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新闻标题: 俄罗斯水资源水环境管理与研究进展
发布时间: 2008年6月4日 閲读次数:7144 新闻作者:姚文艺 新闻来源:黄河水利科学研究院

在对俄罗斯水问题考察基础上,就俄罗斯目前的水资源及水环境研究与管理方面的进展作了评述,并提出了一些初步认识,认为:每个流域都有各自的特点,各条河流应有不同的管理模式,因此大的河流实行流域统一管理是非常重要的;黄河的水环境构成因素复杂,对黄河的水环境问题应给予高度关注;造床流量是控制河床演变的第一要素,对维持河流健康生命的造床流量要给予高度的重视。借鉴俄罗斯在水资源及水环境管理方面的经验,建议黄河治理开发与管理中应加强研究南水北调工程对黄河可持续开发利用的作用及其对我国水资源区域分配再调控的战略作用以及维持黄河健康生命的水环境问题及其治理对策等。
根据中俄两国政府间科技合作项目“中俄两国大江大河河床演变与生态环境比较研究”计划,近期通过对俄罗斯高度开发的伏尔加河、基本未开发的勒拿河实地考察,对不同地貌带河流的河型及其演变规律有了感性认识,较为系统地了解了俄罗斯在水文、河床演变、水资源及水环境等领域的研究状况、管理经验、最新研究进展和发展方向。其中,关于水资源、水工程环境问题的研究成果和管理经验对实现维持黄河健康生命目标的实践具有一定的启发意义。

1 水资源
1.1管理机构与条例

俄罗斯尽管在苏联时期就已比较重视水资源管理,并提出了流域管理机构设置问题,但进展很慢。到目前为止,一些大的河流仍是多家分散管理,如鄂毕河由性质不同的3家单位分管,伏尔加河的管理单位多达5家,没有一个全流域统一管理的单位。俄罗斯专家认为,中国在这方面做得比较好,像黄河有这么多的问题,若没有黄河水利委员会这样一个全流域的管理机构,是很难解决、协调的。

近年来,俄罗斯对水资源管理与利用进行了很大的改革。水资源管理权限全部划归俄罗斯自然资源部。自然资源部不仅具有水资源管理权,同时还有国土管理权。自然资源部设有水资源司。俄罗斯的流域管理机构与中国的不完全一样,下属均无科研单位。

水资源管理的法律文件主要是水管理条例,该条例制定于1995年。近两年,全俄水资源综合利用与保护研究总院正在负责对该条例进行修订,其中包括如何利用行政、经济手段调控水资源价格机制、限制用户产生污染源等。

现行的水管理权属分三层,即全俄、各州(共和国)和地方。由于相互间的行政、经济等诸多方面的制约关系,使得水管理中出现了很多问题,因此如何对管理条例进行修改以适应新的社会结构,正在积极探索之中。目前,俄罗斯相关机构正力求通过总结近十年的经验,提出新的管理办法,使这一条例能更有效地发挥其法律的约束作用,使水管理工作做得更好。

1.2 水资源特点

俄罗斯的水资源蕴藏量比我国丰富得多,其平均年降水量为590mm,年内可再生水资源量为43130亿m3(其中河流多年平均径流量42700亿m3),为我国的1.5倍之多;人均占有量为29115m3,为我国的近13倍;其中,贝加尔湖淡水量占到世界的20%。但俄罗斯存在的水资源问题与我有不少相同之处,如水资源分布不均、洪涝灾害严重等。俄罗斯的大河如鄂毕河、叶尼塞河、勒拿河等都流向北冰洋,而南方河流水资源却都很紧张,又恰好是俄罗斯人口集中的区域,另外乌拉尔地区等水资源也很紧张。因此,俄罗斯在水管理、水量分配,包括城市供水、农业灌溉水等都存在很多困难。为此,已建设了一些跨流域调水工程,用于解决水资源在区域上分配不均的问题。近期有些专家对跨流域调水问题进行了调研,包括不同调水方案下调入、调出水量后对环境的影响。同时,还开展了俄罗斯欧洲部分水资源状况的研究,认为其欧洲地区的水资源受人类影响较大。

乌拉尔山脉北高南低,山脉北部海拔高程1800m,以矿产资源丰富著称,矿藏开采历史已有200余年。随着矿区的开发,城镇随之不断发展,人口不断增加,对水资源的需求量也随之增加。如叶卡捷琳堡市人口已达150万之多,而周边地区都是一些小支流,城市供水很紧张。为向该市供水,在附近河流已先后修了4级扬水站进行调水。俄罗斯的调水工程很多,如在南方车里亚宾斯克以及乌拉尔北部地区等。莫斯科供水也很紧张,其用水来源主要是从伏尔加河等流域调水。

