鄭國臣,李青山,范曉娜

(松遼流域水資源保護局,吉林 長春　130021)

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松遼流域水資源保護監(jiān)控體系建設(shè)實踐

鄭國臣,李青山,范曉娜

(松遼流域水資源保護局,吉林 長春130021)

摘要：分析松遼流域水資源保護模式的特點,梳理松遼流域水資源保護基礎(chǔ)建設(shè)、新技術(shù)的應(yīng)用和水資源保護管理機制的建立等水資源保護監(jiān)控實踐經(jīng)驗。松遼流域從水資源監(jiān)測能力、信息系統(tǒng)、水生態(tài)文明方面加強水資源保護基礎(chǔ)建設(shè),利用“3S”技術(shù)、貝葉斯技術(shù)、松花江干流水質(zhì)模型對松遼流域重點水功能區(qū)、省界緩沖區(qū)和入河排污口加強水質(zhì)監(jiān)測與管理,并建立良好的水資源保護管理機制。

關(guān)鍵詞：松遼流域;水資源保護;“3S”技術(shù);貝葉斯技術(shù);松花江干流水質(zhì)模型

我國正處于新型工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、信息化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化快速發(fā)展階段,流域水資源保護工作任務(wù)艱巨。松遼流域沿岸是我國重要工業(yè)基地(機械、石油、化工、制藥等)和糧食主產(chǎn)區(qū),地處我國寒冷的東北部,具有化工產(chǎn)品污染突出、農(nóng)業(yè)面源污染嚴(yán)重,且流域冰封期長、汛期與非汛期的水質(zhì)變化明顯等特點。根據(jù)《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)水污染防治行動計劃的通知》的要求,到2020年,松花江、遼河在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進一步改善,流域機構(gòu)建立水資源監(jiān)測評價體系,實行承載能力監(jiān)測預(yù)警[1-2]。

松遼流域水資源保護局根據(jù)流域特點,在開展水資源保護的理論學(xué)習(xí)和實踐的30年中積累了大量寶貴經(jīng)驗。針對松遼流域水資源保護工作中的重要問題,松遼流域水資源保護局協(xié)同有關(guān)單位為明確不同部門、流域機構(gòu)、區(qū)域政府的各自職責(zé),處理好流域機構(gòu)與流域內(nèi)地方政府的關(guān)系,構(gòu)建一套跨部門協(xié)同、區(qū)域和流域機構(gòu)聯(lián)動開展工作的流域水資源保護監(jiān)控體系,充分發(fā)揮流域機構(gòu)的監(jiān)督管理職能,實現(xiàn)流域水資源保護的科學(xué)管理。通過制定松遼流域水資源保護規(guī)劃,開展松遼流域水資源保護監(jiān)測能力建設(shè),融合松遼流域水資源保護大數(shù)據(jù)技術(shù),構(gòu)建松遼流域?qū)嶒炇冶O(jiān)測信息系統(tǒng),集成松遼流域水資源保護數(shù)據(jù)庫,開發(fā)松遼流域水資源管理系統(tǒng)平臺,開展松遼流域水生態(tài)文明建設(shè)相關(guān)工作,提升松遼流域水資源保護監(jiān)督與管理水平,深入研究松遼流域水資源保護的運行機制,構(gòu)建了完整的松遼流域水資源保護監(jiān)控體系[3]。筆者分析松遼流域水資源保護模式的特點,介紹松遼流域水資源保護實踐中基礎(chǔ)建設(shè)和采用的新技術(shù)及管理措施,旨在為其他流域水資源保護工作提供借鑒。

