水资源一体化管理的主要指标体系

杨立信

(南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏 南京 210029)

自荷兰1985年首次提出 IWRM概念以来,至今不过20多年历史。虽然 IWRM理念在世界各国得到了快速的发展,但最近几年才提出了 IWRM的一些指标体系,且大多并未得到公认或广泛应用。目前,国外 IWRM指标种类繁多,国内对于 IWRM的研究尚集中在概念、理论、评价方法的探讨上,缺少衡量 IWRM的指标体系及定量分析方法。本文结合国内外特别是中亚国家 IWRM的经验和研究成果,对 IWRM的主要指标体系进行了粗浅的分析。

1 社会经济 -水资源 -生态环境系统的关系

IWRM的最终目标是实现水资源的可持续利用,不仅要考虑水资源的现状开发利用是否与社会经济和生态环境相适应,还要考虑水资源能否支持未来的社会经济发展和生态环境的稳定。图1简明扼要地描述了社会经济 -水资源 -生态环境系统相互依存、相互作用、相互影响的关系,但是从图中看不出三大系统本身的内在联系,必须建立一个指标体系来予以说明。由于水资源的可持续利用涉及社会经济、水资源及生态环境系统,因此,在建立IWRM的指标体系时,应对三大系统予以综合考虑。

图1 社会经济 -水资源 -生态环境系统的关系

2 IWRM的指标体系

IWRM是以整个流域为对象,流域的社会经济-水资源 -生态环境系统结构复杂、层次多变,子系统之间既有相互作用,又有相互间的输入和输出,某些层次及子系统的改变可能导致整个系统的状态发生变化。因此,要在众多的指标中筛选出最灵敏的、便于度量且内涵丰富的主导性指标作为评价指标,确非易事。就流域三大系统这样的复杂系统而言,目前还不可能用几个指标来描述系统的状态和变化,因而需要用多个指标组成一个有机的整体,通过建立指标体系来描述系统的发展状况[1]。

从 IWRM的角度,将整个流域分为社会经济、水资源、生态环境系统 3个层次,每个层次又分为若干个组成部分(或子层次),每个组成部分都有明确的管理任务,每一项管理任务都用若干个管理指标来进行评估(表1)。因为是研究 IWRM的指标体系,所以在 3个层次中只列出了与水管理有关的主要组成部分。

表1 IWRM的组成部分及其主要指标

2.1 社会经济系统

从表1可以看出,对于社会经济系统来说,最重要的是用水需求。水管理部门在了解社会经济各部门的用水需求后,根据现有可用水量分级供水,如现有可用水量不能完全满足所有用水户的用水需求,则需要对所有用水户的需水量进行评估。

(1)生活饮用水需求。首先必须保证城乡居民饮用水,不仅要优先保证水量,水质也必须达到饮用标准所要求的指标。

(2)粮食生产用水需求。最重要的指标应该是单位产量用水量。目前,在中亚各国,小麦用水约为1m3/kg,水稻用水约为 4m3/kg。因此,最近几年,乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦扩大了小麦种植面积,而缩减了水稻种植面积。

(3)经济部门用水需求。经济部门(主要是工业、水电、水运、除粮食之外的农业经济作物种植、水产养殖业等)用水一般用经济效益指标来衡量,采用市场竞争机制。最好是能重复利用水资源,如发电后的水,再供给工业部门重复使用,可大大提高用水的经济效益。

(4)对于社会经济系统的组成部分,除了表中所列出的主要指标外,还可以列出供水的时间、地点、需水量等其他一些指标。

2.2 水资源系统

在水资源系统中,由于管理任务比较多,划分为水利基础设施、水资源规划与计划、可用水资源评估和水资源管理 4个子层次,每个层次由若干项管理任务组成。

(1)水利基础设施(水库、渠道、水工建筑物、输水管等)。仅列出了供、蓄水工程及其管理方面的任务和指标,而没有列出工程建设方面的任务和指标。供、蓄水工程的关键任务是运行和维护,运行包括所需工况的维护,建筑物设计参数的维护,设备的维修、现代化改造等。除了表中所列出的指标,运行质量还可以用物质和资金消耗量、效率和基础设施的使用期限等指标来衡量。

(2)水资源规划与计划。除了水供需平衡和可持续发展任务及其相关指标外,管理任务还包括长期变化适应性,不仅要考虑水源的长期变化(包括气候变化)对水资源的影响,还要考虑子孙后代的用水需求,给后代人留有开发和利用水资源的余地。

(3)可用水资源评估。所有可用水资源(包括地表水、地下水、净化水等)的主要任务是监测、保护和开发,列出了各项任务的关键指标,从水源处水量(或水位)的角度来看,是水资源的再生性、水质指标以及这些参数的实时变幅。

在该子层次中,把节水作为一项重要的任务单独列出,因为无论是社会经济用水,还是生态环境用水,合理用水和节约用水都是必然的选择,而且潜力很大。即便是发达国家,都把节水作为一项重要指令来贯彻实施,从工农业生产到居民生活饮用,从节水技术到节水器皿都在得到迅速的推广应用。节水指标主要是水的重复利用率和用水效率。

(4)水资源管理决策与监督。管理任务包括配水程序、直接供水服务和正常的水管理。最困难的任务是配水,要在水资源供需之间寻求平衡。为此,要尽可能吸引所有相关各方参与到配水谈判中来,制定各方都能接受的配水章程和管理规定。在制定用水分量(限额或定额)时,必须坚持信息公开透明,该项任务的建议指标是公平、公正和合理准则。

