫水源地、黑龍江省哈爾濱市磨盤山水庫水源地、遼寧省城市群桓仁水庫和大伙房水庫水源地)為評估對象,應用高分辨率遙感技術進行重要飲用水水源地評估調查,得出以下幾點結論:①現代先進信息技術與傳統方法有力結合,解譯技術與現場調查有機結合,有效彌補了傳統水源地調查方法的不足;②調查的飲用水水源地保護區均存在不同程度的污染源,以面狀污染為主,污染源主要包括農田種植污染、居民生活污染、交通運輸污染、旅游污染、工業污染、采礦采砂污染、養殖污染;③將傳統評估手段的評估結果與遙感技術的評估結果進行對比分析,結果表明,傳統評估手段得到的評估結果僅能根據水源地管理單位現場調查獲得的資料定性地評估水源地區域綜合整治情況,無法精確獲取整個區域內地表信息,而利用高分一號衛星遙感影像的遙感評估能大范圍、高精度、動態監測區域內綜合整治情況,準確給出相關項目性質及具體面積,既能定性描述又能定量調查,評估結果更為準確、客觀,可作為傳統調查方法的有效補充。

圖1　網絡概念模型構建

3.1.2貝葉斯信度網絡技術在水資源管理中的應用

以嫩江流域水生態評估為例,基于歷史數據和研究成果,采用貝葉斯網絡可實現如下目標:①基于地方特色的模型構建。在現實子圖和觀測子圖的構建中引入GIS系統,構建基于當地地理信息的獨特的貝葉斯網絡(圖1)。基于嫩江水生態數據,突出地方特色,利用貝葉斯網絡,構建嫩江水生態數據模型。②生態風險評估。在獲得嫩江水生態數據后,對嫩江流域生態環境進行實時風險評估,并在表示子圖中呈現評估結果。③環境污染源追蹤。采用基于后驗概率的假設檢驗方式,計算在嫩江流域水生態環境的可能污染源,將這些可能污染源在現實子圖中表示出來。④相關性評估。分析各個子圖及其各節點的相關性,找到影響生態風險評估的最相關的因素。通過對貝葉斯網絡的結構的優化,可直觀地看到影響嫩江流域生態環境的各個要素。⑤生態環境模擬。調節各節點參數,模擬對嫩江水生態環境的影響。尤其對于決策子圖來說,決策結果是長期的,采用貝葉斯網絡對決策結果進行模擬,可提供數學模型方面的參考依據。

3.1.3松花江干流水質模型的開發與驗證

松花江干流水質模型是針對松花江流域水資源保護工作的需要,為加強該流域的管理而開發的。模型對流域實測氣象水文、徑流、水質監測、污染負荷等長系列數據進行率定及驗證。從模型模擬結果來看,模型計算濃度值總體上與實測值一致,能較好地反映松花江流域內河流水質濃度隨時間和空間的變化趨勢,可作為流域水污染應急管理、日常水質管理和水資源保護規劃的重要工具。該模型是在已有的項目成果基礎上搭建起的流域水質模型,用于污染事故應急模擬及日常水質模擬,以實現長距離河流污染物的快速、實時監視與追蹤,為流域水資源管理與保護以及突發性水污染事故應急響應與輔助決策提供技術支撐。

3.2相關管理措施

3.2.1加強重點水功能區的管理

在水功能區劃的基礎上,核定流域納污能力,提出限制排污總量,可為水資源的開發利用和保護管理提供科學依據,實現水資源的可持續利用。根據《重點流域水污染防治“十二五”規劃》中的流域分區,松遼流域分為松花江、遼河2個區域,松遼流域列入《全國重要河湖水功能區2015年考核名錄》的水功能區 473 個,參與評價的水功能區 459 個,評價河長21 758.0 km。2014年度水質優于Ⅲ類標準(含Ⅲ類)的水功能區占66.2%;劣Ⅴ類水功能區50個。參與水功能區限制納污紅線主要控制項目評價的水功能區459個。水質優于Ⅲ類標準(含Ⅲ類)的水功能區占66.2%;劣Ⅴ類水功能區50個。評價湖泊水面面積4 272 km2。個數達標率為40.7%,河長達標率為30.8%,湖泊水面均不達標。

