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摘要:对水资源管理者而言,关心的重要方面是气候变化加剧了当前的水资源短缺和增加了洪水风险等问题,使其面临更大的挑战。关键词:气候;变化;水资源;影响
气候变化及其对水资源的影响是国际地学界和水资源管理者关注的共同话题。我国积极应对气候变化影响,跟踪国际前沿,开展了包括气候变化对水资源影响方面的许多研究,在认识气候变化对水资源影响和适应气候变化方面取得许多重要成果。对水资源管理者而言,关心的重要方面是气候变化加剧了当前的水资源短缺和增加了洪水风险等问题,使其面临更大的挑战。结合国内外的新进展,本文扼要总结了气候变化对水管理部门的主要影响和适应气候变化的水资源管理对策。
1 气候变化对水管理部门的影响
1.1 对可利用水量的影响
气候变化对可利用的水量产生影响,影响水资源的供给。满足市政、工业、灌溉、航运、水电和环境等可以利用的水量是各地区最关心的内容。潜在的气候变化包括降水总量、强度、形态、历时的变化,融雪时间的变化,蒸发和散发的变化。这些将影响可利用水量的变化。在我国最明显的例子是气候变化因素导致华北地区来水量的减少,据全国水资源评价最新成果显示,1980—2000 年水文系列与1956—1979 年水文系列相比,分布于北方的黄河、淮河、海河和辽河4个流域降水量平均减少6%,水资源总量减少25%,其中地表水资源量减少17%,特别是海河流域地表水资源量减少了41%。对现有的水库蓄水量的科学利用,地表水和地下水的联合利用和管理,是水管理者采取的优化利用水资源的战略。
1.2 对水资源需求的影响
随着温度升高导致的蒸发与散发的增加,农业灌溉用水的需求可能增加。然而由于二氧化碳浓度的增加,作物对水的利用效率的提高,可能减少这种影响。在一些地区可能经历生长季节的延长,这可能增加对水资源的需求。火力发电对水的需求可能增加或减少,依赖于将来水资源利用效率的趋势,以及新的电站的发展。在降水增多的地区,水资源的需求可能减少,取决于农业和市政部门的适应战略。这些需求的可能变化,要求水管理者重新评估现有水需求管理战略的有效性。
1.3 對水质的影响
气候变化导致的降水和温度变化将对水质产生影响。气温升高将导致水温的增高,影响(动植物的)生活环境的适宜性,影响水化学过程。在湖泊和水库中,水温的改变将影响藻类的潜在暴发,进一步减少水中溶解氧的水平。可利用水量的减少,可能影响河流和湖泊悬浮物、营养物、化学污染物的浓度。降水强度和频率的改变,影响非点源污染。在冰川冰和永久冻土融化的地区,原来固结的土壤可能更加易于侵蚀,改变沉积物的运移,同样对水质产生影响。
2 应对气候变化的水资源管理对策
下面主要从水资源管理和工程建设和运行层面提出适应性措施,提高适应气候变化的能力,减少气候变化的负面影响,保障经济社会的可持续发展。
2.1 水资源综合管理
减少水资源的需求,作为减少由于气候变化引起的被管理水系统脆弱性的一种方式而被提倡。水需求管理是更好地利用水资源,减少污水和增加经济效益的一个战略。通过更有效地配置现有的供给,需求管理实现水资源需求与有限的可利用水资源供给的平衡。下面对需求管理措施进行分析。
减少水资源需求的大部分措施发生在由个体生产者、家庭实施的局地层次。水管理部门不仅需要促进不同部门水利用效率的提高,同时还需要提高其自身水系统的管理和传输效率。国家、省、区域和局地的各级水管理机构间更有效的协调和合作,将有助于资料和信息的交流,提高水资源规划水平。中央政府应在研究开发减少水消耗的先进技术方面发挥主要作用。
2.2 水资源适应性管理
适应性管理是这样一个决策过程,在面临先前管理实施结果和其他信息增加时灵活调整决策制定过程。适应性管理提供了一个稳健决策标准的框架。适应性管理一般为6 个步骤的循环过程:①评估问题,②设计,③实施,④监测,⑤评估,⑥调整。适应性管理已被应用到评估不同的水库下泄方案对提高下游水生生态系统的影响。实际上适应性管理可以被应用到任何的对于将来存在不确定的动态系统。随着水资源日益紧缺,适应性管理可能得到更广泛的应用。
2.3 加强水利工程设施建设
管理现存的水利工程包括及时维护、改造和升级,确保应对一系列潜在气候波动的适应性。例如我国大部分的水利工程建于大跃进时期,水利工程老化,需要维护、改造、维修加固。在现在气候条件下,这些工程可能很难在设计水平进行运行,在将来气候变化的情况下,工程运行将更难实现预期目标。对气候变化一个重要的适应措施是评估现存工程,如水库大坝、防洪堤等由于洪水的量级、频率和历时变化可能增加的潜在风险。满足工程目标的备选战略需要进行评估,这可能导致水利工程设施的改变。
减少单一供给水源风险的一个战略是供水水源的多样化,这个途径包括建设新的地表水和地下水储存。地表水和地下水的联合管理有助于地下水的补给。淡水供给另一个来源是海水淡化。海水淡化厂建设和运行需要大量的资本投入和消耗大量的能源,但生产单位淡水的成本已明显下降。含盐水的淡化同样适用于地下咸水。其他增加水供给的途径包括水循环利用,污水处理再回用。
