水文在支撑河长制实施中的作用

2019-09-10 07:22陈晓敏童辉熊明
长江技术经济 2019年2期
关键词:河长制水文监测

陈晓敏 童辉 熊明

摘要:本文通过归纳总结河流管理与水文学发展的关系,阐述了现代水文对全面推行河长制的支撑作用,分析论证了水文在水资源保护、水污染防治、水环境治理、水生态修复等河长制重点任务中的基础作用,并针对河长制实施对水文的新要求,提出了完善水文站网、增加监测要素、探索监测模式、健全共享机制的水文工作改进对策。

关键词:水文;河长制;河流管理;监测

中图法分类号:TV213.4

文献标志码:A

DOI: 10.19679/j .cnki.cjjsjj.2019.0203

全面推行河长制是以习近平总书记为核心的党中央全面深化改革的重大决策,是落实新发展理念,推进生态文明建设的内在要求,是加强河流管理保护、保障国家水安全的重要举措。2016年11月,中共中央办公厅、国务院办公厅联合印发了《关于全面推行河长制的意见》,提出以保护水资源、防治水污染、改善水环境、修复水生态为主要任务,通过建立省、市、县、乡四级河长体系,构建责任明确、协调有序、监管严格、保护有力的河湖管理保护机制。水文作为国民经济和社会发展的重要基础性工作,以其基础性、资源性、公益性特性,法律规定的监测职能和覆盖全国的水文监测体系,能为全面推进河长制工作提供基础支撑。

1河流管理与水文学的发展

河流管理是为满足人类需求及白身健康发展而采用的诸如行政、法律、经济、技术和教育等一系列措施的总和,按其内容可分为水量管理、水质管理、水生态管理及河道管理等。全面实施河长制是我国河流管理方式的改革,充分践行了“生态优先、绿色发展”的理念。

水文学是研究地球大气层、地表及地壳内水的分布、运动和变化规律,以及水与环境相互作用的学科。水文学主要通过测验、分析计算和模拟,监视并预报自然界中水量和水环境的变化和发展,为河流管理提供科学依据。

河流管理和水文学的发展息息相关、相辅相成,水文学的发展程度直接决定了河流管理内容和方式,同时河流管理的改革又促进了水文学的发展。

最早的河流管理可追溯到大禹治水时期,河流管理的目的仅为减少洪水对人类的伤害,古时的水文学仅能实现使用准绳测量水深,立木于河中观测河水涨落,仅能测量并记录水位的变化。此时,水文学仅能支持河流的防洪管理,大禹提出了变“堵”为“疏”治河策略,达到了河流洪水顺利下泄,从而减少洪水对人类伤害的目的。

随着人类安全形势改善,河流管理的要求逐步从减少洪水的伤害,发展至利用水资源为人类服务的河流管理目的。反之,河流管理目的要求水文学能掌握水量的变化规律,致使战国时期出现了都江堰立“石人”系统观测水位推求分水流量的服务。后来,人类已不仅仅满足于防洪和水资源利用,并逐渐延伸至对河道的利用,主要是开发河道的交通功能,可靠的水量、泥沙和河道资料就显得极为必要。为达目的,先后出现了宋代的水则碑、明代的乘沙量水器等水文观测设备。河流管理体制从西汉以防洪为主的河堤使者,到宋代兼顾水资源利用的都水监,再过渡至明代的总理河道以及清代的河道总督,伴随着水文观测技术的不断进步,河流管理作用也不断加强与完善。

为开发利用河道的航行功能,清代在长江干流设立了第一根水尺,并建立了我国第一个近代水文站——武汉关水文站,系统开展水位、流量观测。随后,逐渐为防洪、水电开发等设立了零星水文测站,其目的主要为摸清水文规律,完善水位、流量、泥沙、降水、蒸发等要素观测方法,重点是水量、泥沙等与流域防洪、航运、水电开发等河流管理密切相关的要素观测与预测,从而为流域的局部河段管理服务。

