流域综合治理的多维嵌套理论与技术体系

张勇

摘要：流域治理在我国的历史较为悠久，可以高效地防治水土流失等状况，是小流域经济、农业等持续发展的重要举措。中国通过多年的实践，积累了较为丰富的经验，也形成了一套较为完善的治理机制。然而，随之时代发展，还需要进一步完善。

关键词：流域综合治理;多维嵌套理论;技术体系

一、 流域综合治理系统的多维嵌套结构

（一） 要素维

流域面临的水问题交织关联，除了常态的流域缺水、水污染问题，特殊情景下的干旱、洪水、内涝问题也需要引起关注。流域水资源的开发、水害的防治以及水生态功系统功能的恢复具有复杂相关性，为突出合力治水，流域综合治理由单要素治理转变为多要素治理，包括了水资源、水环境、水生态、水安全、水文化等多方面，如欧洲莱茵河流域的综合治理考虑了污染源控制与水环境治理、水生态保护（鲑鱼产卵与洄游）、水资源利用以及防洪减灾等多个方面。

（二）空间维

从流域水循环及其伴生的完整过程看，流域、子流域、水文响应单元是逐级减少的，控制单元/行政区域是在流域空间分级基础上，体现水管理要求进行重新划分。（1）流域或区域。从流域自然和功能的统一性出发，以流域为单元，上下游、左右岸、干支流的开发利用具有相互影响、相互竞争的关系，应从流域生态系统平衡角度进行统筹考虑。欧盟、新西兰等地区和国家开始实施以流域为基本单元的管理模式，以流域为单元进行综合治理已成为重要发展趋势。我国应探索建立以流域为基础的流域与区域相结合的管理体制。（2）控制单元。将复杂的流域水问题分解到控制单元，实施更为精准化和有效的管理，可为目标落实、任务分解、总量控制等提供基础。通常，将水质不达标、生态和功能问题突出、存在事故风险和水环境质量下降风险等含有重要饮用水水源、具有重要生态功能以及水质达标难度较大的控制单元作为优先控制单元，进行重点治理和保护。（3）子流域或水文响应单元。水文响应单元主要是根据流域内的土壤类型、坡度、土地利用等因素划分的具有相同水文特征的最小水文单元，是流域水循环模拟的基本单元，其划分情况将对分布式模型精度带来影响

（三）过程维

在宏观尺度上流域综合治理的过程维表现为流域“自然-社会”二元水循环之间的耦合以及其伴生的水生态、水环境、水安全与水文化过程。在中观尺度上，表现在自然水循环和社会水循环分环节、分行业的过程，即自然主循环系统的“降水-坡面-河道-地下”的基本过程及其伴随的污染物迁移转化与生态系统演化过程，以及社会侧支循环系统的“取水-供水-用水-排水”的基本过程及其伴随的污染物迁移转化以及水生态系统演化过程，以及两者之间相互作用的物质、能量、信息传输与交换所带来的干旱过程、洪涝过程、景观格局过程、文化沉淀过程、生态过程等。在微观尺度上，过程维体现为降雨、径流、植被覆盖度、污染物迁移转化系数、生态系统结构和多样性等多个影响因子过程的细致识别。

二、流域综合治理的关键技术

（一）制定健全的小流域综合治理与管理机制

对于小流域的综合治理及管理来讲，在新时期就有新的特点。这就要求小流域的综合治理与管理应当不断地对自身进行完善。这就要做做到以下几点：第一，结合小流域目前的环境条件，对治理规划与相关措施进行规范。在治理过程中，对于相关的设计单位及人员，应当具备这方面的资质，以保证规划设计能够科学化与规范化。第二，对小流域综合治理相关的收费标准等进行规范，使治理能够收到较好的效果。第三，在小流域进行综合治理的过程中，不仅要对其验收程序进行完善，还要重视验收管理的方式。这是保证治理小流域的重要举措。

