9.2.1 水资源开发利用调控手段

9.2.1 水资源开发利用调控手段

9.2.1.1 节水调控手段

区域可持续发展战略要求宏观经济从传统的外延式自然资源消耗型转变为经济对自然资源的内涵式增长,即随着经济的稳定增长,单位产值对各类资源的消耗率将持续下降。对水资源而言,则是建立节水型经济和节水型社会。从节水的效果来看,每一单位的节水投资相当于扩大同等供水能力的水资源开发利用投资与治理相应污废水的投资之和,同时具有经济、环境和社会效益。因此,节水应作为水资源需求控制中的首选手段。

节水与供水、用水、耗水、排水等过程密切联系,是水资源配置过程中要考虑的重要环节。水资源紧缺地区黄河流域节水的主要目的是减少水资源的无效消耗量,提高水资源利用效率、供水保证率和水资源的承载能力。

节水的基本途径可分为4类,即经济部门间的结构优化、经济部门内主流生产手段的技术进步、采用具体的节水装置以及加强用水管理。在结构调整型节水、技术进步型节水、节水器具型节水和管理型节水中,以结构调整型节水的综合效益为最大。结构调整型节水,是指在缺水地区尽可能地鼓励单位产值耗水小的产业部门的发展,抑制单位产值相对耗水大的产业部门的发展,同时又适当照顾当地产业部门的体系完整性和生产力布局的合理性,使得在发展过程中整体的单位产值耗水率大幅度下降。节水可分为城镇生活、工业、农业节水,主要措施包括工程措施和技术、经济、管理等非工程措施。

1.农业节水调控手段

农业节水工程措施可降低输水损失、减少灌溉用水量、提高灌溉水利用效率。主要措施有:工程配套、渠系配套与渠系防渗、管道化输水、喷灌、微灌等。技术措施的作用是提高农田水分生产效率,提高作物根系层土壤蓄水、保水能力,减少无效蒸腾蒸发量。主要措施有:土地平整、良种化和平衡施肥、水稻“浅、湿”、秸秆覆盖、膜上灌溉等先进灌水技术和耕作保墒技术等。经济措施包括研究和制定合理的水价政策,利用经济杠杆改变种植业结构,加大节水投入等。管理措施包括实行水资源统一管理、制定节水灌溉政策法规、加强组织管理、加强宣传教育和推广节水灌溉技术等。

2.工业节水调控手段

工业节水措施主要有:提高工业用水重复利用率、回用率;实行计划用水,提倡一水多用、优水优用;进行工艺改造和设备更新,淘汰高用水工艺和落后的设备;应用节水和高效的新技术,如高效人工制冷及低温冷却技术、高效洗涤工艺等;根据水资源条件,合理调整产业结构和工业布局;制定合理的水价,实行优水优价和累进制水价收费制度;对废污水排放征收污水处理费,实行污染物总量控制;加强节水技术开发和节水设备、器具的研制等。

3.城市生活及服务业节水措施

城市生活及服务业主要节水措施有:实行计划用水和定额管理,加强节水宣传与教育,调整水价及改革水费收缴制度,推广使用节水器具、中水利用和改造城市供水管网降低管网漏失率等。

9.2.1.2 开源调控手段

目前经常采用的水资源调控措施除节水外,还有开源,它是指在考虑节水的前提下,从供给角度增加供水能力或供水量。除常规的开源调控手段外,还包括地表水利用(包含蓄、引、提等)、地下水利用、跨流域调水、其他水源开发利用等。

1.地表水源工程调控手段

地表水资源开发,一方面要更新改造、续建配套现有水利工程可能增加的供水能力以及相应的技术经济指标;另一方面要规划水利工程,重点应分析新建大中型水利工程的供水规模、范围和对象,经综合分析提出不同工程方案的可供水量。黄河干流目前已经兴建的可增加供水能力的水利工程主要有龙羊峡、刘家峡、三门峡和小浪底等,干流规划的其他大型水库还有大柳树、碛口、古贤等,黄河支流也兴建了大量的中小型蓄、引、提、调等工程,另外还有一些规划的水源点。这些已建和规划的水利工程,都可以按照社会经济发展的要求以及黄河流域水资源可再生维持的要求,作为开源调控手段。