随着人们生活水平的提高,对河流管理的要求进一步提高。现代,除要求河流能提供人类各种服务功能外,还要求保持良好的生态环境,从水文观测要素来看,即要求增加水温、水质、鱼类、藻类等水环境水生态监测内容。同时,人们对于各类涉水信息的知情权要求也不断提高,更需要运用大量新技术及信息化等现代化手段,为河流管理提供基础支撑。

我国现阶段推出的河长制管理体制,体现当今社会对河道管理的需求,很好地契合党中央确定的“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念,河流管理所采用的考核指标更多、更全、更细,因此,对各类涉水信息的种类、频次、时限提出了更高要求,也必将进一步推进水文的技术进步。

从河流管理来讲,河长制管理体制所要求的河流健康主要体现在,合适的水量维持、良好的水质展现、持续的水生态系统维系以及河道利用,对涉及信息的要求是能向省、市、县、乡四级河长提供全面、及时、准确的水量、水质、水生态、河道特性信息及考核指标,这些信息与考核指标均与水文息息相关,且很多信息采用传统水文方法已难以获得,只有通过全面技术提升才能满足河长制管理要求。

2水文在河长制实施中的作用

2.1水文是水资源保护的科学依据

全面推行河长制水资源保护任务主要为落实最严格水资源管理制度,严守水资源开发利用控制、用水效率控制、水功能区限制纳污三条红线。水利部、原环境保护部在《贯彻落实<关于全面推行河长制的意见>实施方案》中明确把全面推行河长制工作纳入最严格水资源管理制度考核。

水资源开发利用控制红线明确,到2030年全国用水总量控制在7 000亿m3。对于取水总量已经达到或者超过的地区,暂停审批新增用水,对取水总量接近地区,限制审批新增用水,其核心是各行政区用水总量控制。由于水量的流域特性,将流域总量分解至省、市、县、乡四级河长并严格执行是河长制实施的重要工作。首先,算清流域水资源总量,需全面掌握水文历史信息,根据经济社会发展以及河流水文变化趋势,推求流域水资源承载能力和可利用的水资源总量;然后根據流域水文时空分布特性、经济社会发展以及环境生态的需求,开展流域内水量分配,将流域总水资源量分解到行政区界和各级河长河段。由于各行政区界或不同河长界水文测站不可能完全覆盖,因此,只能依靠沿河流布设的基本水文控制站网通过统计、分析及推演到各行政区界或河长界,判断各级河长管辖范围内的用水量,从而达到水资源开发利用红线控制的目的。

用水效率控制红线明确,到2030年用水效率达到或接近世界先进水平,万元工业增加值用水量降低到40 m3以内,农业灌溉水有效利用系数提高到0.6以上,其目的是遏制用水浪费。首先,用水效率高低体现在用水效率指标上,制定区域、行业和用水产品的用水效率指标依靠各种用水量监测及分析成果,特别是各类灌区有效利用系数的确定也离不开渠道的水文测量成果。各行业的取用户用水效率的提升需弄清楚跑冒滴漏情况,需通过企业水平衡测试确定,无论采用管道或渠道,其水平衡测试均基于精确的水文测验,其效率指标的确定依赖于准确的水文分析。

水功能区限制纳污红线的目的是严控排污总量,明显改善主要江河湖泊水功能区水质,城镇供水水源地水质全面达标。其主要措施为核定水域纳污容量和建立水功能区水质达标评价体系,通过水功能区水量水质监测严格控制排污总量。各级河长管理的水域纳污实现总量和强度双控,既与水量大小有关又与水质浓度有关。水域纳污总量的计算所依据的水量、水质等资料,大多是水文部门的水量水质同步监测成果,离开这些成果,合理确定河段纳污能力将成为无本之源。至于监管,大排污口可通过设置检测设备实时监控,农业面源污染或小型零星排污口则只能通过设置在河流断面上的水文站水量、水质同步监测实行控制。

