可持续水资源管理：国际研究的新进展

(1)21世纪水资源面临的压力和挑战。21世纪全球水资源面临的压力将有增无减。突出表现在以下几个方面:

1)水资源需求量不断增加。到2050年,世界人口将达到106.4亿人,为现在的1倍,全球的用水量将在目前水平上翻一番,而目前几乎所有易于获得的水源都已经或正在开发之中。从长远看,人类可获得淡水量是有限的,日益尖锐的水资源供求矛盾已构成对世界安全的一种威胁。

2)可利用水源污染严重。据统计,目前全世界每年有约4200亿m3 污水排入江河湖海,使5500亿m3 水资源受到污染,约占全年径流量的14%以上,而被污染的大多是城市周围水源,众多城市守着江河却不能用。这种状况在发展中国家还将持续很长一段时间。

3)水供给和处理成本越来越昂贵。集中供水的社会规模效益非常大,然而现行水价政策使得供水方得到的经济后果是供水规模越大反而越不经济。此外,水利工程的单位开发成本也越来越高,投资不足和技术落后等原因,世界水供给能力的增长率将明显放慢。

4)生态环境的脆弱性。经济系统对生态环境系统的过度索取和不友好行为,改变了区域水生态环境的结构,降低其蓄水、水渗透和水体自净化功能。城市和工业用地的增加使流域渗透性减少,导致洪水期洪峰高、间隙短,枯水期流量减小、枯水期延长等负效应。此外,全球气候变化、酸雨、与水有关的土地肥力降低如盐碱化、土壤流失等也威胁着水生态环境。

为了缓解水资源面临的压力,适应现代水利发展的要求,传统水管理观念和方法必须要转变和创新。21世纪水资源管理的目标是确保人类系统、社会经济系统和生态环境系统可持续发展。水资源系统的可持续性有两个基本准则:开采量不能超过水资源的可持续供应量,即以不破坏水环境的生态平衡为约束,水质不应随时间下降。而水资源系统的安全性应建立在科学的水文、水土、气象、环境污染监测与流域综合分析的基础上,以流域为单元核定,建立流域安全用水指标体系和开发度指标体系。

21世纪人类面临的最大挑战之一将是水资源的缺乏。研究和提出新的高效水管理模式,实现水资源的可持续利用和合理配置,是摆在我们面前的一项亟需解决的重要课题。21世纪水资源管理关注的重点有:

1)实行流域水质与水量的综合管理。基于水资源承载力,建立流域水资源安全利用指标,制定开发利用的长期规划。

2)通过GIS、卫星遥感、气象雷达和专家知识系统建立流域、区域水资源基础信息系统,核算流域水资源的承载极限,确定最大供给水平。

3)改变传统的水供给管理模式为竞争型水需求管理模式,包括水资源补偿使用、水权与排污权交易等。此外建立用水计划制度、取水许可制度、建设项目水资源论证制度和节水产品认证制度,制定工、农业和城镇生活用水定额,鼓励节水技术、方法的应用和创新。

4)探索正确的水环境评价分析框架。水资源受各种自然因素如气候、地质地理条件和生态过程的影响,比生活经济活动更复杂、更具不确定性。目前的水资源评价指标集中于地表径流量和城市水质情况,偏重于经济系统,而且只从人类需求出发,强调水的社会经济功能,忽略水在环境中不可替代的溶剂输送和自净化等自然功能。

5)水经济学。水资源的天然流动性,是一种开放性资源,使得市场经济的基础——所有权的独立性以及使用上的排他性难以确立并加以保护。长期以来人们忽略水资源的商品属性,认为水资源应该无偿使用。水资源具有强经济外部性,而任何外部性的存在都会降低效率,不能使社会福利最大化,这些都要求我们加强水经济学的研究。水经济学的核心是水资源定价,其管理目标是把水资源的外部性成本纳入生产成本并占一定比重,加强水利工程的融资和收益管理能力建设,并在各竞争性用途与用户之间实行水资源利益效率分配。

6)建立世界性水资源银行。水资源管理是一种长期投资,需要从全球层次上对水资源的开发投资、保护性利用进行资源重组和最优化协调管理。

7)需要全社会的广泛参与。水资源管理不仅是一个科学问题,也是一个社会问题。为了提高水资源管理信息系统的效率和效果,还需要公众的支持和参与,建立新的全球水道德,加强水忧患意识和节水意识教育,走向一个新的时代——节水型社会。(www.xing528.com)