2.地下水资源调控手段

这里以矿化度不大于2g/L的浅层地下水资源可开采量作为地下水可供水量估算的依据。在确定地下水可供水量时,要根据相应水平年由于地表水开发利用方式和节水措施的变化所引起的地下水补给条件的变化,来调整水资源分区的地下水资源可开采量,作为地下水可供水量估算的控制条件。

要结合地下水实际开采情况、可开采量以及地下水位动态特征,综合分析确定具有一定开发利用潜力的地下水分布范围和数量,提出现状基础上增加地下水供水的地域和可供水量。

3.跨流域调水工程调控措施

解决水资源危机的途径之一是开源节流,建立节水型社会;二是对有限的水资源进行优化配置,使之得到充分有效地利用,而实施跨流域调水工程兼具有开源与优化配置两种功能。水土资源分布不均和供需矛盾是研究和实施跨流域调水的根本原因,同时该措施也是调节水资源时空分布不均、实现水资源合理配置的重要调控手段。

依据我国的地形地貌特点、水土资源的分布与组合状况以及经济社会发展对水资源的要求,在经过研究、分析比较50多种规划方案的基础上,分别在长江下游、中游、上游规划了3个调水区,形成南水北调工程东线、中线、西线3条调水线路,与长江、黄河、淮河和海河相互连接的“四横三纵”总体格局。利用黄河贯穿我国从西部到东部的天然优势,通过黄河对水量重新调控与配置,可协调东、中、西部经济社会发展对水资源需求的关系,达到我国水资源南北调配、东西互济的优化配置目标。

南水北调东、中、西三条线分别有其调水规模、供水范围和对象、水源区调出水量、受水区调入水量以及主要技术经济指标等。这些跨流域调水工程在不同年份分期实施后,可增加相应供水地区的水资源量,纳入相应分区的地表水可供水量中。

除南水北调工程外,还有解决渭河流域缺水的一系列跨流域调水工程,这些工程是在黄河流域内进行空间配置的调水工程。

4.黄河洪水资源化调控措施

洪水给人类带来过巨大灾难,但其本身并不仅仅具有灾害属性,在某种程度上还具有资源属性,即具有水害和水利双重特性。随着水资源短缺的加剧,愈来愈多的水利专家学者开始关注洪水资源化问题,并取得了一些初步研究成果。黄河水资源紧迫形势要求必须从多视角、全方位寻求开源、节流措施。从洪水的水害和水利的双重属性来看,黄河洪水是可以资源化的,黄河流域历史上就有引洪淤灌的洪水资源化例证。根据黄河洪水特性,洪水的资源化有以下几个途径。

(1)通过水库蓄水,将汛期洪水转化为非汛期供水。水库是调节水资源分配的重要工程措施,适当抬高水库的汛限水位,多蓄汛期洪水,是确保黄河下游河道不断流的一个有力途径。

(2)利用洪水输送水库和河道泥沙,将洪水作为输沙用水。黄河的关键问题是“水少沙多,水沙不平衡”,造成下游河道的淤积,河床不断淤高。利用洪水将水库和河道的泥沙多输送入海、输送入田,减少下游河道淤积,是确保下游河床不抬高的有效措施。

(3)将汛期洪水用于补源和灌溉用水。黄河防洪工程和引黄灌溉工程的存在,为洪水安全合理的运用提供了条件,发生一定量级的“下大洪水”或洪水含沙量较小时,利用防洪工程将洪水引入渠系河网,一方面洪水可以用于灌溉,另一方面可以通过上游水库控制运用,延长洪水的发生时间,采用深沟远引的方式,将洪水远距离输送到引黄补源灌区,补充当地地下水资源,或利用河口地区平原水库,存蓄洪水资源。

