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王银堂:关于流域水资源综合管理的几点思考和感悟
日期:2009年11月15日 10:57:57点击数:字号:【

    在美国弗吉尼亚州乔治梅森大学接受了二十余天多学科的培训和学习,20多位来自美国政府部门、科研机构和大学的专家和教授们作了精彩的学术报告,这些报告代表了美国当今在气候变化、水文水资源、信息技术和水管理等领域最新的研究项目、研究成果和研究趋势。报告提供了大量新的视角、新的研究方向、新的信息、新的知识和技术,在整个培训和学习过程中感触颇深、收获颇丰,但由于短时间内接受的信息量大、强度高,这实际需要在一段时间内结合阅读相关文献,进行深层次的思考、感悟和消化吸收,可有益增强和提高今后的学习和科研工作。此处,仅结合在流域水资源综合管理的理论和技术方法等方面的认识,形成几点初步的思考和感悟。
    1、流域水资源综合管理和流域综合管理的理论和实践
    在美国,流域水资源综合管理(Integrated Water Resource Management,IWRM)和流域综合管理(Integrated River Basin Management,IRBM)的演变过程可以通过其在不同时期的定义、原则和内涵中总结得出。目前,美国国际开发署(USAID)提出的“水资源综合管理”概念:是一个参与性的规划和实施过程,可以根据合理的科学技术手段,使利益相关者(Stakeholders)共同决定在维持水资源基本生态目标和故有利益的同时,如何满足社会对水资源的长远需要。水资源综合管理遵循的四个原则是:①确定一个共同的目标;②应用系统分析方法进行科学和技术分析;③建立政府、非政府机构与公众的协作和沟通渠道;④基于新的技术和更多信息进行适应性管理。
    关于流域综合管理(IRBM)。美国科研工作者的基本观点是,在一个确定的区域和环境系统内,协调和控制所有人类活动的影响及其变化趋势,尽可能实现最广泛范围内的短期目标和长期目标之间的平衡。美国陆军工程兵团(USACE)水资源部(IWR)提出的概念是:“流域综合管理”是一种最适宜的措施和手段,能够实现流域规模上的水资源综合管理。
    我国的流域水资源综合管理,经历了从粗犷开发利用到水资源优化配置、合理调度、多目标综合利用以及到目前的流域水资源统一调度和精细调度的几个阶段。近年来伴随经济社会的高速发展,水资源供需矛盾问题日益突出,水资源问题成为流域国民经济可持续发展的主要制约因素。我国在各大流域开展了水资源评价、水资源配置和水资源保护生态修复规划,开展了流域综合规划,使得流域水资源综合管理和流域综合管理纳入正轨。今年初,水利部提出了实行最严格的水资源管理制度,要建设高效、运转协调的管理体制,以实现水资源的合理开发、综合治理、优化配置、全面节约、有效保护,来有效解决我国严峻的水资源问题。我国最严格的水资源管理制度包含了水资源开发、保护和节约的三条“红线”:即明确水资源开发利用红线,严格实行用水总量控制;明确水功能区限制纳污红线,严格控制入河排污总量;明确用水效率控制红线,坚决遏制用水浪费。
    对比美国在水资源综合管理和流域综合管理的理论和实践,有三个方面值得关注:
    ①在流域尺度上,充分结合上、下游的土地利用、经济发展规划等,利用地下、地表水资源,以及其它资源(如海岸资源等)进行综合管理,并评估各种利用方案对生态环境的影响;②让管理所有利益相关者(Stakeholders)直接参与水资源的开发、利用和保护,以及相关流域治理措施和相关管理制度的全过程,共同决定维持水资源基本生态目标和经济利益,满足社会对水资源的长远需要;③建立完善的政策,建立基于市场的监管机制,更加全面和主动的进行流域水资源综合管理。
    2、流域水资源综合管理和流域综合管理的技术和方法
