太湖流域水资源承载力特征分析及评价研究

2020-04-15 09:05卞锦宇耿雷华
节水灌溉 2020年1期
关键词:太湖流域承载力流域

卞锦宇,宋 轩,耿雷华,颜 冰

(1.南京水利科学研究院,水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,南京 210029;2.南京市水利规划设计院,南京 210001)

0 引 言

太湖流域依水而生、依水而兴,流域内大部分地区属于平原河网地区,湖泊星罗棋布,河网水系发达,水乡河网孕育着流域的社会经济发展。改革开放以来,太湖流域工业化、城市化进程飞速,社会经济发展速度,人民生活水平不断提高。但是,由于工业化进程初期发展模式过于粗放,加之流域人口增长迅速,污染物排放量超过了污染消纳和自净能力,经济快速发展,使得流域水资源矛盾十分突出,水资源和水环境承载能力日益薄弱,水污染严重,水质型缺水问题突出。主要表现为①本地水资源量不足,太湖流域多年平均水资源总量为176.0 亿m3,流域人均本地水资源仅为全国的1/5;②用水效率低,2016年太湖流域总用水量335.8 亿m3,人均用水量557 m3,万元工业增加值用水量81 m3,高于全国平均水平,与先进地区差距不小;③水污染严重,2016年太湖流域Ⅰ~Ⅲ类河长占评价河长百分比为28.2%,Ⅳ、Ⅴ类占比为63.1%,劣Ⅴ类占比8.7%,湖泊水体处于中度富营养状态[1]。

虽经过多年来的水环境综合治理,水环境状况有所改善,但平原湖泊水体流动弱、水体置换较慢,自净能力差,生态功能退化,水质型缺水问题难以在短期内解决,已成为制约太湖流域经济社会发展的瓶颈。造成这些问题的主要原因是人口经济社会发展布局与水资源不匹配、与水生态格局不协调、水资源水环境承载负荷不均衡。严峻的水资源水环境形势迫切需要开展太湖流域水资源承载能力评价,建立有效科学的评价体系,客观判断水资源承载能力与支撑小康社会建设、经济社会发展布局的匹配关系,并采取有效的管控措施,遏制对水资源的不合理使用和对水环境的污染,以此促进经济社会发展与流域水资源承载能力相适应。

目前,对太湖流域水资源承载力已有一定的研究,大多侧重于水环境承载力[2-4],从水资源系统角度的研究尚不多见,对流域水资源承载力的概念、内涵、特征还未有系统分析,量化方法也没有形成成熟的理论体系,不同的研究方法又各有侧重,总体上流域承载力的理论研究和实践研究尚处于探索阶段。

1 太湖流域水资源承载力内涵

太湖流域内大部分地区属于平原河网地区,河网水系发达,水资源支撑着流域的社会经济发展,其承载力具有自然资源承载力的一般内涵,同时还具有其特定的内涵,概括如下。

(1)水资源承载力问题归根结底是可持续性发展问题,应当在可持续发展的背景下认识和处理水资源承载能力问题[5]。太湖流域历来以鱼米水乡闻名于世,有着丰沛的上游来水,以及纵横交错的河网水系,但经历了社会经济的快速发展,太湖流域水资源供需矛盾日趋突出。流域内的污染物排放量远大于河湖等水体的纳污能力,河湖水体污染严重,常年存在水质型缺水现象,饮用水源地水质安全问题突出。流域内的水生态环境日益退化,由于泥沙淤积、围湖垦殖和养殖等影响,湖泊萎缩显著、近岸呈沼泽化发展趋势,生物多样性和生态稳定性下降。太湖流域水环境经历了“50年代淘米洗菜,60年代洗衣灌溉,70年代水质变坏,80年代末鱼虾绝代,90年代人体生癌,2000年代蓝藻袭来……”的变化,流域的社会经济可持续发展道路受到了严重的干扰。为了应对社会经济发展过程中各类生态环境问题,流域水资源承载力的提出应以实现可持续发展为目标,承载能力的提高应以可持续发展为内核,通过承载主体的可持续发展支撑客体的可持续发展。