5.其他水资源开发利用调控措施

其他水源开发利用主要指参与水资源供需分析的雨水集蓄利用、微咸水利用、污水处理再利用、海水利用和深层承压水利用等。

(1)雨水集蓄利用调控措施。雨水集蓄利用主要指收集储存在屋顶、场院、道路等场所的微型蓄水工程中的降雨或径流,包括水窖、水池、水柜、水塘等。这种措施在黄河流域甘肃境内较多。可以通过调查、分析现有集雨工程的供水量以及对当地河川径流的影响,提出各地区不同水平年集雨工程的可供水量。

(2)微咸水利用调控措施。微咸水(矿化度2~3g/L)一般可补充农业灌溉用水,某些地区矿化度超过3g/L的咸水也可与淡水混合利用。在黄河流域一些平原地区,微咸水的分布较广,可利用的数量也较大,微咸水的合理开发利用对缓解这些地区水资源紧缺状况有一定的作用。通过对微咸水的分布、可利用地域范围和需求的调查分析,综合评价微咸水的开发利用潜力,提出各地区不同水平年微咸水的可利用量。

(3)污水(劣质水)处理再利用调控措施。城市污水经集中处理后,在满足一定水质要求的情况下,可用于农田灌溉及生态环境。对缺水较严重城市,污水处理再利用对象可扩展到水质要求不高的工业冷却用水,以及生态环境和市政用水,如城市绿化、冲洗马路、河湖补水等。污水处理再利用用于农田灌溉时,可通过调查,分析再利用水量的需求、时间要求和使用范围,落实再利用水的数量和用途。为满足特殊用户对水质的要求,需要新建供水管路和管网设施实行分质供水,或者需要建设深度处理或特殊污水处理厂。污水处理后,入河排污水量的减少对改善河道水质也有一定作用。

(4)海水利用。海水利用包括海水淡化和海水直接利用两种方式。分析海水利用的潜力,除要摸清海水利用的现状、具备的条件外,还要了解国内外海水利用的进展和动态,并估计未来科技进步的作用和影响,根据需求和具备的条件分析不同地区、不同时期海水利用的前景。可根据需要和可能,提出规划水平年两套海水利用的方案:一为按正常发展情景下的海水利用量;二为考虑科技进步和增加投资力度、加大海水利用力度情景下的利用量。

(5)深层承压水利用。深层承压水利用应详细分析其分布、补给和循环规律,做出深层承压水的可开发利用潜力的综合评价。在严格控制不超过其可开采数量和范围的基础上,提出各规划水平年深层承压水的可供水量。

(6)回归水利用。国际上对灌溉回归水的利用十分重视,早在1977年美国就主持召开了灌溉回归水水质管理会议,总结了各地利用回归水的经验,研究回归水中氮的含量、回归水的管理以及灌溉回归水模型等。黄河流域灌区的回归水量大,在回归水含盐小的水稻种植地区(如宁夏、山西、陕西、河南、山东等水稻种植地区),可以汇集后再次利用。因此,在节水灌溉条件下,通过防止地下水和回归水的污染,以实施回归水的再次利用,也是非常规水调控利用的一种措施。

(7)土壤水调控。从某种意义上讲,土壤有如一个天然的蓄水库,可存蓄雨水和灌溉水。通过改进耕作和种植制度,采取覆盖措施、添加保水剂和抑制蒸发物等,可增加土壤蓄水、保墒能力,达到节约灌溉用水的目的。

9.2.1.3 水资源时空调控手段

水资源开发利用不但要求数量、质量,而且对时间和空间也有具体的要求,而水资源量又具有时间与空间分布的不均匀性,这就要求采取水资源时空调控措施以实现供需平衡。

水资源的优化配置是由工程措施和非工程措施组成的综合体系,其基本功能涵盖两个方面:①在需求方面通过调整产业结构、建设节水型社会并调整生产力布局,抑制需水增长势头,以适应较为不利的水资源条件;②在供给方面则协调各项竞争性用水,加强管理,并通过工程措施改变水资源的天然时空分布来适应生产力布局。这两个方面相辅相成,以促进区域的可持续发展。

