大凌河流域水資源承載力監(jiān)測預警機制探析

姜東巖

(遼寧省丹東水文局，遼寧 丹東 118000)

從可持續(xù)發(fā)展的角度上，水資源承載力是指開發(fā)利用天然水資源量的極限，自1995年國內學者施雅風最先提出水資源承載力的概念后，有學者相繼研究了承載力的評價方法及其內涵[1-2]。由于不同自然條件或不同地區(qū)的生態(tài)環(huán)境、經濟社會、水資源系統(tǒng)，直接決定了水資源承載力的復雜性和不確定性特征，學術界對其內涵和概念的界定尚不夠清晰。2016年，水利部門系統(tǒng)總結了此概念：在滿足合理的生態(tài)環(huán)境保護和河道內生態(tài)用水的情況下，綜合考慮用水需求、開發(fā)利用條件以及來水條件等因素，在可預見的時期內水資源承載社會經濟的最佳負荷[3]。

對于監(jiān)測預警，國內外學者廣泛研究討論了海嘯、暴雨、山洪、地震等自然災害，針對環(huán)境資源主要集中于耕地保護、水體質量、城市大氣環(huán)境監(jiān)測預警[4-5]。大凌河流域水環(huán)境污染、地下水超采、水資源開發(fā)利用程度高等問題突出，為促進經濟社會與資源環(huán)境的協調發(fā)展，從強化水資源剛性約束、加強水資源管控、動態(tài)評價承載狀況等角度入手構建水資源承載力監(jiān)測預警機制極具現實意義[6]。

水利部提出要利用3a時間摸清全國范圍內各流域、各地區(qū)水資源承載力，核算和評價水資源承載社會經濟的負荷及其承載狀況，加快構建監(jiān)測預警機制，并采取有針對性的措施管控水資源超載區(qū)域，促進資源、環(huán)境、經濟與人口的協調發(fā)展。鑒于此，文章以加快形成長效機制為目標初步探索了大凌河流域水資源承載力監(jiān)測預警機制。

1 水資源承載能力監(jiān)測預警框架

水資源承載力監(jiān)測預警框架主要涵蓋預警響應、信息發(fā)布、預警評估、水資源承載評價、數據監(jiān)測等方面，總體上劃分成監(jiān)測、預警、響應、動態(tài)評價、保障措施等模塊，如圖1所示。

圖1 監(jiān)測預警框架體系

2 水資源承載能力監(jiān)測預警機制

2.1 監(jiān)測預警內容

1)監(jiān)測要素：一般包括輔助要素與核心要素兩大類型，其中輔助要素有河道斷流情況、社會經濟指標、水資源量、年降水情況評價等，各典型指標的選取時應考慮不同區(qū)域特點[7]。核心要素有水生態(tài)、水質和水量3種，可從水資源負荷側和承載力側加以論述，其中負荷側主要有生態(tài)環(huán)境用水量、污染物入河量、水功能區(qū)水質評價、供水量狀況，承載力測主要有生態(tài)環(huán)境需水量、污染物入河控制指標、水功能區(qū)水質達標率、地下水開采量、用水總量等指標。

2)數據復核：檢查數據的時效性與完整性，通過與已有水資源調查評價成果、水資源規(guī)劃成果對比以及數據之間的審核關系，復核數據的精密性和準確性，保證數據信息可靠合理。

3)生成數據庫：以水資源承載力評價需求為導向充分利用各類現有水利統(tǒng)計數據，通過整合水質水量統(tǒng)計數據、采集實時數據和規(guī)范歷史數據，科學運用數據融合、大數據處理和云計算技術實現線上數據填報，突出數據的共享性、互聯性和完整性構建基礎、評價、分析數據庫。其中，基礎數據庫包括水利工程運行、水環(huán)境與水資源現狀、系列降水、社會經濟發(fā)展和人口等基礎數據；評價數據庫主要有水功能區(qū)污染物排放、地下水儲量與水位變化、水資源開發(fā)利用強度、水資源消耗利用量、水資源管理約束和稟賦條件，以反映水資源負荷及其承載力數據為主；分析數據庫包括污染物轉移情況、水環(huán)境變化、生態(tài)狀況與演變數據、水資源開發(fā)利用程度、節(jié)水水平、用水效率等用以剖析超載成因以及分析評價結果合理性的數據。

4)預警內容：一般包括全要素和單要素預警，其中全要素預警就是預警水生態(tài)、水質、水量各要素的綜合評價結果，而單要素預警就是預警單一要素的評價結果，預警內容應包含預警級別、超載成因分析、承載狀況變化趨勢與評價結果、評價區(qū)域等。

2.2 監(jiān)測預警標準

1)預警級別：根據不超載、臨界狀態(tài)、超載、嚴重超載四個等級，按顏色將水資源承載預警標準劃分成5級，其中“綠色”代表五級無警，“藍色”代表四級臨界狀態(tài)耗損趨緩，“黃色”代表三級臨界狀態(tài)耗損加劇，“橙色”代表二級超載耗損趨緩，“紅色”代表一級嚴重超采耗損加劇。一般地，以評價等級在一定時期內(≥3a)的變化趨勢為依據判斷耗損是否加劇或趨緩，預警級別判定流程如圖2所示。

