东南沿海中小流域城市化发展与水资源可持续利用研究——以宁波市为例

1 问题的提出

水资源是人类赖以生存和发展的基础性资源,是国民经济和社会可持续发展的重要基础。实现水资源可持续利用已成为改善人类生存环境和经济社会条件的关键因素。近年来,我国东南沿海中小流域城市化发展迅速,已出现水资源需求迅速增加,水污染日益加剧,众多河道水系消失等现象,引发了一系列城市水文、水资源和水环境问题,不仅为该区水资源的可持续利用和发展造成广泛而深远的影响,而且直接危及到当地人民生活,严重影响了城市经济的持续发展。

宁波市位于甬江流域,是一个典型的东南沿海中小流域城市,其城市化率高达56%,且水资源资源性短缺、工程性短缺和污染性短缺等问题并存,严重制约了水资源和社会经济的可持续发展。因而,本文以宁波市为例,开展城市发展对水资源利用的影响研究,进而建立该区域水资源可持续利用系统,以此来推动该区水资源优化配置,保护水环境,促进城市经济的持续发展,并为东南沿海中小流域其它类似区域水资源可持续利用与水环境保护提供参考。

2 城市化发展与水资源利用分析

改革开放以来,宁波市的人口、城市规模迅速扩大,国民经济持续增长,已发展成为浙江省的重要工业基地和对外贸易“窗口”。然而,城市化的发展与水资源利用之间存在很大不可豁缺的矛盾。一方面,为了迎合宁波市城市经济发展和人民生活日益增加的需水量,必然要加大水资源开发力度,而水资源过度开发定会导致一系列的水生态和水环境问题;而另一方面,水环境及周边生态系统一旦破坏又将牵制经济发展和产业结构调整的步伐。因而,认清当前宁波市水资源利用中存在的问题,是解决水资源可持续利用的关键因素之一。目前,宁波市水资源利用主要存在水资源分布不均、开发利用率高,资源利用效率不高、资源配置不够科学合理,资源管理体制改革滞后,“多头管水”、职能交叉,调控效能低等问题。

2.1 水资源分布不均,开发利用率高

宁波市多年平均水资源总量为75.31亿m3,人均水资源占有量为1260 m3,远远低于浙江省平均水平的2100 m3。究其原因,主是要由于宁波市水资源的质量和数量及其自然过程均存在着时空不均衡性,最突出的影响表现为:在主汛期间经常遭受暴雨袭击、洪水压境,而遇干旱年份却严重缺水;其水资源量由西南山丘向东北平原递减的分布特征与人口密度以及经济发展的布局正好相反。此外,近年来宁波市虽然加大了城镇供水水源和输水管网建设,为工农生产和居民生活提供了用水保障,但总体上讲,水源工程建设速度仍不能适应城市规模的不断扩大和经济快速发展的需要,水资源供需总量之间的缺口仍然较大。尤其遇到干旱年份,全市水库的调剂能力甚为有限,水资源将出现一定程度的短缺,如2003年干旱时节,宁波市水资源严重不足,不少企业处于停工、半停工状态,直接经济损失超过12亿元。然而,目前甬江流域的水资源开发利用率已达42.6%,这在亚热带季风气候区已属较高水平。随着城市规模的进一步扩大,宁波市水资源开发利用率必将接近或达到一个极限值。

2.2 资源利用效率不高,资源配置不够科学合理

宁波市水资源的整体利用效率不高,水资源配置亦不尽科学合理,主要表现在:①水资源短缺和浪费并存,2000年市民人均综合用水500 L/d,万元工业增加值用水64 m3,分别高于发达国家和国内同类城市平均水平;②水资源配置不尽合理,如横山水库原水经净化处理,出厂水质可以达到直接饮用标准,但目前却有近1/2水量被作为工业用水,水资源不能得到优化配置;③姚江水资源未充分利用,姚江多年平均来水量达到14亿m3,除一部分用于农业、工业、生活和生态环境用水外,尚有很大部分水资源可以开发利用。

