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黄河水资源保护科学技术问题探讨

北极星电力网技术频道    作者:电力论文3   2007/12/24 18:41:26   

 关键词:  水资源 保护

摘 要:通过对黄河水资源保护研究成果的回顾,提炼了以往研究成果中的精髓,并对发展中的水资源保护管理和监测中存在的关键技术问题进行了分析,围绕黄河治理终极目标——“维持黄河健康生命”,提出了近期亟待开展的“黄河污染物迁移转化规律研究”、“水功能区管理和入河排污总量控制关键技术问题研究”等六个方面研究课题,为今后黄河水资源保护科研工作指明了研究方向和任务。

关键词:水资源;保护;成果;任务;黄河

黄河是中华民族文明发祥地,也是流域经济社会发展的生命线。随着黄河流域人口的增加和经济社会的快速发展,水资源匮乏与需求量扩大之间的矛盾日趋尖锐,河道断流、河床淤积、水体污染、河口湿地萎缩等一系列的生态问题逐渐显现,河流的挟沙、造床、自净、行洪等自身维护、调节、修复功能慢慢衰减。为适应黄河水资源保护的需要,1975年3月,在全国七大流域中黄河最先成立了流域水资源保护机构。近30年来,围绕黄河流域水资源保护领域中不断出现的科学技术问题,开展了大量的研究工作,取得的成果对践行《水法》、履行水资源保护职能和推动水资源保护事业的发展起到了积极作用。

1 黄河水资源保护研究成果回顾

1.1 20世纪70年代

20世纪70年代,黄河流域水资源保护工作处于起步阶段,组建了黄河水质监测中心,进行了黄河流域水质站网规划,对黄河流域水资源质量状况有了全面的了解,对泥沙与水质的关系有了粗浅的认识。

1.2 20世纪80年代

根据黄河水资源保护发展的需要,第二次进行水质监测站网规划,逐步健全了水质监测质量保证体系。在监测中发现一些水质参数监测结果与泥沙含量密切相关,认识到泥沙在水环境中的“双重性”——既是水体中的污染物,又是污染物的载体;对黄河干流水质进行生物学调查评价,较以前依据物理、化学指标评价的水质结果更加全面;在河流污染监测评价基础上,开始了水污染控制方法与技术研究。从20世纪80年代研究的成果可看出,研究问题来源于监测实践,研究由表及里,从对流域水质状况宏观掌握,到对污染物环境归宿微观认知,逐渐深入。主要研究成果如下:

(1)“伊洛河水污染控制及管理规划研究”。黄河流域水资源保护局与北京大学合作完成,进行了伊洛河洛阳段有机污染降解与预测模型研究,伊洛河污水污染评价和污染控制研究,伊洛河颗粒物中重金属形态分布、吸附解析及环境因子综合分析等研究。

(2)“黄河干流水质污染的生物学评价及毒理学研究”。黄河流域水资源保护局与国家水产研究所合作完成,研究了黄河干流的水生生物群落组成及分布特征,黄河水生生物资源现状与水质污染的关系及对生物的毒理学影响。

(3)“黄河中游泥沙对重金属迁移转化影响研究”。针对黄河高含沙量的特点,系统、深入地研究了重金属在黄河天然水体中的总量、形态及分布特征,分析了黄河天然水的水沙特性对重金属分布状况的影响;泥沙的物理特性、水体化学特征对重金属吸附、解析性能的影响;提出了黄河泥沙吸附铜的反应方程式,推导了泥沙吸附铜的模式。

1.3 20世纪90年代

进入20世纪90年代,黄河流域水污染问题日益突出,并成为黄河流域经济社会可持续发展的主要制约因素,引起各级领导和社会的广泛关注。黄河水资源保护投资力度加大,不论从研究范围,还是研究深度,都有很大发展。建立了多沙河流有毒有机物如多环芳烃、硝基氯苯等的监测方法;开展了黄河干流主要污染物自净规律研究;对流域水污染危害进行量化;认识到水资源保护不仅要保护水质,同时要保护水量,尤其对资源型缺水的黄河流域,水量对维持河流的生态系统良性发展更为重要。主要研究成果如下:

(1)“泥沙对黄河水质影响及重点河段水污染控制研究”(“八五”国家重点科技攻关项目)。研究了泥沙对黄河重金属、有毒有机物和COD等的影响,泥沙同重金属和有毒有机物相互作用的水质模拟;用环境化学和环境生物学相结合的方法,研究了多泥沙河流的水质评价标准和评价方法等。这为进一步研究黄河有毒有机物在水沙两相间的迁移特性奠定了基础。