优化配置中的优化是反映水资源分配中解决水资源供需矛盾、各类用水竞争、上下游左右岸协调、不同水利工程投资关系、经济与生态用水效益、当代社会与未来社会用水、各种水源相互转化等一系列复杂关系中相对公平的、可接受的水资源分配方案。优化配置是人们在对稀缺资源进行分配时的目标和愿望,其结果对某一个体的效益或利益并不是最高最好的,但对整个分配体系来说,其总体效益或利益是最高最好的,优化配置是人们在寻找合理配置方案中所利用的方法和手段。

1.水库调蓄调控

水库(群)调蓄是指按照需求对来水过程进行调节再分配,目前黄河干流建设的一些具有调节能力的龙羊峡、刘家峡、小浪底等水库都属于水库调蓄调控措施,这些工程的建设对满足需水要求,更好地适应不均匀来水、不均匀用水起到了重要的作用,这也是水资源时空调配的主要措施。

水资源时间配置形式,是指水资源复合系统各要素在时序变化上相互依存、相互制约的关系。由于水资源的特点,它的时间配置不能单独存在,总是依附于一定空间和部门实现的,但它也有自己的运动规律,若水资源能适时、适量与其他资源配置得当,将会发挥巨大效果。

由于天然来水与生产用水在时程上存在矛盾,水资源开发与水患防治必须结合,拦蓄、储存和调节、控制水的措施必不可少,保护资源、环境和防治污染也必须同步实施。这样,通过工程技术和科学管理的优化调度可实现水资源在时间上的合理配置,从而支持经济、社会的协调和持续发展。

2.流域内调水

水资源的空间配置形式是指水资源复合系统中诸要素在空间上的布局和联系状况。黄河流域内部水资源的空间分布也不均匀,且与人口、土地分布和经济、技术条件不相适应,这就决定了水资源在流域内进行空间配置的必要性和重要性。从社会可持续发展角度出发,配置黄河流域水资源要注意下列几个方面的问题。

(1)认真分析各省区(水资源分区)水资源数量。为了配置各种资源以形成经济发展格局,水资源配置还应与各地区的土地、矿藏、能源等资源相匹配,这是水资源空间配置的前提。

(2)按自然资源分布规律、资源特点,因地制宜开发和利用水资源。一般来说,不同地区的水资源与自然条件形成了水资源配置的自然基础,各地区的经济发达程度、科学技术水平及地理位置等形成了水资源布局的经济基础。应根据各地区的资源特点、经济社会状况,积极开展水资源空间配置的综合利用。

(3)根据各区域经济、技术、综合生产力进行配置。资源的空间配置虽然主要决定于地域的天然条件和分布规律,但人们可以通过科学技术和经济力量改变自然之间的天然差别,并创造新的条件,促进水资源地域转移,形成新的布局,如上面提到的南水北调东、中、西3条线调水措施就是一个明显的例证。

在本流域水资源量满足全区域社会经济发展要求的前提下,可按照子区域产业布局的要求,进行水资源的空间配置与调控,常用的就是流域内跨水资源利用分区或跨省(地)区的流域内调水,如黄河流域的引大济湟、引硫济金以及规划的引洮入渭等。

3.多水资源联合运用调控措施

经常采用的是地表水与地下水的联合运用。随着人们对水资源需求量的不断增加,联合利用地下水和地表水资源的重要性逐渐引起人们的重视,地下水—地表水联合调度可以产生较高的经济效益或提高稳定的可供水量。地下水—地表水联合调度的目的,就是在一定约束条件下,通过对现有地下水和地表水资源的合理调配,使其按既定目标达到最优。常用的目标函数有:当工程设施和开发规模一定时,以总供水量最大为目标;在满足一定供水需求条件下,以总投资费用最小为目标;以水资源系统的经济净效益最大为目标。

地表水—地下水联合调度系统中地下供水系统与地表供水系统存在着相互调节与制约的关系。对于地下水与地表水在水文、水力上有直接联系的联合调度系统,由于其相对应位置不同,上游水资源的开发将影响下游的来水条件,如地下水的开采将对地表供水系统的补给水量起到调节和制约作用。显然,相对位置不同其相互的调节与制约关系也不同,联合调度系统不仅体现其由地下水与地表水两种水源类型组成,而且也包括两者的相互调节与制约关系。