气候变化及其对水资源的影响是国际地学界和水资源管理者关注的共同话题。我国积极应对气候变化影响,跟踪国际前沿,开展了包括气候变化对水资源影响方面的许多研究,在认识气候变化对水资源影响和适应气候变化方面取得许多重要成果。对水资源管理者而言,关心的重要方面是气候变化加剧了当前的水资源短缺和增加了洪水风险等问题,使其面临更大的挑战。结合国内外的新进展,本文扼要总结了气候变化对水管理部门的主要影响和适应气候变化的水资源管理对策。
1 气候变化对水管理部门的影响
1.1 对可利用水量的影响
气候变化对可利用的水量产生影响,影响水资源的供给。满足市政、工业、灌溉、航运、水电和环境等可以利用的水量是各地区最关心的内容。潜在的气候变化包括降水总量、强度、形态、历时的变化,融雪时间的变化,蒸发和散发的变化。这些将影响可利用水量的变化。在我国最明显的例子是气候变化因素导致华北地区来水量的减少,据全国水资源评价最新成果显示,1980—2000 年水文系列与1956—1979 年水文系列相比,分布于北方的黄河、淮河、海河和辽河4个流域降水量平均减少6%,水资源总量减少25%,其中地表水资源量减少17%,特别是海河流域地表水资源量减少了41%。对现有的水库蓄水量的科学利用,地表水和地下水的联合利用和管理,是水管理者采取的优化利用水资源的战略。
1.2 对水资源需求的影响
随着温度升高导致的蒸发与散发的增加,农业灌溉用水的需求可能增加。然而由于二氧化碳浓度的增加,作物对水的利用效率的提高,可能减少这种影响。在一些地区可能经历生长季节的延长,这可能增加对水资源的需求。火力发电对水的需求可能增加或减少,依赖于将来水资源利用效率的趋势,以及新的电站的发展。在降水增多的地区,水资源的需求可能减少,取决于农业和市政部门的适应战略。这些需求的可能变化,要求水管理者重新评估现有水需求管理战略的有效性。
1.3 對水质的影响
气候变化导致的降水和温度变化将对水质产生影响。气温升高将导致水温的增高,影响(动植物的)生活环境的适宜性,影响水化学过程。在湖泊和水库中,水温的改变将影响藻类的潜在暴发,进一步减少水中溶解氧的水平。可利用水量的减少,可能影响河流和湖泊悬浮物、营养物、化学污染物的浓度。降水强度和频率的改变,影响非点源污染。在冰川冰和永久冻土融化的地区,原来固结的土壤可能更加易于侵蚀,改变沉积物的运移,同样对水质产生影响。
2 应对气候变化的水资源管理对策
下面主要从水资源管理和工程建设和运行层面提出适应性措施,提高适应气候变化的能力,减少气候变化的负面影响,保障经济社会的可持续发展。
2.1 水资源综合管理
减少水资源的需求,作为减少由于气候变化引起的被管理水系统脆弱性的一种方式而被提倡。水需求管理是更好地利用水资源,减少污水和增加经济效益的一个战略。通过更有效地配置现有的供给,需求管理实现水资源需求与有限的可利用水资源供给的平衡。下面对需求管理措施进行分析。
减少水资源需求的大部分措施发生在由个体生产者、家庭实施的局地层次。水管理部门不仅需要促进不同部门水利用效率的提高,同时还需要提高其自身水系统的管理和传输效率。国家、省、区域和局地的各级水管理机构间更有效的协调和合作,将有助于资料和信息的交流,提高水资源规划水平。中央政府应在研究开发减少水消耗的先进技术方面发挥主要作用。
2.2 水资源适应性管理
适应性管理是这样一个决策过程,在面临先前管理实施结果和其他信息增加时灵活调整决策制定过程。适应性管理提供了一个稳健决策标准的框架。适应性管理一般为6 个步骤的循环过程:①评估问题,②设计,③实施,④监测,⑤评估,⑥调整。适应性管理已被应用到评估不同的水库下泄方案对提高下游水生生态系统的影响。实际上适应性管理可以被应用到任何的对于将来存在不确定的动态系统。随着水资源日益紧缺,适应性管理可能得到更广泛的应用。
2.3 加强水利工程设施建设
管理现存的水利工程包括及时维护、改造和升级,确保应对一系列潜在气候波动的适应性。例如我国大部分的水利工程建于大跃进时期,水利工程老化,需要维护、改造、维修加固。在现在气候条件下,这些工程可能很难在设计水平进行运行,在将来气候变化的情况下,工程运行将更难实现预期目标。对气候变化一个重要的适应措施是评估现存工程,如水库大坝、防洪堤等由于洪水的量级、频率和历时变化可能增加的潜在风险。满足工程目标的备选战略需要进行评估,这可能导致水利工程设施的改变。
减少单一供给水源风险的一个战略是供水水源的多样化,这个途径包括建设新的地表水和地下水储存。地表水和地下水的联合管理有助于地下水的补给。淡水供给另一个来源是海水淡化。海水淡化厂建设和运行需要大量的资本投入和消耗大量的能源,但生产单位淡水的成本已明显下降。含盐水的淡化同样适用于地下咸水。其他增加水供给的途径包括水循环利用,污水处理再回用。