(2)太湖流域水资源承载力与水环境、水生态是紧密相关的。太湖流域河湖水体污染、水质恶化、蓝藻大面积爆发,充分说明没有健康的水环境、水生态,再丰富的水资源也支撑不了社会经济的持续发展,因此不应当忽视水资源承载力中水环境污染、水生态破坏的作用。基于这样的认识,在考虑太湖流域水资源对社会经济发展的承载能力时,应足够重视水环境水生态对于社会经济系统的承载能力,将其放于与水资源承载能力相同的位置。因此太湖流域水资源承载力内涵从最初单纯地从水量出发的水资源承载力到后来由于污染问题日益严重而被提出的水环境承载力,再到考虑整个生态系统健康发展,流域水资源承载力内涵不断外延包含了水资源承载力、水环境承载力及其他与水有关的水生态承载力,反映了在不同的历史发展时期流域水资源承载力内涵的不断丰富与转变。

(3)无论是水资源承载力、水环境承载力还是水生态承载力,都具有社会经济属性内涵。根据水资源承载的主客体理论,太湖流域水资源承载能力主体是水资源系统、水环境系统,承载的客体是人类社会经济系统和生态系统,承载的主客体相互依存、缺一不可。没有水资源的支撑能力,社会经济无法发展,同样没有社会经济发展需求,水资源的支撑就无意义。其社会经济属性具体表现为水资源支撑全流域六千万人、七万亿元GDP的生存与发展,是水资源承载主体对承载客体的最重要的功能,但同时社会发展规模、经济发展布局的改变也作用于水资源承载能力,即主体与客体存在双向影响。

2 太湖流域水资源承载力特征

结合太湖流域水资源、水环境、水生态特点,太湖流域水资源承载力特征总结如下。

(1)水资源功能的多样性。太湖流域由于其河道纵横、水面丰富,有“水乡泽国”的美誉,许多城镇沿河而建,直到今天仍有许多居民依水而居,如太湖流域著名的水乡古镇周庄、甪直、西塘、朱家角等,人民生活处处与水相关,水的文化渗透在生活的点点滴滴。临水而居,与水为邻,太湖流域各城市均注重建立人水和谐共处的新型人水关系,发展滨水经济,美化景观水系,提升城市价值。过去人们对于太湖流域水资源的利用主要包括饮用水、洗米洗菜、洗衣做饭等生活用水、农田灌溉、渔业养殖、航运交通等主要几个方面。随着人口的聚集和经济的发展,人类活动对自然资源的影响日渐显著,水资源的基本功能也发生了巨大变化,由原来较为单一的生活、灌溉、航运等发展为更为丰富的饮用水源、航运交通、景观休闲、生态服务、文化根基等多样的功能,极大地丰富了流域水资源承载力内涵,反映了水资源承载客体的多样性特征。

(2)水量支撑的多源性。太湖流域本地水资源量严重不足,多年平均水资源总量为176亿m3,人均水资源量不足全国人均占有量的20%,位居全国各省区倒数第八位。因此,太湖流域供水量除取用流域内的河湖水源外,必须依靠调引长江水和钱塘江水。太湖流域的供水水源主要以地表水资源为主,流域内的水资源开发利用工程主要包括西部和西南部山丘区的水库与塘坝;平原区的大小湖荡,特别是流域内的大型湖泊;沿江水系的部分河道,这些河道可以调引长江水和钱塘江水;平原区的河网水系等。

根据2016年太湖流域水资源公报,2016年太湖流域供水总量335.8 亿m3,本地水源供水140.5 亿m3,其中太湖供水15.8 亿m3、太浦河供水2.7 亿m3、望虞河供水0.1 亿m3,长江水源供水190.0 亿m3,钱塘江水源供水5.3亿m3。水量多源性反映了太湖流域水资源承载主体的多样性特征。