9.2.1.4 水资源调控管理手段

水资源具有鲜明的自身特点:以流域为基本单元,相互转化、相互补给。流域是具有层次结构和整体功能的复合系统,流域水循环不仅构成了社会经济发展的资源基础,是生态环境的控制因素,同时也是诸多水问题和生态问题的共同症结所在。因此,以流域为单元对水资源实行统一管理,已成为目前国际公认的科学原则。加强流域机构的执法地位,作好省际协调,保证水资源优化配置和重要缺水地区的水资源供应,是水资源管理的重要内容。

水资源管理就是对水资源的开发、利用和保护进行相关的组织、协调、监督和调度,包括运用行政、法律、经济、技术和教育等手段,开发利用水资源和防治水旱灾害;协调水资源与经济社会发展之间的关系,制定和执行有关的水资源管理条例和法规;处理各地区、各部门间的用水矛盾;监督并限制各种不合理水资源开发利用和危害水源的行为;制定水资源的合理分配方案,处理好防洪和兴利的调度原则,提出并执行对供水协调及水源构成的优化调度方案;对来水量变化及水质情况进行监测与相应措施的管理等。

这里按照水资源管理体制与机制、水资源管理的经济手段、政策法规等3个方面分别进行介绍。

1.完善黄河流域水资源管理体制与机制

纵观国内外流域管理的特点和优点,可以看出开发利用水资源和防治水害必须实行全面规划、统筹兼顾、综合利用,发挥水资源的多种功能,以求获得较大的综合效益。黄河流域水资源管理体制改革,必须依据我们的国情和流域的具体特点,着重解决好流域开发与水资源的再生性维持之间的关系。主要措施有以下两个方面。

(1)实现黄河流域水资源统一协调管理和水量的统一调度,建立流域水资源开发利用、管理和保护的政策、法规体系,调整流域水资源管理体制,加强黄河流域管理机构的行政执法能力建设。强化黄河流域管理机构对水环境的管理职能,克服目前流域管理中水质管理和水量管理脱节的状况。用统一管理和分级分层次管理相结合的原则,不断完善黄河流域水资源管理体制,以使流域内社会、经济和环境能够达到协调持续地发展。

(2)强化黄河水权管理。水资源统一管理的核心是统一管理水权。流域的水权管理,包括以水资源规划管理为主要内容的宏观管理和以实施取水许可制度为主要内容的微观管理两部分。

2.建立水市场,加强宏观调控

水资源不同于其他资源,它是动态的、变化的、多功能的、循环的,并且水还具有战略资源的性质。一般来讲,战略性资源是不允许进入市场的。我国水资源在国家宪法上明确规定属国家所有,作为国家资源应当体现共享的原则。运用经济手段管理和保护水资源与建立水市场是两个不同的层面,还有人提出同样一立方米的水其生产的价值差别是很大的,如果由低向高转移肯定会引起经济的畸形发展,甚至诱发社会的动荡。因此,究竟建立一个什么样的水市场要从中国的国情和水情出发进行深层次的研究。

3.黄河流域水资源管理的法治体系建设

建立黄河流域水资源管理法律体系总的原则是,按照建立适应社会主义市场经济水利新体制和改革水资源管理体制的要求,制定出能涵盖流域水资源管理的各个方面,层次分明、关系协调、条款完备的流域水资源管理法规体系,使流域水资源管理真正做到有法可依,以促进流域水资源的综合开发与利用,满足社会主义市场经济对水资源日益增长的需求。

流域水资源管理法律体系,包括水资源的综合法规和流域水资源管理专门法规,流域水资源管理专门法规又分为法律、行政法规、规章和有关省级人大或政府联合颁发的地方性法规4个层次。包括流域水资源管理内容的综合性水资源管理法规有《水法》、《水资源综合利用促进法》、《水污染防治法》、《防洪法》、《取水许可制度实施办法》、《水资源费征收管理办法》、《水事纠纷处理条例》、《水规划管理条例》、《取水用水统计办法》等。流域水资源管理专门法规,如《江河流域水资源管理法》、《黄河法》、流域水资源管理机构“三定”方案、流域水资源管理机构审批取水许可权限的规定等。