1　松遼流域水資源保護管理模式

松遼流域上下游各級政府、各部門之間加強協(xié)調(diào)配合、定期會商,實施聯(lián)合監(jiān)測、應(yīng)急聯(lián)動、信息共享。松遼水系領(lǐng)導(dǎo)小組下設(shè)辦公室,負(fù)責(zé)制定和推進計劃,協(xié)調(diào)各方關(guān)系,落實工作任務(wù),提供技術(shù)服務(wù),處理日常事務(wù);制定流域水資源保護和水污染治理規(guī)劃并實現(xiàn)整體的運籌和指導(dǎo);通過流域內(nèi)省(區(qū))水利、環(huán)保部門,按照整體工作部署的行動計劃,依法各司其職、各負(fù)其責(zé),做好監(jiān)督管理工作,確保松遼流域水資源保護目標(biāo)如期實現(xiàn)[4-5]。

松遼流域水資源保護管理模式的基本特點是:①條塊結(jié)合的管理模式,是流域與區(qū)域管理相結(jié)合的典型結(jié)構(gòu);②具有較好的職能兼容性和協(xié)調(diào)性,體現(xiàn)了跨行業(yè)、跨省區(qū)、跨部門之間管理職能的綜合與互補,以及管理任務(wù)的協(xié)調(diào)與協(xié)作;③模式結(jié)構(gòu)自成體系,保證指令通暢,信息反饋及時,構(gòu)成了良好的管理系統(tǒng),提高了管理的有效性;④模式結(jié)構(gòu)具有多層次、綜合性特點;⑤模式結(jié)構(gòu)是經(jīng)緯組合體,具有統(tǒng)一性與網(wǎng)絡(luò)性特點;⑥該模式結(jié)構(gòu)的性能決定了水系管理可以借助流域內(nèi)省(區(qū))政府的影響力,實行有效的水資源保護。

2　松遼流域水資源保護基礎(chǔ)建設(shè)

2.1水資源監(jiān)測能力建設(shè)

加強水資源監(jiān)測能力的建設(shè)有利于提升管理調(diào)控和應(yīng)急監(jiān)測能力,強化對松遼流域最嚴(yán)格水資源制度執(zhí)行情況的監(jiān)督考核,為水環(huán)境治理和生態(tài)環(huán)境良性發(fā)展提供技術(shù)支撐,推進松遼流域水資源保護工作。松遼流域水資源保護監(jiān)測能力建設(shè)為松遼流域水資源保護工作提供全方位、多層次的服務(wù)和技術(shù)支撐。為提升松遼流域水資源監(jiān)測能力,松遼流域機構(gòu)實現(xiàn)對松遼流域16個國控省界監(jiān)測斷面、80%的重要水功能區(qū)的監(jiān)測,并建成松遼委水資源監(jiān)控中心[6]。

2.2信息系統(tǒng)建設(shè)

運用先進的數(shù)據(jù)庫技術(shù)對水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)進行科學(xué)管理,建立松遼流域水資源質(zhì)量信息數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫主要由分類評價、分組評價、入庫評價、數(shù)據(jù)中心、趨勢分析、系統(tǒng)管理等模塊組成,由松遼流域水環(huán)境監(jiān)測中心進行數(shù)據(jù)集成,對水資源保護監(jiān)測數(shù)據(jù)開展分類、分組評價,分析預(yù)測水質(zhì)趨勢。

松遼流域水資源質(zhì)量信息系統(tǒng)的建設(shè)是一項系統(tǒng)性工程,有利于加強松遼流域水資源保護信息系統(tǒng)和工作的信息化、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè),促進資源共享,基本實現(xiàn)與中央、省級水資源管理過程核心信息的互聯(lián)互通和主要水資源管理業(yè)務(wù)的在線處理,完善松遼流域水量水質(zhì)實時監(jiān)控和決策支持系統(tǒng),為實行最嚴(yán)格水資源管理制度提供技術(shù)支撐[7-8]。

