水资源安全监测的内容与技术支持

水资源安全监测的目的就是以信息化为基础,以现代通信和计算机网络系统为手段,以地表水、地下水、污水处理回用,雨水资源利用以及海水(微咸水)、跨流域调水的联合高效利用为核心,以追求节水、防污、提高水资源利用效率和最终实现水资源安全的健康运行与可持续利用为目标,通过水资源安全系统的信息的实时采集、快速传输等,实现水资源安全管理由 “静态管理”向“动态管理”转变,由“经验性管理”向“科学管理”转变,由“分散的条块管理”向“统一管理”转变,确保水资源安全系统的健康良性运行,确保水资源与社会经济、生态环境之间的协调发展,为社会经济的可持续发展提供有效的保障。

水资源安全监测是水资源安全运行的耳目,是水资源系统与社会经济系统健康发展与良性运行的基础,其监测内容不仅包括水资源系统本身,而且包括社会经济系统的基本内容,也就是说它的监测包括整个水资源复合系统,包括社会经济运行基本信息监测、用水系统监测、水环境监测、水资源能力监测4个层次约53个指标,具体见图8-1。这里要说明的是在监测体系中增加有道德意识与公共权力这两个指标,特别是公共权力问题对水资源安全的影响是不容忽视的问题,这是笔者在2001年水利部与国家发改委发布 “建设项目进行水资源论证”工作以来的体会与认知。

图8-1　水资源安全监测内容

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图8-2　水资源安全监测系统总体结构框架

对水资源安全监测的支撑技术主要3S是关键支持技术。遥感 (RS)具有范围大、周期短、同步性好、及时准确等特点,其数据成为重要的数据源技术。特别是在地理信息系统 (GIS)的支持下,遥感技术成为动态监测、预报、评估和决策的有效手段。全球定位系统(GPS)技术能够实现精确、快速以及动态空间位置的确定。

利用遥感手段可以获得大面积的地形、地貌、土壤、植被、水文和气象观测信息,遥感信息结合数字高程模型可以估算大范围的空间降水量。虽然遥感在很多方面仍不能直接观测水文变量,但是通过间接转化可以获得一些传统水文方法观测不到的信息,使建立描述时空变异性,多变量或参数化的耦合流域水资源环境模型成为可能。近年来,GIS在环境质量评估中的应用取得了重大进展。作为空间数据储存与处理的工具,GIS可以加快信息提取过程并进行各种空间分析。如GIS被广泛用于建立水质模型的数据准备,为模型提供水资源利用的空间分布特征,污染物产生量等；将GIS与RS相结合,可以通过研究不同历史时期的水资源利用特征来进行水质状况的时序变化的估算。另外,GIS还可以从数字高程模型提取与污染物移动过程有关的各种地形与水系指标。其研究结果还可以用作研究区域内水资源利用规划的工具,用于估算建设项目对水资源与水质的影响以及预测各种规划方案的差别,也可以用作选取重点水质评价流域的筛选工具。

战胜水危机,保证水资源安全,需要科技创新,需要新技术、新方法。正是RS、GIS等空间信息技术的发展,促进了水资源安全工作的监测的研究,使水资源安全状态的随时变化状况观测与分析成为可能和必然。其水资源安全监测总体结构概念图,如图8-2所示。