2.3 资源管理体制改革滞后,“多头管水”、职能交叉,调控效能低

在管理结构上,宁波市水资源管理体制存在着结构性不协调问题。首先,甬江流域中水质与水量缺乏统一管理体制。“多头管水”的体制造成水质管理与水量管理、地表水与地下水管理相分离,管水源(包括防洪)的不管供水,管供水的不管节水和排水,管排水的不管治理污染和地下水回灌,即每家各管一块,缺少统一协调的管理机制。这种“多龙管水”模式,与国际上实行水务局“一龙治水”模式的国家相比,显然十分落后,这也是导致水资源竞争性开发、掠夺性使用、粗放性经营,并促使宁波市水资源向恶性循环发展的主要原因;其次,在水资源的经济管理制度中,存在着宏观调控与市场机制间相互作用关系不协调的问题,如地方水价相对过低,水环境成本未能合理计入水产品价格等,都削弱了合理调控甬江流域水资源开发利用的能力和效率;再次,在实际管理中,由于管理人员、工程技术人员以及用户的总体素质水平存在着结构性差异,也会影响到管理措施的有效实施。

综上所述,宁波市水资源的时空不均衡性加大了水资源开发与管理的难度,水资源的社会经济利用结构问题削弱了水资源系统的优化发展能力,管理结构问题则导致了决策过程的诸多不确定性,使得管理系统难以发挥其约束机制的 “约束与促进”辨正统一的效益,从而又进一步引发了水资源利用中的资源与环境结构问题,增加了水资源现象与过程、供给与需求、效益与费用等一系列不确定性,使得水资源系统的运行存在着一定的风险。

3 城市化发展对河流水环境影响分析

3.1 城市化与河流水质分析

宁波市由于城镇大规模扩展、工农业生产的发展、人口的增加,大量工业废水、生活污水直接排放进入河流,污染水体,河流水质遭到严重污染,河流生态系统退化问题愈来愈严重。同时,在城镇化过程中,随着暴雨径流量的增大,河道流速增大,而径流中污染物质的含量和输送量也相应加大,导致河流水质进一步恶化,水环境更加恶劣。

根据水质监测资料,2004年全市64个监控断面中,有23个断面水质达到或优于地表水环境质量III类标准,占35.9%,有8～10个断面水质处于劣V类重度污染。全市达III类标准的水域主要分布在甬江水系和宁海境内入海溪流,平原河网水质优良率和功能达标率普遍较低。同时,市区内河以V类水质为主,在7个监控断面中,既无优、良水质断面,也无重度污染断面;鄞州、镇海河网水质偏差主要为V类水;北仑河网以IV类水质为主;慈溪河网以劣V类水质为主;宁海内河的6个监控断面中水质属优良的断面比例为2/3;象山内河以V类水质为主。由此可见,宁波市当前的水环境状况不容乐观,且随着该区人口的大量积聚、各种产业的迅猛发展以及招商引资项目的不断上马,宁波市必将出现不可预见的新的污染源,进而导致当前水环境容量继续降低,水资源开发利用的成本加大,随之必然会带来新的水环境问题。

3.2 城市化与河流水生态分析

宁波市的河流不仅承担着行洪、供水、排水等多种功能,而且在改善城区水环境、调节小气候、减缓热岛效应、改善人居环境、增加生物多样性以及其在城区景观建设中起到综合生态环境效应,对城市生态环境系统的稳定和发展具有很大的促进作用。然而,近年来宁波市在城市化进程中对河流水生态环境保护不够,河流生态系统遭到破坏的现象非常普遍,极大影响了水资源可持续性开发和利用,并对人类与自然的和谐统一构成了严重威胁。

宁波市在大规模城市化前河网密布,河网水系十分发育。近年来,随着城镇化的快速发展,众多小河流被填埋淤堵而消失,以鄞东南平原地区为例,1990年以来,该区河流缩短了约18.15 km,被填占河道面积已经高达2.33 km2,整个研究区的平均河网密度由1978年的3.86降到了1990年的3.66,到2003年,平均河网密度仅有3.57,与1978年相比,分别减少了5.2%和7.5%[1]。此外,在河道治理中,过多地考虑了河道行洪排涝功能的实现,大量采用浆砌块石和混凝土对河岸进行硬化,虽然达到了河岸稳定和洪涝水归槽的目的,但割裂了水土之间的联系,将水—土—植物—生物之间的物质和能量循环系统彻底破坏,水体的自净能力也大大降低,且随着城市化水平的提高,人类活动对河流水生态环境的破坏将仍在加剧。

