水利水电工程优化调度
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第三节 水利水电工程的可持续发展

可持续发展,即为“既满足当代人的需求,又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展”。它以两个关键组分为基础:一是人类需求,从水资源的角度讲特别是指世界上水资源短缺地区的需求;二是环境限度,如果它被突破,必将影响自然界支持当代和后代人生存的能力。水利水电工程可持续发展,即是在水利水电工程运行、维护的过程中,科学地运用可持续发展观,使水利水电工程维持在一个良好的、可持续运行下去的稳定状态,从而实现水利水电工程发展的可持续。

一、水利水电工程可持续发展背景

我国人口众多、资源匮乏、自然条件较差。受季风气候和自然条件的影响,降雨时空分布不均,水旱灾害频繁,是世界上洪涝干旱灾害最为严重的国家之一。我国水资源总量虽较丰富,但从人均、亩均占有量来看,是不容乐观的。按目前人口统计,全国人均占有水资源仅为2044m3,仅为全球平均水平的l/4,经济社会发展用水以及生态环境用水需求与水资源紧缺的矛盾十分突出。北方及内陆地区流域,一些河流由于水资源过度开发,河道干游出现连续断流,一些地区由于超采地下水,导致区域性地下水位下降,引起大面积地面沉陷、生态绿洲萎缩、环境恶化等一系列生态环境问题。此外,中国的水污染和水土流失现象也十分严重。在部分流域和地区,水污染已呈现出从支流向干流延伸、从城市向农村蔓延、从地表向地下渗透、从陆域向海域发展的趋势。对水土资源不合理的开发利用,加剧了水土流失,导致土地退化、沙化和生态恶化,加深了下游洪涝威胁。总之,洪涝灾害、水资源短缺、水污染和水土流失,即水多、水少、水脏、水浑问题,严重影响中国人口、资源、环境与社会经济的协调发展,是中国经济社会发展的重要制约因素。因此,必须实施可持续发展水资源战略,加强水利基础设施建设,加强生态环境建设和保护,节约和保护水资源,治理水污染,改善生态环境,促进水资源可持续利用,保障经济社会的可持续发展[5]

二、我国水利水电工程可持续发展面临的主要问题

我国是一个历史悠久的文明古国,也是对水资源开发利用最早的国家之一,经过数年的发展,已初步形成防涝、排涝、灌溉、供水、发电等工程体系,在抵御水旱灾害、保障经济社会安全、保护水土资源和改善生态环境等方面发挥重要作用。但是,也应该看到,随着经济社会发展,我国在水资源领域还面临着严峻的挑战,制约水利事业的发展。

1.经济快速增长使水安全问题更加突出

改革开放以来,我国经济社会快速发展,对防洪安全、供水安全、水环境和生态环境保护的要求越来越高。洪涝灾害、水资源不足、水土流失和水污染问题日益突出,成为经济社会可持续发展的主要制约因素。21世纪初期,我国经济社会仍将保持继续增长态势,随着人口的持续增加,城市化进程的加快,水资源供需矛盾将进一步加剧,如不及时采取有效措施,可能出现严重的水危机及诱发严重的生态环境问题,给社会经济的健康发展带来不良影响。

我国洪涝干旱灾害频发,对社会影响和经济损失巨大。1998年长江、松花江、嫩江流域发生大洪水,洪涝灾害直接经济损失为2550亿元。目前,全国70%以上的固定资产、44%的人口、1/3的耕地,数百座城市以及大量重要的国民经济基础设施和工矿企业,分布在主要江河的中下游地区,受洪水威胁严重。我国又是水资源严重短缺的国家,全国正常年份缺水量400亿m3,每年因干旱缺水造成的经济损失约3000亿元,相当于同期GDP的3%。我国的水土流失及水环境恶化问题严重,全国水土流失面积367万km2,约占国土面积的38%,其中水力侵蚀面积179万km2,风力侵蚀面积188万km2。水土流失造成土地资源的破坏,加剧水旱风沙等自然灾害,已成为我国头号环境问题,水污染状况总体上还未得到有效控制。随着经济社会的发展,洪涝和干旱灾害的影响范围增加,风险程度加大,防洪抗旱减灾的任务十分艰巨。

2.水利资金投入不足使基础设施建设严重滞后

水利基础设施建设与管理投入严重不足,缺乏稳定的投入保障机制,导致水利建设严重滞后于经济社会发展的需要。加上大量易于实施的水利工程已相继开发建设,未来治水工程的难度和成本将越来越高,所涉及的社会、经济、技术、环境等问题也将越来越复杂。

我国大多数水利工程建于20世纪50—60年代。由于历史原因,设计标准偏低,建设质量较差,工程不配套,管理粗放,管理设施落后,管理经费不足,管理人员素质较低,缺乏价格形成机制和工程良性运行机制。有些工程老化失修,效益衰减严重。根据对全国195处大型港区调查,骨干建筑物老化失修,损坏率达到40%。全国约有40%(1200多座)的大中型水库存在不同程度的病险隐患。有些工程已达到设计使用寿命,面临报废或重建,一部分工程急需加固和改造,任务十分繁重。

