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今天小编给各位分享水资源短缺风险综合评价的知识,文中也会对其通过张强|我国水治理现状分析、规律认识及对策建议和中国水资源现状等多篇文章进行知识讲解,如果文章内容对您有帮助,别忘了关注本站,现在进入正文!
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一、张强|我国水治理现状分析、规律认识及对策建议
在全球变暖影响下,暴雨、热浪等极端水文气象事件时空演变格局发生明显变异,引发旱涝急转等新的水文气象现象,导致洪旱灾害在区域乃至全球范围愈加频繁,给人们生产生活造成重要影响,导致生命及财产重大损失。北京师范大学地理科学学部张强教授在《国家治理》周刊撰文,深入探讨如何系统性、全链条推进新时代水治理体系建设,以应对气候变化、有效防御重大自然灾害风险、及时缓解洪旱灾害带来的诸多负面影响。
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洪涝灾害是全球性的重要自然灾害。据全球灾害数据平台统计,在2011-2020年间,全球共发生了1416次洪涝灾害事件。2021年上半年的洪涝灾害更为猖獗。2021年7月15-17日,连续强降雨事件导致欧洲多地发生严重洪涝灾害,造成德国133人丧生,欧洲153人身亡。据预测,在未来气候变化情景下,若维持现有防洪设施,21世纪中后期的全球人口和全球年均GDP对洪涝灾害的暴露度将增加0.3%-1%。值得注意的是,旱灾也是重要自然灾害之一,对农业生产、生态环境等产生严重影响。1998-2017年,干旱造成至少1240亿美元的经济损失,超15亿人口受到影响。未来的干旱会带来更加严峻的挑战,研究表明,东南亚、欧洲中西部、美国东部以及南美沿海地区会面临巨大的社会经济风险。在全球升温1.5℃的情景下,中国干旱灾害造成的损失将增加至2010年的3倍。辩证的看待洪涝和干旱灾害事件的关系,能为我们深入理解和推进多维度、全方位水治理方案提供重要决策支撑。
我国水生态与水治理现状
我国幅员辽阔,地形地貌复杂,气候类型多样,时空分布不均的降水造就了我国多样的旱涝时空格局。1950年以来,我国气候总体维持“北旱南涝”的时空格局,但存在由“北旱南涝”向“北涝南旱”系统转变的可能。2020年我国气象干旱区域性和阶段性特征明显:长江以北多地在4月中旬至夏初出现阶段性干旱;西南部分地区在春夏季发生气象干旱;东北、华南夏季遭遇严重伏旱;华南、江南等地在秋冬季发生气象干旱。除了自然因素外,大面积围湖造田、高强度大范围城市建设、城市设施改造等多重人为因素导致水域面积显著缩减,地表植被破坏严重,泄洪能力愈益减弱,进而导致我国洪涝灾害频繁发生,“小水大灾”现象日益频繁,如何予水以空间,实现人水和谐,是新时代重要的治水议题。
近几年,极端水旱灾害频发,暴雨等极端降水事件引起城市洪涝、大坝决堤、洪水泛滥。仅2021年上半年,黑龙江洪涝灾害已造成4.2万人受灾,1.9万人紧急转移安置,农作物受灾面积60千公顷,直接经济损失2.2亿元;内蒙古自治区呼伦贝尔市4.7万人受灾,51.6千公顷农作物受损,直接经济损失1.1亿元;2021年入夏以来,全国多地开启了暴雨模式,7月20日,河南郑州遭受“千年一遇”级别的暴雨,郑州单日降水量最大值高达552.5毫米,受灾人口高达3.6万人。除洪涝灾害外,旱灾及热浪与干旱的复合型灾害则会造成农作物减产歉收、区域性水资源短缺等。2010年云南遭遇特大旱灾,造成全省742万人、459万头大牲畜饮水困难,小麦受灾面积达3148万亩;2019年南方地区旱魃为虐、焦金流石,受灾面积达7838千公顷。
