西班牙埃布罗河流域水文规划方案

2014-04-07 04:25朱庆云
水利水电快报 2014年9期
关键词:水文流域水体

1 概 述

埃布罗河流域是一个盆地,处在比利牛斯和伊比利亚两大山系包围之中,气候干旱。 该流域农业产量占西班牙农业总产量的1/5。

对从河源至河口的整个埃布罗河的管理取得了成功,主要成就包括,水质管理及其控制网络、成熟的信息系统以及山洪与干旱管理。 毫无疑问,水管理中体现出的用户、管理者及民间社会之间的和谐与融合,是埃布罗河流域综合管理的巨大优势。 近3 000个用户群体以民主参与的方式密切合作参与水管理,这是这一水管理形式在资源缺乏地区体现出的巨大潜在价值之一。

2 流域机构

西班牙在各天然流域或者小流域群内设立唯一机构进行水管理的做法可追溯到1926年。这一年,《皇家法令》宣布成立流域联盟,规定流域联盟为自治机构。 法令第一条规定:在所有流域中,如果政府需要或者用水影响流域内70%以上的工农业产值,则成立相应的流域联盟。

用户参与原则是管理机构的一个基本准则,流域联盟的目标之一就是制定协调有序的流域用水规划。 因此,流域联盟自成立之初以来其运行就一直没有受到过干扰。 流域联盟没有局限于管理任务以及具体用水的批准,相反,在推进用水方面发挥了重要作用。

埃布罗河流域联盟是世界上第一个流域机构,成立于1926年5月3日。 值得注意的是,埃布罗河流域联盟成立80多年来,不仅对社会的水管理需求做出适当应对,而且没有受到西班牙政治变幻的影响。流域内九大自治区间水资源配置公正,洪水管理系统成熟,水资源许可及保护系统高效,150多座大坝确保供水,90多万hm2灌溉农田为西班牙粮食生产做出了巨大贡献。 水力发电量占全国一次能源需求的30%。 水体生态状况与具有更多水资源的欧洲其他流域相当,甚至更好。

在西班牙,法律赋予流域联盟公共机构的身份,具有法人资格,但是不同于州的法人资格。 基于管理的需要,流域联盟隶属于环境、农村及海洋部。

根据《水法》,流域机构的职能是:

(1) 制定流域水文规划,包括规划的修订和审查。

(2) 管理和控制水资源,包括地表径流、河床、河湖堤防及边缘、地下水。

(3) 管理和控制涉及国家利益或者牵涉一个或多个自治区的用水。

(4) 规划、建设及管理联盟自有资金投资的以及国家委托的水项目。

(5) 根据与自治区、地方企业、其他公共与私人机构,或者私人签订的协议承担相应义务。

另外,流域机构还被授权履行下列职能:

(1) 批准用水许可。 与环境、农村及海洋部有关的涉及国家整体利益的水项目与活动除外。

(2) 检查和监督经批准和许可的水使用。

(3) 开展水量计算、水文研究、洪水管理和水质控制工作。

(4) 研究、建设、维护及完善水项目,包括流域机构计划项目以及其他机构委托项目。

(5) 根据水文规划确定水质目标和实施方案。

(6) 制定规划、方案和任务,推进各种水用途的节水工作、提高经济效益和环境效益,实现有效需求管理。

(7) 技术服务与咨询。

作为流域机构,埃布罗河流域联盟的作用是围绕水管理调整各方利益。 埃布罗河流域联盟是一个“河流之家”,在这里,人们可以畅所欲言,就各种方案达成民主共识。

在《欧盟水框架指令》实施过程中,所有政府机构都在致力于改善管辖范围内水体的生态环境,而《埃布罗河流域联盟水文规划》则成为这些政府机构间的联系纽带。

3 水文规划的目标

水文规划的目标包括:

(1) 改善水体生态环境,实现良好生态环境,避免现状恶化。

(2) 水是可持续发展的要素之一,应能满足当前及可预见未来的需求,通过提高效率实现水的合理使用。

(3) 提高防洪能力,特别是山洪防洪能力。

(4) 加强水管理学习,提高水管理能力。

3.1 水体生态环境的改善

目前,水体生态状况和化学状况为:在埃布罗河流域的919个水体中,631个(70%)情况良好,其余的277个(30%)因点源和非点源污染以及土地利用等原因未能达标。