1.3 水权问题

关于水权问题,俄罗斯主要以发放水资源使用许可证对水资源进行分配和管理。私有化以后,条块分割问题更加突出,但任何用水主体在用水之前,都必须先取得用水许可证,否则是非法的。
俄罗斯每年都要发布《全俄水资源公报》,评述全俄水资源状况,并提供各地区的水资源详细资料,供各级政府决策参考。
俄罗斯建立了全俄水资源数据库,包括水工建筑物及其运行状况、存在问题、是否为病险库等都可在此数据库中进行查询。部分州还设有专门的数据显示系统。

1999年俄罗斯曾制定了水价暂行管理办法。水价主要考虑的是水资源成本,一是包括供水建筑物建设、保护及运行等各种成本,这实际上是水费成本价而不是水资源费;二是国家税收。在2002年前征收的水资源税有60%入国库,其余40%归于地方政府;2002年后水资源税全部上缴中央财政。在制定水费时,各条河流、各地方都是有差别的。

2 水环境

近年来,俄罗斯的水污染问题越来越突出,已引起俄罗斯专家和有关政府部门的广泛关注。全俄水资源综合利用与保护研究总院专门成立了河流和水库生态恢复(保护)研究室、水文生态研究室、水库保护研究室等,从不同领域研究水环境及其治理对策。由于水体生态恢复是一个综合问题,如水生态变化、水化学等问题的治理措施,决非单一学科可完成的,因此这些研究室往往是密切协作的。如要改变某联邦共和国的水质状况,往往不仅要涉及到农业对水环境带来的影响,而且还涉及到对生活用水带来的影响等。改变水质问题不仅要注重局部,还要注意点、面相结合,水体自我恢复和工程措施相结合。

对水环境的改善措施,视不同的具体问题采取不同的措施和办法。如对于湖泊、水库的水质问题,人类活动影响是主要的,这是由于生活用水往往不经处理就排入湖泊、河流,由此造成水污染。对水体造成的污染不仅有直接的还有间接的,后者甚至比前者更为严重,如融雪将地面人类活动聚集的污染物带到河流之中等。

对于水源地、水库水质状况的预测要考虑影响因素的未来变化。对水库水质的分析还要考虑水库运用方式的影响因素。在俄罗斯,水库设计的同时要预测未来水生物水化学的变化状况,要进行水环境评价。

目前,全俄排污总量为150亿m3左右,其中工业占70%;河川径流总量为42700亿m3,没有受污染的径流量约占10%。
研究水库中生物、动物的变化是水文生态研究的主要内容。近年来,全俄水资源综合利用与保护研究总院与荷兰共同研发了提高水库生物变化状况预测精度的方法。

近年来,一些化学、生物制造企业经常造成突发性污染事件,如硫等污染物大量排入河流。另外,矿藏开发对水环境造成的污染也很严重。据略估,俄境内因矿藏开发形成的弃土堆渣有几百亿m3,一些矿场堆渣高度达100m以上,一旦发生坍塌,则会造成严重污染。对矿渣的处理办法一般是修建拦尾矿坝和挖深坑堆埋等。以往尾矿坝用当地材料和废渣修建,地震时易发生液化,在俄罗斯和智利都发生过此类事件。目前,修建尾矿坝一般采取逐渐加高的办法,即先用黏土修低坝,在坝区拦渣沉淀密实后,再用黏土加高坝体。另外,在开新矿时,可以用旧矿洞(坑)作弃渣场所。矿藏开发造成污染的另一种情况是水洗选矿。对这类污染方式的处理办法是将污染水体排放在深坑(池)中,待沉淀后再循环使用。每个矿藏开发企业必须设污水处理池,水体处理必须保证达标。

3 水工程的环境问题

水利工程对径流、泥沙的再调节作用,给下游水质、河床演变等水环境往往带来一系列的问题。近年来,俄罗斯的科学家、工程师及政府官员都关注到了这一问题,相继开展了一系列课题的研究,如涅瓦河河口工程对河流与海洋交换关系的影响及其变化;修建水工建筑物、船闸、泄洪工程等对天然径流过程、水质的影响;水工建筑物对上下游河床演变的影响,包括船闸运用对上下游航道冲淤的影响;库岸崩塌、滑塌机理和治理措施;水库运用对水生生物的影响;水工建筑物泄水对下游河岸变形的作用及护岸措施;调水工程对水文、水生态学问题的影响等。
俄罗斯大江大河河道整治研究已有几十年了。在半个世纪以前,俄罗斯关于河道整治方面研究的不是方案、方法,而是应用基础、工程技术和工程结构等问题。近些年开始转向水利工程对环境影响问题的研究,包括河岸、库岸崩坍,生物种群变化,水质污染等。据对水电站水坝泄水的生态效应研究表明,在进行日调节和周调节时,总会有水电站关闸的机会,即流量为0,此时污染物会骤然停下聚集在坝下。另外,鱼类及其他一些生物往往喜欢迎水上溯,当闸门突然开启时,喜溯水浮游的生物会顶水而上,此时下泄水流将河底沉积物和聚集物掀起,往往引起这些生物中毒致死。因此,在日调节、周调节水闸需要关闭时,下泄流量可以小些,但不宜为0。