综上所述,全面推行河长制的水资源保护任务,其水资源开发利用控制、用水效率控制、水功能区限制纳污控制三条红线管理考核要求所依据的水资源承载能力、水量分配、水功能区划、水域纳污能力等指标,无不需要大量历史水文水环境资料。各级河长对三条红线实时监控,则依赖于大量现有水文测站、巡测断面、水平衡测试,以及各类取用水户水量水质监测点或断面的实时监测和分析,因此,水文是水资源保护的基础。

2.2水文是水污染防治的信息源

全面推行河长制的水污染防治任务主要是完善入河排污口管控机制和考核指标,排查人河湖污染源,优化入河湖排污口布局。

入河排污口管控主要措施包括入河排污口的设置论证,以及对规模以上入河排污口实时监控。人河排污口设置论证根据纳污能力、排污总量控制、水生态保护等要求,提出水资源保护措施、优化排污口设置方案,为各级水行政主管部门审批提供科学依据,而纳污能力、排污总量、水生态保护均离不开水文历史数据及实时监控数据。现阶段入河排污口实时监控主要由排污企业白建,其真实性、准确性均令人担忧,水文可通过分析河流断面水质监测信息的变化,判断河流断面上游可能出现的排污变化或突发水污染事件,从而有的放矢开展调查取证。一般而言,能实施实时监控的基本上是有一定规模的入河排污口,对于大量分散零星排污口,则只能通过沿河流设置的水文水质监控断面水质因子进行管控。而对于排污企业白建的实时监控设备,则需要通过水文计量手段对其精度和可靠度进行考核。至于入河排污口的考核指标,无论是率定或监控,均需要水质和水量信息,这些信息水文均能全面完整提供。

入河湖污染源排查一般通过现场核查方式,水文部门可就近对各级河长辖区内的主要入河排污口进行全面的调查与评价,系统地、全方位地掌握区域入河排污口及潜在污染源基本情况。如长江委2017年5月通过参加对长江经济带11省市及长江流域非经济带8省区规模以上人河排污口现场核查,确认长江流域(片)现存规模以上入河排污口6 092个,并于2018年开展了人河排污口整改督导工作,水文发挥了重要作用。因此,水文点多、线长、面广的优势,以及对所管辖区域水文水研境的熟悉程度,决定了水文是参加入河排污口调查的最佳选择。

优化入河湖排污口布局一般通过编制人河排污口布局规划进行,水文部门可积极配合水行政主管部门对实施河长制范围内的河流开展基本情况调查分析,进行分级梳理,重点对河流的白然属性、水文特征、水资源条件、水质状况、河道形态、取水口布置、污染源分布及岸线利用等情况进行收集整理分析,建立河湖基础信息档案,为相关规划的编制提供基础依据。而所有基础信息档案均与水文息息相关。

入河排污口监测是支撑河长制水功能区管理、水污染防治的一项重要基础性工作,水文能通过水量、水质同步监测,以及应急监测、预测预报等手段,协助各级河长做好水污染事件的防控,还能为排污口规划、考核指标率定提供基础信息,因此,水文是水污染防治的基本信息源。

2.3水文是水环境治理的指标基础

全面推行河长制水环境治理任务主要包括按水功能区确定各类水体的水质保护目标,保障饮用水水源安全,建立健全水环境风险评估排查、预警预报与响应机制,建设亲水岸线,加大黑臭水体治理力度。

我国目前采用水功能区水质保护目标控制河流水体水质,水质保护目标则根据水功能区水质现状、排污状况、不同水功能区的特点、水资源配置对水功能区的要求以及技术经济条件,在现状和规划设计水文条件下,以不超过水域所能容纳的污染物最大数量为前提确定。其所依据的水位、流量、水质、河道形态等纳污能力计算基础数据全部离不开水文。

