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一、美国水资源概况
美国地处北美洲中部,总面积937万平方公里。辽阔的地域上平原、山脉、丘陵、沙漠、湖泊、沼泽等各种地貌类型均有分布,山地占国土面积的三分之一,丘陵及平原占三分之二,境内地势东、西两侧高,中间低,东部与西部大致以南北向的落基山东麓为界,也是美国太平洋水系和大西洋水系的分水岭,两边的气候和自然条件差异较大。
美国河流大都为南北走向,主要水系为:墨西哥湾水系,由密西西比河及格兰德河等河流构成,流域面积占美国本土面积的三分之二;太平洋水系,包括科罗拉多河、哥伦比亚河、萨克拉门托河等;大西洋水系,包括波托马克河以及哈得逊河等;白令海水系,由阿拉斯加州的育空河及其它诸河构成;北冰洋水系,包括阿拉斯加州注入北冰洋的河流。
根据降水量的自然分布,美国水资源特点可以概括为,东多西少,人均丰富。全美多年平均降水量为760毫米。以西经95度为界,可将美国本土化分成两个不同区域:西部17个州为干旱和半干旱区,年降水量在500毫米以下,西部内陆地区只有250毫米左右,科罗拉多河下游地区不足90毫米,是全美水资源较为紧缺的地区;东部年降水量为800至1000毫米左右,是湿润与半湿润地区。美国水资源总量为29702亿立方米,人均水资源量接近12000立方米,是水资源较为丰富的国家之一。
二、美国水资源管理情况
经过近一个世纪的建设,美国水资源开发利用工程已基本形成体系,对局部洪水的控制和西部水资源的配置都达到了较高水平,可以说,美国大规模开发利用水资源的阶段已经结束。在进一步开发利用水资源已受到生态和环境强力制约的今天,美国水资源工作的重心已转向高效管理,重点是提高水的利用效率和防治水污染。其水资源管理的主要特点是:
1、以州为主的水资源管理体制。由于美国是联邦制国家,水资源属州所有,水资源管理基本以州为主进行。全国无统一的水资源管理法规,管理行为以州立法和州际协议为准绳。州以下往往分成若干个水务局,对供水、排水、污水处理及回用等涉水事物统筹考虑,统一管理。以我们考察的南加州都市水务局为例,这个成立于1928年的水资源管理机构,起初只负责6个县,5200平方公里的供水事宜,向州供水工程买水再向下一级水务机构趸售。随着人口的增加,经济的发展,水务局的职能已不可能拘限于单纯的供水,而是必须统筹考虑工业、农业、服务业及生态用水需求,统一规划调度外来供水、区域内地表水、地下水以及废污水处理回用,以保障区域经济社会发展的需要。尽管这样的水务局不是政府部门,但州立法赋予其管理权限,对区域水资源、水环境负总责,使美国的水资源在一定程度上实现了统一管理。
2、行政措施主要体现在规划的制定和实施。以州为主的水资源管理体制,并不意味着联邦政府在此方面只能袖手旁观。历史上,美国联邦有关部门一方面进行过大量水利基础设施工程的建设,一方面也协调制定并监督执行了许多州级分水协议。在我们走访的内政部地质调查局、垦务局等部门,目前都有一些规划、计划在制定或执行中,这些计划涉及水资源调查评价、水质监测、节水、水生态系统恢复等等,都由联邦投资保证执行。通过规划、计划的制定实施,促进美国水资源管理更趋科学和高效。在加州水资源局,政府工作人员正在着手修改“加州水资源计划”。于1957年制定的“加州水资源计划”写入了加州的法律,即每五年就要修改一次该计划。此次修改将增加干旱对策、节水措施、环境气候变化等新内容,并对未来10年加州水资源供需作出预测。水资源局今后的行政措施将主要通过这个计划的实施得以体现。
3、发挥市场在水资源配置中的作用,水价制定遵循市场规律。美国是一个高度市场化国家,市场驱动机制无所不在。从大型水利工程的建设到供水区域内水资源的配置,其融资、供求均通过市场机制调控。在南加州都市水务局,来水、蓄水、输水、抽取地下水、废污水处理、地下水回灌等都是有偿运行的。水务局根据用水需求和供水情况,通过水资源调度模型进行实时调度,以满足用户需求。这个调度系统运行的基础就是市场化管理,水资源按质和成本论价。不同的价格决定了各种水源的分配,也促进了产业结构的调整,使废污水得以处理回用,使水资源向效益更高的产业部门流动,即“水往高处流”。
美国的水权与土地所有权密不可分,在水资源使用权的继承、流转和交易上,各州有较大不同,因涉及较多法律问题,都非常繁琐。近年来,在美国西部地区出现了水银行的水权交易体系,将每年水资源量按水权分成若干份,以股份制形式对水权进行管理,方便了交易程序,使水资源的经济价值得到充分体现。
美国水价的制定遵循市场规律,基本上要考虑水资源价值、供水及污水处理成本、新增供水能力投资。水费包括供水债券、资源税、污水处理费、检测费、管线接驳费等等,水价每年修订一次。美国也注重水价对节约用水的杠杆作用,近年水价年增幅达到8%,对1985年以后全国保持用水零增长起到了积极作用。水权、水价和水市场的运营,使开源和节流成为市场机制调控的自觉行动,尽管存在管理失灵的问题,但在促进美国水资源可持续利用方面的作用是显而易见的。
4、节约和保护水资源是管理的重点。美国各级水资源部门在谈到目前水资源管理方面的主要工作时,都强调节约和保护的重要性。美国用水结构在20年前已基本趋于稳定,居民生活用水所占比例较高,在1950年至1980年的总用水量增长期内,农业、工业由于结构调整、降低成本以及对废水排放的严格限制,用水一直在下降,增长较快的就是城市居民和服务业用水。为此,美国水资源较紧缺的西部各州采取了许多节水措施,推广家庭节水器具,改革水价,开展节水宣传等。有的州对居民用水的限制措施非常细,甚至连灌溉草坪的时间都有明确规定。为了鼓励节水,政府规定了详细的经济政策,凡家庭、商业单位、工厂采取节水措施的都有不同程度的奖励补贴。节水措施有效遏制了用水量增长的势头。现在,各有关规划、计划中都把节水作为主要措施加以突出,尤其是西部各州,在开源与节流的关系中,首先强调的就是节流。
在水资源保护方面,美国十分重视减少对江河的污染和水生态系统的维护。目前全美建有20000多座污水处理厂,各种规模的污水收集处理系统保证了较高的污水处理率。一些城市划定了大面积的水源保护区,如旧金山政府就购买了饮用水源地集水区,采取严格保护措施。美国在水资源开发利用过程中,对生态系统的维护进行了大量研究。联邦垦务局所管理的西部水库,都规定要下泄生态水量,以保证动植物对水的需求。美国地调局近年启动了一项计划,对全国地下水进行监测评价,以推动各州采取回灌等措施,加强对地下水的保护。
5、新技术应用于水资源管理。在水资源调查评价、规划、实时监控等方面,美国有关部门广泛地应用先进的科学技术,如遥感技术,卫星传送,地理信息系统等。美国地质调查局负责水资源的监测、评价和科研工作,共设有覆盖全美各个河流和水源地的7028个观测站点,技术手段十分先进,这些监测站点全部与卫星联网,任何一个站点上发生在两小时以前的监测数据都能在因特网上查到。该局不仅开展正常的水资源观测和评价工作,近年来,还率先运用数学模型进行了全美地下水的水量和水质方面的研究工作,其技术方法值得我们借鉴。
水资源实时调度在美国也很普遍,许多供水区都是通过计算机模型完成对水量的分配,自动化控制对水资源的科学配置起到了促进作用。
6、不断进行改革。美国的水资源管理处在不断改革中,体制问题是改革的重点。目前呼声最高的就是供水与污水处理业的私有化改革。由于美国环保部门对供水提出了更高的水质要求,大量20年以上管龄的供水管道需要更换(占70%),加之水处理成本也要增加,供水业对资金的大量需求呼唤私人资本的注入。美国目前的供水和污水处理企业90%以上是县、市及各种社区所有,资金不足,人才缺乏,使企业改造举步维艰;而投资回报率达到20%的美国供水业,对其国内和海外的私人资本有极强的吸引力,因此,供水与污水处理业私有化趋势明显。在一些地区,私营水厂和委托管理的水厂越来越多。美国水公司协会调查研究的结果表明,水厂体制变革带来了一系列的变化:水质提高了,用水户投诉率降低了,经营成本降低了。更重要的是,私有化带来了资金、工作效率、优质服务,为美国水业注入了活力。
三、美国西部水资源开发利用与北水南调工程
与我国相类似,美国的西部较之东部也是主要的缺水区域。美国西部以山地高原为主,主要由太平洋沿岸山地、哥伦比亚高原、科罗拉多高原以及落基山山地组成。太平洋沿岸地区属温带海洋性气候,夏季干旱无雨,以冬季降水为主,大部分地区年降水量少于500毫米,尤其是毗邻太平洋的加州地区,在全美人口密度最大,工业和城市化程度很高,水资源不足长期以来是美国联邦和加州政府十分关注的主要问题之一。
在美国漫长的西部开发历史中,水资源的开发利用始终是重中之重。早在1902年,联邦政府就设立了垦务局致力于中西部水资源的开发利用,经过近100年的努力,在西部已经建成水库348座、泵站267座、渠道21.6万公里、输水干管2300公里、水电站58座。这些工程的建设,为美国西部水资源的配置,为西部经济社会的发展奠定了基石。有了胡佛水坝,才有内华达美丽的城市拉斯维加斯;如果没有北水南调工程,今天的美国第二大城市洛杉矶将风光不再。
美国西部水资源开发利用的一个典型就是北水南调工程。北水南调工程是加州解决水资源短缺问题的配置性工程。位于美国西海岸的加利福尼亚州,南北狭长,地形起伏,雨水分布不均。北部雨水较多,常有洪水;南部人口密集,降雨稀少。尤其是南加州,聚集了该州2/3的人口,又是经济高速发展地区,水资源矛盾十分突出。这一地区主要依靠从东北内华达州科罗拉多河引来的部分河水和地下水。但随着各州对本州水源的控制和保护,加上地下水超采引起地面下沉等情况,迫使加州政府于20世纪50年代起,统筹考虑解决北涝南旱的水资源配置之策。1960年,加州全民公决支持北水南调计划,使全长600多公里的调水工程得以开工建设。该工程主干道于1973年竣工,此后,完善和配套工作一直未停。整个工程建有28座大坝和水库,22座抽水站和一些发电站,年调水量近50亿立方米,供加州2000万人使用,调水量的70%用于城市,30%用于灌溉360多万亩农田,是目前美国乃至世界距离最长扬程最高的调水工程。
北水南调工程主体投资17.5亿美元,全部来自长期债券,由州水资源局根据用水需求与当时的29个地方水务局签署长期用水合同,再用水费偿还债券。这种市场化的资金运作,不仅解决了工程建设的资金问题,也为工程的运营管理打下了良好的基础。从目前的情况看,北水南调工程的建设是成功的,即使美国对水利工程建设反对最激烈的环保人士也充分肯定这一工程的功绩。
四、体会和建议
通过赴美水资源培训考察,针对我国及西部地区水资源开发利用和管理保护的实际,我们深切感到,美国作为一个水资源条件较好的国家,又有多年来大量水利设施建设的基础,仍然高度重视水资源问题,采取切实措施促进水资源的节约和保护,很值得我们学习。归纳起来有几个方面值得借鉴:一是美国基层水务局的模式和供水业的改革,对我国正在进行的水务管理体制改革有借鉴意义;二是美国水资源规划和计划的制定实施,对我们增强规划的可操作性与如何保证实施有借鉴意义;三是在深入研究水权、水市场及制定水资源节约和保护的经济政策上,美国的做法值得学习;四是水资源管理的先进技术可以学习交流;五是西部地区水利建设从资金筹措到运营管理能够从美国西部开发的做法中学到经验;六是我国西部大开发中如何维护良好的水生态系统应当借鉴美国经验。为此,提出以下建议:
1、进一步深化水务管理体制改革,为水资源可持续利用提供体制保障。从美国水务局的运行情况看,水资源的统一管理与涉水事物的统筹治理具有体制上的优越性。我国水务管理体制改革的方向是正确的,应坚定不移的走下去,国家和地方应制定政策予以推动。目前,我们在推行水务一体化管理上主要着重于理顺城乡水资源管理体制,在水资源保护、污水处理以及回用的管理上比较薄弱,随着城市化进程的加快,要加强对水资源保护和污水处理的统一管理。要指导水务部门积极改革内部管理体制,做到政企、政事分开,推动供水企业的改革、改组和改造,引入竞争机制,增强运营活力。
2、切实转变政府职能,编制落实好水资源规划。当前,全国各地都在进行水资源规划的编制工作,统筹安排今后水资源的管理、节约和保护工作。要汲取以往教训,以求真务实的作风,抓好前期基础资料的整编,制定切实可行的措施,编制出管用、落实的规划。
3、适应我国加入WTO的新形势,深入研究制定促进水资源节约和保护的经济政策。我们过去过多的依赖于行政政策进行管理,对经济问题研究得很不够。水价、水权和水市场的研究在我国刚刚起步。要借鉴美国在这方面的成功经验,充分利用水价这一杠杆促进节水,依靠市场对水资源实施配置,在全社会建立节约用水和保护水资源的机制,为“十五”期间全国节水型社会的建设提供政策支持。
关键词:水资源管理学
1建立水资源管理学的必要性
水资源是影响国民经济发展的物质基础之一,是生物生存不可缺少的资源。随着人口的增加和国民经济的发展,水资源短缺成为世界关注的重大资源环境问题。
我国水资源问题更加严重。目前我国600多个城市中,400多个城市存在供水不足问题,其中比较严重的缺水城市达110个,全国城市缺水总量为60亿立方米,影响工业产值2300亿元,农业灌溉每年缺水达到300亿立方米,直接影响粮食生产稳定和发展。据预测,2030年中国人口将达到16亿,届时人均水资源量仅有1750立方米,水资源开发利用将达到极限。水污染加剧了我国水资源供需矛盾,目前,50%的地下水被污染,70%以上的地表水属于四类以上的水质,90%以上的城市水域污染严重。此外,地下水超采引起的环境问题日益突出,部分地区出现海水倒灌,如华北地区形成的地下漏斗世人瞩目。
上述问题的解决,一靠科学技术,二靠科学的管理。技术的发展是一个缓慢的过程,加强科学管理能起到投资少、见效快、效益大的作用,何况水利科技的发展,在很大程度上也受到管理的制约。
应该承认,目前我国很重视水资源管理工作,也取得了一定的成效,但也必须承认,目前的水资源管理工作,无论是理论上还是实践上,都与现实的要求相差甚远,开展水资源管理系统研究,系统总结水资源整理水资源管理的知识体系,建立水资源管理学,指导我们的工作,迫在眉睫。建立水资源管理学是十分必要的。
2水资源管理学研究对象与研究内容
2.1水资源管理与水资源管理学
关于水资源管理的概念,尽管我们用的很多,但目前学术界尚不统一。《中国大百科全书》是权威的工具书,在不同的卷中,有不同的解释。
水资源管理是“水资源开发利用的组织、协调、监督和调度。运用行政、法律、经济、技术和教育等手段,组织各种社会力量开发水利和防治水害;协调社会经济发展与水资源开发利用之间的关系,处理各地区、各部门之间的用水矛盾;监督、限制不合理的开发水资源和危害水源的行为;制定供水系统和水库工程的优化调度方案,科学分配水量”(陈家琦等)(水利卷)