2.3松遼流域水生態(tài)文明建設(shè)實踐

為推進松遼流域水生態(tài)文明建設(shè),在水利部水文局2011年西部地區(qū)典型湖庫生態(tài)調(diào)研(水文質(zhì)[2011]93)、水利部948項目“水生態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)引進”等項目的基礎(chǔ)上,開展黑龍江省主要典型河湖的水生態(tài)調(diào)查,為黑龍江省主要典型河湖提供水生生物基礎(chǔ)數(shù)據(jù),對黑龍江省水資源可持續(xù)利用具有重要參考價值;結(jié)合松遼流域水環(huán)境監(jiān)測站網(wǎng)分布特點,逐步啟動水生態(tài)監(jiān)測工作,計劃在松遼流域布設(shè) 39 個水生態(tài)站點(松花江區(qū) 22 個,遼河區(qū) 17 個)。松遼流域水環(huán)境監(jiān)測中心主編的SL 88—2012《水質(zhì) 葉綠素的測定 分光光度法》,探討了葉綠素a的監(jiān)測方法研究,為流域水生態(tài)監(jiān)測提供技術(shù)支持。

3　松遼流域水資源保護技術(shù)的應(yīng)用和相關(guān)管理措施

3.1水資源保護新技術(shù)的應(yīng)用

基于水資源管理的技術(shù)特點,結(jié)合松遼流域水資源保護工作研究最新成果,從松遼流域水資源保護技術(shù)體系與管理策略入手,以遙感技術(shù)在松遼流域飲用水水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)評估中的應(yīng)用為例,分析“3S”技術(shù)在松遼流域水資源保護中的應(yīng)用,推進貝葉斯技術(shù)、松花江干流水質(zhì)模型開發(fā)與驗證等新技術(shù)在松遼流域水資源保護工作中應(yīng)用與發(fā)展。

3.1.1利用高分辨率遙感技術(shù)評估調(diào)查重要飲用水水源地

根據(jù)松遼流域水庫型水源地的分布及供水人口的實際情況,選擇松遼流域內(nèi)3個省會城市中具有典型意義的飲用水水源地(吉林省長春市石頭口門水庫水源地、黑龍江省哈爾濱市磨盤山水庫水源地、遼寧省城市群桓仁水庫和大伙房水庫水源地)為評估對象,應(yīng)用高分辨率遙感技術(shù)進行重要飲用水水源地評估調(diào)查,得出以下幾點結(jié)論:①現(xiàn)代先進信息技術(shù)與傳統(tǒng)方法有力結(jié)合,解譯技術(shù)與現(xiàn)場調(diào)查有機結(jié)合,有效彌補了傳統(tǒng)水源地調(diào)查方法的不足;②調(diào)查的飲用水水源地保護區(qū)均存在不同程度的污染源,以面狀污染為主,污染源主要包括農(nóng)田種植污染、居民生活污染、交通運輸污染、旅游污染、工業(yè)污染、采礦采砂污染、養(yǎng)殖污染;③將傳統(tǒng)評估手段的評估結(jié)果與遙感技術(shù)的評估結(jié)果進行對比分析,結(jié)果表明,傳統(tǒng)評估手段得到的評估結(jié)果僅能根據(jù)水源地管理單位現(xiàn)場調(diào)查獲得的資料定性地評估水源地區(qū)域綜合整治情況,無法精確獲取整個區(qū)域內(nèi)地表信息,而利用高分一號衛(wèi)星遙感影像的遙感評估能大范圍、高精度、動態(tài)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)綜合整治情況,準(zhǔn)確給出相關(guān)項目性質(zhì)及具體面積,既能定性描述又能定量調(diào)查,評估結(jié)果更為準(zhǔn)確、客觀,可作為傳統(tǒng)調(diào)查方法的有效補充。