(2)“水中沉降物化学研究”(国际合作项目)。黄河流域水资源保护局与长江流域水资源保护局、水利部水环境研究监测评价中心和美国地调局联合,对高含沙河流金属污染行为与监测技术、黄河水中有毒有机物的类型及其分布、沉降物对水中有毒有机物污染化学行为影响等进行研究,发现黄河干流、一些重要支流的水体和沉降物已受到有毒有机物的污染,探明了悬浮泥沙或沉积泥沙对水生生物资源的影响因素,找出了泥沙及其所吸附的重金属污染物对生物毒性影响的浓度-时间-效应关系等。

(3)“三门峡以下河段水环境保护研究”(“九五”国家重点科技攻关项目)。对黄河下游生态和环境需水特性、计算分析方法及需水量进行了研究,给出下游及河口不同时段生态环境需水量。该研究使黄河水资源保护的观念有了新的突破,认为水资源保护对象应是水质和水量并重。

(4)“黄河重点河段水功能区划及入河污染物总量控制方案研究”。重点研究了兰州、包头、三门峡、花园口4个河段,在对各河段水功能分析的基础上,根据区域经济、社会、环境对水资源的需求,进行水功能区划;以4个河段主要污染物CODCr、氨氮为研究对象,研究了污染物在河道中的自净规律,审定各河段的纳污能力,提出入河污染物总量控制方案,为多沙水体水环境保护提供了基础技术支持。

(5)“黄河流域水污染危害调查研究”。采用环境经济学量化方法,对黄河水污染造成的危害从水资源价值损失、工业危害损失、农业危害损失、城镇供水损失、市政额外投资、水利工程及设施损失、渔业损失及人体健康危害与损失等8个方面进行量化,对暂时不可量化和非量化的水污染危害进行势态评估。在国内首次将流域范围水污染危害量值化,为流域水资源保护法规条例的制定、水污染治理决策提供了科学依据。

2 黄河水资源保护发展面临的机遇

2.1 小康社会对环境保护提出更高的标准

党的“十六大”提出全面建设小康社会的奋斗目标,生态环境改善是小康社会实现的重要标志。目前,我国水污染状况十分严重,在2003年全国七大江河水系的407个监测断面中,仅有38.1%的断面符合Ⅲ类以上水质标准,劣V类水质占29.7%。而在黄河流域83个监测断面中,符合Ⅲ类以上水质标准断面的只占22.9,黄河流域水污染问题已成为流域经济可持续发展的主要障碍。实施流域可持续发展战略,最重要的就是以“人与自然和谐相处”为基本理念,以节约和保护资源为根本,达到提高资源的利用率、改善生态和环境的目的,最终使流域经济社会走向良性循环、健康发展的道路。从中可见黄河流域水资源保护工作任重而道远。

2.2 新《水法》首次明确了流域水资源保护机构的法律地位

新《水法》的颁布实施,确立了流域水资源保护机构的法律地位,赋予流域机构水功能区划的拟订、核定管理水域的纳污能力并提出其限制排污总量意见、水功能区的管理、水质监测及辖区内饮用水水源保护、入河排污口的监督管理等水资源保护职能。流域机构法律地位的提高和职能的增强,实际上意味着责任的加重。贯彻落实新《水法》,配套法规、规章需要逐步建立和完善。因此,深入研究《水法》,正确履行《水法》赋予的政府管理职能,将是流域水资源保护机构的一个长期的任务。

2.3 污染不超标是维持黄河健康生命的主要标志

2004年初,黄委党组正式提出了“维持黄河健康生命”的治黄理论框架,明确了黄河治理开发的终极目标及实现这个目标的关键措施和基本手段。“堤防不决口,河道不断流,污染不超标,河床不抬高”为维持黄河健康生命的主要标志。如前所述,黄河水污染形势十分严峻,实现污染不超标任务艰巨。其途径主要是降低污径比,主要包括两方面内容:一是减少入河污染物量,控制点源、面源以及内源,这涉及节约用水、建立节水型社会,推广清洁生产,实行循环经济,加强流域生态建设,减少水土流失等诸多领域;二是增加河道流量,从外流域调水增加河流水资源总量或通过调水提高枯水时段河道内流量,以保证河道内具有一定的环境水量。总而言之,实现污染不超标,是一项事关社会各方面的庞大的系统工程,也是黄河流域水资源保护机构义不容辞的职责。