涉水问题简言之是“水多、水少、水脏和水浑”的问题,但过去多强调水环境与水污染的治理,如2015年2月,中央政治局常务委员会会议审议通过《水污染防治行动计划》,即为“切实加大水污染防治力度,保障国家水安全”而制定的法规。上述解决的主要是“水脏与水浑”的问题,而“水多水少”的问题当中,“水少”的问题已受到较多关注,如2011年中央一号文件明确提出的实行最严格的水资源管理制度,通过建立“三项制度”,确立“三条红线”,着力改变当前水资源过度开发、用水浪费、水污染严重等突出问题。当前洪涝灾害日益严峻,治理“水多”的问题已迫在眉睫。上述水治理均有所倚重,在全球变暖的大背景下,以系统性、全局性思路,全面推进多维度、全方位的“人水和谐”治水方略,是落实新时代总体国家安全观的重大需求。
习近平总书记指出,“同自然灾害抗争是人类生存发展的永恒课题”。中华民族的发展史是一部与洪旱灾害的斗争史,从大禹治水到太守李冰修建都江堰,从三峡工程到南水北调,中华民族积累了丰富的水治理经验,是中华民族水治理的宝贵财富。随着城市化发展和社会进步,城市的洪涝治理与应对、农牧业的干旱预警与防灾减灾,对水治理提出了更高的要求。
建设美丽中国,不仅要做好水生态,杜绝水污染,也要重视水灾害防治。在快速城市化和全球暖化的大背景下,原有治水功能与实际需求的平衡被打破,城市洪水防御和调度能力下降。这些非常严峻的挑战摆在我们面前,贯彻落实总体国家安全观,做好科学水治理,将“以人为本”“人水和谐”理念贯穿新时代水治理方略中,是新时代水文化的内涵,更是新时代国家安全的重大需求。
系统推进水治理体系建设
针对近年来极端水灾害事件易发频发态势,需要将系统论思维融入到水治理工程,分析水治理系统覆盖的各个环节和不同要素对象,从宏观到微观、从结构到功能,研究水治理系统内部相互关系和变动规律,从系统整体优化的角度改进和提升水治理体系建设。在以往的水治理过程中,多强调“水资源利用、水污染治理和水生态环境保护”;但在全球变暖的大背景下,极端灾害天气频发所带来的“水多、水少”的问题,需要深化对洪旱灾害的认识、强化水治理体系建设。
水治理系统性建设要深刻认识“人地和谐”“人水和谐”的本质,从自然到人文、从流域面到城市点,构筑起水治理和谐统一的价值观、生态观、和谐观和安全观。在水治理体系建设中,要综合考量污染防治、生态修复、环境管理和水量调度等全要素,研究分析流域水系统、城市水系统、农田水系统等全要素、多维度、全链条的水系统演变过程和趋势,体现水治理思路的系统性、全局性,要统筹考虑整个流域上下游治理的关系、流域尺度与城市尺度解决问题的措施异同、流域规划与城市规划的协同、防洪与抗旱等基本点,贯彻好水治理体系建设的一致性和连贯性,做到科学治理、久久为功。
推进水治理体系建设,具体来讲体现在四个方面:一是流域尺度的防洪抗旱统筹体系;二是城市排水防涝工程体系;三是水灾害应急管理体系;四是群众防灾救灾观念体系。用统筹的方式与系统论的思维来应对水灾害,建立健全流域范围内洪旱统筹水治理体系,加强城市排水防涝工程体系建设的同时提高洪、旱、涝等水灾害应急管理与应急处置水平,加强群众防灾救灾观念意识。