因此,在城市化发展过程中尊重河流演变的自然规律,遵循自然河流治理法,妥善处理好人类活动与河流资源、环境、生态的关系,从人与自然和谐发展的角度认识河流与城市发展的相互影响与作用是非常重要的。

3.3 城市化与洪涝灾害防治分析

宁波市属于典型的亚热带季风气候,受台风雨和梅雨的影响大,其中台风暴雨所形成的洪水危害尤大。该区多为独流入海中小流域,流域调蓄能力差,汇流时间短,洪水危害严重。虽然解放以来兴建了一批水利工程,提高了该区的防洪保障能力,对减轻洪水危害起了重要作用。但近年来随着城镇规模的不断扩张,造成河流(尤其是村镇级中小河道)数量大大减少,河网密度和河网水面率降低,河网结构趋于简单,天然河网潜在的调蓄能力大大削弱,河道的行洪排涝功能降低,增加了洪水灾害风险,加大了洪水灾害损失。研究表明,水面率降低2%,宁波地区平均最高洪水水位将上升10～14 cm[2]。同时,防洪堤防建设与河流生态景观保护矛盾加剧,加之对防洪非工程措施重视不够,使得宁波市防洪形势不容乐观。因此,必须严格保留现有的水面率,加强河湖管理,坚持人与自然和谐共处的水生态建设原则来协调城市化发展、供水、防洪效益与生态系统建设的关系,建设高标准的防洪除涝减灾体系。

4 城市化进程中水资源可持续利用研究

基于上述的分析可知,宁波市在城市化过程中,水资源系统面临的问题涉及面广,错综复杂,因此要从根本上整体解决上述问题并提高水资源系统的运行效率,就需要构建一个水资源可持续利用系统来协调各方面的措施与复杂关系[3]。现代系统理论与方法着眼于整体与要素之间、整体与外部环境之间动态连续的相互作用与协调互进,综合而精确地考察对象,以实现问题的地最佳处理。因而,本文基于现代系统理论与方法,根据水资源可持续利用的多要素综合特征来构建一个系统,以达到优化水资源的利用结构、保障其功能协调,促进水资源可持续利用效益的提高的目的。

4.1 水资源可持续利用系统构建思路

水资源的持续利用即指水资源世世代代的公平、有效利用,其可持续利用效益就是其所在流域或地区内整个水资源—生态环境—社会经济复合系统功能的体现,是水资源数量与质量的统一,是经济、社会与生态环境效益的综合[4-5]。因而,在建模时,要遵循资源环境价值观原则、公平性原则、人与自然和谐互进原4大子系统 (见图1)。

图1 水资源可持续利用的系统调控框架图

其中,行为系统是以满足流域或地区的工农业生产与居民生活为目标的水资源开发与利用系统,其具体结构包括:大坝与水库建设,水电站建设与运行,明渠和管道建设以及分水建筑物建设,市政和工业取水、水生产及供水工程,污水及工业废水处理工程以及河道整治工程等[6]。支持系统包括资源容量、环境容量、社会经济与技术容量3大部分,水资源容量关注水资源的承载能力;水环境容量关注水环境的缓冲能力;水资源社会、经济与技术容量关注水资源利用的发展能力。约束系统包括水资源可持续利用相关的各级各类法律法规、政策以及市场。决策系统是水资源可持续利用系统调控的能动子系统,包括水资源可持续利用的决策支持和管理2大环节,决策支持环节的功能主体是水资源可持续利用的动态监测、评估指标体系与预测预警系统;管理环节的功能主体是水资源可持续利用的总体战略规划以及水资源统一管理、风险评估与风险管理、需水管理、水权管理以及水资源的经济运行管理等。

图2 水资源可持续利用的系统调控流程图

4.2 宁波市水资源持续利用的系统对策

基于上述对水资源持续利用的系统分析,本文结合宁波市的具体实际,提出了一套水资源持续利用的系统化对策,其在运行过程中不仅注重优化水资源、水环境以及经济社会发展的结构,还关注水资源持续利用系统的运行与演化,如在水资源的开发利用过程中实现子系统间的实时反馈,以协调、改进各项工作,其具体的运行流程见图2。