为防止水资源危机,保证人类生活和经济发展的需要,运用行政、技术、立法等手段对淡水资源进行管理的措施。水资源管理工作的内容包括调查水量,分析水质,进行合理规划、开发和利用,保护水源,防止水资源衰竭和污染等。同时也涉及水资源密切相关的工作,如保护森林、草原、水生生物,植树造林,涵养水源,防止水土流失,防止土地盐渍化、沼泽化、砂化等(李宪法等,)(环境科学卷)。
运用、保护和经营已开发的水源、水域和水利工程设施的工作。水利管理的目标是:保护水源、水域和水利工程,合理使用,确保安全,消除水害,增加水利效益,验证水利设施的正确性。为了实现这一目标,需要在工作中采取各种技术、经济、行政、法律措施。随着水利事业的发展和科学技术的进步,水利管理已逐步采用先进的科学技术和现代化管理手段(李石等)
作者认为,目前关于水资源管理的概念很多,但在内涵和外延上存在不同的差异。水资源管理具有时代的内涵,不同时代,水资源管理概念是不同的。在古代,偏重于干旱洪涝灾害的管理,此时一切活动都围绕其进行,大禹治水的故事流传至今,不仅仅说明了大禹治水的精神可颂扬,在一定程度上也说明,洪涝灾害依然是威胁我们中华民族生存的大问题。随着人口的不断增多,经济的迅速发展,淡水相对于人的需求供给不足,水向水资源转变,水具有了经济内涵,此时,人类面临的问题除了干旱洪涝灾害之外,增加了水资源短缺问题,为了增加水资源供给,人类加大了水资源开发力度,在一定程度上缓解了水资源的供需矛盾,但同时带来了新的问题:生态环境的恶化,生态环境恶化正在蚕食人类的文明。目前,人类同时面临着干旱洪涝灾害、水资源短缺、生态环境恶化等多重危害,水资源管理必须解决这个问题。如果仅仅以水论水,解决我们面临的困境几乎是不可能的。所以,水资源管理中的“水资源”,不仅仅包括通常我们所说的可供人类利用的淡水资源,而且应该包括能够被人类可利用的一切水,如海水、污水、微咸水、洪水等,只有将水资源管理放在与水有关的复合系统之中,从综合的角度出发,采取协调的手段才能解决人类对水资源需求问题。
从这个角度来看,上述概念都存在存在时代的烙印,与现代水资源管理要求存在一定的差异。陈家琦的定义偏重于开发利用,而且对水资源管理的内容进行了部分阐述;李宪法的定义,是以解决水资源危机为出发点的;李石的定义最终落实在“开发的水源、水域和水利工程设施”上,范围更加狭窄。用现代认识水平来看,这些概念既有一定的合理性,也存在完善补充的问题。
从整体上来看,这些定义以水资源开发作为主线,保护的目的是为了更好的开发,保护为开发服务,“保护”处于被动的地位;其次,视野相对狭窄,此概念大多只局限于水资源本身,缺乏复合系统下对水资源的综合认识,以水论水;第三,生态环境的概念缺乏;第四,资源高效利用问题没有提到应有的地位;第五,概念尚需要进一步精练,在解释水资源管理概念的同时,有的将水资源管理的包含的内容也纳入进去,需要进一步提炼。
作者认为,所谓的水资源管理,就是为了满足人类水资源需求及维护良好的生态环境所采取的一系列措施的总和。
目前,关于水资源管理,我们开展了系列的工作,进行了理论上的探讨,积累了不少的经验,形成了大量的知识,但水资源管理否能已经成长为“学”呢?,尚缺乏系统的探讨。作者认为,水资源管理学是否成立,主要取决于水资源管理学是否具有明确的区别于其它学科的研究对象,只有明确的研究对象,水资源管理才能渐渐成长为水资源管理学。
作者认为,水资源管理学已经清晰的研究对象,就是研究水资源高效利用保护的各种措施规律,水资源是管理的对象,也是水资源管理学管理的核心。水资源管理学是管理水资源知识体系,其理论基础包括系统论、可持续发展理论、超生命周期理论等。
2.2水资源管理学研究内容
水资源管理学作为一门正在成长的学科,研究内容至少应包括以下诸方面:
(1)水资源数量管理和质量管理
其包括水资源数量管理,水资源质量管理,以及水资源数量和质量综合管理。
(2)水资源法律管理
水资源法律管理,是通过法律手段强制性管理水资源行为,在水资源管理学中,水资源法律管理占有重要地位,其主要内容包括国内外水资源法律的比较、水资源法律演进、水资源法律具体内容、水资源法律存在的问题与改进等等
(3)水资源权属管理
水资源权属管理是水资源管理学的重要内容,包括水权的分配、交易、管理等。
(4)水资源行政管理
水资源行政管理,是通过行政手段对水资源管理的行为,是以水资源管理行政体制为研究核心,重点研究中央和地方行政关系、以及涉水管理部门协调管理的问题,实现政府管理“到位”而不“越位”等。流域管理和水务管理理论与方法也是行政管理的重要研究内容。
(5)水资源规划管理
水资源规划,是对水资源开发利用未来科学描述。水资源管理学中的水资源规划,主要研究水资源规划的理论与方法,如水资源规划的内容、原则、水资源规划的方法、水资源规划实施的保障等。
(6)水资源配置管理
水资源配置,是水资源可持续利用的核心内容之一,他是以水资源承载力为基础平台的水的的分配,在水资源配置过程中,由于我们长期挤占了生态用水,必须给予认真的考虑和回补。水资源优化配置的理论与方法能为水资源配置提供理论基础和指南。
(7)水资源经济管理
水资源经济管理就是通过经济手段对水资源利用进行调节和干预。包括水资源价值理论、水资源经济管理体系、节水效益分析、水资源折旧、排污收费等等。
(8)水资源投资管理
水资源投资是维护水资源的重要保障,水资源投资管理主要包括与水资源投资有关的资金的筹措、资金的利用效率、资金的回收、资金的增(保)殖、资金投入对国民经济的影响等等。
(9)水资源风险管理
水资源开发利用与保护,既有自然风险,如干旱、洪水等,也有由于人为的作用产生的人为的风险,如设备出现故障导致供水中断等,水资源风险管理研究这些风险的产生、降低甚至消除,提出风险发生情况下采取的应急对策措施。
(10)水资源利用保护技术管理
主要包括城市节水技术管理(工业、城镇生活节水)、农业节水技术管理、污水处理技术管理以及水资源配置技术、水利技术发展战略等等。
(11)水资源工程管理
我国的水利工程遍布江河南北,这些工程布局是否合理缺乏全局性的分析和研究。水资源工程管理就是结合社会、经济、环境等特点,研究水资源工程如何布局的理论与方法。在水资源工程布局过程中,要将产业布局、产业结构、产业制度和产业规模等作为重要因素加以考虑,谋划优化的水资源工程布局,取得高的综合效益。
(12)水资源数字化管理
随着信息技术的飞速发展,水资源的管理必将有传统的管理走向数字化管理,“3S”技术在水资源管理中将日益普及。水资源数字化管理就是如何利用现代信息技术管理水资源,提高水资源管理的效率。数字河流(湖泊)、工程仿真模拟、遥感监测、决策支持系统等是水资源数字化管理的重要内容。
(13)行业水资源管理
水资源具有多种功能,不同行业由于水资源利用方式、利用技术、利用效益等诸多因素的差异,对水资源管理也不相同,水资源管理具有一定的行业特点。行业水资源管理就是分行业研究水资源管理,如农业水资源管理、水资源景观管理、工业水资源管理等等。
(14)国际水资源管理
世界有众多的国际河流,国际河流的开发利用,由于涉及到相关的国家,上下游之间的矛盾处理更加复杂,水资源管理更具有特殊性。国际水资源管理,是以国际河流为研究对象,研究其开发、利用、保护和协调等相关问题。
(15)水资源综合管理
涉及到水资源部门、行业和领域极其广阔,对水资源管理不能就就水论水,必须将其放在社会、经济、环境等复合系统中进行处理。森林管理、湿地管理、妇女在水资源管理中作用、WTO条件下水资源管理、水资源纳入国民经济核算体系、根据水资源状况通过国际国内市场进行水资源贸易(包括间接贸易,如进口高耗水产品,出口低耗水商品等),等等,是水资源综合管理的重要内容。
3、水资源管理学与相关学科关系
3.1水资源管理学与水资源学的关系
水资源学是一门综合叉性学科,目前该学科还没有完全定型,正处于成长时期。通常认为,水资源学是对水资源进行评价并制定综合开发和合理利用规划,解决水资源供需矛盾,以及对水资源实行科学管理和保护经验的系统总结所形成的知识体系。水资源学的基本理论体系是建立在水资源本身存在、运移、转化和调控的基本规律与系统论的基本观念和方法的结合上,研究的重点是建立在系统论基础上对水资源系统评价、开发和最优调控的基本规律。
水资源管理学与水资源学既有区别也有联系。他们在研究方向上有一定的交叉性,交叉点是水资源管理。水资源管理学是自然科学和社会科学的综合叉科学,在形成水资源学的过程中,也渐渐形成了水资源管理的知识体系,水资源管理学渐渐成长。他们的主要区别在于水资源管理学所涉及的面更广泛,而且水资源管理学与管理学存在密切的关系。
3.2水资源管理学与管理学的关系
管理科学是一门应用多学科与多领域理论、方法、技术和知识的综合叉科学,其目的就是研究人类利用有限资源实现组织目标的管理活动方面的动态、复杂和创新的社会行为及其规律(国家自然科学基金委员会,1995)。人的管理是管理学重要研究内容。
水资源管理学中的管理对象是水资源,而管理学中管理的对象是人,这是两者的主要区别,但管理是要靠人的智慧。因此,管理学的原理可以为水资源管理学提供一定的理论支撑,水资源管理学的发展为管理学延伸提供新的增长极。
水资源管理学也是管理学的一个分支。
3.3水资源管理学与水文学的关系
水文学是研究地球上水的时空分布与运动规律并应用于水资源开发利用与保护的科学,作为水利科学的一部分,水文学的重要内容是地面水与地下水的观测、评估与预测,并为规划与管理提供依据。
水资源管理学需要水文学的支持,水文学为水资源管理学提供基础数据,水资源的管理就是以水文学提供的各种数据为依据进行调控管理水资源,水资源管理学的基础是水文学,两者关系非常密切。但水资源管理学所涉及的内容比水文学研究的范围更广泛。
4结语
水资源管理学是多学科交叉的年轻的学科,其发展具有很大的现实推动力和潜力,目前学术界尚未引起高度重视,相应的研究成果也不多见。作者初论水资源管理学,意在抛砖引玉,希望引起学术界的关注和探讨,推进水资源高效利用和保护。值得说明的是,作者及其同事合作成果《水资源管理学导论》即将完稿,并出版发行,但愿能为《水资源管理学》的发展贡献微薄之力。
参考文献
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姜文来,杨瑞珍著,资源资产论,北京:科学出版社,2003
王浩,王建华,秦大庸等,现代水资源评价及水资源学学科体系研究,地球科学进展,2002,12(1)
水文水资源建设项目具有内容多样化、覆盖面广的特点,主要包括水情分析、水文测站、水位测绘、数据中心等专业内容,水文水资源建设项目往往具有唯一性、一次性、固定性和整体性特点。具体而言,水文水资源的管理工作一般数量较大、交通条件差、覆盖广泛且作业线长。由于交通条件的阻碍,很多必要的检测设备无法运送到施工现场,加上项目建设的施工地点较为分散,环境恶劣、复杂且覆盖面广,河流的上游下游方向,东西南北部地域全部涵盖其中。水文水资源建设每个工程规模都不是很大,可分为水文站、水质站、流量站和水环境检测中心等几个类型。水文水资源建设项目是面向全社会的,贯穿了生态文明建设、水资源循环利用的全过程,是一项具备公共服务职能和社会管理职能的复杂而系统的工作。随着社会主义经济的进步和信息多元化的发展,传统的项目管理方法已无法适应新的时代步伐,我们应吸取过往的水文水资源建设项目管理经验,在此基础上应用动态管理手段代替传统的静态管理,应用统一管理手段代替传统的分散管理,再结合先进的科学技术和现代化的管理方法,促进水文水资源建设项目的顺利进行和信息化建设发展。
2水文水资源建设项目管理存在的实际问题
经过多年的经验积累,我国在水文水资源建设上虽有一定基础,但依然存在很多现实问题,具体体现在以下4个方面。2.1水文水资源建设项目管理意识不足。水文水资源建设项目事关国计民生,不仅能够推进经济发展,一定程度上还提高了人民的生活水平,因此,其项目的建设管理工作必须严格遵守相关的程序。我国目前所采用的水文机构体制以地方保护主义思想为主导,不利于水文水资源建设项目的立项和地区平衡,很多地区项目并未进行严格审批,且没有遵循标准程序,管理工作还不够细致,缺乏基层管理人才,归根结底这一系列问题的原因就是:管理者缺乏管理意识,未能将管理工作细微化且落到实处,忽视了水文水资源建设项目的标准程序。2.2项目主体不明确。目前我国大部分水文机构的管理体制还不够健全,使得水文水资源建设项目的发展受到严重阻碍,多个地市的水文水资源建设工作由一个水文机构负责,导致各地市之间无法进行及时有效的沟通,部分地市水文机构完全按照本地水域情况进行项目设置,这种项目设置机构主体不明确,对各自区域的管辖权归属也不明确,最终导致影响水文水资源建设项目的综合效益,阻碍了水资源的循环利用和水文化事业的可持续发展。2.3项目自身具备较强的专业融合性和较大的空间跨度。水文水资源建设项目具有内容多样化、覆盖面广的特点,主要包括水情分析、水文测站、水位测绘、数据中心等专业内容,这些职能要求水文水资源建设工作在各个流域监测中信息资源要极大共享,因此,和其他建设项目不同的是水文水资源建设项目自身具备很强的专业融合性,并且水文水资源建设项目具有较大的空间跨度,主要建在相对固定的区位和独立的空间环境,这在很大程度上增加了项目管理的难度。2.4施工监管不严格。水文水资源建设项目一项利国利民的公益性事业,该项目的建设和管理应严格遵守国家提出的标准程序,但我国目前的管理模式呈现静态管理、分散管理和粗放式管理,很多环节未能严格按照国家规定的程序执行,缺乏基层管理人才和管理专业性,未能建立严格的质量执行管理体系,使得施工现状未能完全达到相应规定标准。
3水文水资源建设项目管理对策