促进人水和谐,最大化水资源效益
全面改变“人水争地”的局面,在流域治理上要给河流以空间,给洪水以出路;在城市建设中,要全面规划城市水域,合理统筹城市防洪排涝与城市土地利用以及城镇化发展的关系,全面推进“人水和谐”治水方略。具体来讲,在流域尺度上,要加强水利工程建设,科学规划和管理防蓄洪工程体系,充分发挥水库等工程设施的调洪、蓄洪作用;合理设置分洪区,加强洪水生态屏障建设。在城市尺度上,改善城市周边的江河湖泊水系水资源涵养水平,提升其行洪、泄洪以及区域滞洪能力。
人水和谐发展需要多措并举
“人水和谐”治水理念符合新时代可持续发展的要求,强调自然、生态与景观相融合,综合水利工程及生态措施减轻洪旱灾害风险,确保人民生命财产安全,提升人民群众的生活质量。促进人水和谐,减轻洪涝灾害风险的方式包括建立蓄滞洪区、加强城市地下排水设施、恢复湿地等。
蓄滞洪区的建立能有效防范洪涝灾害。制定蓄滞洪区的防洪工程,需要因地制宜,综合考虑其所处地区的洪灾风险、城市所在区域的地质地形条件和社会经济发展状况、洪水发生规律等因素,建立合理的蓄水与排水规划,保障城市防洪安全,确保蓄滞洪区及时有效地发挥减轻城市内涝的作用。
城市化建设过程中大量的硬化路面,使地表渗水蓄水能力下降,地表排水压力增大,在发生极端降雨时,地面在短时间内即可汇聚大量雨水,大量雨水无法及时排出,进而致涝。城市排水防涝工程体系建设中,根据城市地形地貌,有计划分步骤开展雨水收集、地下蓄水池等基础设施,加强城市蓄水与排水设计,恢复并增加已有水域,构建“源头减排、管网排放、蓄排并举、超标应急”的城市排水防涝工程体系;加强城市的地下储水设施建设,采用新型易渗透材料铺装城市道路以及增加地下排水设施的容量与密度,便于极端降雨发生时储存大量洪水为可利用资源,并将过剩洪水排入滞洪区或不易造成威胁的下游区域,以降低城市内涝风险。更重要的是要全面恢复城市河湖及湿地功能,增加蓄水体积与蓄水面积,给城市洪水留出空间与出路,减小城市洪水灾害影响。针对城市设防能力范围外的超标降雨事件,要实施区域“联防联控”,洪涝“联排联调”,加强监测预警和信息共享,统筹城区水系、排水管网和城市周边江河湖泊、水库的调度,提升应急管理水平。
挖掘水资源潜力,促进洪水资源效益最大化
最大化洪水资源效益要在安全、经济可行的前提下,遵循洪水的发生规律,通过工程和非工程措施将洪水由灾害转化为可利用水资源的过程。洪水资源化能够实现对洪水资源的合理配置,有利于调节人与洪水的关系,优化治水思想与理念,符合可持续发展的基本要求,是降低洪涝灾害风险,缓解水资源短缺、解决城市水问题的重要途径。洪水资源化需要开展洪水资源利用评价,来评估洪水资源化的合理性,为洪水资源化的开展和策略制定提供充分的理论支撑和决策依据。需理清流域洪水资源数量、时空演变规律、可利用量、历史和现状下的开发利用规模、开发利用潜力等基本问题,充分分析洪水资源化对防洪安全、生态环境、社会经济系统等的深远影响。
在实现洪水资源化后,可将洪水资源用于农业、工业、生态建设、发电、地下水补充等多个方面。截留的洪水资源可用于灌溉农田,推动农业发展;可用于工业生产,降低城市工业发展成本;可用于城市绿化、恢复湿地、补给河湖、填补地下水漏斗,促进地区生态文明建设;将洪水蕴含的巨大能量转化为电能,满足地区用电需求;通过地下水回灌工程,能够补充地下水资源,提高地下水位,在增加城市的可用水量的同时,缓解地面沉降、土地退化等生态环境问题。我国东部地区季风气候显著,降水的年际及季节变化较大,洪旱灾害频发。受季风气候影响,这些地区往往会受洪旱灾害交替影响,这就体现了洪水资源化的必要性。在洪水来临时调蓄、储存部分洪水资源,在干旱发生时将蓄存的水资源释放满足人类利用,减轻洪旱灾害带来的人员伤亡、财产损失、生态环境破坏等。