圖1　網(wǎng)絡(luò)概念模型構(gòu)建

3.1.2貝葉斯信度網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在水資源管理中的應(yīng)用

以嫩江流域水生態(tài)評估為例,基于歷史數(shù)據(jù)和研究成果,采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)如下目標(biāo):①基于地方特色的模型構(gòu)建。在現(xiàn)實子圖和觀測子圖的構(gòu)建中引入GIS系統(tǒng),構(gòu)建基于當(dāng)?shù)氐乩硇畔⒌莫毺氐呢惾~斯網(wǎng)絡(luò)(圖1)。基于嫩江水生態(tài)數(shù)據(jù),突出地方特色,利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò),構(gòu)建嫩江水生態(tài)數(shù)據(jù)模型。②生態(tài)風(fēng)險評估。在獲得嫩江水生態(tài)數(shù)據(jù)后,對嫩江流域生態(tài)環(huán)境進行實時風(fēng)險評估,并在表示子圖中呈現(xiàn)評估結(jié)果。③環(huán)境污染源追蹤。采用基于后驗概率的假設(shè)檢驗方式,計算在嫩江流域水生態(tài)環(huán)境的可能污染源,將這些可能污染源在現(xiàn)實子圖中表示出來。④相關(guān)性評估。分析各個子圖及其各節(jié)點的相關(guān)性,找到影響生態(tài)風(fēng)險評估的最相關(guān)的因素。通過對貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,可直觀地看到影響嫩江流域生態(tài)環(huán)境的各個要素。⑤生態(tài)環(huán)境模擬。調(diào)節(jié)各節(jié)點參數(shù),模擬對嫩江水生態(tài)環(huán)境的影響。尤其對于決策子圖來說,決策結(jié)果是長期的,采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對決策結(jié)果進行模擬,可提供數(shù)學(xué)模型方面的參考依據(jù)。

3.1.3松花江干流水質(zhì)模型的開發(fā)與驗證

松花江干流水質(zhì)模型是針對松花江流域水資源保護工作的需要,為加強該流域的管理而開發(fā)的。模型對流域?qū)崪y氣象水文、徑流、水質(zhì)監(jiān)測、污染負(fù)荷等長系列數(shù)據(jù)進行率定及驗證。從模型模擬結(jié)果來看,模型計算濃度值總體上與實測值一致,能較好地反映松花江流域內(nèi)河流水質(zhì)濃度隨時間和空間的變化趨勢,可作為流域水污染應(yīng)急管理、日常水質(zhì)管理和水資源保護規(guī)劃的重要工具。該模型是在已有的項目成果基礎(chǔ)上搭建起的流域水質(zhì)模型,用于污染事故應(yīng)急模擬及日常水質(zhì)模擬,以實現(xiàn)長距離河流污染物的快速、實時監(jiān)視與追蹤,為流域水資源管理與保護以及突發(fā)性水污染事故應(yīng)急響應(yīng)與輔助決策提供技術(shù)支撐。

3.2相關(guān)管理措施

3.2.1加強重點水功能區(qū)的管理

在水功能區(qū)劃的基礎(chǔ)上,核定流域納污能力,提出限制排污總量,可為水資源的開發(fā)利用和保護管理提供科學(xué)依據(jù),實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。根據(jù)《重點流域水污染防治“十二五”規(guī)劃》中的流域分區(qū),松遼流域分為松花江、遼河2個區(qū)域,松遼流域列入《全國重要河湖水功能區(qū)2015年考核名錄》的水功能區(qū) 473 個,參與評價的水功能區(qū) 459 個,評價河長21 758.0 km。2014年度水質(zhì)優(yōu)于Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)(含Ⅲ類)的水功能區(qū)占66.2%;劣Ⅴ類水功能區(qū)50個。參與水功能區(qū)限制納污紅線主要控制項目評價的水功能區(qū)459個。水質(zhì)優(yōu)于Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)(含Ⅲ類)的水功能區(qū)占66.2%;劣Ⅴ類水功能區(qū)50個。評價湖泊水面面積4 272 km2。個數(shù)達(dá)標(biāo)率為40.7%,河長達(dá)標(biāo)率為30.8%,湖泊水面均不達(dá)標(biāo)。