相对于西班牙以及欧洲河流,埃布罗河流域的情况处于中等水平,部分原因是该流域人口密度低,每平方公里只有大约36人。 定居点增加带来的压力要远小于欧洲中心。

另外,与人口情况一样,埃布罗河流域水体生态状况也存在两面性。 流域内45%的城市几乎都是沙漠,人口密度小于每平方公里5人,不存在定居压力,为欧洲主要环境保护区。 相反,埃布罗河流域人口密集,污染主要来自工农业生产产生的非点源污染以及工业及生活污水形成的点源污染。

在644条河流中,478条河流(74.2%)生态环境良好,164条河流(25.5%)未能达标。

水文规划设定的2015年目标是,10.1%的河流生态环境非常好,绝大多数变成保护区。 到2015年,85.3%的河流达到生态环境良好标准。 只有大约11.8%的河流达标需要延期到2027年。

实现上述生态目标,尤其是水体生态环境的整体改善,需要大量资金投入,据估算需要投入资金59.15亿欧元。

最重要的方案包括国家水质规划、自治区卫生及污水规划、零排放行动方案以及灌溉现代化方案等。

3.1.1 湖泊及水库

相对于河流水体而言,对水库与湖泊水体生态情况的了解存在重大不确定性。 首先,不同类型湖泊的标准术语需要更新。 其次,生物控制、物理化学控制及水形态控制需要更多时间进行评估和研究。

《2015水文规划》制定的目标科技含量增大,同时,规划尽可能采取措施避免上游水体被污染情况下湖泊遭受非点源污染。 因此,2015年的目标维持现状,没有改变。

水库类型一直还没有明确界定。 因此,随着水文规划的执行,规划中的数据将会得到大幅度改善。 报告显示,85%的水库具有良好或者中等的生态潜力,大约65%的水库处于贫养状态。

根据2006年7月10日的决议,16座水库被宣布为敏感区域。 将采取进一步预防措施,加强一般非点源污染控制以及点源污染处理。 梅库伦扎水库和瑞巴瑞贾水库案例受到特别关注, 这两座水库被宣布为敏感区域。同时,要求流域内人口在1万以上的地区实行三级污水处理。

3.1.2 地下水

埃布罗河流域地下水水质总体状况良好。 对于开采量较大的11个水体,已考虑采取控制措施,防止抽水量进一步增加。 同时,必须根据规章制度进行地下水开采,以使地下水使用更为合理。

就水质而言,大约70%的水体情况良好,30%的水体情况较差,即便到2015年,这些水质较差水体的情况也不会明显改善。良好的耕作方式,特别是灌溉现代化,将明显减少非点源污染。但是,对于地下水,这种效果需要较长时间才能显现出来。 因此,可能需要延期到2027年才能实现水质良好目标。

3.1.3 过渡水体及沿海水体

共有8个过渡性水体以及3个沿海水体, 这些水体都面临点源和非点源污染的巨大压力。 由于缺少参考指标,这些水体状况的评估非常复杂。 为实现《水框架指令》环境目标,目前正在对3个沿海水体以及两个水湾的水体情况进行评估。 其余过渡性水体情况目前还没有进行评估。

根据这些水体的环境特征,预测2015年其生态状况可达良好,参数值也会比目前有所改善。 《三角洲保护综合规划》是最重要的措施,旨在维护特定的生态环境,规划总投资4.15亿欧元。

3.2 水文规划是可持续发展的要素

3.2.1 水资源现状

(1) 降水。流域年平均降水量为622 mm(1920~2002年资料系列)。 最小年降水量出现在1949年,降水量452 mm;最大年降水量出现在1958年,降水量809 mm。 最干旱年份出现在20世纪40年代和80年代。