水文水资源建设项目的良好运行事关国计民生,通过对我国水文水资源建设现状进行分析,发现其中存在的不足,并就存在问题加以探究,为保证水利水资源建设项目的顺利运行,本文提出以下5个解决对策。3.1明确项目主体。在水文水资源建设项目过程中要明确责任主体和项目法人,积极建立项目法人责任制,明确建设主体的权利义务。项目法人是整个项目的责任主体,起到对上负责对下控制的协调作用,根据项目的标准程序和具体要求,设立专门实施项目管理部门或者机构来对各层级工作进行建设组织和管理协调,一旦项目在某个层级出现问题,由该层级部门及时解决。各环节部门人员的选拔要具备财务、管理、经济等综合需求和专业素质。在此基础上,为调动管理者的参与性和员工积极性,可将与项目管理目标相统一的激励制度在此项目中推行,从而更好的完成水文水资源建设项目的管理工作。3.2强化项目管理程序意识。针对水文水资源建设项目管理中存在的不按照规定标准办事、不按照程序执行的实际问题,必须深化管理人员的管理意识和程序意识。对管理人员组织定期培训,通过培训使管理人员认识管理程序的标准流程和了解按照程序执行对项目管理的重要性。项目管理流程一般包括调研、启动、规划、实施、扫尾和后续6个程序,项目审批中必须加强程序执行管理力度,对不按照标准程序执行的项目予以驳回,个别超出投资计划的水文水资源建设项目更要进行严格控制,从而发挥项目管理程序的最大作用。3.3增加水文监测设备数量和科技含量。设备的缺乏和高科技含量低是阻碍我国水文水资源建设的主要因素,水文水资源建设工作中要积极引进先进的水文监测设备,并且不断研发新技术,增加水文监测设备的数量,以满足水文水资源建设项目各个环节的工作需求,应用动态管理手段代替传统的静态管理,应用统一管理手段代替传统的分散管理,将传统的人工模式转化为机械模式,再结合先进的科学技术和现代化的管理方法,以此来优化管理结构、提升工作效率,提高水文水资源建设项目的质量和进程。3.4合理划分水文建设工程的标段界面,将各专业进行有机融合。水文水资源的管理工作一般数量较大、交通条件差、覆盖广泛且作业线长,这就要求其项目的开展需具备更强的专业和知识面,因此,应对水文水资源建设项目所在流域进行合理的标段界面划分,以确定其在所在流域的归属,且每个标段都有各自独立的项目法人来明确项目管理工作的责任和义务,并对各个环节的工作进行管理和协调,使得水文水资源建设项目管理工作权责分明、目标明确。3.5严格管理项目施工过程。对水文水资源建设项目工程进行合理细分,了解并监控施工单位再具体实施过程中对项目质量的把控,采取平行检查和旁站、巡视检查2种方式对项目关键质量点进行跟踪和实时监控,并做好项目施工工序的检查验收工作。4结语水文水资源建设是国家基本建设的重要内容,关系到国家人民自身的生命财产安全,事关国计民生的大问题,水文水资源建设项目是一项利民、惠民的工程,符合我国基本国情,符合我国社会主义核心价值观,其项目建设工作的顺利推行关系到人民生活水平的提高,其项目管理工作的有效实施关系到国家经济的整体繁荣,对我国生态文明建设、水资源利用的可持续发展发挥重要作用。因此,有效提高水文水资源建设项目的管理水平具有十分重要意义,这就要求我们在以后的水文水资源建设工作中要积极采用相应解决政策,明确项目主体、强化项目管理程序意识、增加水文监测设备数量,采用高科技含量的设备开展工作、合理划分水文建设工程的标段界面,将各专业有机的融合起来。以此来提高项目管理水平,提升项目运行进程和经济效益,确保水文水资源项目高质量、高效率的完成。
作者:刘超 单位:中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司
参考文献:
[1]杨连春.浅议我国水文水资源领域技术需求分析及推广应用[J].河南科技,2013(12):215.
[2]刘圳.试论水文水资源监测的合理开发与可持续利用[J].山西青年:下半月,2013(10):142-143.
1城市水环境与水资源承载能力概念
1.1水资源承载能力的概念及内涵
水资源承载能力(CarryingCapacityofWaterResources–CCWR,又可翻译成SupportingCapacityofWaterResources–SCWR)的概念,最早源自于《生态学》中的“承载能力”(CarryingCapacity)一词,是自然资源承载能力的一部分。其研究的主体是资源与环境系统,客体是人类或更广泛的生物群体。而“承载能力”的概念最早可以追溯到马尔萨斯(Malthus)“人口理论”中关于“有限粮食对人口增长的支撑能力”的论述(SeidlandTisdell,1999)。20世纪90年代早期,有的学者提出了水资源承载能力的概念并被应用于干旱半干旱地区和城市区(施雅凤等,1992;李令跃,2000;Guo等,2001;左其亭、陈曦,2003)。近年来,我国不少学者对水资源承载能力的概念及计算方法进行了深入探讨。关于水资源承载能力的定义,人们从不同研究角度给出了不同的定义,这里列举几个代表性的定义:
(1)水资源承载能力是指某一地区的水资源,在一定社会历史和科学技术发展阶段,在不破坏社会和生态系统时,最大可承载(容纳)的农业、工业、城市规模和人口的能力,是一个随着社会、经济、科学技术发展而变化的综合目标(施雅凤等,1992);
(2)在某一历史发展阶段的技术、经济和社会发展水平条件下,水资源对该地区社会经济发展的最大支撑能力(刘燕华,2000);
(3)某一历史发展阶段,以可预见的技术、经济和社会发展水平为依据,以可持续发展为原则,以维护生态良性循环发展为条件,在水资源得到合理开发利用下,该地区人口增长与经济发展的最大容量(李令跃,2000);
(4)一个流域、一个地区、一个国家,在不同阶段的社会经济和技术条件下,在水资源合理开发利用的前提下,当地水资源能够维系和支撑的人口、经济和环境规模总量(何希吾,2000);
(5)一定的区域内,在一定的生活水平和生态环境质量下,天然水资源的可供水量能够支持人口、环境与经济协调发展的能力或限度(冯尚友,2000);
(6)水资源承载能力,指的是在一定流域或区域内,其自身的水资源能够持续支撑经济社会发展规模,并维系良好的生态系统的能力(汪恕诚,2001);
(7)可理解为某一区域的水资源条件在“自然-人工”二元模式影响下,以可预见的技术、经济、社会发展水平及水资源的动态变化为依据,以可持续发展为原则,以维护生态良性循环发展为条件,经过合理优化配置,对该地区社会经济发展所能提供的最大支撑能力(惠泱河等,2001);
(8)在一定的水资源开发利用阶段,满足生态需水的可利用水量能够维系有限发展目标的最大的社会-经济规模(夏军,2002)。
关于水资源承载能力的定义还可以列举很多。尽管在表述上各有不同,但其表现的基本观点和思路并无本质差异,都强调了“水资源支撑能力”的含义。从水资源承载能力的含义来分析,至少具有如下几点内涵(左其亭、陈曦,2003):
(1)在“水资源承载能力”概念中,主体是水资源,客体是人类及其生存的社会经济系统和环境系统,或更广泛的生物群体及其生存需求。“水资源承载能力”就是要满足客体对主体的需求或压力,也就是水资源对社会经济发展的支撑规模;
(2)“水资源承载能力”具有空间属性。它是针对某一区域来说的,因为不同区域的水资源量、水资源可利用量、需水量以及社会发展水平、经济结构与条件、生态与环境问题等方面可能不同,水资源承载能力也可能不同。因此,在水资源承载能力定义或计算时,首先要圈定研究区范围。
(3)“水资源承载能力”具有时间属性。在众多定义中均强调了“在某一阶段”,这是因为在不同时段内,社会发展水平、科技水平、水资源利用率、污水处理率、用水定额以及人均对水资源的需求量等均有可能不同。因此,在水资源承载能力定义或计算时,也要指明研究时段,并注意不同阶段的水资源承载能力可能有所变化。
(4)“水资源承载能力”对社会经济发展的支撑标准应该是以“可承载”为准则。在“水资源承载能力”的概念和计算中,必须要回答:水资源对社会经济发展支撑到什么标准时才算是最大限度的支撑。也只有在定义了这个标准后,才能进一步计算水资源承载能力。一般,可以把“维系生态系统良性循环”作为水资源承载能力的基本准则。
(5)必须承认水资源系统与社会经济系统、生态系统之间是相互依赖、相互影响的复杂关系。不能孤立地计算水资源系统对某一方面的支撑作用,而是要把水资源系统与社会经济系统、生态系统联合起来进行研究,在社会经济—水资源—生态复合大系统中,寻求满足水资源可承载条件的最大发展规模,才是水资源承载能力。
(6)“满足水资源承载能力”仅仅是可持续发展量化研究“可承载”准则的一部分(“可承载”准则包括资源可承载、环境可承载。资源可承载又包括水资源可承载、土地资源可承载等),它还必须配合其它准则(有效益、可持续),才能保证区域可持续发展。因此,在研究水资源可持续利用合理配置时,应以“水资源承载能力”为基础,以可持续发展为准则(包括可承载、有效益、可持续),建立水资源优化配置模型。
根据以上分析,本书作者曾把“水资源承载能力”简单定义为:“一定区域、一定时段,维系生态系统良性循环,水资源系统支撑社会经济发展的最大规模”(左其亭、陈曦,2003),可以概括为图1.1的概念图。
图1.1可以形象地表达出水资源承载能力的概念,简单解释如下:
水资源系统与生态系统相互支撑、共同作用,来共同支撑社会经济系统。
社会经济系统对水资源系统可以进行开发利用和保护,对生态系统一方面可以进行保护,一方面又有可能进行破坏。因此,社会经济系统与水资源系统和生态系统之间又是相互制约的关系。如果支撑的社会经济规模太大,水资源系统和生态系统就难以支撑,难以确保水资源的可持续利用和生态系统的良性循环。
在一定条件下,如果生态系统达到良性循环的极限,这时其对应的社会经济最大规模就称为是“承载能力”。因此,水资源承载能力是在“社会经济—水资源—生态复合大系统”有机运转下,达到“生态系统良性循环”目标时的“最大社会经济发展规模”。
在特定的城市区,所确定的水资源承载能力就是城市水资源承载能力。因此,可以仿照水资源承载能力的定义,把“城市水资源承载能力”简单定义为:“在特定的城市区,一定时段内,维系生态系统良性循环,水资源系统支撑社会经济发展的最大规模”。与一般流域或区域相比,城市区人类活动强烈,人口、工业、商业集中,本地水资源一般满足不了城市用水需要,污水排放集中且量大,水资源承载能力计算一般比较复杂。另外,一般城市区不是一个完整的流域,在计算城市水资源承载能力时,要满足流域(或更大区域)尺度上的水资源承载能力要求(或水资源可持续利用要求)。也就是说,城市水资源承载能力计算一般是基于一定水资源边界条件下进行的。
1.2水资源承载能力的影响因素
从以上关于水资源承载能力的内涵分析可以引申出影响水资源承载能力大小的主要因素,大致可以分为三大类:
第一类:水资源系统本身特性
水资源系统是水资源承载能力的主体,水资源系统的可利用水资源量大小是其承载能力的内因。也就是说,水资源承载能力大小首先是由水资源系统所能提供的水资源量决定的。在城市区,一般本地水资源满足不了用水的需求,需要考虑流域(或更大区域)一定的水资源条件。
第二类:人类活动能力及意识形态
人类是水资源承载能力的客体,在很大程度上影响着水资源承载能力。(1)水资源利用率。这是决定单位水资源量能够养活多少人口或带来多大经济效益的重要指标,是水资源承载能力计算的关键指标。(2)科技进步通过提高水资源利用率、重复利用率、污水处理率等提高水资源承载能力。科学技术能促进经济增长,提高资源利用效率,降低污染处理成本,改善人类生存环境。随着科技的进步,原来不能治理的污染现在可以治理了,原来需要花费很大代价才能治理的污染现在需要花费较小的代价。这些变化都有可能促进水资源承载能力的提高。(3)本区域发展战略。它反映一个国家或地区的发展规划或发展模式,对水资源的分配和利用有重要影响,从而影响到水资源承载能力。(4)管理体制和法制。它反映了人们用水、治水、保护水资源的基本思路。有些管理体制或法制对水资源的利用和保护有积极作用,有些甚至有消极作用。这在很大程度上影响着水资源承载能力。
第三类:定义“是否可承载”的目标差异
这是关系到水资源承载能力计算的一个关键问题,也就是,要人为确定“达到什么样的标准时的最大承受能力才是水资源的承载能力”。前文在定义“水资源承载能力”概念时,是以“维系生态系统良性循环”为判断目标。另外,也可以制定一些判断目标,计算得到人为干预下的水资源承载能力。肯定会因为确定的目标差异而导致计算结果的不一致。
1.3水环境承载能力的概念及内涵
前文对水资源承载能力的概念进行过简单介绍和探讨。从对水资源承载能力的定义和解释中可以看出,水资源承载能力特别强调“生态系统良性循环”这个目标。针对水环境来说,水体到底能容纳多大的污水及污染物,这是水环境承载能力计算问题。在城市区,生态与环境状况在很大程度上取决于城市区所具有的水资源数量和水资源质量。因此,可以说,水环境承载能力是城市水资源承载能力表现的重要方面和前提条件。
关于水环境承载能力的概念及与水资源承载能力的关系,汪恕诚(2001)曾论述为“水资源承载能力讲的是用水即取水这一面。你用了水之后,产生了污水,污水又排放到一定的水域里去,这个水域能够承载多少污水和污染物的排放呢?因此,水环境承载能力指的是在一定的水域,其水体能够被继续使用并仍保持良好生态系统时,所能够容纳污水及污染物的最大能力。”
如果不去过多地“抠字眼”的话,水环境承载能力也就是我们通常所说的“水环境容量”或者说是“水环境(水体)纳污能力”、“水环境容许污染负荷量”等等,都是一个概念,一个意思(崔树彬,2002)。实际上,两者也有细微差别,水环境承载能力强调以“保持生态系统良性循环”为目标。但是,为了在实际应用中便于操作和显示污水处理厂的作用,针对城市水环境问题,本书作者建议采用“水体容许城市污水最大排放量”作为水环境承载能力指标。这种定义就与“水环境容量”、“水环境(水体)纳污能力”、“水环境容许污染负荷量”等概念有很大区别。它不仅取决于水体纳污能力,还与该城市污水处理能力有关。也就是说,本书定义的水环境承载能力不仅是与水体本身的纳污能力有关的问题,还是一个与人类活动有关的问题;是在人与自然共同作用下,水体所能容纳的最大城市污水排放量。这种定义的优点是,可以很清楚地区分出一定条件下城市最大可以排放的污水量。这种定义的缺点是,还不能表达水体纳污能力,并且计算的承载能力与污水处理能力有关,这在不同年代可能是一个变值。为了克服这种缺点,在应用时同时采用“水环境纳污能力”和“水环境承载能力”,来分别表示“水体所能容纳的最大污水量”和“水体所能容纳的最大城市污水排放量”。
根据本书定义的水环境承载能力概念,可以把城市水环境承载能力计算思路形象地表达为图1.2的形式。
简单解释如下:
城市生活、生产、生态需要从水体中引水,同时又排放出大量的污水。在排放的污水中,一部分被污水处理厂处理后再排入水体,一部分直接排入水体。如果排入水体的污水量过大,就难以确保水体水质能被控制在某一可接受的范围内,也就难以确保生态系统良性循环。
在一定条件下,如果生态系统达到良性循环的极限,这时其对应的水体最大可以接纳的城市污水排放总量,就称为“水环境承载能力”。简言之,水环境承载能力是指“水体维持生态系统良性循环所能承受的城市污水最大排放量”。
水环境承载能力控制目标强调的是生态系统的良性循环。现在的问题是,什么样的状态才算是生态系统良性循环?用哪些指标来表征?