3.2.2開展省界緩沖區(qū)管理

省界緩沖區(qū)是流域管理的重要區(qū)域,設(shè)置省界緩沖區(qū)的主要目的是為了協(xié)調(diào)省際用水關(guān)系,控制上游對下游或相鄰省間的水污染?？刂屏饔蚩缃缥廴炯笆〗缇彌_區(qū)水資源保護管理是松遼流域管理機構(gòu)的重要職能。省界緩沖區(qū)涉及不同利益主體,不僅包括排污企業(yè),還包括省級行政區(qū)間的利益。加強對省界緩沖區(qū)水資源保護的管理,在分清跨省污染責(zé)任的基礎(chǔ)上,強化對各省責(zé)任的監(jiān)督、考核和問責(zé),促進相關(guān)省加強水資源保護力度,實現(xiàn)省際用水關(guān)系的協(xié)調(diào),真正落實國家最嚴(yán)格的水資源管理制度。目前,松遼流域省界緩沖區(qū)水資源保護工作除開展基礎(chǔ)資料調(diào)查和確界立碑外,監(jiān)管工作主要在水質(zhì)監(jiān)測、入河污染物總量控制、入河排污口管理等方面,另外在水污染事件應(yīng)急管理等其他方面進行了一些探索。

2013年松花江流域監(jiān)測省界斷面34個,監(jiān)測覆蓋率達(dá)66.7%,監(jiān)測頻次為每月1次。與2012年相比,監(jiān)測斷面?zhèn)€數(shù)增加7個,省界斷面監(jiān)測覆蓋率提高13.8%,水質(zhì)符合或優(yōu)于Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)省界斷面占比降15.4%。2013年度水質(zhì)符合或優(yōu)于Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的省界斷面25個,占評價斷面的73.5%;水質(zhì)劣于Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的省界斷面9個(水質(zhì)均為Ⅳ類),占評價斷面的26.5%,主要超標(biāo)污染物為高錳酸鹽指數(shù)、總磷、氨氮。

2013年遼河流域監(jiān)測省界斷面17個,監(jiān)測覆蓋率達(dá)44.7%,監(jiān)測頻次為每月1次。與2012年相比,監(jiān)測斷面?zhèn)€數(shù)增加3個,省界斷面監(jiān)測覆蓋率提高7.9%,水質(zhì)符合或優(yōu)于Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)省界斷面占比下降32.4%。2013年度水質(zhì)符合或優(yōu)于Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的省界斷面3個,占評價斷面的21.4%;水質(zhì)劣于Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的省界斷面11個(Ⅳ類水質(zhì)5個,Ⅴ類水質(zhì)1個,劣Ⅴ類水質(zhì)6個),占評價斷面的78.6%,主要超標(biāo)污染物為氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、總磷。

3.2.3強化入河排污口監(jiān)督管理

入河排污口的監(jiān)督管理應(yīng)與水功能區(qū)的監(jiān)督管理制度、水域納污能力和限制排污總量緊密結(jié)合,密切配合取水許可制度、河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項目的審批管理制度的推行。入河排污口普查登記以水資源二級區(qū)作為匯總統(tǒng)計單元。松花江區(qū)入河排污口的設(shè)置涉及黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古3個省級行政區(qū),22個地級行政區(qū),154個縣級行政區(qū)。遼河區(qū)入河排污口的設(shè)置涉及遼寧、吉林、內(nèi)蒙古3個省級行政區(qū),25個地級行政區(qū)。

2013年松花江、遼河區(qū)的廢水排放量分別為22.8億t、18.5億t,各占重點流域排放總量的4.9%、4.0%?；瘜W(xué)需氧量排放量分別為194.9萬t、122.2萬t,各占重點流域排放總量的11.8%、7.4%;氨氮排放量分別為12.3萬t、9.4萬t,各占重點流域排放總量的7.2%、5.5%。