(2) 径流。《1996水文规划》中包含1940~1985年径流系列,规划显示,年径流量为18 217 hm3。

(3) 耗水量及生态水量。在当前情况下,考虑近年径流系列以及气候变化情况,耗水量占总径流量的34%。

据1998年水文规划估算,埃布罗河流域当前河流生态水量为3 238 hm3。 这一水量相当于现有水量的23%,流域目前耗水量的73%。

(4) 水调节。 埃布罗河流域现有重要水库(库容大于1 hm3)109座,总库容7 580 hm3。 其中,40%的水库用于调节用水,60%的水库用于发电。 总库容量占平均径流量的52%,用水调节库容占平均径流量的21%(1980~2005年)。 共有850座大坝,约10 000个水塘,35 000口水井。 据1998年水文规划预测,所有在用及在建库容量为3 949 hm3。

根据1998年规划,已建或在建的27座水库总库容为2 128.71 hm3。 这一库容占原计划的54%。 已规划或正在规划中的25座水库,总库容为854.11 hm3,占1998年规划预测库容的22%。

2010年水文规划取消了1998年规划建设,但因经济、社会或者环境原因不可行的36座水库。 这些水库的总库容为933 hm3。

3.2.2 用水状况

3.2.2.1 城市供水

埃布罗河流域共有人口305万。因向巴斯克地区、坎塔布里亚地区以及坎塔布里亚内陆盆地调水,流域共为500万人口供水。 年需水量为490 hm3。

在水质方面,近年来,加大了高效供水投资,强化饮用水供水调节和输送,改进污水收集和处理,一半以上的人口因此受益。 目前,二级污水处理已经覆盖89%的人口。

该规划中的措施包括在市区人口超过2 000且无污水处理设施的地区新建卫生及净化设施,包括将人口不足2 000的一些地区增列为敏感区域。2006年6月决定将巴鸠埃布罗水库、梅库伦扎水库和瑞巴瑞贾水库列为敏感区域。 其中,人口中心区域计划在7 a内实现磷零排放。

3.2.2.2 农业用水

根据水文规划,年灌溉用水量估算缺口为950 hm3。 主要原因是,左岸地区水资源缺乏,同时可能受气候变化频繁影响;右岸地区缺水主要因为管理不善及交通问题,管理不善问题尤其特出。

2006年埃布罗河流域地表灌溉回归水水质研究表明,埃布罗托尔托萨无机氮(N)年输出量为25 907 t,相当于加权中值浓度2.50 mg/L,其中88%以NO3形式存在,其余以NH4形式存在。 这一水平相当于欧洲养分很高河流中的中等水平。

粮食生产加工产生的非点源污染主要来源于占流域面积1/3的河谷中部地区。 粮食生产加工产生的非点源污染,虽然严重,但是由于其集中汇集到确定的河道中,所以易于控制。

地下水评估表明,地下水受到硝酸盐及杀虫剂非点源污染。 2007年157个采样点数据表明,30个区域受到硝酸盐污染或者污染威胁(硝酸盐浓度分别大于50 mg/L或者25 mg/L)。 2003~2007年27个采样点的584个样品分析结果表明,仅有10个样品的杀虫剂浓度超过规定限值。

近期发展分析表明粮食食品产量增长稳定,年增长率为2.6%。这说明埃布罗粮食生产加工依然是继冶金和交通之后的重要支柱产业。

根据1996年规划,灌溉地覆盖远期目标为131.5万hm2,其中近期完成目标为12.5万hm2。

各自治区灌溉系统执行情况千差万别。 加泰罗尼亚最为主动,其规划的灌溉系统几乎全部开工建设。

在现代化进程中,大约6万hm2自流灌溉地改用喷管系统。

《国家可持续灌溉系统战略》将于2015年开始实施。这一战略的实施将对主要灌溉系统的基础设施以及灌溉类型本身都会产生影响。 根据这一战略中的条款,各自治区提出的灌溉系统现代化有望获得大量资金支持。

3.2.2.3 水质问题

灌溉现代化有望大幅度降低灌溉系统输出的污染物。 阿拉贡农业研究中心还研究了埃布罗河流域数个采样点硝酸盐的演变情况。 尽管硝酸盐含量未达告警水平,但是年增长量显著。 正因为如此,灌溉系统的现代化、灌溉系统回归水的再使用是减少非点源污染的根本措施。