考虑城市水资源系统和范围更大的区域水资源系统生态良性循环,一般应该在以下几方面加以控制:一是,城市污水或污染物排放总量不得超出一定限度(即,总量控制);二是,一定区域水体的水质不得超出水体本身水功能区的水质标准(即,浓度控制);三是,城市相关河流的径流量不得小于河流最小基流量(即,满足生态用水)。如果把这三方面的控制范围作为生态系统良性循环的判别目标,在这种目标下得到的最大允许城市污水排放量就是水环境承载能力。其基本思路是,以控制目标为约束,以水量水质模型为基础,反推水环境承载能力,称此方法为“基于模拟和优化的控制目标反推模型”方法(ASimulation-andOptimization-BasedControlObjectInversionModel),简称COIM模型。关于水环境承载能力的计算模型及方法详见《城市水资源承载能力——理论.方法.应用》(化学工业出版社,2005)。
2城市水资源承载能力量化研究框架及关键问题
2.1量化研究框架
基本思路:紧扣水资源承载能力概念,以“水资源系统、社会经济系统、生态系统相互制约(模拟)模型”为基础模型,以“维系生态系统良性循环”为控制约束,以“支撑最大社会经济规模”为优化目标,建立最优化模型。通过最优化模型求解(或控制目标反推)得到的“最大社会经济规模”就是水资源承载能力。我们称此方法为“基于模拟和优化的控制目标反推模型”方法(ASimulation-andOptimization-BasedControlObjectInversionModel),简称COIM模型方法。
水资源承载能力计算框架简单表述如图2.1,表达了水资源承载能力量化研究“COIM模型方法”的基本思路。
COIM模型方法是把城市最大社会经济规模(即,这里代表水资源承载能力)作为目标函数,把水资源循环转化关系方程、污染物循环转化关系方程、社会经济系统内部相互制约方程、水资源承载程度指标约束方程以及生态与环境控制目标约束方程联合作为约束条件,建立起一个优化模型。通过该优化模型的求解,得到的目标函数值就是水资源承载能力。
在COIM模型中,水资源系统、社会经济系统、生态系统本身的复杂性和相互制约关系得到了体现,并且水资源承载能力概念所要求的“生态系统良性循环”也被作为一个约束条件包括在模型中。水资源承载能力的计算结果既可以采用优化模型求解来得到,也可以采用控制目标反推得到。
2.2关键问题
针对上文介绍的COIM模型方法,主要有以下几方面的关键问题:
(1)目标函数选择问题
图2.1是水资源承载能力计算的一个框架图。如果水资源被开发利用后,能确保水环境及生态系统可承载,那么,这时的水资源系统处于可承载范围之内。根据这一最大范围就可以确定水资源系统能够支撑社会经济发展的最大规模,这就是水资源承载能力。
在此模型中,用最大的社会经济规模来表达水资源承载能力。所以,一般“水资源承载能力”不只是一个数值,而是由表征社会经济规模的一组数值组成的集合,如人口数、工业产值、农业产值、城市面积等。可以把“水资源承载能力”的集合表达为:
F={f1,f2,∧,fn}(2.1)
上式中,F为水资源承载能力;f1,f2,…,fn分别为社会经济规模的表征指标。为了叙述方便起见,下面只选择人口数、工业产值、农业产值三个指标来进行讨论。
从水资源承载能力的概念可以引申出:假如工业、农业及其它行业发展规模和用水量一定,可以通过人均用水定额来计算城市水资源最大供养的人口数,即得到“水资源人口承载能力”;再假如生活用水一定,可以通过万元产值耗水量来计算最大的经济发展规模,即得到“水资源经济承载能力”。实际上,在一定条件下计算水资源人口承载能力和水资源经济承载能力都是比较理想化的。因为它们都是假设在其它条件不变的情况下得到的结果。实际上,人口、社会、经济是一个十分复杂、相互联系、相互制约的大系统,应该把它们纳入一个大系统中来研究。
因此,针对COIM模型来说,首先遇到一个问题就是“目标函数选择问题”。到底是选择一个指标还是多个指标?一方面,它决定着模型的性质和求解方法的选择。如果是单指标,所建的模型是单目标优化模型,如果是多指标,所建的模型就是多目标优化模型;另一方面,它还影响到模型约束方程的选择。假如选择的是单目标(如人口),还要考虑其它表征社会经济规模的指标(如工业产值、农业产值)与已选择的目标(如人口)之间的量化关系,需要把这个量化关系方程作为模型的一个约束条件放到模型中;再一方面,目标函数的选择也反映了水资源承载能力关注社会经济系统侧重面的选择。一般,人们在分析计算水资源承载能力时经常用到“人口总数”指标,所以,在COIM模型中,常常选择“人口总数”最大作为目标函数。在这种情况下,需要建立“人口总数”与“工业产值”、“农业产值(或耕地面积)”等指标之间的量化制约方程。可以简单理解为,在一定条件下,如果人口数要增加,其所需的经济收入和粮食产量也应该随之增加,它们之间的比例关系可以用一个区间数来表达。并把这个量化制约方程作为模型的一个约束条件。通过这个方程,模型不仅考虑了“人口总数”单个目标值,也同时考虑了其它表征社会经济规模指标的变化。这样一来,在计算结果中,表达社会经济规模的指标也同样可以写出多个。
(2)基础模型问题
在上文介绍的COIM模型中,需要建立表征社会经济系统、水资源系统、生态系统变化及相互制约关系的量化模型,作为模型的约束方程,用于表达“社会经济—水资源—生态”耦合系统互动关系。由于耦合系统的复杂性,量化建立这样的基础模型十分不易。因此,建立COIM模型,必定会遇到基础模型问题。关于这一部分详细内容可参见有关文献。
为了表征水资源量之间的变化,需要建立水资源循环转化关系方程。包括大气降水量、蒸发量、地表水资源量、地下水资源量、各业引用水量、排放水量、跨区域调水量、流入本区水量、流出本区水量等等,建立各变量之间的量化关系和量化方程。用这些方程把水资源循环过程定量化地联系起来,从理论上满足水量平衡要求。
为了表征水中污染物运移转化关系,定量计算水体污染物浓度和排放污染物总量,需要建立污染物循环转化关系方程。包括各业污水排放量、污水处理量、污染物自净消耗量、来水污染物总量、出流污染物总量、地表水体污染物总量、地下水体污染物总量等等,建立各变量之间的量化关系和量化方程。用这些方程把水中污染物循环过程定量化联系起来,同时能定量计算某特定水体的污染物浓度和城市排放污染物总量,为“生态系统良性循环”判别约束方程提供计算基础。
社会经济系统是水资源系统承载的对象,其众多指标也是相互制约的,它们组成一个完整的巨系统。这个系统本身也是相互制约的,因此需要建立社会经济系统内部相互制约方程,以表达社会经济系统发展的整体趋势和相互制约关系。特别是当目标函数为单目标时,建立这种关系方程更为重要。另外,研究规划水平年的水资源承载能力,不仅要弄清楚水资源系统的变化,而且要结合社会经济系统的发展变化,需要站在变化了的自然和社会来分析未来的发展趋势。因此,水资源承载能力量化研究的另一个基础模型是对社会经济系统的模拟。
为了约束水资源利用量不能超出水资源可利用量,选用水资源承载程度指标约束方程,即用“水资源承载程度指标”来表达水资源对社会经济发展已经承受压力的程度,并要求≤1,以确保水资源的开发利用不会超出水资源可利用程度。
水资源承载能力控制目标强调的是生态系统的良性循环,但什么样的状态才算是生态系统良性循环?这就需要在模型方程中具体列出生态与环境控制目标约束方程,以表达生态系统的极限条件。
另外,考虑到水资源承载能力是建立在社会经济—水资源—生态复杂大系统之上,所以需要建立“社会经济—水资源—生态耦合系统互动关系量化模型”,以有机地表达这个耦合系统的运转关系。首先,把水量变化、水质变化与生态系统变化有机地结合起来,建立水量—水质—生态耦合系统模型。实际上,该模型是一个以反映水量循环为主的水量模型、以反映水质变化为主的水质模型、以反映生态系统状态和演变的生态系统模型以及三模型的耦合模型(左其亭等,2002)。其次,再把“水量—水质—生态耦合系统模型”与“社会经济系统模型”耦合起来,作为系统的结构关系模型,嵌入到优化模型中,参与优化模型的计算,也可以通过二模型的中间关系变量直接建立耦合系统的动力学模型(左其亭等,2001)。
(3)“是否可承载”的标准选择问题
这也是关系到水资源承载能力计算的一个关键问题。本书在定义“水资源承载能力”概念时,是以“维系生态系统良性循环”为判断目标。在实际操作时,用生态与环境控制目标约束方程来判断。但是,在该约束方程中,如何确定“是否可承载”的标准是问题的关键。上文已经介绍了应该控制的三个方面:一是,城市污水或污染物排放总量不得超出一定限度(即,总量控制);二是,一定区域水体的水质不得超出水体本身水功能区的水质标准(即,浓度控制);三是,城市相关河流的径流量不得小于河流最小基流量(即,满足生态用水)。如何定量确定控制目标方程是问题的难点。
关键词:水文;水资源;环境管理;洪涝灾害
中图分类号:TV213 文献标识码:A
现在国家由于受工业产业可持续发展、对和谐社会发展环境和全民生态身体健康等方面的需求的影响,迫使水文水资源领域急需在技术上有新的突破和发展,并将经得起实践考验的相关技术进行转进推广应用,对于水文水资源环境管理与防洪减灾也应该提出新的举措。
一、近年的水文水资源环境状况
近些年,由于人为地进行环境的破坏和污染,天气的变化也很频繁。洪涝灾害的突发性越来越明显,对于预防控制提出了巨大的挑战。在我国的防洪工程建设严重不足的情况下,洪涝灾害带来的危害可想而知。
二、我国水文水资源领域技术的科技需求
水资源短缺、水环境污染以及水灾、旱灾已经成为社会经济迅猛发展、工业产业化以及城市化进程进展迅速的不良产物,而且这些问题已经成为阻碍社会发展、经济进步的重要原因。面对这样严峻的形式,水文水资源领域重要的研究任务就是,如何保证水资源在社会发展中的可持续发展作用,同时保证在促进市场经济发展中的稳定供需平衡作用。结合目前急需完成的任务,水文水资源领域的发展趋势及相关科技需求,主要包括以下几个方面:(1)新科技在减灾方面的应用,例如防洪、抗旱、海啸预报等。通过卫星遥感、雷达测雨、地理信息系统等新科技、新设备的应用,在提高防涝、抗旱、预测预报海啸等极端水文事件的科学性和准确性,加强减灾能力。(2)提高水资源的利用和管理能力。对于水资源的利用和管理通过开源和节流两个方面开展,所谓的开源是通过先进的科学技术加强流域洪水、城市雨水的利用;节流则是通过普及节水灌溉、水净化等节水技术,控制水资源的浪费。(3)加强水文水资源的生态和环境保护。通过强化水资源的实时监测和预警,保护水源地的水资源避免污染。利用卫星遥感技术对各地水文水资源的生态条件准确检测,及时发现生态环境受影响的因素,并予以处理,做好保护水资源的生态和保护工作。(4)通过信息平台的建立健全提高管理水平。利用公共基础软件建立健全相关的信息共享平台,使相关信息得可以共享,避免信息采集方面的重复工作。另外,针对例如水文监测分析、水资源评价等一些专业性强、适用性广的领域,开发并使用相关软件管理。利用网络信息平台和软件管理的手段,提高水文水资源领域的管理水平。
三、水文水资源环境管理与防洪减灾的措施
做好水文水资源的管理,才能更好的促进防洪减灾工作的开展。完善防洪减灾的工作,需要根据国家的相关政策的指导,加大水利科技的投入,深化对水文水资源环境的管理工作。
3.1提高防灾减灾意识,加强预防灾害的技术学习
根据相关部门的统计,我国每年的水旱灾害损失较为严重,占据各种自然灾害总损失的大半比重,进而影响着我国国民经济的增长。我国的水文水资源管理部门作为管理全国的湖泊、地下水和地表水的专业机构,对全国的防洪减灾工作承担着重要的责任,也是提供各种技术支持的重要力量。因此,努力提高水文水资源管理部门的服务职能,加大防洪减灾的意识宣传,让全民拥有自觉的防汛减灾意识,尽可能地减少人员伤亡和国家的损失。
3.2严格执行国家规范。水文水资源管理部门在围绕防汛、抗旱减灾方面的重要职责不仅仅局限于向上级防汛抗旱主管机关提供江河湖库(水库)的雨量、水位、蒸发量、流量等信息,还要开展土壤墒情和地下水水位监测和水质监测。为了做好工作,建国以来国家水文局有关专家制定了一整套水文水资源测验规范,报讯规范,水质监测规范以及地下水监测规范,这是做好水文水资源管理工作的总要文件,在工作中要认真贯彻执行,不能打折扣,要一丝不苟的做好管理工作。
3.3数字水文站网的建设
水文资源是我国生产和生活的重要资源,是现代农业发展的先决条件,完善水利生态系统具有重要的作用。由于近年各种地质和水利灾害的影响,加强对水文站点的状态进行实时监控,及时准确获得准确情报,对水文站网进行数字化建设至关重要。水文站网的数字化建设依托水文信息采集自动化技术、遥感和全球定位技术、海量的存储和传输技术以及计算机软件工程技术等各种现代技术。水文站网的数字水文站和水文站中心网建设,可以在加强水文遥测点的建设上,做到对各级河流的实时监控。在现代技术的推动下,水文站的建立已经实现对雨量和河流水位的自动监测,水文站的水资源信息处理平台可以对各个水文站点的信息数据进行采集和分析整理,最后进行应用。水文站网的建设,可以促进相关的水文信息存储和分析处理体系的建设,将水文站网的信息进行不受时空限制的分布和共享,对全面的水文情报预报体系进行全局流域的覆盖,促进对防汛和抗灾的监测。
3.4加强地理信息技术的应用,建立水文水资源灾害监测系统
水文水资源的管理也是一门综合性的学科,包含较强的专业知识,对气象、水利、水文地质等领域的知识都有涉猎。因此,作为水文水资源管理部门的工作人员,需要拥有广泛的知识面,在实践中不断的学习新知识和新技术,总结经验和教训。在信息技术高速发展的今天,需要将计算机和信息等技术引入水文水资源的管理工作中,提高其工作效率。随着信息和科技技术的发展,水文领域的相关技术手段也在不断进步。地理信息技术综合了地理科学、遥感技术、信息技术和计算机技术,其应用使水文工作不断系统化和网络化。地理信息系统以空间数据管理为主,可以对空间数据进行分析和处理。地理信息系统的主要功能就是信息的提取和编辑,在数据的集成、查询和空间分析上具有重大的实用性。地理信息系统对于水污染的控制、水管网信息管理、水文情报预报和水环境管理具有重要的作用。做好相关的前期预测,才可以充分发挥防洪减灾的效用,也可加强对地下水水质的监测,促进生态用水的发展。加强对各地河流和雨量的监控,可以进行及时的流域内水量的调配,合理利用水资源,促进经济的发展。
3.5水文预警预报体系的建设
在水文水资源环境管理的建设中,做好水文预警预报工作很重要。不仅可以实现水利防灾减灾,也是新形势下防汛和水利事业发展的必然选择。加强水文预警预报体系的建设,需要从设施的智能化建设、完善的预报机制、信息宣传的平台建设等几个方面着手。进行水文预警预报体系的建设,可以促进水文监测信息的采集和处理,还要对水文预警预报的设施进行总体的规划和布局,根据流域内的降水特点进行合理监测。将水文预警预报体系进行智能化的设计,依靠各种先进技术进行智能化的监测,完善各种预警信息的平台建设,加强各种水文预警预报知识的宣传。
四、结论
综述全文,水文水资源的建设关系我国农业发展的根本,建立和完善水文水资源的监测系统,促进水利建设的长远发展。众所周知,经济的发展和社会的进步离不开水利工程的建设,水文水资源管理工作是经济发展的坚强后盾,所以我们必须做好水文水资源的管理工作,加强水文环境的监测,建立完善的水文预警预报体系,完善防洪减灾的防护工作,从而为地方经济发展和社会进步做出贡献。
参考文献
[1]张翰华.水文水资源环境管理与防洪减灾[J].管理观察,2013(3).