（二）生态环境保护措施

整个治理工程的施工过程中坚持设立围板作维护，以减轻人们的不悦感受。同时，施工时注意尽量避免破坏道路两旁的树木、草坪等绿化带，防止对景观造成影响，对不可避免的对景观造成影响、占用绿化地的，及时进行了复土、植树、种草，对必须经過现有树木地段的树木，采取移栽办法移栽他处，避免砍伐。在施工作业前，编制了施工进度表，合理施工。对管道施工采取边挖边铺设管道，边回填恢复的办法，做到占地时间短，施工期短，恢复快。对临时堆弃的土方坚持采取临时拦挡措施，土方回填后的多余残土及时运出城市，以防止或减轻降雨形成的地表径流的冲刷。同时，尽量减少了在雨季的施工。通过采取上述措施，整个治理过程中最大限度地降低了项目施工过程对生态环境的影响。

（三）分类规划和综合治理

在小流域内，由于各地经济发展的程度以及地理区位都不一样，所以，针对不一样的地区，其综合治理的目标、投入程度、防治水平等都是不一样的。有鉴于此，就要求结合小流域主导功能来分类及治理。比方说：小流域可以分成观光旅游区、经济果林区、水源涵养区等多种类型，并结合其周边的环境来对主导功能进行确立。然后，再合理地设计小流域水土保持的对策等，这有利于治理工作的推进，从而收到良好的治理效果。

三、流域综合治理的关键技术体系

（一）机理辨识技术体系

流域综合治理机理辨识技术体系主要包括流域水循环及其演化机理、流域水资源供需规律与配置原理、流域水污染物迁移转化机理、流域水生态结构、功能与过程机理、流域洪水过程与内涝演化机理、流域水文化变迁机制等方面及其动态耦合、关联机制。

（二）综合模拟技术体系

各流域所面临的主导问题不同，模拟的关注点也明显不同，但通常水质水量过程是核心。流域综合治理定量综合模拟技术体系具体包括：流域分布式水循环模拟、流域水资源供需模拟与优化配置、流域污染负荷迁移转化模拟、流域水质过程模拟、基于遥感的流域生态需水模拟、流域洪水过程与风险模拟、面向低影响措施的流域内涝积水过程模拟、流域水文化传播的社会学模拟等多个模块及其综合集成。总体上，与遥感技术、地理信息系统耦合，实现全要素、多过程的综合耦合模拟，着力体现变化环境下的不确定性，为水问题诊断、措施优选以及效果评估提供支撑，是流域综合治理定量综合模拟技术的发展趋势。

（三）优化决策技术体系

1、多目标优化法。曹寅白等提出了多维临界调控的准则与模型，给出不同维度目标函数与权衡机制，以海河流域为例进行不同方案的评价与优选。2、综合评分法。通过对不同措施的重要性程度确定指标权重和评分，结合聚类分析或模糊算法确定流域综合治理措施的优先次序，或对实施的治理措施的效应进行评估。3、情景分析法。即通过设置多种情景，对流域综合治理的措施进行比较，确定最优方案。构建了进化博弈模型，以淮河流域为例对政府两种管理情景（即关停、罚款）对企业水污染治理行为带来的效果进行了评价和论证。4、目标倒逼法。流域综合治理确定了水质、水资源、水生态、水安全等多维目标后，通过计算水环境容量倒逼污染物削减量，通过优化配置计算水资源供给量，通过防洪排涝目标要求给出防洪排涝方案等，协调优化给出项目清单并进行投资估算。

四、结语：

我国对小流域相关治理的管理已取得一定成效，但如若没有群众的支持也依然不足以维持小流域综合发展，因此，重视群众的积极参与，鼓励人们对水土资源合理利用，是我国解决水土流失、达到经济、社会、生态多方面发展的必经之路，也是我国社会主义现代化可持续发展的重大举措。

参考文献：

[1]靖中秋，于鲁冀，梁亦欣，等. 北方地区流域水环境综合治理模式研究与实践[J].水污染防治，2018，36（5）：45-48.

[2]李兰，李锋.“海绵城市”建设的关键科学问题与思考[J]. 生态学报，2018，38（7）：2599-2606.