圖2 預警級別

3)預警標準差異化：充分考慮大凌河流域地下水嚴重超采、開發(fā)利用程度整體偏高、水資源時空分布不均等現狀提出差異化預警標準，對于節(jié)水水平較低、耗水量巨大、產能明顯落后的區(qū)域加重預警等級，優(yōu)化和調整產業(yè)結構；針對重要水源地或功能區(qū)、生態(tài)環(huán)境要求較高的區(qū)域提出更加嚴格的預警標準，修復和保護資源環(huán)境；針對發(fā)展?jié)摿^大、開發(fā)利用程度較低、資源較為豐富的區(qū)域適當降低預警等級，優(yōu)化協調開發(fā)保護與利用關系。

2.3 承載狀況評價

1)動態(tài)評價：每5a對流域內各縣域單元的水資源承載狀況利用《全國水資源承載能力監(jiān)測預警技術大綱》推薦的方法進行一次系統(tǒng)全面地評價，可針對不同評價要素或不同區(qū)域選擇合理的周期實行滾動或動態(tài)評價[8]。

2)超載成因分析：從水資源管理制度、水生態(tài)損害情況、水環(huán)境污染程度、水資源開發(fā)利用現狀、社會經濟發(fā)展狀況和區(qū)域水資源稟賦條件等角度分析超載成因。

2.4 信息發(fā)布

1)發(fā)布內容：預警信息應包括預警級別、水資源承載力變化的原因及其趨勢、實時狀態(tài)、監(jiān)測區(qū)域和相應的管控方向等內容，不同級別的級別管控如表1所示。

表1 不同預警級別的管控

2)發(fā)布范圍：預警信息發(fā)布應覆蓋水資源管理機構、受水端、供水端等水資源承載力評價的各個方面。

2.5 預警響應

從提高區(qū)域節(jié)水水平與用水效率、優(yōu)化產業(yè)結構與資源配置、增加水資源稟賦條件等方面入手，針對預警信息水管部門及時做出響應，從而促使水資源承載預警級別降至安全區(qū)間、水資源承載狀況扭轉為好以及提升區(qū)域水資源承載力。

2.6 運轉體系

文章以大凌河流域為例，明確水資源承載力監(jiān)測預警運轉體系(如圖3)，具體流程如下：

圖3 大凌河流域水資源承載力監(jiān)測預警運作體系

①準備工作：考慮實際工作需求確定水生態(tài)、水質、水量等評價要素，明確實時、月度、年度等評價周期，確定河流水系、水資源分區(qū)和行政分區(qū)等評價單元；②數據采集：將數據按監(jiān)測預警內容合理分類，采取多種不同渠道收集整理基礎數據，并復核確定相關數據；③初步評價：應用前文所述評價方法和①選用的評價要素、評價周期確定承載復核及能力指標，初步評價水資源承載狀況，條件允許時可利用其它方法來佐證水資源承載狀況；④成果協調：一般地，成果協調包括行政和技術兩種協調工作，其中行政協調就是以地方各級水管部門和流域機構作為評價者，以此協調兩種不同的評價結果，而技術協調是指不同評價方法、評價要素、評價單元層級之間的成果協調；⑤確定預警等級：對協調一致的承載狀況按照文中所述標準劃定預警等級；⑥信息發(fā)布：向社會公眾、大凌河水利委員會等發(fā)布各評價單元的預警情況，并向省市縣各級水管部門和水利部匯報，針對嚴重超載、超載區(qū)域的預警等級情況水行政主管部門及時做出響應，全面分析超載成因并落實管控措施，促使本區(qū)域水資源承載預警等級達到安全范圍，扭轉承載現狀；⑦總結反饋：對各級水管部門管控措施落實情況大凌河水利委員會及時監(jiān)督檢查，并評估分析各區(qū)域的承載狀況變化趨勢及其管控成效，為后期實時、月度或年度評價積累數據資料[9-13]。

3 結 語

為強化大凌河流域水資源剛性約束以及貫徹落實水資源可持續(xù)發(fā)展理念，文章初步探討了監(jiān)測預警機制的建設，然而受運行條件和推廣年限限制，在方法理論、技術支撐和基礎設施等方面上存在許多不足，為順利開展各項工作，提出以下幾點措施：

1)加快水資源監(jiān)測體系的完善。根據大凌河流域實際情況，充分利用與水資源承載力相關的水質、地下水、水文等監(jiān)測網絡，加強縣級監(jiān)測網點、監(jiān)測基礎設施和薄弱環(huán)節(jié)布設，為實現監(jiān)測網絡覆蓋全流域提供可靠保障。

2)搭建實時監(jiān)測預警平臺。將水資源監(jiān)測體系與國家地下水監(jiān)測工程、水資源管理信息平臺、水資源監(jiān)控系統(tǒng)相結合實現數據共享，構建監(jiān)測預警信息平臺實時監(jiān)測預警大凌河流域水資源承載力。

3)積極創(chuàng)新評價方法。深入研究多樣化指標集和適用于不同地區(qū)的水資源承載力評價方法，利用模糊數學法、綜合評價法等現有評價方法對數據較好的地區(qū)進行合理評價，重點突出評價方法的創(chuàng)新與集成。