(3)水质影响的决定性。太湖流域水资源的主要问题,除了总量特别是人均数量严重不足外,最重要的是水体污染严重。地表水资源受到排污入河污染物的影响,导致了水体污染而使水资源丧失了使用价值,造成的水资源浪费和对生态系统的破坏,其对社会发展会产生多方面的影响。由于水质污染严重,流域近50%的水资源不能利用,大大地加深了水资源的短缺矛盾。同时,不同水质类型的水量均存在一定程度的短缺现象,从需要量而言,水资源缺口最大的是用于工业的Ⅳ类水,在区外调水补充后,缺口仍然很大,2015年缺水总量达到147.7 亿m3,缺水量约占可用水资源的50%,近几年由于水环境治理的加大,这一比例已逐年减少,但总体情况仍不容乐观。当水资源缺乏而从区外调水时,首先补充的是城乡居民生活用水,也是对Ⅱ、Ⅲ类水的补充,若再需要的话就是补充Ⅳ类的工业用水,而用于农业的Ⅴ类水,则通常由劣Ⅴ类水代替,同时还将挤占景观和生态等用水,加剧生态恶化,形成恶性循序。因此,水质型缺水加剧了水资源供需矛盾,影响着水生态系统的平衡。从水质型缺水类型看,太湖流域基本属于产业型和生态型水质型缺水,而产业型又属于畜牧渔业水质型缺水与高新技术产业水质型缺水。

根据太湖流域水资源公报,2016年太湖流域省界河流34个监测断面,断面水质达到或优于Ⅲ类达50.0%,Ⅳ类35.3%,Ⅴ类5.9%,劣于Ⅴ类8.8%,与2012年只有9.4%的断面水质达到或优于Ⅲ类水标准相比,已有很大改善。在重点湖泊中,2016年全年期太湖营养状态为中度富营养,各湖区中东太湖、东部沿岸区和五里湖为轻度富营养,占湖区面积的19.1%;梅梁湖、竺山湖、贡湖、湖心区、西部沿岸区和南部沿岸区为中度富营养,占80.9%。淀山湖、西湖全年期水质为劣Ⅴ类。

总体上,水质恶化造成的水质型缺水对流域水环境承载力有直接影响,在水量充沛的条件下,水质问题是影响水环境承载能力的决定性因素。

(4)水生态系统重要性。由于经济社会的快速发展,太湖流域平原区的大部分河流和湖泊都受到不同程度的污染,河湖水生态系统退化严重,部分水生态系统的服务功能丧失,水体自净能力显著下降,原有水生生物链受到破坏,导致水生生物资源衰退、生物多样性和生态稳定性下降。但是经过多年的治理,尤其是2008年国务院批复实施了《太湖流域水环境综合治理总体方案》以及实施《太湖流域水环境综合治理总体方案(2013年修编)》,太湖流域水环境综合治理初见成效,太湖流域蓝藻防控和饮用水安全得到保障,水环境质量稳中趋好,大面积蓝藻水华暴发的聚集程度明显减轻,近两年蓝藻爆发面积较2007年减少50%以上,水生生物有了一定程度的恢复,水生态环境有了明显的改善。但是由于水污染治理的复杂性和困难性,太湖治理仍面临着一些亟待解决的问题,难以彻底改变太湖流域产业结构不合理的状况,依然存在工业企业污水偷排、漏排的现象,零散式的小型排污口数量仍较多,农业面源污染有效治理技术相对薄弱,缺乏有效控制手段,在流域全面推广难度较大。因而水生态系统的恢复和保护在今后较长时期内仍是太湖流域水资源承载能力的一项重要内容。

(5)水体循环流动性。太湖流域多为平原洼地,区域地势平坦,同时受到东海潮汐顶托,流域河道虽多但水流滞缓,水体自净能力差,易形成污水积集。通过实施“引江济太”工程,增加了太湖流域的水资源量,加快了水体的流速,使太湖流域广大平原河网湖泊水质得到不同程度的改善。水体循环流动性是对湖泊水体的一个特征考虑,太湖流域的水资源开发利用涵盖了城市发展、航运交通、景观休闲、生态服务、文化传承等诸多方面,无论在哪一方面,其中起决定性作用的仍是水质、水量和水的循环流动能力,这3个因素决定了水资源所具备的客观利用量及利用价值。因此水体的循环流动性是太湖流域水资源承载能力不可或缺的属性特征。

3 太湖流域水资源承载力定义

水资源承载力是随着人类对水资源问题认识的不断深入以及环境科学的发展而被提出并不断完善的,其定义反映了不同的历史发展阶段,人们对水资源支撑社会经济发展状况的认识和判断。近期关于水资源承载力定义的典型研究主要有:

(1)在一定流域或区域内,在特定社会、经济与技术条件下,在可预见的时期内在满足合理的河道内生态环境用水和保护生态环境的前提下,水资源能够持续支撑的经济社会发展规模,并维系良好的流域或区域可持续发展的能力[6]。(2015年,全国资源环境承载能力监测预警技术方法);

(2)可预见的时期内在满足合理的河道内生态环境用水和保护生态环境的前提下,综合考虑来水情况、工况条件、用水需求等因素,水资源承载经济社会的最大负荷[7]。(2016,水利部水资源承载能力监测预警项目组);

(3)以维系良好的水生态环境系统为前提,在特定的经济条件与技术水平下,区域水资源的最大可开发利用规模或对经济社会发展的最大支撑能力。(2016,国家重点研发计划“国家水资源承载力评价与战略配置”项目 )。

基于以上典型定义,结合本次关于水资源承载力内涵、特征分析,提出太湖流域水资源承载力定义为:在太湖流域特定社会、经济与技术条件下,在可预见的时期内在满足合理的河道内生态环境用水和保护生态环境的前提下,在实现河道内水流更新、水体循环的功能基础上,满足流域水质要求的水资源能够持续支撑的合理程度的经济社会发展规模,并维系良好的流域可持续发展的最大能力。强调在满足水量、水质要求下,充分体现水流更新特性的条件下,水资源能够支撑经济社会发展规模,是一种偏重于客体角度的定义。

4 水资源承载力评价指标框架

水资源承载能力评价对象是流域水资源承载主体和客体,不是单纯的表示水资源系统的承载主体,也不仅是表示社会经济系统的承载客体,水资源承载主体对应的承载能力、水资源承载客体对应的水资源承载负荷,两者缺一不可。相应的,太湖流域水资源水环境承载能力评价对象就是流域承载主体----水资源、水环境系统,流域承载客体----社会经济系统、生态系统。评价过程就是判断水资源、水环境系统等承载主体是否满足社会经济、生态系统发展需求,即水资源系统、水环境系统对社会经济系统、生态系统发展的支撑状态。

水资源承载力评价应遵循如下准则:

(1)主客体相关性。评价不是仅针对承载力主体或客体,而是两者的相关性衡量,需要将承载主体所提供的水资源水环境承载能力与承载客体所需的水资源水环境负荷区分,但又要紧密联系,通过判断承载能力是否满足承载负荷来评价水资源水环境承载状况。

(2)多要素综合评价。太湖流域水资源水环境承载力评价涉及多个方面,承载主体有水资源系统、水环境系统,承载客体有社会经济系统、生态系统,需要统筹兼顾水资源自然条件及其开发利用、社会经济发展规模、水环境与水生态状况等多方面要素的分析评价。

(3)特征要素评价。太湖流域水资源水环境有其自身的特点,如本地水资源量严重不足,必须依靠长江、钱塘江等过境水资源,因此在评价流域水资源量时要将过境水水资源及引调水考虑在内;同时河湖水体流动循环性,在调水工程作用下加快了水体更新速度,改善了太湖流域河网湖泊水质,是湖泊水体特有的属性,评价时需要充分考虑。

从国内外的实际应用情况看,指标体系多采用多指标层次分析法。从评价目标出发,围绕评价对象影响因素逐层展开,有利于构建全面、清晰的评价结构。因此,根据国内外的有关研究成果和实践,本项目建立由目标层、要素层、表征层和指标层构成的多层次、双表征的水资源承载力评价指标体系。

(1)目标层。水资源承载力作为总目标层,反映流域水资源承载力在水量、水质、水生态等方面所处的状态。水资源承载力研究是要实现水资源对社会经济、生态环境的贡献,能支持社会经济的可持续发展,评价的目标是判断太湖流域水资源承载状况或水平,分析水资源超载原因,从成因着手,追踪溯源,为促进水资源承载水平提出对策和建议。

(2)要素层。要素层包括4个方面:①水量要素,是指在保障合理生态用水的前提下,水资源对经济社会发展所能提供的最大水量;②水质要素,是指在满足水域使用功能水质要求的前提下,水资源所能提供水量的最大水质保障;③水生态要素,是指流域内河湖基本生态环境用水满足情况及水生态状况;④水流要素,是指在天然状态或人类活动下的河湖水流动状况、由水流动形成的河湖水流更新状况及由此对流域本地水资源量增加、水环境改善、水生态修复的作用。