为保障饮用水水源安全,一般取水口河段设定饮用水源保护区,并在其核心区范围内禁止新建、改建、扩建与保护无关的建设项目和从事与保护无关的涉水活动。因此,饮用水水源是否安全,除需在大型饮用水水源地开展水源地水质在线监测外,对于分布广泛的中小型水源地离不开沿河设立的水文站的水量水质同步监测,以及对水源地附近河段排污口等影响河段水质项目的排查。

水环境风险评估排查、预警预报与响应机制的建立健全,必须依据众多水文监测站网的水量水质监测成果,以及对大量取水口、排水口、突发水污染事件的监控和应急监测,水文站网所具备的特点,可为水污染应急处置提供宝贵的第一手资料。如长江江津区朱杨溪二甲苯泄漏、汉江水华、水葫芦入侵、长江南京段船只闪爆等事件,应急监测均由水文部门就近展开,离开了水文监测信息,建立预警预报与响应机制将成为空谈。

建设亲水岸线的特性是在充分利用有曲有直、宽窄不一的白然河岸的基础上,将人工建造的堤坝、护岸与自然环境融为一体,能吸引人前往从事亲水活动,增强人与自然的可达性和亲密性。亲水岸线的建设不能以牺牲河流的泄流能力、纳污能力为條件,必须在充分掌握河流的水文河道特性,不破坏河流原有功能的基础上才能最终确认亲水岸线的岸线平面、断面形态及使用材料。因此,亲水岸线的确定离不开长系列水文监测资料、各种比例的水道地形测量资料、水文分析计算成果、河床演变分析预测成果等,以上水文河道资料和成果是亲水岸线确定的基础,也为确认侵占河道、围垦湖泊、非法采砂、破坏航道等破坏河道岸线提供证据。

随着我国经济的快速发展,人河污染物不断增加,导致河流水体污染严重,甚至出现季节性或终年黑臭,严重影响景观及人类生产和健康。国内外研究表明,黑臭水体产生主要与大量有机污染物、有机还原氮、磷等外源污染物进入水体有关,但是否造成水黑发臭取决于水文条件、水质污染种类和浓度。只有通过水文水质大范围连续监测,才能弄清黑臭水体的分布,有针对性地对黑臭水体进行预警,并为黑臭水体治理提供基本的水质参数控制指标。

可见,水环境治理的主要任务及其控制指标的确定均离不开水文水质监测,各类风险排查、预报预警及应急处置也依赖水文站网的不间断观测,以及就近快速应急监测。因此,水文是水環境治理的指标基础。

2.4水文是修复水生态的哨兵

全面推行河长制水生态修复任务主要包括禁止侵占自然河湖、湿地等水源涵养空间,恢复河道水系自然连通,开展河湖健康评估,加强水土流失预报监督和综合整治,建设生态清洁小流域、维护河湖生态环境。

在河道湖泊空间及其水域岸线“乱占”“乱采”“乱堆”“乱建”是多年来的顽疾,“清四乱”是对各级河长的底线要求,即要管好盛水的“盆”。针对侵占河道、围垦湖泊、非法采砂、破坏航道等“四乱”行为的确认,除需要经常组织分布广泛的水文站点开展巡查外,更需依靠日常的水文河道观测,分析水文特性的变化,从而弄清“四乱”的影响,有目的、有重点的排查“四乱”现象,为“清四乱”提供依据。

河湖水系是水资源的载体,是生态环境的重要组成部分,河道水系连通是维系良好生态的基本条件,很难想象缺乏水流交换的封闭水体能维持好生态。河湖水系连通是以江河、湖泊、水库为基础,采取合理的疏导、沟通、引排、调度等工程或非工程措施,建立和改善江河湖库之间的水力联系。因此,江河湖库之间能否建立水力联系,应在长系列水文分析对比以及调查评价的基础上进行规划设计,其效果如何则更需要依靠水文水质及河道监测成果进行分析评价。