[2]张艳萍,张丛明,柳广玲.浅谈造成洪涝灾害严重的人为因素及对策[J].科技资讯,2008(25).
根据目前的劳动关系管理实践,母公司派遣人员到子公司或关联企业工作,其劳动关系的处理有以下几种模式:一是外派员工与母公司建立劳动关系,母公司下发派遣人员任职文件,员工在子公司或关联企业内部流动,不产生劳动合同的变更;二是采取变更外派人员劳动合同关系主体的模式,母公司将所派遣人员的劳动合同关系主体,变更为子公司或关联企业,即子公司或关联企业与外派人员直接签订劳动合同,母公司与该员工解除劳动关系。三是有劳务派遣资质单位的前提下,母公司采取劳务派遣模式,与子公司或关联企业签订劳务派遣合同,子公司或关联企业支付给母公司劳务费。
二、外派员工劳动工资结算方式
1.两边发工资
外派人员工资薪金由母公司和子公司或关联企业分别发放,子公司或关联企业按本企业标准发放工资并扣缴个人所得税,母公司补发差额,代扣代缴社保费用,并进行个人所得税汇算清缴。
2.以劳务费方式结算
即由母公司以外派劳务用工形式派遣外派人员至子公司或关联企业,由子公司或关联企业支付母公司劳务费。
3.以服务费方式结算
即以签订服务合同形式,约定母公司派出人员提供服务,子公司或关联企业以服务费形式支付母公司费用。
三、结算方式涉及的税务问题
1.两边发工资,母公司代缴社保费及进行个人所得税清缴
(1)个人所得税。根据《个人所得税法》及《个人所得税自行纳税申报办法》规定,个人在两地或两处以上取得工资薪金所得,应将同一个月所得合并,按照合并后的工资薪金所得适用税率和速算扣除数,计算当月应纳个人所得税,选择并固定向其中一处单位所在地主管税务机关申报。两地企业同时履行了个人所得税代扣代缴义务的,外派人员可选择其中一地进行个人所得税的汇缴清算。但是,两地企业只能由一地企业减扣除数。在实践中,税务申报采用电子形式申报时,由于电脑程序是固定的,需采用非常规方式进行汇算清缴,与税务机关协商确定汇算清缴的方案。
(2)企业所得税。由于社保费通过母公司代付,且税务机关对“任职”的理解,是与公司签订劳动合同并担任职务,对外派人员直接支付的工资,在税前扣除与税务机关的政策可能存在争议。各省市地方税务机关对此问题各有各的政策规定,宁夏、青岛等地方税务机关在解答中明确指出:“鉴于母公司与子公司之间存在的特殊关系,员工在母公司与子公司之间经常调配,按照‘实质重于形式’的原则,子公司如能够提供母公司出具的董事会或经理办公会等做出的调配决定及员工名册等充分适当的证据,子公司发放给与其没有订立劳动合同的员工的合理的工资薪金可以税前扣除”。浙江就不一样,浙江省税务局依据国家税务总局2012年第15号文件精神,在解释中明确指出“:在不重复扣除的前提下,省内跨县、市企业的管理人员到所属关联企业工作,由关联企业发放的工资及各种补贴收入,可作为职工工资、职工福利等费用在税前扣除,但母公司应提供外派员工名单清册”。但此解释就没明确子公司为跨省企业如何处理的答案。因此,考虑到各地税收政策的差异,外派人员在子公司或关联企业发放的工资等费用能否税前列支,如何扣除应按所在地主管税务机关规定执行。另外,由于两家企业均为独立纳税人,两边发工资,在两家企业一家有盈利、另一家亏损的情况下,存在两家企业调节的嫌疑,存在一定的税务稽查风险。
2.以劳务费方式结算
(1)个人所得税。异地企业以支付劳务费形式支付母公司外派人员费用,外派人员工资薪金由母公司发放并代扣代缴个人所得税。
(2)营业税及附加税费。根据《企业所得税法》规定,对人力资源服务单位(劳务公司、保安公司等)接受用工单位的委托,为其安排劳动力,凡用工单位将其支付给予劳动力的工资和为劳动力上交的社会保险以及住房公积金统一交给劳务公司代为发放或办理的,以劳务公司从用工单位收取的全部价款,减去代收转付给劳动力的工资和为劳动者办理社会保险及住房公积金后的余额,为计税营业额。母公司若有劳务输出派遣资质,派遣人员到子公司或关联企业工作,可按差额5%税率缴纳营业税。另外,母公司在缴纳营业税的同时,还应缴纳流转税的7%缴纳城建税、3%缴纳教育费附加、2%缴纳地方教育费附加。
(3)企业所得税。国家税务总局2012年第15号公告规定企业因接受外部劳务派遣用工所实际发生的费用,应区分为工资薪金支出和职工福利支出,并按《企业所得税法规定在企业所得税前扣除。其中属于工资薪金支出的,准予计入企业工资薪金总额的基数,可作为计算其它各项相关费用扣除的依据。
3.以服务费方式结算
根据国税发[2008]86号文件规定,母子公司按“独立交易”原则,确定服务价格,母公司收取服务费作为收入并开具发票,缴纳相关税金,派遣人员的工资作为母公司的工资薪金支出在税前扣除;子公司或关联企业支付服务时取得发票,作为正常的服务费列支并在税前扣除。
(1)个人所得税。子公司或关联企业以支付服务费形式支付母公司外派人员费用,外派人员工资薪金由母公司发放并代扣代缴个人所得税。
(2)流转税及附加税费。母公司收到的服务费,属于母公司的营业收入,应按对应的税目缴纳流转税还是增值税,应视母公司提供的服务而定。目前,研发和技术服务、信息技术服务、文化创意服务、物流辅助服务、有形动产租赁服务已纳入“营改税”范围,应缴纳增值税,除有形动产租赁服务适用17%税率外,其他服务均适用6%;除上述服务外,按5%税率缴纳营业税。母公司在缴纳营业税的同时,还应缴纳流转税的7%缴纳城建税、3%缴纳教育费附加、2%缴纳地方教育费附加。
(3)企业所得税。母公司因提供服务取得的服务费,应计入公司的营业收入,并计入当年利润缴纳企业所得税。子公司或关联企业可根据与母公司签订的服务合同和母公司提供的发票,按“服务性质、收入与成本配比”原则,计入相关的成本费用,并按税法规定税前扣除。需特别指出的是,若母公司实际支付的外派人员费用大于收入的劳务费用和服务费用,根据《中华人民共和国企业所得税法》规定,企业与其关联方之间存在的业务往来,不符合独立交易原则而减少企业或其关联方应纳税收入或者所得额的,税务机关有权按照合理方法调整;《中华人民共和国税收征收管理法》也规定,纳税人申报的计税依据偏低,又无正当理由的,税务机关有权核定其应缴纳额。因此,具体执行应以相关税务主管机关的实际执行为准,操作方案应征得当地税务机关的同意,避免引起不必要的麻烦。
四、结论
安全是危害或灾害的反义词,它与危害(或灾害)的风险紧密联系。危害(或灾害)的风险愈小,安全度就愈高,反之亦然。水安全问题通常指相对人类社会生存环境和经济发展过程中发生的水的危害问题。例如,水多了(发生洪水灾害,导致人的财产损失,人口死亡问题)、水少了(发生干旱、水资源短缺以及引起的生态环境退化、人类生存环境损失)和水脏了(水污染导致的病害健康问题、人口死亡问题)。
中国是降水时空分配非常不均匀、“水“的问题十分突出的发展中国家。水多了(洪涝灾害)、水少了(干旱、水资源短缺)和水脏了(水污染问题)业已成为制约中国可持续发展最为重要的限制因子,其紧急程度已经危及人类基本环境和生存问题和国家发展利益的安全问题。
在水安全问题研究中,水资源安全问题是最为重要的一个方面[1]。水资源安全通常指水的供需矛盾产生对社会经济发展、人类生存环境的危害问题。20世纪末,不满足可持续水资源利用的模式和环境问题导致严重的水资源安全问题,业已引起国际各国政府的高度重视。2000年3月,在荷兰海牙(Hague)召开了“第二届世界水论坛及部长级会议”。会议主题是:水的安全:从洞察到行动,全世界140多个国家首脑或部长,3000名科学家出席会议。21世纪水安全面临7个主要挑战[23]:
(1)满足基本需求(meetingbasicneeds)
(2)保护生态(protectingecosystems)
(3)食品安全(securingthefoodsupply)
(4)水资源共享(sharingwaterresources)
(5)处理灾害(dealingwithhazards)
(6)水的价值(valuingwater)
(7)科学管水(governingwaterwisely)
因此,水资源安全已经成为水资源研究的国家前沿热点,受到世界范围的注目。
水资源安全问题研究主要有:水资源安全的范畴,水资源安全的度量,水资源安全评价和水资源安全保障体系的建设等方面。从学术研究,水资源安全的度量最为关键。核心问题是:回答如何量度水资源安全程度和如何保证水资源安全?我们的观点是:水资源承载力是水资源安全的基本度量。因此,研究水资源承载力对于认识和建设水资源安全保障体系尤为重要。
“承载力”一词,亦称“承载能力”(CarryingCapacity),起源于生态学,用以衡量特定区域在某一环境条件下可维持某一物种个体的最大数量[1]。随着人类社会经济发展,全球资源环境问题日趋严重,人们逐渐认识到自然资源是支持地球上生命系统和人类生存发展的物质基础,其量和质是有限的,它们满足人类现在与未来发展需要的能力也是有限的。关于生态承载力的一个较早的概念,是由世界自然保护同盟(IUCN)联合国环境规划署(UNEP)及世界野生生物基金会WWF在其出版的《保护地球》一书中提出的。他们把承载能力定义为一个生态系统所能支持的健康有机体即在维持它的生产力、适应能力和再生能力的容量。后了“承载力”概念得到延伸发展,比较多地用于说明生态系统、环境系统、资源系统承受发展和特定活动能力的限度。因此,生态承载力、环境承载力、资源承载力等诸多概念也相继出现。
1974年,Bishop在《环境管理中的承载力》一书中指出“环境承载力表明在维持一个可以接受的生活水平的前提下,一个区域所能永久地承载的人类活动的强烈程度”[2];高吉喜(2000)在其关于生态承载力的研究别指出:环境承载力是指在一定生活水平和环境质量要求下,在不超出生态系统弹性限度条件下环境子系统所能承纳的污染物数量以及可支撑的经济规模与相应人口数量[3]。此外,一些学者还从经济、社会、环境、发展等方面对全球承载力进行了探讨(Cohen,J.E.,1995;Sagoff,M,1995;Daly,H.E.,1995,1996)[4][5][6]。然而无论是生态承载力、环境承载力抑或全球(区域)承载力都是一个比较泛化的概念,如何描述和量化,实施和操作性不强,目前的研究还不深入。事实上,在对作为生态环境组成要素的各项自然资源的承载力问题还没有完全解决的时候,是无法对生态环境承载力做更深入的研究的。
相比之下,当前对资源承载力的研究则获得了更多学者的关注。对自然资源承载力的研究主要集中于土地、水和关键矿产资源方面。1949年美国的Allan将土地资源承载力定义为:“在维持一定水平并不引起土地退化的前提下,一个区域能永久地供养人口数量及人类活动水平”。50-70年代,国外许多学者探讨了土地承载力的计算依据为:在确保不会对土地资源造成不可逆的负面影响的前提下,土地的生产潜力能容纳的最大人口数量。同时,对承载力的研究从静态转向动态,Millington等应用多目标决策分析方法,以各种资源(土地、水、气候、能源等)对人口数量的限制,计算了澳大利亚的土地资源承载力。1986年我国也开始了题为“中国土地资源生产力及人口承载量”的研究,研究者认为土地资源承载力通常是指:一个区域在一定的农业技术条件下,土地用于食物生产所能供养的人口数量;或在一定生产条件下,土地资源生产力所能承载一定生活水平下的人口限度。由此,关于土地和水资源承载力的研究在中国全面展开[7]。
承载力概念的演化与发展是对发展中出现问题的反应与变化结果。在不同的发展阶段,产生了不同的承载力概念和相应的承载力理论。如针对环境问题,人们提出了环境承载力的概念与理论,针对土地资源短缺问题,人们提出了土地资源承载力的概念与理论。而“水资源承载力”一词,则是随着水问题的日益突出由我国学者在80年代末提出来的。水资源承载力是一个国家或地区持续发展过程中各种自然资源承载力的重要组成部分,且往往是水资源紧短和贫水地区支持人口与发展的“瓶颈”,它对一个国家或地区综合发展和发展规模有至关重要的影响。进入90年代以来,在地区和国家社会经济发展中坚持走可持续发展道路已是普遍的共识,而水资源短缺与“水资源安全”问题也已成为影响可持续发展的重要制约因素,作为可持续发展研究和水资源安全战略研究中的一个基础课题,水资源承载力研究已引起学术界的高度关注并成为当前水资源科学中的一个重点和热点研究问题。
2.水资源承载力的定义
水资源承载力最早是源自生态学中的“承载能力”(CarryingCapacity)一词,是自然资源承载力的一部分。近年来,我国不少学者在资源承载力、环境承载力等概念的基础上对水资源承载力的定义进行了更深入的探讨,兹选取几个有代表性的例子列举如下:
(1)在某一历史发展阶段的技术、经济和社会发展水平条件下,水资源对该地区社会经济发展的最大支撑能力[8]。(刘燕华,1999)
(2)某一历史发展阶段,以可预见的技术、经济和社会发展水平为依据,以可持续发展为原则,以维护生态良性循环发展为条件,在水资源得到合理开发利用下,该地区人口增长与经济发展的最大容量[9]。(李令跃,2000)
(3)一个流域、一个地区、一个国家,在不同阶段的社会经济和技术条件下,在水资源合理开发利用的前提下,当地水资源能够维系和支撑的人口、经济和环境规模总量[10](何希吾,2000)。
(4)一定的区域内,在一定的生活水平和生态环境质量下,天然水资源的可供水量能够支持人口、环境与经济协调发展的能力或限度[2]。(冯尚友,2000)
(5)可理解为某一区域的水资源条件在“自然-人工”二元模式影响下,以可预见的技术、经济、社会发展水平及水资源的动态变化为依据,以可持续发展为原则,以维护生态良性循环发展为条件,经过合理优化配置,对该地区社会经济发展所能提供的最大支撑能力。(惠泱河,2001)
总之,尽管已有的水资源承载力定义在表述上各有不同,但其思路并无本质上的差异,都强调了支撑能力的概念。但是,对水资源“承载力”本身的内涵,表达比较宏观。
结合中国科学院知识创新工程有关项目初步研究,作者的观点是:水资源承载力可定义为“在一定的水资源开发利用阶段,满足生态需水的可利用水量能够维系有限发展目标的最大的社会-经济规模”。因此,水资源承载力是一个度量区域社会经济发展受水资源制约的阈值,它通常用满足生态需水的可利用水量与社会经济可持续发展有限目标需求水量的供需平衡退化到临界状态所对应的单位水资源量的人口规模和经济发展规模(如GDP)等指标体系表达。
显然,水资源承载力受水的供、需矛盾双方影响,它需要从受自然变化和人类活动影响的水循环系统出发,通过“自然生态-社会经济”系统对水的需求和流域能够提供的多少可利用水资源量的“支撑能力”方面加以量度。一种概化的水循环与水资源供需关系如图1所示意。
图1量化水资源承载力的系统关系示意
核心问题是:在一定的水资源开发利用阶段和生态环境保护目标下,一个流域/区域的可再生利用的水资源量究竟能够支撑多大规模的社会经济系统发展?如何合理管理有限的水资源(开源与节流),维持和改善陆地系统水资源承载能力?
考虑到水资源承载力研究的现实与长远意义,对它的理解和界定,要遵循下列的事实:
·变化环境下(即自然变化和人类活动影响)的水循环是水资源演变和水资源承载力研究的基础。因为一个流域和区域的水资源承载能力大小,直接与该流域和区域的可利用水资源量与质有本质的联系。而区域可利用水资源量又决定于在不但变化的自然环境(包括全球气候变化)和人类活动影响下水文循环规律及其控制的水资源形成规律。
·需要把把它置于水资源的可持续利用概念的框架,建立在生态系统完整、水资源持续供给和水环境长期有容纳量的基础上。生态系统需水是水资源承载力必须要考虑的重要、方面。
·需要从“水循环-自然生态-社会经济”系统耦合机理上综合考虑水资源对地区人口、资源、环境和经济协调发展的支撑能力;
·水资源承载能力度量除了水循环和水资源变化的自然属性影响外,还取决与社会经济持续发展的有限目标。社会经济发展的要求目标不同,相应的承载能力也不一样。
因此,水资源承载能力的大小是随水资源开发阶段、目标和条件不同而变化,是一个动态、变化的概念。它不仅是水文循环、水资源研究的重要方面,而且与社会经济发展、环境系统的耦合研究密切相联,是可持续发展重大的国家需求研究的问题。
3.水资源承载力的度量与计算方法
由图1的系统关系和水资源承载力的定义,可以导出水资源承载力的度量与计算方法。主要过程概述如下:
(1)水资源总量(W):它指流域水循环过程中可更新恢复的地表水与地下水资源总量(WL)。流域水循环受自然变化(包括气候变化)和人类活动的影响,可更新恢复的地表水与地下水资源量也在不断变化。另外,除了本地产生的水资源量外,人工跨流域调水(WT)可以增加本流域(或地区)的水资源总量。由于流域水循环降水和径流形成的不确定性,对应不同保证率的水资源量,有流域水资源总量关系
W=WL+WT
(2)生态需水量(We):生态系统是流域水循环和流域环境系统的基本部分,满足一定环境要求的最小生态需水量(We)首先应该加以估算。它们通常由河道外的生态需水的估算(如天然生态需水、人工生态需水等),和河道内的生态需水估算(如防止河道断流所需的最小径流量等)构成。
(3)可利用水资源量(WS):流域可利用水资源量是指在经济合理、技术可行和生态环境容许的前提下,通过技术措施可以利用的不重复的一次性水资源量。在概念上,维系生态环境最小的需水量需要扣除,以保证生态环境容许的前提条件。因此,原则上讲,可利用水资源量可以通过流域可更新恢复的地表水与地下水资源总量加上境外调水扣除生态需水量加以估算,即:
WS=aWL+WT–We
式中:a为反映工程技术措施的开发利用系数。
(4)水资源需求总量(WD):流域社会经济发展规模水平可以表达为人口数量(P),国民生产总值(GDP)或净福利(H)等指标。因此,它们对水资源需求包括:人口需水(Wp),工业需水(WI),农业需水(WA),环境和其它需水(WM)等。因此,社会经济发展对水资源需求总量(WD)可表达为:
WD=Wp+WI+WA+WM
(5)流域水资源承载力的平衡指数(IWSD):为了描述水资源的承载力,首先需要定义流域水资源承载力的供需平衡指数(IWSD)即:
很显然,当流域可利用水量小于流域社会经济系统的需水量,即,有,这说明流域可供的水资源量不具备对这样规模的社会经济系统的支撑能力。流域水资源对应的人口及经济规模是不可承载。但是,通过调水增加WS和通过节水减少WD可提高IWSD。反过来,当流域可供水量大于等于流域社会经济系统的需水量,即,这说明流域可供的水资源量具备对这样规模的社会经济系统的支撑能力,流域水资源对应的人口及经济规模是可承载,供需为良好状态。
(6)水资源承载力的分量测度:如何量度流域水资源的承载力呢?由定义和上述水资源承载力的供需指数可知,首先需要建立研究对象的“水-社会经济-环境”系统关系。它们的作用是将水资源量支撑的环境、社会经济系统规模(如人口数或人口密度、人均GDP工业产值、农业产值、水环境污染级别等)联系起来。然后,通过一定的水资源开发利用阶段与有限发展目标,分析识别出由供大于需,即IWSD>0可行域退化到IWSD=0,即系统供需平衡达临界状态的水资源WS=WD所对应的流域人口数(P)和社会经济规模(GDP)等等指标参数。记水资源供需平衡达到临界状态的可供水资源量为,进一步,可以定义水资源承载力的各个分量,即:
意义是:λ1表明维系现状/目标水平的人口规模所需要最少水资源量WS;λ2维系现状/目标水平的经济规模所需要的最少水资源量WS。
流域的综合水资源承载力(F)是其分量的集成,例如,
λ=人均GDP/WS=(GDP/p)/Ws
(7)单位水资源量承载力的度量:为了达到水资源承载力分量和总量可比性的目的,可以进一步转化水资源承载力分量为某单位水资源量的承载指标参数。例如,当统一转化W0为亿m3的可比单位水资源量,有对应的水资源承载力的各个分量,即:
上述公式中的就是流域系统第i个水资源承载力分量。例如,F1的单位量纲是每亿m3的人口数目,说明该流域每亿m3可利用水资源量能够承载的最大人口数。同理,F2的单位量纲是每亿m3的GDP,它说明该流域每亿m3可供水资源量能够承载的经济发展最大规模的GDP。
同理,流域的综合水资源承载力(F)是其分量的集成。例如:
F=人均GDP/亿m3=(GDP/p)/W0
4.西北干旱区水资源承载力综合研究的关键问题
广义上的西北地区包括新疆、青海、甘肃、宁夏、陕西和内蒙古的西北部,总土地面积为374万km2,占全国的39%,总人口约1亿,占全国的8%。涉及西北内陆河流域(包括新疆的部分外流河流域)、黄河流域、长江流域和澜沧江流域。本文讨论的范围,界定在西北内陆河干旱地区。
西北干旱区水资源承载力综合研究的关键问题有:变化环境的流域水循环模拟研究,生态需水研究,社会经济可持续发展的水资源需求研究,流域水资源承载力的计量,西北干旱区水资源承载力综合。下面重点讨论水循环模拟,生态需水和指标体系问题。
(1)变化环境的流域水循环模拟研究
水文循环是联系地球系统地圈~生物圈~大气圈的纽带,是全球变化三大主题碳循环、水资源和食物纤维中的核心问题之一,它受自然变化和人类活动的影响,决定水资源形成与演变的规律。因此,人类活动经济开发和影响剧烈地区的水循环与水资源安全研究,是21世纪资源环境学科领域一个十分重要的方向性问题。
目前水科学发展的前沿问题突出反映在:水文循环的生物圈方面,自然变化和人类活动影响下的水资源演变规律,水与土地利用土地覆被等社会经济相互作用影响等。因此,水文循环需要考虑地球生物圈、全球变化以及人类活动等方面的影响。国际地圈生物圈计划(IGBP)代表国际地球学科发展前沿,水文循环的生物圈方面(BiosphereAspectsofHydrologicalCycle,简称BAHC)是IGBP的核心之一。它注重陆面生态-水文过程与空间格局的变化规律和受人类活动影响的关键问题。进入90年代末,变化环境(即全球变化与人类活动影响)下的水文循环研究成为热点。
人类活动对水文过程的影响,集中表现在对下垫面的改变上,改变流域下垫面的地形、地貌、土壤、植被等条件,可概括为土地利用和土地覆被的变化。下垫面条件发生变化了,水文过程的各环节也相应发生变化,如蒸发、入渗、产流的量会加大或减小,水循环的路径和速率也会发生变化,也就是说,利用原来的降水-径流关系不能反映土地利用/土地覆被变化后的流域降水径流形成规律和水文循环过程,分析人类活动(土地利用/土地覆被变化)对流域径流形成规律的影响成为当水资源承载力研究的基础问题。
以河西走廊的黑河流域为例,由于中游引水等人类活动的剧烈影响,已经完全改变了流域中下游水循环关系,造成下游流量减少和断流,产生严重的生态环境问题。为了说明黑河干流的水资源变化,我们将黑河干流上游出流控制水文站(莺落峡站)及下游输水控制水文站(正义峡站)1959年以来的实测流量资料进行了分析比较。根据1959-1998年实测资料统计,黑河莺落峡多年平均流量49.83m3/s,相当于年径流量15.71×108m3,正义峡多年平均流量31.05m3/s,相当于径流量9.80×108m3,莺落峡流量高于正义峡流量18.78m3/s,相当于区间多年平均每年损耗水量5.92×108m3。
从两站流量多年变化趋势看,莺落峡站水量历年变化平稳,年际变化不大,甚至还稍有上升。正义峡站水量不仅远远小于莺落峡站,且水量在逐年减少(图2),两站水量年均差值越来越大(图3)。
图2黑河莺落峡及正义峡历年径流量变化图
图3莺落峡-正义峡年均流量差值图
造成下游水资源量减少的原因:中游张掖地区人口持续增长,工农业生产迅速发展,用水量急剧增加,导致黑河干流水资源大量损耗,水资源的变化与人类活动的关系密不可分。
因此,深入研究自然变化和人类活动影响下的黑河流域水循环规律,是建立黑河流域水资源承载力模型的重要基础。
(2)生态需水研究
中国西北地区气候干旱、水资源短缺,水已经成为中国西北地区环境与发展最大的限制因子。实际观测与实验研究表明,水对生态环境质量有明显的限制作用,生态系统对水的需求也存在胁迫响应的机制。生态环境需水量是维系生态系统平衡最基本的需用水量,是生态系统安全的一种基本阈值。因此,生态环境需水估算问题成为生态环境建设依据的重要基础。确定不同生态类型的生态需水量,是生态环境建设区域配置的重要内容,是建设生态环境系统的关键。这也是中国工程院咨询项目“西北地区水资源合理配置、生态环境建设和可持续发展问题”中第2课题中的关键问题之一。
20世纪90年代后,随着国际地圈生物圈计划(IGBP)等大的科学计划推动,如水文循环的生物圈方面(BAHC)实施,国际国内对生态环境需水问题十分重视并且已有了一些研究。国家“九五”科技攻关项目有关课题,如“西北地区生态环境保护对策研究”等,利用土地利用/覆被变化的遥感信息对区域生态需水进行初步的估算。中国工程院一期咨询项目《中国可持续发展水资源战略研究》,取得了一批重要的研究成果,所完成9个专题报告中对生态环境用水也做出初步的测算,取得一些进展。但是,目前有关生态需水的研究仍处在初级发展阶段,人们对“生态需水”问题理解还不尽相同。目前,与生态需水有关的概念和定义有多个方面,如“生态需水”、“生态用水”、“生态环境耗水”等。不同人从不同角度看问题有不同的理解与解释。总之,生态环境与水文水资源以及人类生存环境的交叉研究,面临许多挑战,也存在不同的学术观点与看法。