该水文规划中还包含了减少非点源污染的其他措施。 这些措施包括:

(1) 灌溉系统及其回归水的环境监测;

(2) 按照欧盟指令91/676/EEC(硝酸盐指令)要求,在指定的敏感区域采取预防措施;

(3) 在农业区设置家畜粪便堆;

(4) 在作物生长区进一步控制、消除牲畜粪便;

(5) 在可用耕作面积小于试点项目所需面积的地区,设立家畜粪便处理厂和堆肥厂。

3.2.2.4 发电用水

埃布罗河流域核电能源产量占西班牙的32%,水能源产量占21%,火电能源占11%。 流域内有3个传统火电厂、4个联合循环电厂、两个核电厂以及一个包含360个水电厂的水电园区。

水电年用水量大约38 000 hm3,年发电量约9 400 GW·h,装机容量为4 000 MW。 就正常用水量而言,每立方米水的发电量约为0.5 kW·h。

火电厂装机容量为5 430 MW,其冷却用水量每年约为3 100 hm3。

对水的最大影响是,水电规划的实施对河流水量以及大坝防洪产生了影响。 主要问题在于大约260处拦河大坝影响了河流的连续性。但另一方面,水电站及水库为河流最低水量提供了保证。

3.2.2.5 工业用水

工业在埃布罗河流域具有非常重要的地位。 流域制造业年需水量约为460 hm3。 另外,流域向大毕尔巴鄂及塔拉戈纳地区调水约45 hm3。

尽管不同部门的增长率不一,但是整个工业有望继续保持3%~4%的增长率。 计划将采取以下措施:

(1) 确定排放标准(特别是城市污染或者工业污染)

(2) 研究危险物质具体的排放削减量。

(3) 排放部门研究污染物接受媒介并提出污染削减计划。

(4) 提出控制排放措施。

(5) 流域重点,排放点的污染处理。

(6) 推进出台排污标准。

(7) 支持工业部门根据法律要求清理污染,欧盟《水框架指令》实施后,这一工作将更加迫切。

3.2.2.6 娱乐用水

埃布罗河流域的旅游业不太发达。 它对水生态系统造成的压力也不是很大。 在整个流域需水量中,旅游业年需水量不足300 hm3,这一数量并不大。最主要的用途是生产人工雪,目前流域内几乎所有滑雪场都使用人工雪,同时,还用于21个高尔夫球场的草地灌溉。

包括兴建伊图维斯和里亚尔普观光大坝、计划重修拉罗泰塔水库、恢复埃布罗河拉格拉城区段环境、《埃布罗三角洲保护综合规划》中的鼓励娱乐用水措施等。

3.2.2.7 其他用水

其他用水包括养殖、旱区与林业管理。埃布罗河流域有51个内陆水产养殖场,主要养殖食用虹鳟鱼。 埃布罗三角洲有13个渔场,主要养殖贝类。 流域内不再使用或者已经废弃水厂养殖场有20个,另有10个养殖场即将建设。 水产养殖年用水量约为1 000 hm3。

12 a中,埃布罗河流域联盟批准的取水平均每年698 000 m3,但是取水量年际变化很大。 由于环境原因,取水量呈下降趋势。

3.2.3 洪水管理

埃布罗河流域的洪水由两类自然气象条件形成。一方面,大范围持续降雨时,比利牛斯山积雪在罕见高温下快速融化使得情况更为严峻。 另外一方面,短历时高强度的局部对流雨产生山洪,虽然范围不大,但是洪水极为迅猛。

几年来,主要依靠拦河建筑物防御洪水。 目前,这一方法仍在使用,但是重点已经转变为根据水文信息自动化系统(SAIH)提供的信息和预报、决策系统(SAD)以及非工程措施进行综合管理。其中水文信息自动化系统包括514个遥测站,可提供实时流量和降雨数据;非工程性措施包括流域水利管理范围及其管理区域取得的进展。

