【摘要】本文在定义流域水环境管理相关概念和阐述其内涵的基础上，基于流域的“自然-社会”二元水循环理论，提炼流域水环境系统的关键要素与过程，分析驱动水环境发生变化的主要因素，探寻流域水环境问题产生的症结所在，然后针对水的“量”与“质”两个方面，运用开放性复杂巨系统方法论，构建流域水环境管理的一般性研究框架。

【关键词】流域；水环境管理；一般性研究框架

A preliminary study for the general research framework of watershed water-environment management

Jiang Jingyuan

Guangdong Provincial Academy of Environmental Science Guangzhou 510045

【Abstract】 Based on the definition of watershed water-environment management， the key constituents and processes of watershed water-environment system were extracted by using the theory of nature-society dualistic water cycle， and the main factors causing water problems were analyzed. Finally， the general research framework of watershed water-environment management was constructed in terms of both water quantity and water quality by using the methodology of complicated open giant system.

【Key words】 Watershed； Water-environment management； General research framework

前言

20世纪中叶以来，随着经济快速发展和人口剧增，人类对自然资源利用和环境破坏的强度不断加大，生态环境问题日益突出，逐渐引起人们对环境保护的重视。1972年，具有里程碑意义的联合国人类环境会议在瑞典斯德哥尔摩召开，与会各国代表共同发表了《人类环境宣言》，强调在保持经济发展的同时，必须高度重视生态环境保护。而1992年在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展大会，讨论并通过了《里约环境与发展宣言》与《21世纪议程》等纲领性文件，明确提出了“可持续发展”的新战略和新理念，并认识到解决日益严重的人口、资源、环境与发展问题的有效途径是以流域为单元对自然资源、生态环境及经济社会发展进行系统的综合管理[1]。

近年来我国环境保护虽然取得积极进展，但环境污染形势严峻的状况仍未改变，主要表现在主要水系污染未能得到有效遏制、湖泊水库富营养化问题突出、饮用水源的环境安全受到威胁和流域生态用水无法保障等方面。当前，流域内水环境所面临的一系列问题已经成为我国社会经济发展的重大瓶颈。

传统上，我国的水环境管理主要是以行政辖区为边界实施的[2]，目标集中在特定的污染源/排污口或水体上，方法上以实施污染治理工程措施为主。这一管理方法对解决局部问题可能有效，但總体上未能摆脱重走发达国家“先污染，后治理”的道路，不能从根本上解决问题。面临着越来越大的人口压力和经济发展需求，仅仅开展污染治理已无法有效应对水环境领域存在的问题以及社会经济发展对水环境的更高要求，因此，在流域尺度开展系统性和预防性的水环境管理就显得十分重要和迫切[3]。

我国在“十五”期间以及之前的研究中，更多地将重心放在单个污染的治理上，而忽视了从全流域尺度开展综合性和交叉性的研究。我国“十一五”期间确定以流域为单位进行容量总量控制，首次提到并设立在流域尺度开展污染治理和生态系统管理的相关专题，标志着我国的水环境管理已步入流域尺度的新阶段。但从总体上看，我国流域管理的相关研究尚处于起步阶段，有关流域水环境管理方面的研究相对零散，未能很好地把握流域水循环多系统与多层次的特征，并将其体现在水环境的全流域、全要素、全过程的控制管理上，缺乏系统的理论框架和内容体系。

1 流域水环境管理概念辨析

水量与水质是水这一客体不可分割的两种属性，水资源和水环境都具有量与质的特性，都受到各种自然因素和人类活动的影响，两个概念间的内涵存在大量交叉，难以截然分开。因此，水资源管理与水环境管理的对象和内容之间也存在许多交叉重叠，其内涵因管理的实施者而异。目前我国水环境管理主要由环保部门负责，侧重水质管理和环境效益，偏向对污染的预防和治理，核心是对各种污染和破坏水环境的行为的控制。水资源管理主要由水利部门负责，侧重水量管理和经济效益，偏向对水资源的经济性开发利用，核心是规范各种开发利用行为，以实现水资源的可持续利用。

