1 觀念更新
防洪規劃工作中需要將思維擴展到整個相關的流域或水系統,國際上稱為綜合河流流域管理(IntegratedRiverBasinManagement).現在,綜合河流流域管理是歐盟水框架法令的一個法律要求。水框架法令約束了歐盟25個成員國,并適用于所有的水體,包括地表水(河流、湖泊和近海水域)和地下水。該法令的目標是抑制當前洪水災害嚴重、水質惡化的趨勢,到2015年使所有的水體實現生態和化學狀態良好。水流的流量及其水質的變化是水體生態狀態的內容。在水框架法令的要求下,歐盟各成員國不得不為每條流域實施管理計劃。對于國際性河流,流域管理需要國家間的合作,并制定國際性的流域管理計劃。目前,水框架法令在實施的初級階段,只有隨著時間的推移,其真正的意義將會出現。該法令的目標是在環境問題和經濟利益之間找到平衡點。所有利益相關方(包括非政府組織和地方社區)的積極參與水資源管理是該法令的重要要求。
綜合河流流域管理(IRBM)提供了評估和避免流域范圍影響的工具,在河流流域的背景下改進水資源的規劃和管理,改善決策過程(多重標準的決策制定),這都有利于在經濟利益和社會、環境影響之間取得一種平衡。如果沒有在社會、經濟和環境之間取得平衡,人類和自然可能會付出無法估量的代價。水管理部門作為一個具有明確要求的協調實體,代表著不同利益相關方的利益,流域機構必須在流域綜合管理的背景下,考慮這些利益相關方的作用,并提供一個客觀的、政治的或者調解的對話平臺,讓眾多的利益相關方能表達代表他們利益的心聲。
以前,我們將洪水當作自然災害———洪災來進行“治理”,防洪規劃也通常單獨完成。防洪規劃中常用的工程措施便是“上蓄”———建水庫,“下疏”———裁彎取直、拓寬河道或改變水系,但存在如下一些問題。
(1)防洪與供水矛盾未能有效地統一解決,寶貴的洪水資源在汛期被排出到流域以外,解決了防洪問題,造成在灌溉期缺少足夠水資源,帶來供水問題。
(2)忽視了流域水系的自然特性,過分或過多的工程設施,導致河道動態平衡特性被改變,水生態系統受影響,河網納污容量受損,水質變壞。
(3)對工程調度和管理考慮不足,通常缺乏詳細的數學模型(水文水動力學模型)模擬,不能科學地把工程實施后的優化調度發揮到最佳效益。我們已經從“防洪控制”的概念上升到了“洪水管理”,意識到人類必須與自然和諧相處,必須珍惜生存環境的前提下,合理利用資源,可持續地發展經濟社會。否則,人類必然會受到自然的懲罰。
從水資源管理到綜合河流流域管理是觀念上的一個擴展。它以可持續發展為導向,對現有的和未來可預見的水環境狀態進行管理,通過一個系統的規劃和資源配置,來最大程度地滿足整個流域范圍內的相關者的利益,完成對水和環境的有效無損利用。綜合河流流域管理需要一系列的新技術進行支持。
2 新技術的應用
2.1“3S”技術
“3S”技術是GIS、RS和GPS技術的統稱,是目前對地觀測系統中空間信息獲取、管理、分析和應用中的核心支撐技術。其中,遙感技術是信息采集(提取)的主力;全球定位系統是對遙感圖像(像片)及從中提取的信息進行定位,賦予坐標,使其能和“電子地圖”進行套合;地理信息系統是信息的“大管家”。“3S”技術廣泛應用于各種空間資源和環境問題的決策支持中,目前正發展為一門較為成熟的技術,在國土資源統計、水資源管理、災害評估、自然環境監測以及城建規劃等領域得到迅速應用。
地理信息系統(GIS)是20世紀60年代開始迅速發展起來的地理學研究的新技術,是一門多學科綜合應用技術,是采集、儲存、管理、分析、描述、顯示、輸出和應用于空間和地球分布有關數據的空間信息系統。利用GIS可以把社會經濟、人文等信息與反映地理位置的圖形信息有機地結合起來,從而使復雜空間問題的科學求解成為可能,為規劃和決策提供服務,同時也是建立數字管理模式的最關鍵部分。
遙感(RS)具有視域廣、信息更新快的特點,可以實時、快速地提供大面積流域及其周邊地區的信息及各種變化參數。利用遙感客觀、快速、準確、及時以及周期性的特性,可以把遙感數據作為地理信息系統動態更新的數據源,實現更新數據的實時顯示,為決策提供依據。
全球衛星定位系統(GPS)可為所獲取的空間目標及屬性信息提供實時、快速的空間定位。GPS作為確定空間位置的最新手段,具有速度快、精度高、不受氣候和通訊條件的影響、全天候、布點靈活、作業方便等優點。
目前,“3S”技術在區域水資源與生態環境狀況調查方面的應用很廣泛,主要用于流域水文模擬和水資源評價、基于GIS的土地利用狀況分析、生態環境變遷分析、生態耗水分析、水資源評價以及“3S”技術相結合用于精細農業灌溉等。“3S”技術在水環境監測和分析處理方面也有相關應用。綜合利用RS、GPS及常規監測技術,以GIS為信息處理平臺,可實現對水域分布變化和水體沼澤化、水體富營養化、泥沙污染等進行監測。
GIS在歐洲水利行業已得到廣泛應用,很多地方通常將GIS和一種或其他某種形式的模型相連結,用來處理大規模管理問題,例如洪水預報、排水設計。這些系統能非常有效地解決大量數據的存儲和傳輸問題。以下是一些這類模型系統的例子。