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国家水环境安全战略研究取得多项突破

国家水环境安全战略研究取得多项突破

     随着我国经济高速发展,水资源开发利用量不断增加,人们在水资源开发利用过程中取水和排水是影响天然河湖水体的两大过程。一方面取水减少了水体水环境容量,另一方面大量污染物进入水体并逐渐超过其承受能力,尤其是未来水资源调配工程建设快速发展,人们对水资源调配能力增强的同时也对水环境形成了较大的威胁;其次,产业转移为水环境协调保护发展提供新契机的同时,也对水环境治理提出新的挑战,使产业由下游向上游转移,污染源集中化,对水安全威胁范围扩大,增大了潜在风险;再者,水污染防治的重点与投入对水环境的保护与修复有着非常直接的作用。因此,针对以上重点问题开展水资源-社会经济-水环境的可持续发展和水环境管理决策具有十分重要的战略意义。
 
    “十二五”期间,“水体污染控制与治理”国家科技重大专项“水体污染控制战略与政策”主题“水污染控制决策支持平台与政策综合示范研究”项目中设置了“国家水环境安全战略若干问题研究”课题(2012ZX07601001),由中国水利水电科学研究院承担,中央财政划拨资金263.26万元,参与单位包括环境保护部环境规划院等单位。
 
    课题以水环境安全为核心,以水环境空间分区格局的评价指标体系为基础,构建了国家水环境安全战略体系,综合考虑了水资源配置、区域发展(产业转移)和水环境安全相关政策对水环境安全的影响,提出了基于水环境安全的政策体系,并在“十三五”重点流域水污染防治规划中进行了应用。
 
    ■国家水环境安全战略体系和空间区划方法是保障水环境安全的基础
 
    结合新形势下环境安全的背景,完善了水环境安全的内涵,建立了包括4个方面(水量、水质、水生态和水管理)、9个维度的指标体系框架,设计了分级的约束性指标、预期性指标和指标阈值,在此基础上,确立了九步曲的标准化评估程序。在此基础上,从流域管理角度出发,提出控制单元划分的基本原则、一般程序以及相关技术要点。针对控制单元划分4个基本程序,包括水系识别与概化、控制断面选取、排污去向确定、单元命名与编码等,从技术角度提出相关原则与方法。以控制单元划分技术为核心,形成了包括总则、水环境管理分区研究进展、控制单元划分关键技术、规划分区技术等部分的水环境管理空间区划技术指南。
 
    ■明晰水资源配置与水环境安全耦合关系是保障水环境安全的关键
 
    课题组指出,人类开发利用水资源的同时也会给我们的水体带来污染负荷,一方面我们通过水利工程取水减少了河道径流量,另一方面由于污染负荷的排入造成可利用水资源量减少。因此,水资源配置与水环境安全演变之间存在着相互制约、相互影响的关系。水资源配置的结果直接影响着流域的生态环境需水满足程度、流域水面率、森林覆盖率等水生态指标,这些指标在一定程度上反映了水环境安全的状况;水资源配置影响着人均综合用水量、水资源开发利用程度、工业用水重复利用率、缺水率、农田灌溉亩均用水量等指标,这些水量指标是评价水环境安全的重要因素;社会水循环的供、用、耗、排过程影响着污水再生利用率、工业废水排放达标率、地表水功能区水质达标率、集中式供水水源地水质达标率等指标。反过来,这些指标在一定程度上反映了流域的水环境安全状况,是连接水资源配置与水环境安全演变之间关系的桥梁。影响水循环演变的气候因子、下垫面条件变化、人工取用水等自然和社会驱动因素,在影响水资源配置格局的同时,在一定程度上也驱动了水环境安全的演变。健康的水环境为水资源合理配置目标的实现提供了基础,良好的水环境、达标的水质能够满足水资源配置中对优质水源的选取要求。
 
    课题组构建了面向水环境安全的水资源优化配置模型。这一模型以水量水质的总量调控为目标,涉及对水量分析过程、水质模拟过程的联合分析。模型中包括对水量需求、污染负荷产生的预测,对水量过程的模拟,对污染控制措施的优化组合,对水功能区的水质达标状况分析。各个模型模块之间数据交互形成整体,通过方案设置和多层次反馈实现对水量水质联合调控的模拟分析。
 
    在我国东部地区,特别是在沿海地区用水、用电、用地、用工等生产成本逐年升高及节能减排压力逐年增大的背景下,环境治理成本高的产业或产业低端环节逐渐向欠发达地区转移,对当地的水环境状况产生一系列的影响。而且这类地区一般位于江河中上游或是极其重要的水源涵养地,水环境较为敏感,产业转移带来的水资源开发利用将对区域乃至全国的水环境安全构成威胁。因此,通过识别承接产业转移前后水资源开发利用与水环境安全的作用关系,采用“压力-状态-响应”模型评价承接区水环境安全的变化。并针对承接产业转移的过程中同时存在多种工业污染源产生多种胁迫因子作用于不同类型的生境对水环境产生影响的问题,应用相对风险模型在区域尺度上对多种胁迫因子和多风险源对评价终点造成不利影响的可能性及危害程度进行评估,克服了传统生态风险评价方法只能分析单一胁迫因素与评价终点响应关系的困难。该方法是一种利用风险源-生境-生态终点间相互作用关系对区域风险进行定量化的模型,它强调空间区域尺度上,多重风险源和多种胁迫因子在复杂生境上的叠加,并通过相对风险方程在区域尺度上量化相对风险,以及进行区域风险管理。它能够准确反映研究区域内各个子区生态风险程度的相对关系,强调区域的空间异质性,因而能够较准确地对产业转移承接区进行水环境风险评估。
 
    ■水环境安全政策及其实施是保障国家水环境安全的根本
 
    课题组通过对流域水环境安全政策的系统梳理,构建了水环境安全政策评估体系,筛选了水环境安全政策评估适用的方法,提出了基于水环境安全的政策评估逻辑框架。课题组对松花江流域进行了典型流域政策实证研究,分析了研究区56项相关法规、6项重大政策,从中凝练优选关键水环境安全政策,针对松花江流域构建了切实可行的水环境安全政策评估程序。松花江流域典型实证评估逻辑框架包括目标层次、目的层次、产出与成果,针对14项政策制定了72个评估要点。该评估技术体系成果在松花江流域得到成功应用,可适当推广应用到国内其他类似流域。该成果对于维护松花江流域乃至我国当前水环境安全形势具有较大意义。
 
    在此基础上,建立了流域—水生态控制区—水环境控制单元三级流域水生态环境功能分区管理体系。并基于水资源配置、产业转移和政策实施等方面水环境安全的战略对策,结合传统规划内容,提出了“十三五”重点流域水污染防治规划框架,形成了保障国家水环境安全的中长期战略体系,勾勒了战略实施的路线图。
 
    课题负责人还介绍,课题的另一个创新成果是开发了水资源配置与水环境安全响应模拟系统。该系统是集数据分析、方案模拟、结果统计和图表输出等多功能于一体的管理多目标水资源的水利信息化应用平台。系统的主要功能是通过链接基础数据库的信息,经过模型计算,采用用水总量、用水效率和纳污能力校核,得到不同规划方案的模拟结果,并且根据流域水资源管理的需要,输出各类统计图表。可实现松花江流域内水资源的合理配置与科学调度,并在相关流域管理部门得到应用。