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剖析“四水四定”主客体关系 探索“汤”“馍”科学配比
——中国工程院院士王浩解读水资源保护利用关键技术体系
 
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2023-05-18
 
  编者按:2019年9月,习近平总书记在黄河流域生态保护和高质量发展座谈会上提出,“要坚持以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”,为我国新时期水资源保护利用指明了发展方向。
  随着经济社会发展、生态保护与水资源关系日益密切,水资源管理过程中亟需破解“有多少汤泡多少馍”中“汤”和“馍”之间的矛盾,探索不同时空尺度下“四水四定”的路径模式。本报为此邀请中国工程院院士王浩,解读水资源保护利用关键技术体系,敬请关注。
 
  □本报记者 魏晓雯
  问:我国水资源保护利用经历了哪些发展历程?
  王浩:按照发展历程,我国水资源保护利用管理实践可分为三个阶段。
  第一个阶段是1949—2001年的被动管理阶段,此阶段主要特点是供需平衡、达标控制、灾害应对。新中国成立以来,我国水资源管理主要以行政计划为主,基本特点是供给管理、以需定供。随着我国由计划经济体制向中国特色社会主义市场经济体制过渡,需水管理开始实施,用水效率明显提升。1988年《中华人民共和国水法》颁布,我国水资源保护利用管理步入法治化轨道,水价、水权、水市场等市场化机制不断完善。在水污染防治方面,强调点源污染控制,面源污染开始凸显。在水灾害应对方面,实行以工程建设、应急抢险为主的被动防御政策。
  第二个阶段是2002—2018年的主动管理阶段,此阶段主要特点是量强双控、红线管理、主动防御。随着缺水、水污染问题的日益突出,我国开始注重依靠科技进步与水资源管理来提高用水效率,实现从供水管理向需水管理转变,从粗放用水向高效用水转变,从过度开发向主动保护转变。2002年10月修订后的《中华人民共和国水法》施行,明确提出国家对用水实行总量控制和定额管理相结合的制度,我国水资源保护利用管理越来越严格。2012年1月,国务院发布《关于实行最严格水资源管理制度的意见》,建立了用水总量控制红线、用水效率控制红线、水功能区限制纳污红线“三条红线”和用水总量控制制度、用水效率控制制度、水功能区限制纳污制度及水资源管理责任和考核制度“四项制度”,水资源保护利用的管理日趋严格。2014年,习近平总书记提出了“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路,2015年国务院发布了《关于印发水污染防治行动计划的通知》(“水十条”),出重拳解决复合型污染问题。在水灾害方面,综合运用工程措施和非工程措施进行主动防御,降低灾害风险。
  第三个阶段是2019年至今的智慧管理阶段,此阶段主要特点是量水而行、韧性提升、智慧水利。随着人民群众对水安全的需求日益增长,我国的水资源保护利用管理进入精细化管理阶段。该阶段注重提升水资源可再生性,实现“以水而定、量水而行”,促进水环境质量实现根本好转,复苏河湖生态环境,推动海绵城市建设提升韧性,降低灾害风险。2019年,习近平总书记提出“把水资源作为最大的刚性约束,合理规划人口、城市和产业发展”。随着遥感、人工智能技术的快速发展,基于数字底板建设智慧水利平台已成为重要发展趋势。
  问:在“四水四定”中,谁是主体?谁是客体?
  王浩:“四水四定”是把水资源作为最大刚性约束,合理规划人口、城市和产业发展,坚定走绿色、可持续的高质量发展之路。
  水是“四水四定”的主体。将水资源、水生态、水环境承载能力和水灾害防御作为刚性约束,强调的是刚性约束作用,目的是调整、约束人的行为,推动用水方式由粗放型转向节约集约型,促进经济社会发展布局与水资源条件相匹配。
  经济社会发展是“四水四定”的客体。辨析经济社会发展和低碳绿色发展下城市、土地、人口、产业等对水资源系统的反馈促进作用,以经济社会的发展反向促进水资源的高效节约集约利用。其中,“以水定城”的核心是建立水与城镇化发展之间的联系,将水作为城镇社会经济发展规划、国土空间规划以及生态建设的核心因素,防止城镇“摊大饼”式无序扩张;“以水定地”的核心是建立水与土地利用的联系,尤其是将水作为发展灌溉农业的关键限制因素,在保障粮食安全条件下,调整和优化农业用地结构与布局;“以水定人”的核心是建立水与人口发展之间的联系,将水作为判别人口规模限制的主要因子,对严重缺水地区实行生态移民,引导人口布局优化;“以水定产”的核心是建立水与产业发展的联系,将水作为产业项目论证的主导因素,加快淘汰“三高”企业,走产业绿色、低碳的发展之路。
  问:如何破解“汤”和“馍”之间的矛盾?
  王浩:水资源保护利用“四水四定”系统是由“水”和“经济社会”组成的复杂大系统,各组成要素和子系统间存在相互联系和制约关系。实现水的“四大约束”、“经济社会”的“四位融合”,以及“水”和“经济社会”的协同制衡,可有效破解“汤”和“馍”之间的矛盾。