2013年松花江區(qū)、遼河區(qū)納入統(tǒng)計的污水處理廠分別為128座、139座,分別處理污水13.1億t、14.7億t,分別去除化學(xué)需氧量32.4萬t、37.2萬t,氨氮3.0萬t、氨氮2.6萬t。松花江區(qū)、遼河區(qū)重點調(diào)查工業(yè)企業(yè)共有廢水治理設(shè)施1 513套,分別處理工業(yè)廢水12.6億t、20.5億t,分別去除工業(yè)化學(xué)需氧量125.2萬t、31.3萬t,氨氮8.1萬t、1.4萬t。

3.3水資源保護機制的建立

借鑒國內(nèi)外的先進水資源管理理論和成功經(jīng)驗,確定水功能區(qū)納污能力和水質(zhì)達(dá)標(biāo)率、建立紅線考核指標(biāo)體系、實施納污紅線監(jiān)督管理等,不斷推進流域機構(gòu)納污紅線管理機制的建立,并系統(tǒng)分析流域省界緩沖區(qū)管理機制。其中聯(lián)合治污機制是核心,建立水污染問責(zé)機制,引入自愿性環(huán)境協(xié)議機制,強化公眾參與的督察和評估機制,并探索資源經(jīng)濟政策引導(dǎo)機制等的研究。同時,需要加強政策工具建設(shè),在清晰理解各類環(huán)境和自然資源管理政策工具特點的基礎(chǔ)上,選擇合適的政策工具,探索并建立全新的環(huán)境經(jīng)濟政策體系,結(jié)合行政與市場的力量來遏制污染。流域管理機構(gòu)應(yīng)協(xié)調(diào)環(huán)境保護部、銀監(jiān)會出臺綠色信貸政策,未執(zhí)行環(huán)評審批和驗收的項目或未按環(huán)保審批要求落實環(huán)保措施而被流域管理機構(gòu)查處的企業(yè)將不能得到各金融機構(gòu)的信貸支持。并聯(lián)合更多部門研究出臺綠色保險、綠色證券、綠色財稅等一系列新政策。

4　結(jié)　語

松遼流域水資源保護監(jiān)控體系建設(shè)以水功能區(qū)劃及相關(guān)法律法規(guī)為依據(jù),以松遼流域水資源跨界管理為基礎(chǔ),以管理機制研究為抓手,構(gòu)建松遼流域水資源保護管理模式,在現(xiàn)有松遼流域水資源管理體系的基礎(chǔ)上,建立多級監(jiān)控體系,重點解決水功能區(qū)管理,水環(huán)境風(fēng)險管理,飲用水源地管理,水污染突發(fā)事件應(yīng)急管理,水環(huán)境質(zhì)量管理等,為松遼流域水資源管理決策提供技術(shù)支撐。

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DOI：10.3880/j.issn.1004-6933.2016.04.007

基金項目:水利部948項目(201416)；國家水體污染控制與治理科技重大專項(2012ZX07201006)

作者簡介:鄭國臣(1976—),男,高級工程師,主要從事水資源保護研究。E-mail: wasaizgc@163.com

中圖分類號：TV213.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1004-6933(2016)04-0045-04

(收稿日期：2015-09-30編輯：彭桃英)

Construction of water resources protection monitoring system in Songliao Basin

ZHENG Guochen, LI Qingshan, FAN Xiaona

(Songliao River Basin Administration of Water Resources Protection, Changchun 130021, China)

Abstract：In this paper, the characteristics of the water resources protection mode for the Songliao Basin are analyzed. Experiences in water resources protection and monitoring regarding infrastructure construction, applications of new technologies, and establishment of water resources protection and management systems are summarized. The infrastructure construction in the basin has been enhanced in terms of water resources monitoring capability, information systems, and aquatic ecological civilization. 3S technology, Bayes technology, and the water quality model for the main stream of the Songhua River have been used for water quality monitoring and management in key water function zones, buffer zones at provincial boundaries, and sewage discharge outlets into rivers. Additionally, an efficient mechanism has been built for water resources protection and management in the basin.

Key words：Songliao Basin; water resources protection; 3S technology; Bayes technology; water quality model for main stream of Songhua River