3.2.2開展省界緩沖區管理

省界緩沖區是流域管理的重要區域,設置省界緩沖區的主要目的是為了協調省際用水關系,控制上游對下游或相鄰省間的水污染。控制流域跨界污染及省界緩沖區水資源保護管理是松遼流域管理機構的重要職能。省界緩沖區涉及不同利益主體,不僅包括排污企業,還包括省級行政區間的利益。加強對省界緩沖區水資源保護的管理,在分清跨省污染責任的基礎上,強化對各省責任的監督、考核和問責,促進相關省加強水資源保護力度,實現省際用水關系的協調,真正落實國家最嚴格的水資源管理制度。目前,松遼流域省界緩沖區水資源保護工作除開展基礎資料調查和確界立碑外,監管工作主要在水質監測、入河污染物總量控制、入河排污口管理等方面,另外在水污染事件應急管理等其他方面進行了一些探索。

2013年松花江流域監測省界斷面34個,監測覆蓋率達66.7%,監測頻次為每月1次。與2012年相比,監測斷面個數增加7個,省界斷面監測覆蓋率提高13.8%,水質符合或優于Ⅲ類標準省界斷面占比降15.4%。2013年度水質符合或優于Ⅲ類標準的省界斷面25個,占評價斷面的73.5%;水質劣于Ⅲ類標準的省界斷面9個(水質均為Ⅳ類),占評價斷面的26.5%,主要超標污染物為高錳酸鹽指數、總磷、氨氮。

2013年遼河流域監測省界斷面17個,監測覆蓋率達44.7%,監測頻次為每月1次。與2012年相比,監測斷面個數增加3個,省界斷面監測覆蓋率提高7.9%,水質符合或優于Ⅲ類標準省界斷面占比下降32.4%。2013年度水質符合或優于Ⅲ類標準的省界斷面3個,占評價斷面的21.4%;水質劣于Ⅲ類標準的省界斷面11個(Ⅳ類水質5個,Ⅴ類水質1個,劣Ⅴ類水質6個),占評價斷面的78.6%,主要超標污染物為氨氮、高錳酸鹽指數、總磷。

3.2.3強化入河排污口監督管理

入河排污口的監督管理應與水功能區的監督管理制度、水域納污能力和限制排污總量緊密結合,密切配合取水許可制度、河道管理范圍內建設項目的審批管理制度的推行。入河排污口普查登記以水資源二級區作為匯總統計單元。松花江區入河排污口的設置涉及黑龍江、吉林、內蒙古3個省級行政區,22個地級行政區,154個縣級行政區。遼河區入河排污口的設置涉及遼寧、吉林、內蒙古3個省級行政區,25個地級行政區。

2013年松花江、遼河區的廢水排放量分別為22.8億t、18.5億t,各占重點流域排放總量的4.9%、4.0%。化學需氧量排放量分別為194.9萬t、122.2萬t,各占重點流域排放總量的11.8%、7.4%;氨氮排放量分別為12.3萬t、9.4萬t,各占重點流域排放總量的7.2%、5.5%。

2013年松花江區、遼河區納入統計的污水處理廠分別為128座、139座,分別處理污水13.1億t、14.7億t,分別去除化學需氧量32.4萬t、37.2萬t,氨氮3.0萬t、氨氮2.6萬t。松花江區、遼河區重點調查工業企業共有廢水治理設施1 513套,分別處理工業廢水12.6億t、20.5億t,分別去除工業化學需氧量125.2萬t、31.3萬t,氨氮8.1萬t、1.4萬t。

3.3水資源保護機制的建立

借鑒國內外的先進水資源管理理論和成功經驗,確定水功能區納污能力和水質達標率、建立紅線考核指標體系、實施納污紅線監督管理等,不斷推進流域機構納污紅線管理機制的建立,并系統分析流域省界緩沖區管理機制。其中聯合治污機制是核心,建立水污染問責機制,引入自愿性環境協議機制,強化公眾參與的督察和評估機制,并探索資源經濟政策引導機制等的研究。同時,需要加強政策工具建設,在清晰理解各類環境和自然資源管理政策工具特點的基礎上,選擇合適的政策工具,探索并建立全新的環境經濟政策體系,結合行政與市場的力量來遏制污染。流域管理機構應協調環境保護部、銀監會出臺綠色信貸政策,未執行環評審批和驗收的項目或未按環保審批要求落實環保措施而被流域管理機構查處的企業將不能得到各金融機構的信貸支持。并聯合更多部門研究出臺綠色保險、綠色證券、綠色財稅等一系列新政策。