我国现行的水资源管理与水环境管理体制，在一定程度上割裂了水的“量”与“质”两个密切相关的属性，虽然能发挥不同部门的管理优势与技术，但同时也容易造成水量与水质不能有效兼顾，最终水环境质量下降、水资源枯竭的后果[4]。因此，科学有效的水环境管理应当有别于传统上管理基本只围绕水质保护的做法。

本文对流域水环境管理定义如下：流域水环境管理是在流域尺度上，基于水的循环特性，把自然水文过程、水资源开发利用、污染产生和排放等各部分视为有机整体，在现状分析的基础上，考虑自然条件变化和社会经济发展的影响，模拟、预测水环境系统的变化趋势，综合运用技术、经济、法规、政策、公众参与等多种手段，研究与调控流域空间范围内的水量和水质，以实现水体的水质水量满足生态用水、生活用水及生产用水的规划和决策过程。

2 流域水环境系统的关键要素与过程

在不受人类活动干扰的情况下，流域环境中各种形态的水通过蒸发蒸腾、水汽输送、凝结降水、植被截留、地表填洼、土壤人渗、地表径流、地下径流和湖泊海洋蓄积等环节，周而复始地发生相态转换和运动。人类活动打破了流域自然水循环系统原有的规律和平衡，极大地改变了降水、蒸发、人渗、产流和汇流等水循环各个过程，使原有的流域水循环系统由单一的受自然主导的循环过程转变成受自然和社会共同影响、共同作用的新的水循环系统，这种水循环系统称为流域“自然一社会”二元水循环系统[5]。

流域水环境系统就是以“自然一社会”二元水循环为纽带，自然与社会、经济活动在流域中相互联结，并互相影响而形成的一个复杂的自然、社会、经济综合系统。本文基于流域的“自然-社会”二元水循环理论，对流域水环境系统的关键要素与过程进行分析，结果如图1所示。

3 流域水环境变化的驱动因素

流域水环境变化是自然条件、社会、经济、科技、文化、政策法规、管理措施等众多因素综合作用的结果，过程十分复杂。针对水的“量”与“质”两个方面，结合流域水环境的关键要素与过程，对驱动流域水环境发生变化造成水量、水质问题的主要因子进行分析，探寻流域水环境问题产生的症结，结果如图2所示。

流域水环境问题的直接动因包括气候变化、水动力条件改变、社会经济发展对水资源粗放的索取和利用、生活和生产排放的点源污染负荷增加、土地高强度开发利用改变下垫面条件进而导致的非点源污染加剧等。总的说来，人类活动强度超出了水资源承载能力和水环境容量是造成流域内水环境问题的根本原因。

4 流域水环境管理的一般性研究框架

要实现有效的流域水环境管理，需要解答以下关键问题：（1）如何评价研究流域水环境目前的状态，诊断存在的主要问题？（2）如何预测分析流域水环境未来的发展趋势及其影响？（3）现有对策措施能否应对已有及未来可能出现的流域水环境问题？如不能，那么应该采取什么样的对策措施？对于不同的流域管理情景，流域各子系统会有什么样的响应？（4）如何进行方案优选，为管理者提供决策支持？

流域作为一个相对独立的自然—社会—经济复合系统，成为大气圈、岩石圈、陆地水圈、生物圈和人文圈相互作用的联结点，是各种人类活动和自然过程对环境影响的汇集地和综合反映，是一个要素众多、关系错综、目标功能多样的复杂开放巨系统。我国著名科学家钱学森提出了处理开放的复杂巨系统的方法[6]，即定性定量相结合的综合集成方法，通过将专家群体（ 各种有关的专家） 、数据和各种信息与计算机技术进行有机结合， 综合各种学科的科学理论和人的经验知识，采取既从整体到部分从上而下，又自下而上由部分到整体的研究路线，最终实现从整体上研究和解决问题的目的。