由于目前对“生态需(用)水量”一词,还没有确切的或者得到公认的定义,因此在对它的理解与计算上还存在这样那样的问题。总的来看,多数认为:生态需水量是指在水资源短缺地区为了维系生态系统生物群落基本生存和一定生态环境质量(或生态建设要求)的最小水资源需求量。它包括天然生态保护与人工生态建设所消耗的水量。其内涵:以可持续发展为前提的天然生态保护与人工生态建设的需水,其外延包括地带性植被所用降水和非地带性植被所用的径流。因此,生态需水量可以理解为维系一定生态系统功能所不能被占用的最小水资源需求量,包括天然生态和人工生态,其计算有河道内和河道外之分。基础是自然变化和人类活动影响下的流域水循环规律的认识与模拟。
·河道外的流域上的生态需水的计算
根据补给来源,生态需水首先可以分为降水性生态需水和径流性生态需水。降雨形成径流以及径流运动过程中,地带性植被所在的天然生态系统完全消耗降水量,非地带性植被所在的天然生态系统消耗径流量为主、降水为补充,处于地带性与非地带性的交错过渡带以消耗降水为主、径流为补充。
从生态系统形成的原动力又进一步分为天然生态需水和人工生态需水两大类。从植物生理角度分析生态需水,可以得到天然植被或农作物正常生长时的总腾发量ET。其水分来源有两部分:直接利用的有效降水,以及通过水利工程直接或间接利用的供水。
区域生态需水计算应该以流域为单元,建立变化环境下的流域水循环模型,如图1所示意。然后,充分利用高分辨率的土地利用遥感信息,结合陆面水文生态实验站的校核分析识别确定。对于每个流域,结合其生态特点和水循环特点,确定一级分区为山区、平原绿洲、过度区、荒漠无流区。为了突出人类活动影响,在山区和平原绿洲中进一步区分天然生态系统和人工生态系统,作为二级计算分区。二级计算单元内在以土地利用单元作为三级计算分区,由遥感信息土地利用图上读取各类生态面积单元。对三级分区的每一项,单独计算其生态需水或经济需水。在计算中考虑了天然植被或人工植被对径流性水资源和降水性水资源的同时利用。国家“85”科技攻关项目中的一种基于水循环概念的流域生态需水计算框图如图6所示意(细节略)。
·河道内的生态需水的计算
河道内的生态需水的计算主要考虑的问题是维系河流湖泊水系的生态平衡的最小水量。主要考虑的方面有:
维持河湖水生生物生存的最小需水量;
维系城市人工生态环境景观的最小需水量;
防止河流泥沙淤积所需最小径流量;
防止河流水污染的最小水量;
防止海水入侵所需维持的河道最小流量;
防止河道断流、湖泊萎缩所需维持的最小径流量
通常需要通过流域水循环模拟、枯水分析后,在给出一定生态环境标准(或要求)下确定上述多个的最小流量组合的阈值(具体方法讨论略)。
(3)水资源承载力评价指标及计算方法
水资源承载力评价指标的建立是水资源承载力研究中的另一个关键问题。核心是用什么指标体系反映“社会-经济-环境”系统的发展规模与质量?目前,借鉴土地资源承载力的概念,采用在水资源可供给量所能维持生产的粮食产量的基础上计算水资源承载力的方法显然将问题过于简化了[10]。
从目前的认识,水资源承载力评价指标的选取有不同的做法。例如,有人从定义出发直接选取可支持人口数量、工农业发展规模等人口和社会经济发展指标作为衡量水资源承载力大小的依据[14]。也有人从水资源可供水量、需水量,可承载人口、社会、经济技术发展水平和规模,水环境容量等方面综合考虑建立水资源承载力评价指标体系,采用层次分析方法进行评价[15]。
本文建议,从水资源承载力的基本概念出发,通过水循环系统模拟,水资源评价、生态需水估算和社会经济对水的需求分析,选取计算参数,主要有:对应不同保证率的水资源量,最小生态需水量,可利用水资源量,水资源需求量(包括人口需水,工业需水,农业需水,环境和其它需水等);通过流域“社会-经济-环境”系统的实际分析,确定水资源承载力评价指标体系,如水资源承载力的平衡指数(IWSD)等。运用本文提出的量化方法,获得比较具体和实在的水资源承载力的度量结果,如维系现状/目标水平的人口规模所需要最少水资源量,维系现状/目标水平的经济规模所需要的最少水资源量等。
总之,希望概念清楚,基础扎实、评价方法简单、可比性好。这方面研究工作需要在实际中发展和完善。
4.结语
水资源承载力的研究在我国虽然已有诸多研究课题和论述,但总的来说,已有的研究重点主要集中在对水资源承载力的评价与计算等方面,还没有形成水资源承载力研究的成熟的理论和方法。笔者“抛砖引玉”。希望在其概念、新的理论与方法研究方面开展研讨。几点建议如下:
(1)加强学科交叉融合的研究
水资源承载力研究涵盖了从理论到实证,从“水-生态-社会经济”多学科基础问题和可持续发展问题。从变化环境下的水文循环水资源演变规律到流域水文生态、植被耗水机理等微观领域,从水文水资源科学到社会经济科学、规划科学等不同层次、不同学科的研究范围,并以多目标决策分析方法、系统动力学方法、遥感与地理信息系统方法等作为技术手段,因此,迫切需要加强学科交叉融合的研究。
(2)技术方法的创新
目前制约水资源承载力研究的一个重要因素就是数据的获取与分析处理。GIS在支持与水文和水环境有关的地理空间数据的获取、管理、分析、模拟和显示,以解决复杂的水资源、水环境规划和管理问题方面显示了其强大的功能[17]。水资源承载力研究必须突破陈旧的数据获取与分析手段,充分利用现代先进技术,将地面水文观测与空中遥感信息相结合,利用地理信息系统进行数值计算和模拟,并将现有水资源承载力数学模型方法与GIS集成,这是水资源承载力研究取得突破性进展的一个关键所在。
(3)研究领域的拓展
1.1地理概况
加利福尼亚州(简称加州)地处美国西海岸,南北方向呈狭长型地带.作为美国经济规模和人口均最大的州,加州现有3300万人,主要集中在南加州海岸平原和中部圣佛朗西斯科湾地区.
加州西部海岸是较低的山部地区,东部是南北方向绵延643.6km(400英里)的西拉内华达高大山脉,它屏障了太平洋水汽东送的通道。夹于西部海岸山脉和东部西拉内华达山脉间的中央峡谷,长约724.05km(450英里),其久负盛名的农业也主要集中在这一峡谷内.两条主要河流萨克拉门托河与圣乔昆河分别从北部和南部汇流到圣佛朗西斯科湾.
总体来讲,加州是一个半干旱地区,降水时空分布不均,降雨集中在11月初至来年4月末.其西北部地区水量较多,全州有1/3的径流是来自这一人烟稀少的地区,而这一水源地必须修建水利工程其丰富的水资源才能被中部和南部利用,否则水将流入大海.
1.2历史发展及产业结构
加州的产业结构从最初采矿业最发达的阶段,相继经历了农业、航空航天业、电影业、电子工业等产业占主导地位的不同发展阶段,其中,农业至今仍是加州很重要的一个产业,1995年农业用水量占总用水量的43%,预计到2020年农业用水仍占39%,它对加州水资源的开发和管理有很大的影响.
如今,由于加州人口和经济规模的快速增长,由此带来的水资源紧张、能源短缺问题也日益严重.这一现象引起了加州政府的焦虑和担心,但目前还没有找到较好的控制办法.
1.3主要水利工程
经过100多年的发展,加州水利工程已经发展得十分发达.全州现共有水坝和水库1200多座,及多条引水渠.这些引水渠大都是从水库引水,甚至有多个调节水库,也有少数几个是直接从河道引水,加州大部分用水就依赖于这些水利设施.州水利工程(StateWaterProject,SWP)和中央峡谷工程(CentralValleyProject,CVP)是两个最主要的工程.
州水利工程在加州是一个十分重要的水利工程,大约有2000万人口的用水量的一半来自于它,占总人口的2/3左右.州水利工程归州所有,由加州水资源局管理,50年代开始规划,60年代开始建设,由奥罗卫理(Oroville)大坝和水库、中央峡谷蓄水工程和通往南加州的643.6km(400英里)长的输水干渠、电站、泵站以及八九十年代新增的约321.8km(200多英里)长的附属输水渠道等几部分组成.其主要功能是将加州北部多余的水调往缺水的中部和南部地区,水量的70%供给城市,30%供给农业.
州水利工程不仅在加州,甚至在全美国都是很特殊的.它完全是自筹经费,归州所有并由州立机构管理运行.工程提供统一的服务,与29个北部、中部和南部地区的公共机构之间有统一的水价协议,水价根据实际的工程建造成本和运行成本得出,州并不提供财政补贴,农村和城市用水价格相同.
中央峡谷工程作为全美的一个大型水利工程,它从加州北部卡斯凯德(Cascade)山脉一直延伸到南部科恩(Kern)河,干流长约643.6km(400英里),包括20座水库和大坝[其中有加州最大的水库:萨克拉门托河流上的沙斯塔(Shasta)水库]和11个水力发电厂.其主要功能是防洪、供水,同时兼顾航运、旅游、发电、生态效益.据估计,该工程产生的效益已是当初投资的100倍.20世纪30年代,州政府就提出要兴建这一大规模工程,但由于经济萧条,自已没有能力修建,最终由垦务局建设完成,而工程产权归联邦政府和加州政府共同所有.
中央峡谷工程和州水利工程均从萨克拉门托河及三角洲地区引水,而且两者有一段约160.9km长的共用引水渠和水库、大坝(圣路易斯子系统),它们之间按照“工程运行协调条款”、“海湾、三角洲规划”以及其他协议有条不紊运行,至今已有40余年历史.
2加州水利工程建设及其产权特征
加州水资源开发的一大特征是水利工程的所有权的多样化,工程归很多机构所有.这些机构大多数是公共性的机构,包括很小的区域性机构和两大联邦机构,少数几个中等规模的水利工程归某些公司所有,而大多数水力发电厂则归投资者所有.
100多年前,州通过了立法以允许农民自己组织起来建立灌区并共同建造水利工程,现在的很多灌区就是当时建立的,加州最初的几个有一定规模的水库和输水渠也由灌区建造.
在灌区进行水资源开发的同时,城市在水资源开发过程中也起了十分重要的作用.洛杉矶和圣佛朗西斯科这两个最大的城市就曾参与了早期的水资源开发.
圣佛朗西斯科的用水起先由归投资者所有的供水工程提供.但100年前,圣城就已认识到必须加大水利投资扩大工程规模才能满足日益增长的用水需要,因此,它买断了一些已有工程的所有权,然后建造引水扩建工程,并打通了通往西拉内华达山脉的输水道路.圣城利用这些建造的工程向圣佛朗西斯科湾南部地区的小城市供应水,当然,这是要收费的.如今,圣城向20多个其他城市出售水.
洛杉矶的做法与圣城相类似,它也买断了当地的水利设施并建造更大规模的欧文斯峡谷输水工程.但与圣城不同的是,洛城并不是将其引入的水卖给别的城市,而是将别的城市组织起来,共同将科罗拉多河水调入南加州城市,这样就产生了区域性机构.
加州城市用水占全州总用水量的15%左右,其中大部分依赖于引水渠调水,很小一部分是来自本地.由于很多大城市都是建在海岸边,先天淡水不足,所以线路最长。最昂贵的输水渠主要都是为了满足城市用水需要.一般来讲,城市供水工程均没有州和联邦的资金投入,修建工程的当地机构必须支付工程的全部成本.
在加州,农业灌溉用水占到总用水量的40%左右,尽管有少数农场依赖自备井和当地河道,但是大部分的农场是位于灌区内,使用灌区引水渠.加州很多大型水利工程都由灌区自己建造,也没有州和联邦的资金投入.
应当指出,多年来联邦政府在加州水利方面的投资还是占主要地位的.20世纪初建立垦务局主要就是为了建设17个美国西部地区的灌溉工程,促进西部地区的经济发展,100多年来加州深受其益.中央峡谷工程就是垦务局在加州境内建设的最大的一个水利工程.
3水资源统一管理
加州早期的工程大都由当地灌区、城市机构或者联邦垦务局兴建,众多的引水渠构成了十分复杂的水网.早期,这些水网间缺乏合作.近年来,由于逐渐强调效率和协作,通过修建新的沟通渠道以沟通这些管道和水渠或者相互签定水交换书面协议,不同机构所有的水渠相互联成了一个很大的水系统.
3.1南加州都市水行政区和圣佛朗西斯科东部水行政区
早在洛杉矶修建欧文斯峡谷输水工程时,南部加州就已预料到需水量肯定会继续增加,必须从区域外调水.因此,洛城于1928年开始,组织了其余15个城市要求立法许可他们成立全新的水行政区,这就是南加州都市水行政区.南加州都市水行政区的初衷是要修建引水渠从正在修建胡佛大坝的科罗拉多河中调水.行政区也建立了骨干分水系统用以将水批发出售给各城市.70多年以后的今天,南加州都市水行政区不仅从科罗拉多河调水,而且还从州水利工程调水,供给南加州135个城市,担负超过加州半数人口的供水任务.
