1 观念更新
防洪规划工作中需要将思维扩展到整个相关的流域或水系统,国际上称为综合河流流域管理(IntegratedRiverBasinManagement).现在,综合河流流域管理是欧盟水框架法令的一个法律要求。水框架法令约束了欧盟25个成员国,并适用于所有的水体,包括地表水(河流、湖泊和近海水域)和地下水。该法令的目标是抑制当前洪水灾害严重、水质恶化的趋势,到2015年使所有的水体实现生态和化学状态良好。水流的流量及其水质的变化是水体生态状态的内容。在水框架法令的要求下,欧盟各成员国不得不为每条流域实施管理计划。对于国际性河流,流域管理需要国家间的合作,并制定国际性的流域管理计划。目前,水框架法令在实施的初级阶段,只有随着时间的推移,其真正的意义将会出现。该法令的目标是在环境问题和经济利益之间找到平衡点。所有利益相关方(包括非政府组织和地方社区)的积极参与水资源管理是该法令的重要要求。
综合河流流域管理(IRBM)提供了评估和避免流域范围影响的工具,在河流流域的背景下改进水资源的规划和管理,改善决策过程(多重标准的决策制定),这都有利于在经济利益和社会、环境影响之间取得一种平衡。如果没有在社会、经济和环境之间取得平衡,人类和自然可能会付出无法估量的代价。水管理部门作为一个具有明确要求的协调实体,代表着不同利益相关方的利益,流域机构必须在流域综合管理的背景下,考虑这些利益相关方的作用,并提供一个客观的、政治的或者调解的对话平台,让众多的利益相关方能表达代表他们利益的心声。
以前,我们将洪水当作自然灾害———洪灾来进行“治理”,防洪规划也通常单独完成。防洪规划中常用的工程措施便是“上蓄”———建水库,“下疏”———裁弯取直、拓宽河道或改变水系,但存在如下一些问题。
(1)防洪与供水矛盾未能有效地统一解决,宝贵的洪水资源在汛期被排出到流域以外,解决了防洪问题,造成在灌溉期缺少足够水资源,带来供水问题。
(2)忽视了流域水系的自然特性,过分或过多的工程设施,导致河道动态平衡特性被改变,水生态系统受影响,河网纳污容量受损,水质变坏。
(3)对工程调度和管理考虑不足,通常缺乏详细的数学模型(水文水动力学模型)模拟,不能科学地把工程实施后的优化调度发挥到最佳效益。我们已经从“防洪控制”的概念上升到了“洪水管理”,意识到人类必须与自然和谐相处,必须珍惜生存环境的前提下,合理利用资源,可持续地发展经济社会。否则,人类必然会受到自然的惩罚。
从水资源管理到综合河流流域管理是观念上的一个扩展。它以可持续发展为导向,对现有的和未来可预见的水环境状态进行管理,通过一个系统的规划和资源配置,来最大程度地满足整个流域范围内的相关者的利益,完成对水和环境的有效无损利用。综合河流流域管理需要一系列的新技术进行支持。
2 新技术的应用
2.1“3S”技术
“3S”技术是GIS、RS和GPS技术的统称,是目前对地观测系统中空间信息获取、管理、分析和应用中的核心支撑技术。其中,遥感技术是信息采集(提取)的主力;全球定位系统是对遥感图像(像片)及从中提取的信息进行定位,赋予坐标,使其能和“电子地图”进行套合;地理信息系统是信息的“大管家”。“3S”技术广泛应用于各种空间资源和环境问题的决策支持中,目前正发展为一门较为成熟的技术,在国土资源统计、水资源管理、灾害评估、自然环境监测以及城建规划等领域得到迅速应用。
地理信息系统(GIS)是20世纪60年代开始迅速发展起来的地理学研究的新技术,是一门多学科综合应用技术,是采集、储存、管理、分析、描述、显示、输出和应用于空间和地球分布有关数据的空间信息系统。利用GIS可以把社会经济、人文等信息与反映地理位置的图形信息有机地结合起来,从而使复杂空间问题的科学求解成为可能,为规划和决策提供服务,同时也是建立数字管理模式的最关键部分。
遥感(RS)具有视域广、信息更新快的特点,可以实时、快速地提供大面积流域及其周边地区的信息及各种变化参数。利用遥感客观、快速、准确、及时以及周期性的特性,可以把遥感数据作为地理信息系统动态更新的数据源,实现更新数据的实时显示,为决策提供依据。
全球卫星定位系统(GPS)可为所获取的空间目标及属性信息提供实时、快速的空间定位。GPS作为确定空间位置的最新手段,具有速度快、精度高、不受气候和通讯条件的影响、全天候、布点灵活、作业方便等优点。
目前,“3S”技术在区域水资源与生态环境状况调查方面的应用很广泛,主要用于流域水文模拟和水资源评价、基于GIS的土地利用状况分析、生态环境变迁分析、生态耗水分析、水资源评价以及“3S”技术相结合用于精细农业灌溉等。“3S”技术在水环境监测和分析处理方面也有相关应用。综合利用RS、GPS及常规监测技术,以GIS为信息处理平台,可实现对水域分布变化和水体沼泽化、水体富营养化、泥沙污染等进行监测。
GIS在欧洲水利行业已得到广泛应用,很多地方通常将GIS和一种或其他某种形式的模型相连结,用来处理大规模管理问题,例如洪水预报、排水设计。这些系统能非常有效地解决大量数据的存储和传输问题。以下是一些这类模型系统的例子。