(3)表征层。根据水资源承载力的定义,可分为水资源承载能力和水资源承载负荷,分别表示水资源对社会经济、生态环境发展的支撑力以及后者对水资源利用的压力,为此要素层也可从能力和负荷两方面进行分析,水量要素、水质要素、水生态要素及水流要素分别分为能力表征和负荷表征。

(4)指标层。指标层是指定义清晰、可通过直接的计算或从统计资料中获得的指标变量。指标层是构成水资源水环境承载力评价指标体系的最基本的元素。分别对应反映太湖流域水资源承载力评价的四个要素和八个表征,构建相应的评价指标,评价框架见图1。

图1 太湖流域水资源水环境承载力评价指标体系框架

5 水资源承载力评价方法

关于水资源承载能力评价方法比较多,主要可分为3类:一是经验估算法,主要有背景分析法、经验公式法等[8];二是指标体系评价法,主要有综合指标法、模糊综合评价法、向量模法、主成分分析法等[9];三是复杂系统分析法,主要有系统动力学法、多目标分析法、压力状态相应法、动态模拟递推法等[10,11],各类方法都有其优缺点。

经验估算法受人为因素影响较大,方法的应用及条件限制主要由主观判断,从而引起误差。复杂系统分析方法的优点是针对性强,可以灵活处理多维高阶、非线性等问题,精度更好,但缺点是模型构建复杂、参数界定不好掌握。本文主要针对流域尺度的承载力评价,更偏向于采用简单易行、操作性强的评价方法,便于指标数据的获取及评价范围内的推广应用。因此采用了以下两种指标体系评价法:

(1)单因素评价法。目前水利部开展的全国水资源承载力监测预警工作中,采用的是单指标评价法,即对水量、水质等要素指标分别分为严重超载、超载、临界状态、不超载4个等级,按照短板原理,取要素最差的状态为综合评价结果。

参考该方法,按照4个等级,采用一票否决制度,取4个要素最差的状态为综合评价结果,各指标评价标准见表1。

(2)综合指数评价法。根据构建的太湖流域水资源水环境承载力评价指标框架及水资源承载力定义,分别从水量、水质、水生态及水流4要素进行评价,即在满足基本的河道内生态环境用水和保护生态环境的前提下,考虑河流湖泊水流更新、水量置换的作用下,评价满足流域水质要求的水资源量对社会经济发展的支撑状况,归根结底可以看作为满足各种条件下的水量支撑问题,即流域水资源可利用量能否适应社会人口、经济发展需求。为此可以将水质、水生态及水流要素归至水量要素下统一考虑,通过计算水量要素综合指数来评价流域水资源水环境承载状况。具体计算公式如下:

(1)

其中:流域用水总量(WU)=生产用水总量(WUd)+生活用水总量(WUl)+生态用水总量(WUe);流域水资源可利用量(WS)=流域本地水资源量(Wr)×可利用率(Ug)×水质达标河流长度比率(Lw)+过境水可利用量(Dw)。

表1 水资源承载状况分析评价标准

6 太湖流域水资源承载力评价

(1)确定的评价指标。结合实际指标数据收集情况,本文主要针对水资源承载力水量、水质、水生态、水流4要素下各一对能力和负荷指标进行评价。

①水资源可利用量。表征流域或区域水资源可利用状况的指标,包括地表水、地下水在内的可利用量,可以通过技术可行和经济合理的工程调控措施满足各种用水需求的水资源数量。

太湖流域有丰富的过境水,流域供水除本地水资源外,可以调引长江水和钱塘江水,因此这部分过境水量应该纳入水资源可利用量中。过境水资源可利用量按5%的多年平均过境水资源量来考虑。根据《江苏省水资源调查评价》,长江多年平均过境水资源量约为9114.0 亿m3,根据《浙江省水资源公报》,钱塘江多年平均径流量约为387.0 亿m3,太湖流域多年平均过境水资源量等于长江多年平均过境水资源量与钱塘江多年平均径流量之和,即9 501.0 亿m3,太湖流域过境水资源可利用量为475.0 亿m3。