南加州都市水行政区组织建立的同时,北部加州也开始建立类似的行政区.圣佛朗西斯科湾东岸地区组建了圣佛朗西斯科东部水行政区.建立至佛朗西斯科东部水行政区主要是为修建引水渠从西拉内华达山脉西坡引水,该工程于20世纪30年代完工.与南部加州不同的是,它发展了水零售系统,而且也提供该地区所有的水利服务,比如地区的污水处理等.虽然其规模只有南加州都市水行政区15%,但是其提供的服务范围更广.
这两个水行政区在加州水资源的开发和管理过程中,尤其是在解决地区性水资源问题中,发挥了很重要的作用.
3.2水利工程统一调度
由于中央峡谷工程和州水利工程都是很复杂的水系统,有众多的水库、电站和水渠,因此管理这一复杂的系统是很难的.目前,工程的运行由运行管理办公室负责,其下属机构包括:运行规划处,运行中心和运行支持处3个部分.电力调度、配水计划等均由该办公室负责实施.目前,这些水库的调度和各级输水渠道的配水控制,以及污水的收集、处理与利用,都是在控制中心的控制室完成的,信息化程度较高.
3.3地表水和地下水
在一般年份,加州地下水占据了总用水量的一半之多,以前,地下水资源并没有被看成是加州水系统中的一部分,但这种不利的状况正在逐渐改变.地下水流域的各机构之间正在加强合作,以协商共同长期有效利用地下水资源储备.比如,从某州水利工程引水的城市机构在丰水年可以将剩余的水回灌到某地下水流域,在枯水年份,当其需要用水时可以取回部分水作为以前回灌的补偿.
与其他西部州不同的是,加州政府并没有对地下水的开采进行管制,除非是在过渡开采导致长期的水质恶化发生时才加以限制.目前,加州许多地下水流域并没有开采和回灌的规划和限制,主要是因为这些地区的地下水开采量有限,而城市和高产值农业地区则不然,这些地区的地下水利用要受到当地管理部门的限制,以确保地下水长期保持平衡.
3.4农业灌溉节水现状
1992年颁布的水政策中,明确将节约用水定为当时水资源管理中的首要工作内容,规定城市用水、农业用水和环境用水均必须高效,用水大户农业必须继续发展滴灌、微喷灌、以及激光水准管道布线、整平等节水手段.由于受到相当可观的节水效益的激励,效率更高的节水器具被不断地开发出来.
现在加州的许多农场和果园都采用了计算机控制的自动化灌溉管理系统,尤其是菜园和果园微喷及喷灌系统的控制自动化程度较高.从土壤水分的测定,灌溉决策及其指令的发出,到停止灌溉时的关机停泵,直至下一次灌溉指令的发出,都用计算机和自动监测、传输、分析等系统完成.
4水权和水市场
最初随着金矿业的发展,金矿的增多使得金矿主之间为争夺同一河流上的水权而引发了许多争端,为解决这些水权争端,政府必须制定相应的法律.随后农业灌溉需水的增长使人们对水的争夺变得更加激烈,农业用水要较金矿业用水多得多,灌溉面积的增加使得人们不得不去兴建新的蓄水引水工程.海岸地区工农业经济的发展和人口继续增长,当地较容易利用的水资源很快就被用光,这就迫切需要从州内水多的北部和东部地区向缺水的南部和西部调水.
在加州,只要涉及到用水,不管是政府、企业还是个人,首要条件是自己必须拥有水权或者是与水权拥有者之间有交易契约(买卖关系),而且用水必须合理有效,不能浪费.上述情况均涉及到水权的分配或交换问题.
在美国,各州的水权在不与联邦法律冲突的前提下归各州解释,加州也有自己的一套水法.加州水法规定:水归人民集体所有,个人和实体只有水的使用权.加州的水权可以分为地下水权和地表水权两种.其中,地下水权的规定相对要简单一些,地表水权则相当完备而且很复杂.加州的地表水权也是较特殊的,它包括河岸水权和占有权两种形式,属于混合式水权系统,而其他州的水权主要只有占有权一种.河岸水权沿用的是英国法律体系,是当初水资源紧缺问题不是十分突出的情况下出现的一种水权,占有权在水资源比较紧缺的现在和将来都则是主要的,加州水法对两种地表水权进行了详细的解释和界定.
水权本质上是一种财产权,受与财产权相同的法律保护.水权可以买卖、交换,也可以按照法定程序撤消,水权以年引水量、引水速度、引水季节、引水方式、引水口位置、使用目的、使用地点等形式表现出来.水权可分为非消耗性水权(如发电用水)和消耗性水权两种,水利工程则可以有这两种水权中的一种或两种同时拥有.
如何进行水权的量化也是一个很重要的问题,美国西部很多州规定,水权的数量与水权拥有者的直接用水量相同,而加州规定水权数量与其有益利用的水量相同,它包括合理的运输过程中的损失.这样可以避免造成过多的低效率用水,因为低效率的多用一方水就会多一分浪费,结果是损害了别的高效率的用水户的权益.因此,这种界定既有利于水权拥有者节水,又保护了其他合法用水户的权益.
为获得水权,申请者必须提出书面申请,提供事实证明并接受他人的质询和反对.申请过程由水资源管理委员会控制,包括接受申请、举行听证、颁布决议等一系列程序,类似于司法判决.当然,这是一个充满矛盾和争论的过程,有些甚至要上诉到联邦最高法院.但判决生效后,各有关用户必须遵循判决执行,这往往需要专门的管理员以监督其执行情况,该任务一般由水资源局承担.
4.1水权交换
加州现在的水权交换大致有两种形式,一种是大范围的调水,另一种是用水户个体或实体之间水权的直接交换.
跨区域(流域)调水.由于加州南部和西部地区缺水,从水多的东部和北部地区调水是必然的结果.大范围的调水,实际上也是水权的交换.
调水初期遇到了一些困难,由于丰水地区的农民和灌区已经建立了自己的水利设施,很多情况下,当地农民对出售自己的水权并不感兴趣,也不愿意城市的各种机构卷入到本地的水事务中.问题的解决只能通过复杂的协商程序甚至于诉诸于法律,尽管城市最终还是得到了自己所要的水,但由此便造成了农村和城市之间的矛盾,并且这种矛盾一直持续了很多年.
个体或实体间的水交换.这种水交换是更直接的水权交换.通过水交换,整个水系统可以实现水资源的合理配置,用户没用完的过剩水可以直接卖给需要用水而没有水用的用户,对于个体来说这也是理智的选择.这样可以减少水资源浪费,最大化水资源的利用效率.
对水交换过程中涉及到的水权和水权交换问题以及相应操作步骤,州水资源管理委员会制定了专门的指导建议.
4.2干旱“水银行”
20世纪80年代末90年代初,加州经历了持续4年的大旱,降雨仅有正常年份的28%,水库蓄水只有其蓄水容量的32%,州水利工程和中央峡谷工程被迫急剧减少供水,州水利工程只能按正常供水量的10%的供应城市用水,其农业供水被迫停止.为缓解干旱造成的紧张压力,1991年2月,“水银行”这一应急措施被提了出来,这在美国是一个创造.水银行主要负责购买自愿出售水的用户的水,然后卖给急需用水的其他用户.其成员可以是公司、共同用水组织或者是负责工农业和环境供水的公共机构,他们必须符合严格的条件才能成为水银行的成员(比如用完了所有能被利用的水),用水户必须保证不浪费水,也不能购买超出需要量的水.出乎预料的是,45d内水银行竞买到了10亿m3水,其买入价是
10美分/m3,卖出价是14美分/m3,这些水大多数是来自休闲耕地用水和地下水.从全局来看,水银行可以尽可能地减少干旱造成的全州经济损失,更合理进行水资源的配置,据估计,水银行带来的经济效益达3.5亿美元.但水银行也带来了一些争论,如环境用水如何保证、对农业负面影响以及对税收和财政的影响.尽管如此,这一措施却不失为合理有效配置水资源的一个探索性的方法.
值得一提的是,尽管加州的水权系统已发展得较完备,但是目前还没有建立起水市场.90年代的10年间,加州政府试图把水市场作为解决日益增长的城市用水需要的措施,提出了很多提案欲对水市场立法,以促进水市场的发育,但至今仍缺乏获得立法通过的提案.提案的反对意见主要来自农业方面,由于农业用水占大多数,农民有自己的水权,但很多农民观念上认为建立水市场是在逼迫他们出售水,水市场建立对小农场不利,因此不同意这些提案.所以,要想建立起水市场,必须根据公平的原则,照顾弱势群体小农场的利益,给予适当补偿.有人也建议,建立水市场最好让卖方和买方直接谈判,同时要建立起一定框架条款,根据这些条款,谈判双方必须考虑交易所涉及的第三方利益.
在水交易过程中,州政府应该发挥宏观调控的功能.由于水交易表面上只涉及买卖双方,但是,交易水要从卖方手中到达买方手中,一般来讲这一过程必然要用到第三方的水利设施,这时水资源局的州水利工程骨干输水渠就可以发挥作用了.
5水环境生态问题
加州最早受到环境保护主义影响的是北部海岸流域水资源开发,该地区是加州重要的水源地,州和联邦政府最终还是通过了立法以保护该地区的野生动机自然风景.近年通过的“公众信任原则”规定,如果水权影响到公众信任和利益,比如鱼类和野生生物因此受到危害,则可以重新考虑水权拥有者是否应继续保持其权利,亦即可以撤消其权利.
目前加州水利政策方面的争论主要围绕的就是环境问题,不管是规划中的新的水利工程还是已建成的水利工程,均受到了来自环境保护法的挑战,哪怕是已经建成达一个世纪之久的供水工程也将必须调整供水量,以减少对环境的影响.可以说生态环境问题已经成了水资源管理遇到的最主要的问题,而且也是考虑一切问题的前提.
6结语
本文主要从水利工程的产权特征、水资源统一管理、水权水市场、水环境生态保护4个方面对加州水资源开发管理加以了介绍.可以看出,加州水资源开发和管理也正在经历从传统水利向更高阶段转变的过程,更加注重水资源的统一管理和合理配置,也更关注水利工程的环境影响.由于发达国家所经历的某些阶段或遇到的一些问题,我们也正或多或少地面临着,通过了解其历史发展过程及其开发、管理思路,我们可以少走一些弯路.现提出以下几点供大家思考:
(1)我国正在或即将兴建的几个大型调水工程,是否可以调动地方的积极性,拓展多种投资渠道,减少国家投入,实行股份制,按投资的多少享有不同的股份,加快跨流域调水设施的建设;
(2)加强地下水和地表水的联合调度,在更大的时空范围均衡水资源的分布;
(3)建立获取水权的合法途径,并制定水权的定量化细则,规定水权拥有者的年引水量、引水速度、引水季节、引水方式、引水口位置、使用目的、使用地点;
为保证合理调配淮河流域内水资源,充分发挥其巨大的经济社会效益,淮河水资源管理信息系统必须先进实用,高效可靠,能为各级水资源管理机构合理有效地管理水资源提供科学依据和技术支持。具体建设目标如下:
(1)建立整个淮河流域的水文、水质等信息实时监测的信息采集系统,为各级管理机构管理水资源提供基础数据。
(2)建立淮河水资源管理系统的资源共享服务平台,支撑各类业务应用的运行与服务。
(3)建立一套符合水资源管理需求的应用系统,以实现各级水资源管理机构需水及用水管理、供水管理、水质管理、应急处理等功能。
(4)建立完善的水资源管理系统运行环境,保障水资源管理信息系统的可靠运行。
(5)建立完善的水资源管理系统保障环境,从体制、机制上保障水资源管理系统的高效运行。
二、系统总体框架
按照水利部最近颁布的《水利信息化顶层设计》,并根据其他流域及省份已实施水资源管理信息系统的总体架构,淮河水资源管理信息系统逻辑构成包括:信息采集、资源共享服务、业务应用、运行环境、保障环境等五部分。
1.信息采集
信息采集是淮河水资源管理信息系统的基础,信息采集主要通过自动采集、人工录入以及与外部系统进行数据交换获得水量、水位、水质等信息。信息采集系统应在现有监测站网的基础上,根据淮河流域的水资源管理机构设置和流域水资源特点建立和完善统一的水资源动态监测网,实现各监测网之间的互联互通。
2.资源共享服务
资源共享服务主要实现总中心、各分中心、各站点的资源共享,以及与其他系统的互联互通。资源共享服务主要组成包括:
(1)门户系统门户由内网门户系统和外网门户系统组成。内网门户系统是面向内部办公人员提供接入服务,为工作人员提供便捷、易用、高效的办公手段,是所有应用系统的统一门户,同时也是进行内部信息的平台,通过服务中心对业务系统中沉淀的数据进行管理并且为各业务应用提供资源服务。外网门户系统面向有关部门、企业、公众,提供水量、水质等公众关心的信息,提高服务质量,开展网上业务公开,提供公众参与互动交流等服务。
(2)水资源数据中心水资源数据中心的主要作用是满足海量数据的存储管理要求;通过数据的异地容灾备份,保证数据的安全性;整合系统资源,避免或减少重复建设,降低数据管理成本;整合数据资源,保证数据的完整性和一致性。
3.业务应用
业务应用是用户直接使用的与业务有关的各子系统集合,主要的业务应用包括:
(1)基础信息管理系统基础信息管理系统主要管理水资源的基础资料,如监测站点资料、降水量、水质调查评价等。
(2)需水预测系统需水预测系统根据上年的实际用水量及社会经济的发展对水量的需求,通过需水预测模型来计算出来年的用水量。
(3)取水管理系统取水管理系统主要实现取水许可管理、水资源费征收管理。
(4)水质管理系统水质管理系统主要包括水质监测管理、入河排污口管理、工程环境影响评价。
(5)地理信息系统地理信息系统利用计算机建立地理数据库,将空间地理分布状况及所具有的属性进行数字存储,建立数据管理系统,同时开发各种分析和处理功能,以便快速获取信息,并将处理结果以地图、图形及数据的形式表示出来。
4.运行及环境
运行环境由通信网络、计算机网络、服务器与存储、机房等基础设施和基础支撑软件组成,保证整个系统正常运行,展现系统运行状况,满足业务人员的工作需要。为切实保障系统建设运行的标准化、规范化和系统运行安全,需要可靠的保障环境,保障环境主要由标准规范体系、安全体系、政策保障、组织体系、人才保障等组成。
三、结语