以现代高技术手段为支撑,实现治水体系智慧化建设
洪旱灾害的应对是一项系统性工程,涉及到大小流域水资源的复合、城市基础设施、人民生命财产安全及工业与农业生产等多主体单元。洪旱灾害本质上是水资源量极端分布的两种情况,监测洪旱灾害发展过程、应对洪旱灾害产生的影响,要综合运用云计算、大数据、卫星观测、北斗导航、网络通讯、物联网、区块链等先进高技术手段,建立现代化的智慧治水体系,形成涵盖数据、平台、应用的综合管理系统,全面提升政府水治理综合管理能力。
在流域尺度的减轻洪旱灾害情景下,需要依托“空—天—地”一体化的综合监测平台,实现在宏观尺度对全流域的水资源时空演变格局的实时监测,并精确识别极端暴雨、洪涝及干旱的空间覆盖范围与转移路径,量化评估与预估短期洪旱灾害的演化规律,及时发布洪旱灾害的预警信息,为洪旱灾害的成功应对提供准确的情报保证;河流上下游管理部门可通过水位自动监测与水情共享系统及时与流域管理委员会和防汛抗旱指挥部进行实时信息互通,进而阶梯系统联调洪水在全流域的洪峰流量,削减洪水过境时的致灾能力。
此外,洪旱灾害在近些年呈现出“旱涝急转”的发生形式。为了应对这种骤变,我们首先需要结合气象与水文预报信息,对未来洪旱灾害的演变情势做出科学研判,结合大数据及云计算技术,量化预估在洪水灾害过境时各水库及水坝需为下一阶段的旱灾预留抗旱库容的容量。在旱灾情景下,城市供水与农作物生产安全首当其冲。流域水资源管理部门应在保证城市供水的基础上,积极推广节水灌溉技术在农业上的应用,并在全面评估旱期流域水资源负载压力的基础上,因地制宜地构建“河流—地下水—商品水—外流域河流调水”等多源异构的水资源供给体系,确保各地饮水及粮食生产安全。
在城市内涝情景下,我们需要不断深化智慧城市建设,构建切实可行的智慧治水方案。建设城市运行核心数据仓库,充分利用气象、水利、自然资源、生态环保、应急管理等各相关部门的监测和运行数据,打破信息孤岛,实现信息资源整合利用;充分利用物联网、传感器等优势,结合数字孪生技术,融合城市水治理的静态和动态监测数据,构建水情感知网络系统,实现排水系统不同位置处的管道其服务范围、上下游拓扑关系、排水边界条件等,及降雨结束后管道内水位和水量的恢复受上游持续入流入渗、下游排水能力等影响的监测;通过城市网络视觉系统,精准识别城市易涝点的淹没深度,结合5G技术及时发布更新淹没路段的通过性,尽可能避免民众因缺乏对道路水深的判断误入深水区而产生人员伤亡的悲剧发生;依托城市脑系统对城市安全运行监测,建立战略决策平台,全面高效地对排水防涝等方面风险进行有效管控,构建精准调度和智慧排水体系,实现城市水治理能力现代化、管理决策智能化。
落实总体国家安全观,贯彻水治理系统化建设
保障水资源安全,系统推进水治理是保障人民正常生产生活与生命财产安全的重要举措,同时也是保障工业与农业生产稳步发展的重要基石,是社会安全、经济安全、资源安全、生态安全等国家安全的具体体现。