(2)可持续水资源管理的概念与特点。21世纪水资源面临的压力和问题主要表现在:①可利用的水资源是有限的;②世界人口持续增长,相应地需水量也不断增加;③人类活动日益加剧,导致污水、废水的排放量增加。如何使有限的水资源满足不断增加的需水量,同时又不导致水质恶化呢?这是水资源学研究面临的一个十分严峻又富有挑战性的课题。

在这种形势下,国际社会十分重视,学术界也在广泛深入开展研究。国际水资源界多次召开学术研讨会专题讨论有关问题。1996年10月,在日本东京召开了《国际水资源及环境研究大会:面向21世纪新的挑战》,1998年5月,在中国武汉召开了《’98国际水资源量与质的可持续管理》的学术研讨会等。如何研究可持续发展目标下的水资源管理问题,已被提到十分重要的地位,并逐渐形成了“可持续水资源管理”的概念。1996年,联合国教科文组织(UNESCO)国际水文计划工作组将可持续水资源管理定义为“支撑从现在到未来社会及其福利而不破坏它们赖以生存的水文循环及生态系统完整性的水的管理与使用”。它要求在水资源规划、开发和管理中,寻求经济发展、环境保护和人类社会福利之间的最佳联系与协调,亦即人们常说的探求水资源开发利用和管理的良性循环。可持续水资源管理与现行的水资源管理相比,它特别强调了考虑未来变化、社会福利、水文循环、生态系统保护且具有完整性内涵的水管理。简言之,它是“使未来遗憾可能性达到最小的水的管理决策”。

可持续水资源管理的基本特点可概括为:

面向可持续发展。在可持续水资源管理中,考虑可持续发展是首要的,其中不仅仅指水资源在代际间公平分配,社会经济环境的协调发展;还有当代人群之间、流域的上、中、下游之间和跨流域之间的水资源合理分配及区域社会、经济与环境的协调发展问题。由于我们只有一个地球和有限的水资源,当人类活动与开发利用超过水资源的承载能力时,与自然界的水文循环系统相联系的生态系统就会遭到破坏,并且恢复十分困难。所以,在水资源系统开发规划和管理中,必须考虑水资源的承载力和水资源系统本身对自然界生态系统的影响。

考虑环境的变化与影响。过去水资源系统规划主要考虑工程所在地区或者本流域的影响问题,而对跨地区、跨流域或大陆尺度甚至全球气候变化影响考虑不多或者没引起重视。现代水资源可持续的观点,它要求水资源问题必须进行综合管理,通过纳入到一种能比较客观反映实际的综合分析体系中,识别各种河流生态系统要素间的相互作用,预测未来的变化。因为期望在较长的时间范围内,河流和流域的系统特征稳定是不太可能的。随着社会的发展,都市化的土地利用在发生变化,生态系统也在发生变化,农业开发以及社会经济条件在变化,社会价值系统也在发生变化。现代的水资源系统规划必须要考虑这些在未来可能发生变化的影响。预测这些变化显得十分重要,要求在可持续水资源管理中,将生态环境及社会经济发展问题纳入到设计和决策中。因此,可持续水资源管理问题的重要性正在被大家所认识。可持续水资源管理中的科学准则与方法论正在发生变化。