(1)决策系统应建立健全宁波市水资源可持续利用的动态监测、评估指标体系与预测、预警系统,如利用先进的远程遥测、通信及网络、地理信息等技术,建立现代水资源决策、预警专业模型,动态监测支持系统内部资源、环境及经济、社会、技术的发展信息,并结合有区域特色的水资源可持续利用评价体系,动态分析、评估水资源可持续利用的状态,实现对水资源未来发展趋势的预测、预报,形成初步的宁波城市水资源可持续利用管理决策。

(2)发挥约束系统中法律法规、制度政策的监督、指导、约束与协调功能,即根据具体的制度法规条款来对总体规划方案进行分析、监察与判断。目前最紧迫的任务就是根据国家环保法制定宁波市水资源保护条例。由于我国的水环境保护法是建立在行政区管理的基础上的,客观上造成了只顾本行政区的利益而以牺牲其它地区水环境质量为代价的地方保护主义,从而导致水污染日益严重。因此,应结合宁波各流域实际情况,有针对性地制定相应的流域水资源保护法,使各个流域水资源保护工作尽快走上法制轨道。目前,宁波市现已制定出一些与水资源利用相关的政策法规,如《宁波市河道管理条例》、 《宁波市防洪条例》、《取水许可和水资源费征收管理条例》、《宁波市甬江奉化江余姚江河道管理条例》和《宁波市水资源管理条例》等。此外,水利工程、地下水法规条例也亟待研究,使其更加完善,增加其可操作性,并应辅以相应的实施与监管机构建设。在进行行政、法律宏观调控的同时,还应建立以市场调节为手段、以法律保障为前提的水生态资源环境补偿机制,如建立在“谁受益,谁补偿”、“谁破坏,谁恢复”、“谁投资,谁管理,谁受益”原则上的水资源有偿使用和效益补偿制度,并开展水污染物排污权有偿分配和交易试点工作。

(3)以经过约束系统规范协调的宁波城市水资源可持续利用初步管理决策为基础,以甬江流域和宁波市 “十一五”国民经济发展规划以及水利发展专项规划等为依据,密切结合流域和城市的水资源及社会经济发展条件与特点,以优化配置水资源、保护环境、满足各方面对水资源的持续需求为目标,对水资源、生态环境与社会经济的发展进行的全面统筹规划,即可形成水资源综合发展规划。它是一个多目标集成的发展战略体系,应能够动态反映当前宁波水资源可持续利用系统的发展状态及目标,是水资源可持续利用系统协调优化运行的统率,其中应详细规定水资源普查与评价、水资源技术研发与水利工程、水资源水环境的保护与灾害防治以及水资源管理等工作的目标、原则、内容与方法,制定水资源总体开发与整治的方案及实施次序,并对社会、经济、技术等的相关发展目标、结构、规模、速度提出建议。

(4)根据水资源可持续利用规划方案,进一步细化各类管理方案,出台各类水资源优化配置、水生态环境保护以及平衡水资源供需的系列管理措施,用以指导、规范和协调城市水资源可持续利用的支持系统建设与行为系统建设。

(5)基于上述水资源的决策、约束与支持能力建设,使得水资源可持续利用行为系统得以顺利运转,如有序推进宁波市各项水利工程以提高其水资源开发利用能力,实施水环境生态工程以提高其水环境的生态修复与优化发展能力。此外,行为系统及其支持系统在其发展过程中还将向约束系统实时反馈其运行状态,再经由决策系统分析处理,形成新一轮宁波城市水资源可持续利用的系统调控方案。

5 结 语

东南沿海中小流域城市化的快速发展导致水资源的需求关系发生了变化,并对水资源与水环境状况产生了重大的影响。因而,本文以东南沿海中小流域的宁波市为例,详细分析了城市化发展过程中水资源开发利用的问题,开展了城市化对河流水环境的影响研究,探讨了城市化发展对水生态环境及洪涝灾害的影响。在此基础上,试图探索了一套应用现代系统理论来构建“水资源可持续利用系统”的方法与实现途径,然而这只是一种初步的理论尝试,还需要结合具体的实证检验来进一步发展该理论,以期为东南沿海中小流域城市发展与水资源的可持续利用提供参考。

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