3.水利发展缺乏法律体系机制的保障

目前,我国水管理法规体系尚不健全。“多龙管水”的体制尚未理顺,不利于依法进行水事活动的监督与执法、协调与裁决,难以保证水资源的合理配置、高效利用和有效保护。管理人员业务素质与管理技术手段还远不能适应现代化水管理的要求。水管理的监控体系建设落后,缺乏信息技术支持。与社会主义市场经济体制相适应的水利投资体制、水价形成机制、水电价格机制、市场激励机制尚不完善,难以形成良性的发展机制,对节水和高效用水以及水资源合理配置产生制约作用和“瓶颈”效应。因此,加快投资体制、价格机制和管理体制改革,健全法规体系是实现水资源可持续利用的重要保障。

4.水利发展体制机制不顺制约水利可持续发展

目前制约水利可持续发展的体制机制障碍仍然不少,突出表现在水利投入机制、水资源管理等方面。

(1)水利投入稳定增长机制尚未建立。我国治水任务繁重,投资需求巨大,由于没有建立稳定增长的投入机制,长期存在较大投资缺口。一方面,水利在公共财政支出中的比重还不高,波动性较大,1998年以来,中央预算内固定资产投资中,年均水利投资367亿元,所占比重在14%~24%之间波动。另一方面,水利公益性强,又缺乏金融政策支持,融资能力弱,社会投入较少。此外,农村义务工和劳动积累工政策取消后,群众投工投劳锐减,新的投入机制还没有建立起来,对农田水利建设影响很大。

(2)水资源管理制度体系还不健全。目前我国的水资源管理制度体系与严峻的水资源形势还不适应,流域、城乡水资源统一管理的体制还不健全,水资源保护和水污染防治协调机制还不顺,水资源管理责任机制和考核制度还未建立,对水资源开发利用节约保护实行有效监管的难度较大。

(3)水利工程良性运行机制仍不完善。2002年以来,国有大中型水利工程管理体制改革取得明显成效,良性运行机制初步建立,但一些地区特别是中西部地区公益性水利工程管理单位基本支出和维修养护经费还不能足额到位,许多农村集体所有的小型水利工程还存在没有管理人员、缺乏管护经费的问题,制约了水利工程的良性运行,影响了工程效益的充分发挥。

5.水资源缺乏有效保护威胁国家水环境安全

从环保部最新公布的数据可知,全国70%的河流湖泊受到严重污染,十大水系、62个主要湖泊分别有31%和39%的淡水水质达不到饮用水要求,3.6亿民众缺乏安全的饮用水。从某种意义上说,水污染问题十分严峻。严峻主要体现在三个方面。

(1)就整个地表水而言,受到严重污染的劣V类水体所占比例较高,全国约10%,有些流域甚至大大超过这个数。如海河流域劣V类的比例高达39.1%。

(2)流经城镇的一些河段、城乡结合部的一些沟渠塘坝污染普遍比较重,并且由于受到有机物污染,黑臭水体较多,受影响群众多,公众关注度高,不满意度高。

(3)涉及饮水安全的水环境突发事件的数量依然不少。防治水污染是当下治理水问题的重中之重[6]。在此背景下,《水污染防治行动计划》(简称“水十条”)出台,将有效改善当前严峻的水环境形势,是实现生态水利,落实科学发展观的重大举措。同时,“水十条”的出台也给水利产业带来了空前的“治水盛宴”。

6.水利工程建设与生态环境矛盾凸显

水利工程对经济与社会发展的巨大作用毋庸置疑。但是也必须看到水利工程对河流生态系统造成了不同程度的干扰。一条河流、一个河段及其周围地区在天然状态下,一般处于某种相对平衡。水利工程的建设会破坏原有的平衡,对周围的自然和社会环境产生一定的胁迫。水利工程对于河流生态系统的胁迫主要表现在两方面。

(1)自然河流的渠道化。包括平面布置上的河流形态直线化,即将蜿蜒曲折的天然河流改造成直线或折线型的人工河流。包括河道横断面几何规则化,即把自然河流的复杂形状变成梯形、矩形及弧形等规则几何断面。还包括河床和边坡材料的硬质化,即渠道的边坡及河床采用混凝土、砌石等硬质材料。

(2)自然河流的非连续化。筑坝造成顺水流方向的河流非连续化,使流动的河流生态系统变成了相对静止的人工湖,流速、水深、水温及水流边界条件都发生了重大变化,极大地威胁了生态系统的平衡[7]