太湖流域本地水资源量多年平均值为176.0 亿m3,太湖流域多年平均水资源可利用率为35.2%,本地水资源可利用量为62.0 亿m3。

因此,太湖流域水资源可利用量为537.0 亿m3。

②流域用水总量。包括农业、工业、生活及生态在内的所有用水总量。根据《太湖流域水资源公报》,2016年太湖流域用水总量335.8 亿m3,其中生活用水占9.5%,生产用水占89.9%,生态环境补水占0.6%。第一产业用水70.1 亿m3,第二产业用水209.4 亿m3,第三产业用水22.2 亿m3。

③水功能区水质达标率控制目标。根据《江苏省“十三五”太湖流域水环境综合治理行动方案》,到2020年,太湖流域重点考核断面以及河网水功能区水质达标率分别达到80%,因此确定太湖流域水功能区水质达标率控制目标为80%,该指标与负荷表征指标水功能区水质达标率相对应,用于衡量太湖流域水功能区水质状况。

④水功能区水质达标率。反映了流域水功能区的水环境质量达标状况,表征流域水功能区水质满足指定功能目标要求的程度,用水质达标的水功能区数占水功能区总数的百分比来度量,该指标是表征区域水环境状况的重要指标之一。2016年太湖流域377个水功能区中全年期158个水质达标,达标率为41.9%。

⑤水体富营养化控制目标。该指标与负荷表征指标水体富营养化指数相对应,用于衡量太湖流域湖泊水体水生态状况。

⑥水体富营养化指数。表征湖泊水体的营养状况。富营养化评价采用《地表水资源质量评价技术规程》中的规定进行评价。具体评价指标包括透明度、总磷、COD、总氮、叶绿素等5项指标。是衡量湖泊生态系统健康状况和水环境质量的重要指标之一。

水体富营养化指数采用综合营养状态指数公式计算:

(2)

式中:TLI(S)表示综合营养状态指数;Wj表示第j种参数营养状态指数的对应权重;TLI(j)表示第j种参数的营养状态指数。

根据《健康太湖综合评价与指标研究总报告》和《太湖健康状况报告》提供的数据,2006年至2009年太湖水体富营养化指数为64.9~60.9。

2016年全年期太湖营养状态为中度富营养,各湖区中东太湖、东部沿岸区和五里湖为轻度富营养,占湖区面积的19.1%,梅梁湖、竺山湖、贡湖、西部沿岸区和南部沿岸区为中度富营养,占80.9%。4-9月太湖营养状态为中度富营养。

⑦天然换水周期。表征天然状态下湖泊具备自净能力的指标,是用湖泊年度进出水量交换周期来反映湖泊潜在的纳污能力。可以用湖泊的容积与年度出湖水量的比值来计算。太湖流域实施引江济太水资源调度工程前,太湖换水周期为309 d,以此作为天然换水周期。

⑧实际换水周期。表征实际条件下湖泊具备自净能力的指标,是用湖泊年度进出水量交换周期来反映湖泊潜在的纳污能力,可以用湖泊的容积与年度出湖水量的比值来计算。反应流入、流出湖泊的径流量与湖泊容积的关系,该指标也间接反映了湖泊水体的质量以及湖泊生态系统状况。由于太湖流域实施引江济太水资源调度工程后,湖泊的换水周期受人为调控影响较大,该指标与天然状态下湖泊换水自然特征已有一定差别,说明采用相关的工程措施对提高水资源水环境承载力的作用。

引江济太使太湖平均每年增加9.1亿m3优质水,加快了太湖和引供水骨干河道优质水向周边河网扩散的速度,从而加速了太湖水体的置换,置换周期从原来的309 d缩短至250 d以下。

(2)单要素评价结果。根据单要素评价方法中设定的各指标评价标准,计算太湖流域水资源承载力4要素承载状况。以2016年为评价水平年,计算结果见表2。

表2 太湖流域水资源承载力单要素评价结果(2016年)

(3)综合指数评价结果。太湖流域的水资源可利用量与水资源总量、可利用率、水质状况等有关。太湖流域多年平均水资源可利用率为35.2%。由于水体污染物的影响,太湖流域具有利用价值的水资源非常有限,根据2016年太湖流域水资源公报全年期水功能区水质达标率,测算得考虑污水条件下其可利用率为41.9%,结合多年平均水资源可利用率,其可利用比率更低,仅为14.7%。