    流域水资源综合治理需要科学技术的支撑。制度创新和科技进步,可为水利可持续发展提供科学的理念、坚实的理论基础、可行的实现策略和有效的关键技术。而水资源问题的科学基础是分析研究导致水资源问题形成与发展的人文因素与自然因素相互作用的模式、机理、过程及效应。本次培训和学习中最大的感触是美国在水资源管理研究的技术方面,原创性、领先性贯穿中科学研究的全过程。培训和学习观测中感受较深的有以下几个方面:
    (1)重视野外实践和野外观测。从事自然科学研究最重要的一条就是要研究其物理现象产生和变化的机理。水流是自然界中最复杂的物理过程之一,其机理远远未得到破解,加之受到剧烈人类活动影响,以及气候变化、全球变暖的作用下,流域水循环中各要素及其间的相互作用均发生了较大的变化,这更加剧了水问题的复杂性,这并不是简单的在办公室闭门造车,通过建立所谓高性能的数值模拟模型能够解决的。因此加强原型野外实践和野外观测对于水资源科学研究十分重要。美国的科学家在数值模拟技术领先的前提下,十分重视野外调查分析和野外观测,并在其中收获颇丰。佛罗里达大学的教授在分析飓风(热带风暴)对佛罗里达Okeechobee湖绿藻暴发的影响中,长期进行野外实践和野外观测,在湖区幸运地实际观测到了Okeechobee湖绿藻暴发的全过程(这也是目前美国唯一一次实际观测结果),这为研究大湖绿藻暴发的作用机理研究提供了良好的分析基础。
    (2)多源高新技术信息的综合应用。采用新一代卫星、遥感、雷达等信息应用在流域水循环的各个环节和各个要素(如降雨、蒸发、土壤墒情、水体浊度、水环境、生态条件等)的观测和利用中。美国佛罗里达Tampa Bay水系统的研究中,就分别利用了不同途径的数据进行分析。他们应用新一代天气雷达(NEXRAD)资料来分析流域的面降雨,应用美国国家海洋大气局(NOAA)的AVHRR卫星数据(空间解析度1.1 km,时间尺度1~2天)确定模型参数——植被指数NDVI;应用美国国家航空航天局(NASA)陆地卫星LANDSAT-5数据(空间分辨率30m,时间尺度16天)确定流域土地利用情况;应用航空航天局(NASA)的MODIS数据(空间分辨率1km,时间尺度1天)确定流域的水质和土壤湿度;利用国家海洋大气局(NOAA)的GOES卫星数据(空间解析度4km,时间0.5天)确定流域的蒸散发ET,并获得良好的结果。
    (3)跨学科的强势交叉研究。流域水资源综合管理涉及社会、经济、环境、管理和法规制度等多个交叉领域。应该重视宏观战略问题的探索,在更大的时空尺度上研究水、生态系统、社会经济之间的关系;重视自然科学、工程技术,以及社会、人文科学的交叉、融合与渗透,综合性地解决水问题。美国学者从宏观角度研究了气候~能源~环境~经济的相互作用,提出了有益的研究结论:①在研究气候、能源、环境和经济之间的相互作用,以及在处理经济发展和环境变化的关系中,科学技术和制度同样重要;②在应对经济发展和环境变化中,非正式的制度往往较正式的制度或管理方法更为重要;③对于区域经济发展和环境管理方面,相应制度的细致分析十分重要。
    3、关于我国流域水资源管理研究的几点思考
    (1)解决水资源问题需要深层次的学科交叉(学科间的大跨度综合与交叉)、综合的团队研究以及集成创新。
    (2)促进基础资料的积累和共享。十分羡慕美国科研工作者良好的科研基础条件,特别是对基础资料(往往是多源资料)获取和处理得心应手,这在国内是可望而不可及的,而基础资料是进行所有创新性科学研究的根本。
    (3)重视高新技术特别是信息技术的推广运用。随着高精度、高分辨率卫星、遥感、和新一代雷达信息的提供和共享,为在气象、水文、土壤湿度、土壤墒情和水质等方面的观测和应用提供了新的技术途径,这实际也为缺少实测资料或无资料地区的研究提供了创新途径,为流域水循环过程及机理的深入研究奠定了良好的基础。
   (4)在气候变化(Climate Change)和全球变暖(Global Warmming)情形下,极端气象、水文事件频频发生,因此应重视气候变化和全球变暖情形下不同尺度流域水资源的演变规律与科学调控技术的研究。
(王银堂 2009/11/13于美国) 

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