4　結　語

松遼流域水資源保護監控體系建設以水功能區劃及相關法律法規為依據,以松遼流域水資源跨界管理為基礎,以管理機制研究為抓手,構建松遼流域水資源保護管理模式,在現有松遼流域水資源管理體系的基礎上,建立多級監控體系,重點解決水功能區管理,水環境風險管理,飲用水源地管理,水污染突發事件應急管理,水環境質量管理等,為松遼流域水資源管理決策提供技術支撐。

參考文獻：

[1] 宿華,范曉娜,李環,等.實施松遼流域水資源保護規劃的思考[J].中國水利,2013 (13): 76-77.(SU Hua，FAN Xiaona,LI Huan,et al.Thinking about implementation of Songliao River Basin water resources protection planning [J].China Water Resources,2013 (13):76-77.(in Chinese))

[2] 陳偉.松遼流域河道岸線開發現狀與保護對策[J].水利發展研究,2015 (2): 50-52.(CHEN Wei.Songliao Basin river shoreline development present situation and the protection measures [J].Journal of Water Resources Development Research,2015 (2):50-52.(in Chinese))

[3] 劉輝,卓海華,劉云兵.我國水資源保護監測規劃編制的內容和方法[J].水資源保護,2015,31(1): 106-109.(LIU Hui,ZHUO Haihua,LIU Yunbing.The content and the method for monitoring of our country water resources protection planning [J].Water Resources Protection,2015,31 (1):106-109.(in Chinese))

[4] 孔慶輝,黃旭,王光磊,等.現代水資源管理及松遼流域水資源管理系統框架[J].東北水利水電,2012(3):39-41.(KONG Qinghui,HUANG Xu,WANG Guanglei,et al.Modern water resources management and water resources management system framework of Songliao River Basin [J].Water Resources & Hydropower of Northeast,2012 (3):39-41.(in Chinese))

[5] 郁丹英,樊孔明.2011和2012年淮河流域省界水體水資源質量狀況對比分析[J].治淮,2013(1):113-114.(YU Danying,FAN Kongming.Analysis of water quality and water body of provincial boundary in Huaihe River in 2011 and 2012 [J].Harnessing Huaihe River,2013(1):113-114.(in Chinese))

[6] 謝琳娜,白焱,高峰,等.松遼流域省界緩沖區水環境質量現狀分析[J].東北水利水電,2006,24(12):58-59.(XIE Linna,BAI Yan,GAO Feng,et al.Analysis of present situation of water environment quality in Songliao Basin boundary buffer[J].Water Resources & Hydropower of Northeast,2006,24(12): 58-59.(in Chinese))

[7] 張蕾.松遼流域省界緩沖區水質主成分分析[D].長春:吉林大學,2010.

[8] 張靜波,李環,鄭國臣,等.松遼流域省界緩沖區水質監測現狀分析[J].東北水利水電,2013,31(8):48-50.(ZHANG Jingbo,LI Huan,ZHENG Guochen,et al.Analysis of water quality monitoring situation in Songliao Basin boundary buffer[J].Water Resources & Hydropower of Northeast,2013,31(8):48-50.(in Chinese))

DOI：10.3880/j.issn.1004-6933.2016.04.007

基金項目:水利部948項目(201416)；國家水體污染控制與治理科技重大專項(2012ZX07201006)

作者簡介:鄭國臣(1976—),男,高級工程師,主要從事水資源保護研究。E-mail: wasaizgc@163.com

中圖分類號：TV213.4

文獻標志碼：A

文章編號：1004-6933(2016)04-0045-04

(收稿日期：2015-09-30編輯：彭桃英)

Construction of water resources protection monitoring system in Songliao Basin

ZHENG Guochen, LI Qingshan, FAN Xiaona

(Songliao River Basin Administration of Water Resources Protection, Changchun 130021, China)

Abstract：In this paper, the characteristics of the water resources protection mode for the Songliao Basin are analyzed. Experiences in water resources protection and monitoring regarding infrastructure construction, applications of new technologies, and establishment of water resources protection and management systems are summarized. The infrastructure construction in the basin has been enhanced in terms of water resources monitoring capability, information systems, and aquatic ecological civilization. 3S technology, Bayes technology, and the water quality model for the main stream of the Songhua River have been used for water quality monitoring and management in key water function zones, buffer zones at provincial boundaries, and sewage discharge outlets into rivers. Additionally, an efficient mechanism has been built for water resources protection and management in the basin.

Key words：Songliao Basin; water resources protection; 3S technology; Bayes technology; water quality model for main stream of Songhua River