河湖健康评估从水资源保护、水域岸线保护、水污染防治、水生态保护和服务保障等5个方面,确定了15项基本指标和5项备选指标。其中水资源保护的生态用水满足程度、水功能区水质达标率,水域岸线保护的河湖岸带人工干扰程度、水系连通状态,水污染防治的水体整洁程度、水质状况,水生态保护的水土流失治理程度、水域空间状态、换水周期,社会服务保障的防洪指标、供水指标,均基于水文水质和河道监测及分析评价成果。

建设生态清洁小流域是将水土流失防治、水资源保护、面源污染防治、河流污染治理、生态农业园建设等结合的新型综合治理模式,其目的是使沟(河)道侵蚀与切割得到控制、坡面侵蚀强度轻度以下、水体清洁、行洪安全,实现农村生产发展、村容整洁,生态系统良性循环。可见,从生态清洁小流域的规划即离不开水文水质监测、调查和评价,建设的效果更依赖未来水文水质长期监测。

水文站网的水文泥沙监测成果是其重要的信息来源和评价指标。水文作为水质和水量监测、分析、评价、预测的专业部门,可通过对水量、水质和水生生物等要素的监测和数据收集,分析评价水生态现状和变动趋势,为维护河湖生态环境提供准确、科学、及时的基础信息。

3河长制实施对水文的新要求与对策

《关于全面推行河长制的意见》中的组织形式为全面建成省、市、县、乡四级河长体系,并需要对各级河长进行绩效评价考核。水文系统尽管具有“点多、线长、面广”特点,但大多是以防洪和收集基本资料为目的,并不完全适应河长制管理要求,现阶段仅能满足省级河长的考核,对于市级及以下河长则水文站点难以全面覆盖。因此,必须完善水文监测站网,优化调整和补充完善适应各级河长制的区域监测站网体系,扩大监测覆盖范围。重点在跨流域调水段、跨省界、跨市(区)界、水资源敏感段、大型引用水段、大型排污段、水事纠纷易发区、水电站生态流量下泄监控区增设必要的监测断面。

水文站网密度要达到完全满足四级河长考核要求既不经济也不现实,因此,应探索应用卫星遥感、无人机、视频监控等科技手段,开展河湖水量、水质、水生态和水域面积等变化情况的动态监测,采用自动监测和水文巡测、日常监测和监督性监测相结合的方式,充分利用资料移用、水文比拟技术为各级河长考核提供权威数据。

水文行业现有监测项目大多为水位、流量、泥沙、水质等,离河长制考核需要还有很大差距。因此,水文应将常规的监测向河道形态、藻类、水生生物、水生植物等监测扩展,推动全要素观测,逐渐实现水量水质水生态同步监测。重点加强跨界断面、河流主要交汇处、水系节点、城市河段、饮用水源地、水功能区、重要取水口、入河排污口的水环境监测,积极开展农村面污染、河湖生态补水.湿地补水监测调查,强化突发水污染处置应急监测。根据河流特点,合理选择水生态监测要素,重点加强河湖连通工程的水资源、水环境、水生态基础信息监测及水生物多样性调查工作。

目前水文监测基础数据尚不全面,共享机制尚不健全。水文部门可充分发挥河湖布点的优势,在水域岸线管理、采砂、排污、非法围垦、未批先建涉水项目等水行政管理过程中积极作为。分类建设水资源监测信息共享平台,积极为“一河一策”、河湖岸线保护和利用规划、采砂管理规划等提供基础支撑,及时发布水资源监测通报、水质监测通报等水文信息产品,其编制发布范围逐渐从省市延伸至县乡,为各级河湖长提供决策参考。

4结论

河流管理与水文发展密切相关,现代水文为全面推行河长制创造了条件,可为河长制实施提供全方位的支撑。 水资源保护、水域岸线管理、水污染防治、水环境治理、水生态修复等河长制重点任务的管理考核指标、实时监控、预测预警及效果评估等各个方面均离不开水文数据和分析成果,水文是支撑河长制实施的基础。 现阶段水文距全面支撑河长制实施还有差距,水文应在完善水文站网、增加水文监测要素、探索新的水文监测模式、健全信息共享机制方面不断发展。

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