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摘要:建立了流域水資源數量與質量聯合評價方法,提出了河流水資源靜態資產負債與不考慮年間降水影響的動態資產負債概念。根據沂河流域2008年、2010年、2012年、2014年水功能區資料以及逐月降水徑流資料,對該流域水資源進行了資產負債計算。結果表明:2008年、2010年、2012年、2014年沂河水資源靜態凈資產分別為-3.96億、-0.84億、4.01億、4.52億m3;利用降水距平扣除42.29%的降水影響后,水資源動態凈資產分別為-4.53億、-0.37億、3.91億、5.48億m3,呈持續增加趨勢,表明沂河水質逐步改善。
關鍵詞:水質;水量;河流資產負債;降水影響;沂河
水資源可以理解為可被利用或有可能被利用的、有足夠數量和可用的質量水源,也就是一個關于質量和數量的集合[1]。根據該定義,水資源的功能即在某一地點能滿足某種用途,水資源的豐富與否主要取決于水質與水量這兩個方面[2]。2015年,國務院辦公廳了《編制自然資源資產負債表試點方案》,旨在通過調查填寫區域內水資源存量及變動表、水環境質量及變動表,應用函數或模型,評價區域水資源資產負債情況及區域可持續發展能力[3-4]。簡而言之,水資源資產負債表體現的是在一定時間、空間內具有足夠數量的能滿足某種用途的可用水,它通過“質”與“量”的函數來表達[5-6]。如何從水質水量相結合的角度正確評價一條河流的水資源資產負債情況,對改善河流水質、合理利用有限的水資源有著重要的意義。對于將水質與水量結合起來進行水資源綜合評價,國內外已經開展了許多研究:LuitenJ.P.A.等[7]在利用模型模擬地表水水質水量的基礎上,對荷蘭的地表水管理政策進行了分析;夏星輝等[8]在分析河水滿足人類用水和河道生態需水雙重功能的前提下,提出了河水生態功能強度的概念及結合生態需水的流域水資源數量與質量聯合評價方法;張永勇等[9]將分布式水量水質耦合模型引入水資源評價中,提出了基于水循環過程的水量水質聯合評價方法。這些研究工作多針對一種或兩種水質指標,沒有考慮多種水質指標可能超標時的水質水量綜合評價,也未考慮降水因素對評價結果的影響。筆者以河流水資源水質水量綜合評價方法為基礎,提出河流水資源靜態與動態資產負債計算方法,并以沂河為例分析河流水資源時空變化,探討其水資源資產和負債情況。
1研究方法
河流水資源價值的計算結果受水量、水質的共同影響[10],這與水資源資產負債表的內涵相同,故而引用河流水資源資產和河流水資源負債的概念分析河流水量、水質和水資源現狀。本文將河流水資源資產定義為:降水形成的、賦存于河流中的地表水,以水的數量及質量來衡量;河流水資源負債定義為:人類經濟活動對水資源數量、水環境質量帶來的不利影響,包括水資源過度消耗造成的對水循環過程及水資源可再生能力的損害、向天然水體過度排放污染物造成的水環境容量的降低。其中,河流資產負債可以進一步細分為未平衡降水影響的靜態資產負債以及平衡降水影響的動態資產負債。
1.1河流水資源靜態
資產與靜態負債計算1.1.1靜態資產計算方法對于不同水功能區,其功能定位為農業、工業和生活用水時,其水體用途要求的水質必須分別至少為Ⅴ、Ⅳ和Ⅲ類水[11]。水功能區現狀水質等于目標水質時,可以滿足一定的生產、生活需求,擁有了水資源基本資產;當功能區現狀水質優于目標水質時,水資源資產相應增加[4,7],出現盈余部分。
1.1.2靜態負債計算方法
若水功能區現狀水質沒有達到目標水質的要求,則說明水功能未能滿足當前的生產、生活需求,形成了水資源負債[7],計算方法同式(1)。但由于劣Ⅴ類水的水功能區存在劃分不夠細致的問題,不同的超標倍數對應的負債不同,因此根據2008—2014年《山東省水質通報》中河流水功能區主要污染物超標倍數。
1.2河流水資源動態
資產負債計算目前評價河流治理情況時,往往受降水因素的影響較大。豐水年時,河流徑流量相對較大,水質會比枯水年的好。因此,本文考慮平衡降水因素的影響,著重考慮每年河流的治理狀況,提出一種河流動態資產負債計算方法。首先通過Mann-Kendall法(簡稱M-K法)尋找序列變異突變點,具體方法見參考文獻[13-15]。通過突變點分析,計算出受人類活動影響階段的還原徑流量,進而計算出降水量對徑流量的貢獻率[16]。目前,關于降水量和人類活動對徑流影響的定量研究有很多。
2實例應用
2.1河流概況
沂河是山東省境內發源的第一大河[21]。隨著沂河流域社會經濟的發展,對水資源的依賴程度日益增強,水資源利用量保持上升趨勢[22]。沂河流域受地形與降水等因素影響,徑流年內波動劇烈,豐水期徑流量較大,易造成難以利用的洪水資源;而枯水期徑流量偏小,部分河段甚至出現斷流,影響了河流健康與流域經濟的發展。因此,通過分析沂河徑流的年際變動及年內分配的特點與規律,有針對性地計算其生態基流量,成為利用與保護沂河水資源的關鍵。
2.2河流水資源靜態資產負債計算