近年来,随着生态问题的日益严峻,党和中央对生态文明建设十分重视,大型水利工程建设面临着生态因素的严重制约。在“十二五”规划中指出,在保护生态的前提下积极发展水电,生态放在了水电开发的前列。2015年4月9日,环境保护部罕见地叫停投资320亿元的小南海水电项目,给水电开发敲响了生态警钟。“十三五”规划提出:推进能源革命,建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系,加快发展风能、太阳能、水能。当下,只有对传统的水利水电工程规划设计和运行的理念与技术方法进行反思,进一步吸收生态学的理论知识,探索与生态友好的水利水电工程技术体系,才能妥善解决水利工程建设与生态环境的矛盾,才能实现水电与自然和谐相处,满足可持续发展目标的时代需求。

7.农田水利建设滞后影响农业可持续发展

我国的农业是灌溉农业,粮食生产对农田水利的依存度高。目前,农田水利建设严重滞后。一是老化失修严重。现有的灌溉排水设施大多建于20世纪50—70年代,由于管护经费短缺,长期缺乏维修养护,工程坏损率高,效益降低,大型灌区的骨干建筑物坏损率近40%,因水利设施老化损坏年均减少有效灌溉面积约300万亩。二是配套不全、标准不高。大型灌区田间工程配套率仅约50%,不少低洼易涝地区排涝标准不足3年一遇,灌溉面积中有1/3是中低产田,旱涝保收田面积仅占现有耕地面积的23%。三是灌溉规模不足。我国现有耕地中,半数以上仍为没有灌溉设施的“望天田”,还有一些水土资源条件相对较好、适合发展灌溉的地区,由于投入不足,农业生产的潜力没有得到充分发挥。农田水利设施薄弱,导致我国农业生产抗御旱涝灾害的能力较低,近30多年来,全国年均旱涝受灾面积5.1亿亩,约占耕地面积的28%。加之受全球气候变化影响,发生更大范围、更长时间持续旱涝灾害的概率加大,农业稳定发展和国家粮食安全面临较大风险。

三、我国水利水电工程可持续发展主要措施

当前,我国经济社会发展进入一个新的历史时期。中央提出,要坚持以人为本和全面、协调、可持续的科学发展观,实施“五个统筹”的发展战略,即统筹城乡发展、统筹区域发展、统筹经济社会发展、统筹国内发展和对外开放、统筹人与自然和谐发展。为了适应新时期我国经济社会发展战略的要求,实现水利水电工程的可持续发展可以采取以下措施[8]

(1)建立水资源供给与高效利用体系。通过开源和节流,形成水资源合理配置的格局,提高水资源的利用效率和效益,加强水资源在时间和空间上的调配能力,保障经济社会发展用水需求,建设节水清洁型社会。逐步建立用水总量控制和定额管理相结合的管理制度,通过社会制度的建设来解决干旱缺水问题,形成以经济手段为主的节水机制,推动整个社会走上生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路。

(2)建立较为完善的防洪减灾保障体系。按照“给洪水以出路”的思路,以提防为基础,以枢纽工程为主干,进一步加强大江大河大湖治理,蓄滞洪区建设和防汛调度指挥系统建设,形成河道、湖泊、水利枢纽、蓄滞洪区“四位一体”,拦、分、需、滞、排功能协调的综合防洪减灾体系,使主要防洪保护区的保障标准与其经济发展水平相适应,确保城市和重点地区的防洪安全。同时,高度重视防洪非工程措施建设,完善水文监测体系和防汛指挥系统,提高洪水预警预报和指挥调度能力;加强河湖管理,在确保防洪安全的前提下,科学调度,合理利用洪水资源,增加水资源可利用量,改善水生态环境。

(3)建立水生态系统安全保障体系。通过制定重要江河的水资源保护规划,进行水污染防治和水资源保护,切实搞好水土保持生态建设,有效控制和减少水土流失及水污染,提高水环境的承载能力,坚持人与自然和谐相处,科学确定生态流量,加强江河湖库水量调度管理,维持河湖生态用水需求,开源节流并重,确保水资源的可持续利用,改善人居环境。

(4)建立现代化的水资源管理体系。通过健全法制,依靠科技创新和体制创新,建立流域管理与区域管理相结合的水资源管理体制,确立水资源开发利用控制、用水效率控制、水功能区限制纳污“三条红线”,实行水资源的统一管理和实时监控,优化配置资源、加强监测管理,保证水利工程的良性运行,充分发挥工程的综合效益,从供水管理向需水管理转变,建设节水型社会,保障水资源可持续利用。

(5)建立水利投入稳定增长机制。以政府公共财政投入为主,社会投入为补充,建立水利投入稳定增长机制。一是稳定和提高水利在国家固定资产投资中的比重。二是大幅度增加财政专项水利资金规模。三是进一步充实和完善水利建设基金。四是落实好从土地出让收益中提取10%用于农田水利建设的政策。同时,特别加大对水利建设资金的监督管理,确保资金安全和使用效益,保障水利跨越式发展。

(6)推进农业水利建设。稳定现有灌溉面积,对灌排设施进行配套改造,提高工程标准,建设旱涝保收农田。同时,大力推进农业高效节水,在有条件的地方结合水源工程建设,扩大灌溉面积。