经计算,2016年水资源可利用量为500.9 亿m3,计算过程见表3。

表3 太湖流域水资源承载力综合指数计算过程(2016年)

注:水资源可利用量=区域自产水资源量*考虑水质影响的可利用率+过境水可利用量。

根据综合指数评价计算公式,水资源承载指数 = 335.8/500.9 = 0.67,处于不超载状态。

(4)评价结果分析。根据单要素评价结果,太湖流域水量、水流要素承载力处于不超载状态,水质要素、水生态要素为超载状态,综合评价结果为超载。水质、水生态是造成太湖流域水资源承载能力超载的主要因素。

造成水质超载的主要因子为氨氮、总磷、高锰酸盐指数、COD、BOD。2016年太湖流域377个水功能区中全年期158个水质达标,达标率仅为41.9%。根据2016年太湖健康状况报告》,氨氮、总磷、高锰酸盐指数、总氮浓度均达到《太湖流域水环境综合治理总体方案》确定的2020年控制目标的入河河流只有有4条,分别为望虞河、大溪河、梁溪河、大钱港,占比仅为18.2%。虽然全流域河流水质逐年呈改善趋势,但流域水质状况仍不容乐观。

太湖流域水生态形势仍然比较严峻。2016年太湖平均营养指数为62.3,为中度富营养水平。太湖蓝藻平均数量为8 282 万个/L,是2015年的2.1倍。各湖区中,西部沿岸区、梅梁湖和竺山湖蓝藻数量处于较高水平,水华最大面积达936.4 km2。重点湖泊包括太湖、淀山湖、西湖,主要超标项目为总磷、五日生化需氧量、高锰酸盐指数和化学需氧量。若总氮参评,则全年期太湖所有水域均未达到Ⅲ类,Ⅳ类水体占19.1%;V类水体占7.0%,其余劣于V类水体占73.9%。

根据综合指数评价结果,在考虑水质影响的水资源可利用率条件下,2016年全流域水资源承载力处于不超载状态。主要原因在于考虑水质影响的可利用量是基于本地水资源量来计算的,太湖流域本地水资源量不足,多年平均水资源总量仅为176.0 亿m3,远低于过境水资源可利用量,因此考虑水质影响下的本地水资源可利用量对整个流域可利用量影响较小。

虽然两种评价方法得出的评价结论不一致,但也从侧面反映单因素评价方法的严苛性,从最不利因素利用一票否决制度进行评判,最严格的反映当地水资源承载状况。综合指数评价结果虽然相对宽松,但由于考虑的重点仍是水量,水质、水生态虽有涉及但影响程度不高,因此从评价结果来看,与单要素评价中水量要素承载状况评价结果是一致的。两种评价方法的结果差异主要是由于评价侧重点的不同而导致的。

7 结论与建议

(1)评价侧重点的不同直接影响评价结果。单要素评价法对水量、水质、水生态、水流4个要素进行全面评价,由于太湖流域的水质、水生态短板,最终评价结果为超载。综合指数评价方法侧重于考虑本地水资源水质影响下的可利用水量,由于本地水资源量占比较小,对流域的可利用量影响不大,因此评价结果为不超载。

(2)评价结果与太湖流域实际情况是相符的。无论是单要素评价法还是综合指数法,评价结果都反映了太湖流域基本情况,由于过境水量充沛,水资源量能够承载当地的人口和经济发展。但污染问题仍然突出,太湖蓝藻仍 频繁爆发,尚未得到有效遏制,水质、水生态状况仍然较差。评价结果如实反映了这些问题。

(3)建议未来进一步加强太湖流域水资源可利用量的研究。太湖流域水资源可利用量包括两部分:本地水资源可利用量和过境水可利用量。水资源可利用量的计算需要确定水资源可利用率,根据太湖流域已有研究成果,本地水资源可利用率一般为35.2%,过境水资源量可利用率约为5%。但随着社会经济的快速发展,流域的自然、社会环境都有了显著的改变,水资源开发利用方式和利用水平也有了很大的改变和提高,因此需要对水资源可利用率做进一步深入的研究,更为合理、科学的确定流域水资源可利用量。

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