另外,通过水库调节运用维持河道天然条件下形成的断面形态有着重要意义,因为这种形态是在长期水沙过程作用下为适应排泄一定洪水泥沙能力的自然优化结果。为此,保持年内一定时期的中水流量是必要的。

近年来,俄罗斯水利专家对冰洪问题也进行了很有成效的研究,包括冰坝、冰塞洪水形成过程、冰洪漫滩的流动过程、冰凌流动过程,以及相关的二维数学模拟等。目前,对全俄大江大河的冰塞、冰坝都作过系统研究,并绘制了全俄冰情图。还通过数学模拟的方法,对大江大河冰塞后,水位抬升值及淹没范围和灾情进行预报。这些任务一般是由俄罗斯紧急情况处理部下达的。

关于河岸变形问题也得到较广泛、深入的研究。河岸变形是一个复杂的力学过程,也是影响河流生态环境的一个重要因素。一般来说,沙质河岸易冲,黏土河岸难冲,而且两者的冲刷机理是不一样的。对于黏土河岸,一旦发生冲刷崩塌,将是一个突变过程,是个力学问题。在此过程中,土的物理特性会发生变化,这种变化是与水位变化密切相关的。伏尔加河下游水库大多有崩塌变形现象。观测试验表明,库岸崩塌主要是岸体土壤的土力学特性发生变化所致。因水库调节运用,岸体时干时湿,引起含水量变化,由此使受力特性变化,而且这种变化比水流冲刷或长期浸泡要大得多。有些水库修了40余年,突然发生库岸崩塌,这就是土壤受力状态变化引起的,这一过程仅根据水沙数学模型是难以预测的。如伏尔加格勒水库建成后,在50000 m3/s流量冲刷下也未出现塌岸现象,但在1979年、1985年和1992年均在黏土体的右岸突然出现宽约200多m的塌岸,而沙质的左岸并未出现塌岸。伏尔加河下游800km的自然河道受上游水库影响沿程冲刷范围约100km,其中部分河岸是壤土,发生周期性塌岸,这往往不是水流冲刷引起的,而是水流浸润、脱水引起的。

4 几点认识与建议

通过对俄罗斯水资源、水工程环境问题的考察分析,得到的主要认识有以下几点:
(1)即使在水资源总量丰富、水资源时空分布不均的国家,水资源管理仍是一个重大课题;在水资源管理方面,加强非工程措施建设是非常重要的。
(2)水资源是牵涉到国家安全的自然资源,尤其对于黄河这一特殊的河流而言,必须进行全流域的统一管理。另外,为解决黄河流域的水资源短缺问题,应当通过建设南水北调这一跨流域工程加以解决或缓解。
(3)对黄河的水环境问题应给予高度关注。黄河的水环境构成因素复杂,应当加强水体重金属、工业污染物、农业面源污染等多方面的监测,多部门、多学科进行联合攻关研究,采取综合措施加以治理和保护。
(4)从中国的实际出发,修建大坝一定要尊重河流规律,不能无限制地调蓄洪水。对维持河流健康生命的造床流量要给予高度重视。造床流量是控制河床演变的第一要素。
(5)修建水库后,不仅要重视水库下游的纵向变形,还要特别重视下游河道的横向(平面)变形,特别是长江三峡水库、黄河小浪底水库修建后,对洪峰削减、含沙量恢复过程中的下游河道平面变形应给予密切关注。
(6)大型水利工程对生态环境会造成一定影响,应给予高度重视。

因而,建议进一步开展下述问题的研究:

(1)南水北调工程对黄河可持续开发利用的作用,以及对我国水资源区域分配再调控的战略作用。
(2)维持黄河健康生命的水环境问题及其治理对策。
(3)黄河水资源不同利用形式及全流域不同区位水资源利用的特征,以及对黄河水资源水环境的影响和相应的管理模式。
(4)大型水利工程对下游水生态水环境的影响再评估及对策,河道整治工程的水环境问题。
(5)调水调沙对黄河下游水环境效应的评价研究。
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