据预测,由于气候变化,极端天气气象将增多。 因此,山洪管理应该努力降低人类生命风险和经济损失。

主要措施包括完善水文信息自动化系统和决策系统、根据欧盟指令2007/60/CE对洪水风险进行评估和管理、采取更彻底的方法如建立分蓄洪区防御和管理洪水。 另外,在公众参与过程中以及流域组织活动中,人们对通过管理措施降低山洪影响提出很多建议。

在流域规划中,洪水管理投资约占规划投资的15%。

3.2.4 干旱管理

总体而言,埃布罗河流域主要居住区不存在供水问题。 所有主要居住区都与大型灌溉系统相连,干旱仅仅意味着优先级的改变。 然而,缺水情况也有发生,特别是在向大毕尔巴鄂调水的过程中。 小村庄干旱不断。

2004~2005年农民干旱经济损失为5.4亿欧元,水电生产经济损失0.98亿欧元。

《埃布罗河流域干旱预警和应急特别行动计划》是《埃布罗河流域水文规划》的组成部分。 该计划确定了临界值和标准,开发委员会据此确定干旱等级正常、预警、警报、紧急;同时,制定了每一地区不同干旱等级情况下采取的各种措施。 另外,多种工程性措施确保城市供水并提高其他用水的保证水平,避免干旱带来的环境风险。

4 投资方案

由于规划正在制定之中,所需投资额尚需精确测算。 然而,根据正在以及即将实施的计划、方案、措施,可以大概了解规划所需的投资。 其中,水文规划中的计划和方案涉及以下内容。

(1) 实现环境目标。国家水质和卫生规划及污水处理规划、国家河流恢复战略实施办法、供水与连接检查行动计划、零排放行动计划、城市废水和灌溉回归水再使用计划、灌溉系统农业环境措施计划、地下水保护计划、环境优先灌溉现代化计划、在优先级河流中引入生态流量制度、许可复审方案、控制网络的改进与开发、实现规划预期河流环境良好目标综合环境项目、尚未达到饮用水标准水体的水质改善计划、埃布罗河三角洲综合保护规划、非本地物种行动计划、污染沉积物的处理、环境和义务教育计划、河流长期连续性计划、森林水文措施、气候变化适应计划,以及研究与项目方案。

(2) 关注需求。巩固和扩大灌溉系统计划、开发系统的互联互通、管理基础设施建设、现有基础设施发电新途径、地下水管理、受水厂影响地区的土地开发、娱乐用水开发计划、确定水遗产价值计划、水厂保护、维修和安全计划、管道及相关基础设施现代化和发展计划,以及研究与项目方案。

(3) 应对气候变化。水文信息自动化系统和决策系统的维护与完善、河流清洁方案、城市河流及关键点防御机制、河流区间恢复措施、埃布罗河谷中部山洪管理、洪水调节基础设施计划、山洪基础设施计划。

据水文规划预计,在年投资额中,公共部门投入约17.19亿欧元,其余部分由私营部门投入。

水文规划中的公共投资意味着2009年政府预算以及各自治区和地方政府预算增加14%。

5 流域水行政管理

根据欧盟《水框架指令》承诺要求,各级政府制定协调一致的预算承诺及时间框架承诺,确保流域规划环境投资,以便切实落实共同责任,实现规划目标。

埃布罗河流域中有很小一部分属于法国和安道尔共和国,在现有几个国际委员会框架下,通过一些列协调会议,各方就规划制定、措施落实等问题达成一致。

对于埃布罗河流域西班牙境内部分,其责任区域与中央政府、自治区、地方政府管理区域一致。

埃布罗河流域复杂的水管理体制结构要求建立一个常设论坛。 利用这一论坛,按照对欧盟的承诺以民主参与方式采纳各种措施,实现水体环境良好目标。

另外一方面,水管理权限下放给用户委员会、社会大众参与决策过程对于该论坛的存在至关重要。

埃布罗河流域联盟是流域新水文规划体制传承的重要组成部分。联盟面临的任务非常复杂, 其基本任务是实现《水框架指令》制定的目标以及实施水资源分权管理。

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