通過式(1)~式(5)計算沂河2008年、2010年、2012年、2014年水資源靜態資產負債,結果見表1。可以看出,2008年和2010年沂河水資源靜態負債大于靜態資產,水資源靜態凈資產分別為-3.96億、-0.84億m3。隨著沂河水質逐步改善,水資源資產不斷增加、負債逐年減少,2012年和2014年水資源靜態資產大于靜態負債,靜態凈資產分別為4.01億、4.52億m3。水資源資產增加與負債減少表明,近年來沂河水環境正在逐漸改善。
2.3河流水資源動態資產負債計算
2.3.1徑流變異的貢獻率計算
對沂河流域1955—2014年逐年流量序列通過M-K法進行變異診斷分析,結果見圖1。從圖1可以看出,UF和UB曲線的交點在1967年,經過查證,1967年沂河流域建成了高胡、施莊、書房、劉莊、黃土山、朱家坡、紅旗7座中型水庫,對河水流量造成擾動[23],故選取1967年為該時段突變點較為可靠。根據突變點前1955—1966年下墊面情況,以還原徑流量為因變量(y)、降水量為自變量(x)建立降水—徑流關系式(見圖2)。利用式(6)計算降水量、人類活動對徑流變異的貢獻率,結果見表2。由表2可知,與突變點前的1955—1966年相比,2008—2014年的還原流量基本持平,實測流量減小明顯。2008—2014年對徑流的影響中,降水量貢獻率為42.29%,人類活動貢獻率為57.71%。
2.3.2河流動態資產負債計算
(1)年際變化。利用式(7)計算沂河逐月降水量距平,結果見表3。由表3可見,2008年、2012年降水較為豐沛,2010年、2014年降水較為稀少,在條件不同的情況下難以客觀地評價河流水資源管理的好壞。通過式(8)計算沂河平衡降水因素影響后的水資源動態資產負債,結果見表4。由表4可見,沂河水資源動態資產與負債年際波動較大,但水資源動態凈資產保持穩定上升的趨勢。在平衡降水因素對計算結果的影響下,可以進一步評價當地每年水資源管理情況。2012年為豐水年,2014年為枯水年,其靜態凈資產分別為4.01億、4.52億m3(見表1),相差不大;通過平衡降水量對河流資產負債的影響之后,計算出2012年與2014年動態凈資產分別為3.91億、5.48億m3(見表4)。可以得出,在2014年沂河流域降水較少的情況下,河流水質優于2012年的,表明動態凈資產可以排除降水的干擾,直觀反映管理者對河流水環境的治理能力。
(2)年內變化。為了進一步分析水資源凈資產負債的年內變化趨勢,計算了2008年、2010年、2012年、2014年沂河逐月凈資產與負債,結果見表5。每年7—9月為沂河汛期,河水流量增大,應嚴控污染物入河量、對河流水質狀況進行調控,使之達到目標水質,這是增加河流水資源資產最直接的措施;10月—次年2月沂河水資源負債與資產虧缺減少,但因水量較小,故可利用的達標水不多,水質水量不能同時達到最佳狀態;3—4月沂河水資源負債呈明顯上升趨勢,應加強水質斷面日常監測與排污口水質監控,掌握水質變化情況并及時預警。從凈資產的年內波動來看,如果能對沂河沿岸排污進行合理的時空優化,就能減少水資源凈資產虧缺,增加具備水資源功能的水量,從而改善沂河流域水資源短缺的局面。
2.3.3分析與討論
為了驗證計算方法的合理性,計算了沂河2008年、2010年、2012年、2014年水功能區達標率以及年徑流量,結果見表6。由表6可知,在沂河年徑流量波動較大的情況下,水功能區達標率明顯提高,表明本文評價結果與沂河實際情況比較吻合。水功能區達標率僅能體現水質達標情況,未能體現水質優于標準的情況。河流水資源資產負債計算方法能彌補這一缺陷,提供更為多樣化的水資源水質水量量化信息(見表1、表4),能夠提供河流逐月靜態與動態水資源資產負債變動情況(見表5),為水資源的規劃、開發、管理與保護提供更加有用的信息。
3結語
(1)2008年、2010年、2012年、2014年沂河水資源靜態凈資產分別為-3.96億、-0.84億、4.01億、4.52億m3。河流水資源資產增加、負債減少,表明近幾年沂河流域水量與水質管理方面逐漸改善,這與樊振生等[24]研究沂河臨沂段得出的結論一致。為更客觀地評價河流水資源管理的好壞,進一步計算了平衡降水量影響的水資源動態凈資產,2008年、2010年、2012年、2014年分別為-4.53億、-0.37億、3.91億、5.48億m3。隨著沂河水資源資產不斷增加和負債逐年減少,在平衡降水量影響的情況下,沂河的水質水量逐步改善,說明近幾年沂河水資源水量水質管理得當。綜上所述,沂河流域應保持目前水功能區管理狀態,對污染物排放進行合理的時空優化,增加沂河水資源資產的水量,逐步緩解沂河水資源供需之間的矛盾。
(2)研究實例表明,河流水資源資產負債計算方法簡單易行、便于推廣。評價結果能定量反映河流綜合水資源資產變化情況,為河流水資源綜合評價、整體規劃與開發利用提供了一種新的思路。但是,該方法只進行了實物量資產負債的研究,關于價值量資產負債的研究有待以后深入開展。
參考文獻:
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[4]江東,卓君,付晶瑩,等.面向自然資源資產負債表編制的時空數據庫建設[J].資源科學,2015,37(9):1692-1699.
作者:楊裕恒;曹升樂;李晶瑩;程雨菲;劉陽 單位:山東大學