(3)可持续水资源管理的研究进展。从国内外研究状况来看,20世纪90年代初国际上陆续开展了可持续水资源管理的研究。为了推进国际和国家可持续水资源管理的研究,近十几年来,国际上召开了一系列专题讨论会。1992年,在爱尔兰召开的“国际水和环境大会——21世纪的发展与展望”(ICWE),提出了水资源系统及可持续性研究问题。1993年7月,在日本横滨召开的“第六届国际气象大气物理科学大会和第四届国际水文科学大会联合大会”(IAMAP-IAHS’93),讨论了全球变化对水文水资源影响问题。1993年10月,在德国召开的研究不同时空尺度水信息变化的相似性和变异性为目标的“第二届国际实验与网络资料水流情势(FRIEND)学术大会”,研讨了可持续水资源管理的水文学基础及信息资料问题。1994年6月,在德国Karlsruhe由联合国教科文组织(UNESCO)主持和国际水资源协会(IAW)与国际水文科学协会(IAHS)协办,召开的“变化世界中的水资源规划国际学术大会”,探讨了可持续水资源管理的四个专题:可持续水资源管理研究的展望;水资源开发中的风险和不确定性;水资源可持续管理的决策支持系统;水资源开发与环境保护的协调。1995年,在美国召开的第21届国际大地测量及地球物理学联合大会(IUGG)期间,国际水文科协水资源系统委员会(ICWRS)举办了《流域尺度可持续水资源系统的模拟和管理》学术讨论会,并以国际水资源系统委员会为核心成立了《可持续水库开发和管理准则(Criteria of Sustainable Reservoir Development and Management)》国际研究组。1996年10月,在日本京都召开了《国际水资源及环境研究大会:面向21世纪新的挑战》。专门讨论了流域尺度可持续水资源系统管理的应用实例;水的利用;水库、监测水质水量和科学的管理方法;水质水量的可持续模拟;风险和不确定性,模型的检验,地理信息系统(GIS)的应用等。1997年4月,在摩洛哥召开的第5届IAHS科学大会期间,举办《不确定性增加下的水资源可持续性管理学术大会》,其中专门讨论了:洪水与干旱管理;水资源开发对环境的影响;水文/生态模拟和环境风险评价等。1998年5月在中国武汉召开了《’98国际水资源量与质的可持续管理》研讨会。此次大会吸引了国内外许多知名学者和从事水资源研究科技工作者与行政管理者。大会深入探讨了流域水质水量统一管理面临的问题,交流了国际水资源可持续管理新的研究进展与经验。2001年9月,国际水文科学协会(IAHS)在荷兰召开了《区域水资源管理研讨会》。针对区域尺度水资源管理的许多科学问题进行研讨,主要包括三大部分内容:过去管理实践中的经验和教训;面对挑战的区域可持续水资源管理;水资源管理的研究方法。焦点问题是关于不同尺度建模方法的发展和水资源管理各种模型的应用。2002年9月,在中国北京召开的《变化环境下的水资源脆弱性国际学术研讨会》,主要围绕五大方面进行讨论和交流:①变化环境下的水文循环;②黄河流域水资源的时空演变态势;③水资源的可再生性;④水资源的脆弱性评价理论和方法;⑤无资料地区水文模拟与预测。2003年10月6～9号在西班牙马德里举行了主题为“21世纪水资源管理”的第十四届国际水大会(XIV WORLD WATER CONGRESS)。来自世界不同国家700多名专家学者参加大会。大会报告和交流了最新的国际水资源研究计划和学术前沿报告。大会主题是:不确定性、气候变化、变异影响下的水规划;水的价值;新技术在水资源管理的影响;地下水开发的适宜性与可持续性;水的基础开发建设;社会经济、文化和宗教对水资源政策的影响;水管理的参与。

从国际上水资源研究的发展和研究内容可以看出,国际社会对可持续水资源管理的研究给予很高的重视。然而,由于可持续水资源管理的研究刚刚起步,涉及的领域较广,客观存在的不确定性和研究问题的复杂性,使得目前可持续水资源管理的理论研究和应用研究还远远满足不了发展的需要,目前仍缺乏针对新的可持续水资源管理的科学准则、规范技术和量化工具。而只有通过定量化的手段阐明协调发展的各个方面,才能使可持续发展具有可衡量性与可操作性。近些年,国际上许多专家学者大力呼吁开展这方面的研究。

(4)可持续水资源管理的发展趋势。“可持续水资源管理”的概念是在人类面临水资源危机日益严重的情况下提出的。人们期待着通过“可持续水资源管理”的研究和管理决策的实施,来改善水资源的利用状况,走可持续发展道路。这就给“可持续水资源管理”提出了目标。当然,实现这一目标并非是一件易事,它涉及到社会、经济发展、资源、环境保护,以及他们之间的相互协调,同时,也涉及到国际间、地区间的广泛合作、全社会公众的参与等众多复杂问题。这就给“可持续水资源管理”的研究提出了挑战,主要表现在以下几个方面:

1)可持续水资源管理的水文学和生态学基础方面的研究。可持续水资源管理特别强调对水文循环、生态系统未来变化的研究,它要求了解未来水文情势及环境的变化影响,包括全球气候变化和人类活动的影响。然而,目前的研究还不能满足这些要求。因此,迫切需要加强水文学、生态学基础研究。也只有这些扎实的基础工作,可持续水资源管理研究才能有保障。

2)加强水资源综合规划和管理的研究。包括水质和水量统一管理、地表水和地下水统一管理、工业用水和农业用水统一管理、流域上游与下游统一管理等。只有把它们纳入一个整体来研究才能避免出现这样或那样的不良影响和问题。

3)把水资源管理与社会进步、经济发展、环境保护相结合进行研究。这是可持续水资源管理的必然要求。然而,目前对水资源系统的研究还没有这方面的成功经验。

4)现代新技术、新理论(如,遥感信息、地理信息、社会经济信息和水文信息、决策支持系统等)在水资源管理中的应用研究。使水资源系统的科学管理水平和效率有所提高,以适应现代管理的需要。