  首先,要满足水的“四大约束”。水是事关国计民生的基础性自然资源和战略性经济资源,是生态环境的控制性要素,也是经济社会发展的基础性、先导性、控制性要素。水具有资源属性、环境属性、生态属性和灾害属性(极端条件下,水是洪涝与干旱等灾害的控制性要素),对应于水的上述基本属性,形成水的“四大约束”机制:一是水量约束,满足水量目标以维持水资源的可再生性,实现水资源对社会经济发展的可持续支撑;二是水质约束,满足水质目标以充分利用水环境容量,满足水功能区水质目标要求,不损害水体的服务功能;三是水生态约束,保障生态流量,使水生态系统进行良性循环;四是水灾害约束,优化经济社会合理布局,提升防灾救灾能力,降低灾害带来的影响和损失,旱涝灾害防御目标得以满足。
  其次,在具体计算中,要将城、地、人、产等要素进行深度融合,不能简单割裂开来。“城-地-人-产”系统是复杂大系统,不同要素之间相互作用,并通过水的要素进行深度融合。城镇、农村和产业水系统是社会水循环的重要组成部分,是“城-地-人-产”的载体。由于该系统极为复杂,为促进城镇、农业、产业用水的合理控制与科学规划,可从承载力的角度进行适度简化,如“城”表征为城镇建设、“地”表征为耕地、“人”表征为人口、“产”表征为产业等,进行简化后计算。
  最后,要推动实现多目标均衡协同。一是实现社会公平,使区域经济社会发展缺水率最小、人均GDP差异最小。二是实现节约高效,把节约放在首位,通过行政、技术、经济等综合手段实现用水全过程管理。三是实现绿色低碳,最大程度实现人类取用耗排过程对水环境、水生态系统的扰动最小化。四是实现韧性安全,降低干旱和洪涝灾害的威胁和损失,一旦受灾迅速恢复到常态。
  问:丰水地区和缺水地区的“四水四定”,有何不同?
  王浩:通常,在不同的时空尺度,水对区域经济社会约束力的大小和特征存在差异。因此,在不同的时空中,“四水四定”的路径模式也会有不同的组合。
  在资源强约束区,要进行量效双控。对于北方缺水地区以及南方丰水地区的干旱缺水时期,经济社会水资源保护利用主要受到水资源供给的约束,有限的水资源难以同时满足生产、生活和生态用水需求,应根据特定的社会经济发展状况和用水水平,走内涵式发展道路,实行用水总量和用水效率双控,强化总量控制和定额管理,提高水资源节约集约利用水平。
  在生态强约束区,要进行耗水管控。对于河流断流、生态系统敏感地区,经济社会水资源利用需要和生态用水进行协调,尽量减少经济社会用水对生态用水的挤占,重点是耗水控制,提升河湖水生态系统的健康水平。
  在环境强约束区,要进行污染管控。对于南方水污染严重地区,应加强水污染的源头减排、过程控制和末端治理,重点是退排水量及主要污染物入河量的控制,降低河湖水体的污染风险。
  在灾害强约束区,要进行布局管控。对于洪涝灾害严重的地区,应加强极端条件风险管控,重点是“城-地-人-产”空间布局的管制。
  问:实施“四水四定”的关键技术环节是什么?
  王浩:水资源保护利用“四水四定”的实施包含五个基本环节,即“是什么”“什么水”“定什么”“怎么定”和“怎么管”。要想真正实现“有多少汤泡多少馍”,还需突破各环节中的关键技术。
  在“是什么”环节中,需合理辨识流域或区域的水与经济社会发展的特征,该环节是水资源保护利用“四水四定”实施的前提。亟须研发水与经济社会复合系统适配性分析技术、区域水资源空间均衡评价技术及水资源-水环境-水生态承载力评价技术等关键技术,识别区域实施水资源保护利用“四水四定”亟须解决的突出问题。
  在“什么水”环节中,需科学核定水资源、水生态、水环境以及水灾害的约束强度和约束对象,该环节是水资源保护利用“四水四定”实施的基础。亟须突破面向水网的水资源开发利用阈值确定技术、基于控制单元的水环境容量核算技术、河湖水体生态需水核算技术及高精度城镇洪涝灾害风险识别技术等关键技术,对水资源保护利用“四水四定”实施中水的约束特性进行量化识别。
  在“定什么”环节中,需系统评估经济社会系统“城-地-人-产”的总量、结构、布局及其相互作用关系,该环节是水资源保护利用“四水四定”实施的重点。亟须发展“城-地-人-产”发展趋势预测技术、面向节约集约的水资源需求分析技术、污染入河负荷的精细化解析技术及河道外生态需水核算技术等关键技术。
  在“怎么定”环节中,需根据不同时空条件下水对经济社会系统“城-地-人-产”约束状况,进行经济社会系统“城-地-人-产”适应性调整,该环节是水资源保护利用“四水四定”实施的关键。亟须研发“多水源-多用户-多过程”水资源配置技术、水资源保护利用边际效益分析技术等关键技术。
  在“怎么管”环节中,需根据区域“四水四定”的计算结果,建立“四水四定”的管控体系,该环节是水资源保护利用“四水四定”实施的抓手。亟须研发“四水四定”管控指标辨识技术、“四水四定”空-天-地一体化精准监测技术、“四水四定”管理制度与体制机制分析技术及面向“四水四定”的智慧水务建设技术等关键技术。
  来源:中国水利报 2023年5月18日
魏晓雯
责任编辑:罗景月
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