综合流域水環境系统的关键要素与过程、流域水环境问题的成因分析，针对流域水环境管理所要解决的关键问题，运用开放性复杂巨系统方法论，本文构建了流域水环境管理的一般性研究框架，如图3所示。

流域水环境管理应当涵盖的主要研究内容和基本研究步骤包括：

（一）开展流域水环境基础资料收集与调查。

（二）构建流域社会经济发展模型，对现状及规划年限的需水量及污染负荷进行核算与预测。

（三）构建流域-水体连接模型，包括：（1）建立流域分布式水文模型，对流域流域水循环的植物截留、下渗、土壤蓄水量、蒸散发、地表径流、壤中流等众多水文过程以及污染物的输移进行定量描述与模拟；（2）建立水体的数学模型，对水动力状况以及污染物的迁移转换过程进行定量描述与模拟；（3）计算流域水资源承载能力与水环境容量；根据需水量及污染负荷核算结果，对流域现状的水资源与水环境容量使用情况进行分析，分析流域主要环境问题及成因。

（四）预测规划年限内自然、社会、经济变化对流域水量水质的影响，包括：（1）利用建立的流域分布式水文模型，研究气候与土地利用变化对流域径流和非点源污染产出的影响；（2）结合需水量及污染负荷预测结果，对规划年限内水资源与水环境容量使用的情况进行预估，分析流域水环境未来可能面临的问题。

（五）提出流域水环境管理对策，并对各种对策措施的实施效果进行模拟及综合评价，包括：（1）根据水资源与水环境容量使用情况的分析预估结果，提出相应的流域水环境管理对策；（2）利用建立的流域-水体连接模型，对各种管理对策的实施效果进行模拟；（3）基于DPSIR框架选择评价指标，对流域水环境管理对策进行综合评价，进行方案优选，为管理者提供决策支持。

5 结论

本文对流域水环境管理的一般性研究框架进行了探讨研究，提出流域水环境管理应当涵盖的主要研究内容和基本研究步骤，构建的框架中所含的研究要素包括分析流域水环境自然、社会、经济复合系统的主要动力过程，提取关键因素进行概念模型、数值模型以及评价模型的构建，对关键因素、过程和结果进行相应地合理地定性描述及定量表达；通过流域建模及仿真，经济、科学、高效地分析流域水环境问题及其成因，对流域未来的环境条件以及社会经济发展状况进行预测，分析和比较备选决策方案实施的可能后果，从而选择最佳的决策方案或对决策方案进行合理调整，减少流域决策实施的盲目性，以期最终实现流域可持续发展的终极目的。该框架能为实施将水环境保护、水资源开发利用与自然-社会-经济综合系统紧密结合起来的流域水环境管理提供技术支撑。

参考文献：

[1]杨桂山， 于兴修， 李恒鹏等. 流域综合管理发展的历程、经验启示与展望[J].湖泊科学， 2004，（16）：1-10.

[2]薄燕怀. 实施水环境全流域管理的初步研究[J]. 安徽师范大学学报（自然科学版），2000，（04）：362-364.

[3]王赫. 我国流域水环境管理现状与对策建议[J]. 环境保护与循环经济，2011，（07）：62-65.

[4]匡耀求，黄宁生. 中国水资源利用与水环境保护研究的若干问题[J]. 中国人口.资源与环境，2013，（04）：29-33.

[5]王浩，贾仰文. 变化中的流域“自然-社会”二元水循环理论与研究方法[J]. 水利学报，2016，（10）：1219-1226.

[6] 钱学森，于景元，戴汝为. 一个科学新领域——开放的复杂巨系统及其方法论[J]. 自然杂志，1990，（01）：3-10+64.

作者简介：蒋婧媛（1985-），女，博士，工程师，研究方向为流域水环境模拟。