3 黄河水资源保护近期的研究任务

3.1 黄河污染物迁移转化规律研究

认识黄河污染物在不同水沙条件下的变化机理、过程和特性规律,是实现黄河水资源有效保护的基础和前提。黄河泥沙问题突出,中下游河床游荡多变、水力学条件复杂,因此在对黄河水环境的认识及在研究泥沙对黄河水质影响机理方面,较其他河流相比难度更大。黄河污染物种类繁多,水沙条件受人为调控,这决定了黄河污染物迁移转化规律不是一个定式,在不同时段、不同河段,采取不同实验条件和手段,都会有不同的认知结果,因此探索黄河污染物迁移转化规律将是一项长期的研究课题。

3.2 水功能区管理和入河排污总量控制关键技术问题研究

水功能区划是水资源保护监督管理的基础,污染物入河控制是水功能区监督管理的核心内容,也是保证河流不受污染的一个关键环节。目前,已按照水的使用功能,对黄河流域进行了水功能区域的划分,核定各水域纳污能力,按水功能目标,区分轻重保护水资源,防治水污染。但是,在实施水功能区管理的过程中,发现有许多技术问题亟待解决,如:水功能区划定时仅有水质一个量化指标,水量和生态方面没有具体量化要求;入河污染物控制仅是工业和生活废污水点源,内源和面源因缺少研究数据支持而尚未涉及;河流纳污能力如何分配等。因此,下一步需要对诸如水功能区划分方法、指标体系,面污染源控制措施,重点水功能区——水源地的保护对策,入河污染物总量控制方案等进行深入研究,以建立完善的水功能区管理法规制度,科学、规范地实施功能区管理。

3.3 水资源优化配置“生态用水”研究

水资源优化配置是指对有限水资源在生产、生活用水和生态用水等用水对象之间合理分配,实际上是人与自然分水的问题。经济社会要持续发展,河流生态系统同样也需要生命不衰,因此在分水时,必须充分考虑生态系统对水的需求,留下维持其良性循环的“生态用水”。为此,应尽快启动黄河环境功能用水和河口生态需水的研究计划,寻找水资源与河流生态系统相互的响应关系,确定满足黄河水功能目标的环境水量和满足河口湿地生态演替发育的生态水量,为黄河水资源优化配置和实现可持续利用提供技术支撑,以促进河流生态系统良性循环,维持河流生命健康。

3.4 水质监测和实验室管理关键技术问题研究

多年的监测实践发现,国家地表水环境监测标准方法不能适应黄河高含沙的特点,需要制定多沙河流水质监测分析技术规程,实现流域监测的规范化、标准化,满足流域水功能区和省界监测工作的需求。为此,计划开展高含沙水体监测技术标准体系研究;为配合水质监测手段现代化的建设,建立并逐步完善“常规监测与自动监测相结合、定点监测与机动巡测相结合、定时监测与实时监测相结合”的水质监测新模式,还要开展自动监测、实验室分析和管理自动化等关键技术问题研究。

3.5 数字黄河水资源保护管理系统开发研究

数字水资源保护管理系统是“数字黄河”工程的重要组成部分,也是水资源保护管理实现现代化的一个重要手段,主要包括纳污能力分析系统、监测管理系统、水质分析评价系统、监督管理系统、稽查管理系统、信息发布系统,并需要主要入黄排污口和省界的自动监测系统作支持。该系统能够及时综合评价流域水资源质量状况,分析水污染变化趋势,具有水质超标预报预警功能,从而可以提高水污染事件应急处理及省(区)际水污染联防能力。

3.6 水利工程生态环境效益评价指标体系研究

水利工程的建设在防洪减灾、调蓄水量、灌溉、发电等方面产生非常大的经济和社会效益的同时,也会对流域生态环境带来一系列负面影响。如黄河干流上兴建了15座水利枢纽和水电站,总库容566亿m3,水库节节拦蓄,河道水量锐减,下游频频断流;大坝的层层阻隔,改变了河流的自然流态,截断了水生生物的洄游通道。但是,事物的存在都具有两重性,塔河与黑河调水、扎龙湿地应急补水、济南群泉复涌等修复生态系统的实例又都是借助于水利工程完成的。因此,在对水利工程进行规划设计时,应考虑生态目标,像确定防洪库容、兴利库容一样,留出生态库容;并注意利用已有的水利工程,挽救和修复濒临崩溃的生态系统,开展水利工程生态环境效益量化指标体系研究,在水利工程造福人类的同时,也要对自然给予一定的“回扣”,以实现人与自然的和谐共处。

来源:中国电能质量
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