水资源管理过程的一项任务是从水源处向用户供水,即提供供水服务,供水服务的质量评价指标是供水的均匀性、稳定性、供水保证率和及时性。

在该子层次中,最后一项任务是进入正常管理的可能性。一般来说,在制定了配水章程和管理规定的情况下,只要这些章程和规定符合绝大多数人的利益并得到认可,水管理部门认真贯彻执行这些章程和规定,进入正常管理是完全可能的。最重要的指标是来自所有供配水关键枢纽的正常信息采集和处理。

此外,在水资源管理过程中,应确定水平衡主要因素和用水分量的变化前景以及用水对这些变化的适应机制。当然,对管理结果也应进行正常的记录、分析和效益评估。

2.3 生态环境系统

在生态环境系统中,共列出了生态环境用水需求、河流断流、污废水排水、水体环境、水体生态、水土流失和土地沙化7个子层次,对每项管理任务都列出了相应的建议指标。

(1)生态环境用水需求和河流断流。主要任务是满足生态环境用水量,特别是要坚决杜绝河流断流,即在河流的流动水量只能维持河槽生物多样性的需要时,要坚决关闭所有水闸等取水设施,维持河流的基本径流量,保护河流生命健康。

(2)污废水排水、水体环境和水体生态。主要任务是解决水质问题,同时污废水的处理还增加了可用水量。因此,对于这 3个子层次,水质是最重要的衡量指标。

(3)水土流失和土地沙化。造成水土流失和土地沙化的直接原因是气候变化。由于气候变化,水旱灾害越来越频繁。强降雨和长期干旱导致水土流失和土地沙化,从而给生态环境造成很大破坏。人类现在还没有掌握直接干预强对流天气的技术,所以,只能在退耕还林还草、植树造林、修筑淤地坝、增加植被覆盖率和水土保持方面做些有益于生态环境的工作。其中,植树造林面积和增加植被覆盖率是最重要的衡量指标。

2.4 补充指标

对于上述指标系统,B.A.杜霍夫内等人还建议补充以下指标。

(1)对于工程管理保障这类管理任务,可以补充主要资源的老化和恢复指标、干部保障、满足管理所需财政资金的要求、干部培训保证等指标;

(2)科技进步指标。运行机构现有的技术装备与世界先进技术水平的相适应性(计算机化、建筑物自动化、装备水平、从水文站点获得信息的在线系统等);

(3)反映水质实际状态与标准一致程度的生态指标。生态放水的执行情况、冰川和侵蚀危险区的状态、生物繁殖率指标等。

3 供配水管理质量指标的计算

B.A.杜霍夫内、H.H.米尔扎耶夫等人建议,可以按照已编写的计算程序进行供水和配水管理质量指标的计算,并特别推荐了以下指标。

(1)水保证率系数 =实际供水/计划供水。水保证率系数等于1的情况是最佳的。在实践中,水保证率系数不会总能准确反映保证农作物的耗水程度。与分析目的有关,要计算从上游到下游不同水管理等级(包括最终用水户)的水保证率系数。

(2)对于单独排水道,日稳定系数 =1-流量日内观测值与日平均流量的均方差/日平均流量。日稳定系数最大值等于1。

(3)对于流入渠道的排水道,旬稳定系数 =1-日平均流量与旬平均流量的均方差/旬平均流量。

(4)对于一条或一组排水道,供水均匀性系数=1-排水道水保证率与渠道水保证率之差的绝对值 /渠道水保证率。

(5)渠道供水均匀性系数 =渠道用水户供水均匀性系数的算术平均值。供水均匀性系数是评价用水户之间实际配水公平性的准则。均匀性系数越高,配水过程就越公平,均匀性系数最大值等于1。

(6)在配水实践中,通常存在“渠首 -渠尾”问题,灌溉水源上游用水户的用水保障优于下游用水户。“渠首 -渠尾”均匀性系数反映了沿渠道长度配水的公平性。“渠首 -渠尾”均匀性系数 =1-渠尾25%用水户与渠首25%用水户的用水保证率之差的绝对值/渠尾25%用水户的用水保证率。

(7)技术效率系数 =供水 +过境输水 +排水/渠首取水 +区间支流。原则上,技术效率系数的最大值不可能大于1,但是在配水实践中,在试验渠道中很难考虑技术效率系数大于1时发生的分散支流情况。

采用配水指标评估水管理的质量。在费尔干纳盆地 IWRM示范试验范围内进行过这样的系统评估,对2003～2007年的主要指标进行了比较(表2)。在用水户协会一级,也采用类似的方式进行过评估(表 3)。

实际上,上述指标都不是IWRM的指标,只能作为渠道、用水户协会甚至是灌溉系统的水管理指标,可以用来进行 IWRM结果、经济效果及其对千年发展目标影响的综合评估。

表2 费尔干纳盆地试验渠道的配水指标

表3 用水户协会试验项目的评估

4 结 语

对 IWRM的主要指标进行了总结,建立这些指标的目的是按照 IWRM的主要原则来保证管理、改进管理和发展管理,以及评估管理的实施和改善效果。这些指标不是单纯的计算值,而是依据水管理部门 IWRM的进展程度确定的。从效果分析来看,这些指标使水管理部门财政稳定、组织结构健全,加强了信息交流和监督,并创造了管理潜力。

[1]冯海霞,习迎霞,徐跃通.基于 PSR概念模型的水资源可持续利用指标体系研究[J].水资源研究,2002,(2):13-15.