近几年,国家大力推动水环境与水土流失的治理,全力改善水生态,促进生态文明建设。但在全球变暖背景下,我国水资源的时空演变格局呈现极值化的演变趋势,“水多、水少”的问题更加严峻,大型及巨型洪旱灾害日益频发,且呈现出“旱涝急转”与“南旱北涝”等异常化的演变趋势。这对全国各地的水资源管理措施及设施设防能力提出了严峻的考验。如何在国家层面全方位系统推进水资源治理体系建设,在做好水环境与生态文明建设的同时,缓解水资源量极值化灾变对于社会经济发展的冲击成为了全球气候变化新形势下亟待解决的水资源发展问题与挑战。
在应对全球气候变化背景下日益频发的极端洪旱灾害过程中,相关机构在及时掌握水灾情势演变、有效发布洪旱灾情预警信息、及时调度水资源流域分配、促进人水和谐与洪水资源化发展、优化救灾人员与资源配置调度及受灾人员疏散与妥善安置等全链条洪旱灾害应对与防范中具有显著的指挥棒作用。考虑到汛期极端降水及水患在全国范围内呈现频发与连发的特性,我们应依托现有水资源管理体系架构的宏观把控优势,坚实做好推优补缺。具体而言,相关部门应积极宣传推广各地洪旱灾情成功应对与处置的实践经验,高效诊断各地水患高风险地区的防汛抗旱基础设施的实际防范能力,并结合全球气候变化下灾害呈现极值化的发展形势,重新评估各地防汛抗旱基础设施的防灾水平与薄弱环节,在下次灾害来袭前巩固加强,稳步提升各地应对极端洪旱灾害的能力,完善自上而下的宏观水资源治理体系建设。
此外,基于现行的水资源管理体系架构,应积极发展以小流域为单元的分布式洪旱灾害弹性应对体系,将大流域的洪旱应对问题细化拆分为小流域间水资源动态联调的问题,通过小流域间动态的水资源调度与洪旱荷载去峰,从根本上缓解水资源在局地呈现极值化引发的洪涝与旱灾规模,有效应对及管控洪旱灾害极值灾变对于地方社会经济及生态环境产生的冲击与破坏。为了切实推进分布式洪旱灾害弹性应对体系建设,必须先做好小流域滞洪与蓄水能力的提升。具体而言,须结合历史及未来气候变化情景下水资源在各地的演变格局与规律,增加小流域内湖泊、湿地及水库的纳洪与抗旱设计能力,因地制宜地开展退耕还湖与湿地建设,增强小流域应对水资源短时期的旱、涝及旱涝急转多形态的水资源极值形式的自适应能力,并为大流域预留充足的水资源弹性调节空间,全面提升大流域应对洪旱灾害的能力。
水治理是一个系统工程,功在当代、利在千秋;科学规划、久久为功是水治理成功的必要途径。水治理事关国家安全、人民利益,基于“人水和谐”“以人为本”理念的科学系统的水治理体系建设迫在眉睫!
来源 |《国家治理》周刊2021年10月第1期
作者 | 北京师范大学地理科学学部教授 张 强
新媒体编辑 | 程静静
原文责编 | 李懿
美编 | 石玉 王嘉骐
声明:《国家治理》周刊原创内容,任何单位或个人转载请回复本微信号获得授权,转载时务必标明来源及作者。
一、中国水资源现状
水是自然资源的重要组成部分,是所有生物的结构组成和生命活动的主要物质基础。从全球范围讲,水是连接所有生态系统的纽带,自然生态系统既能控制水的流动又能不断促使水的净化和反复循环。因此水在自然环境中,对于生物和人类的生存来说具有决定性的意义。地球上的水资源,从广义来说是指水圈内水量的总体积。
海水是咸水,不能直接饮用,所以通常所说的水资源主要是指陆地上的淡水资源,如河流水、淡水、湖泊水、地下水和冰川等。陆地上的淡水资源只占地球上水体总量2.53%左右,其中近70%是固体冰川,即分布在两极地区和中、低纬度地区的高山冰川,还很难加以利用。目前人类比较容易利用的淡水资源,主要是河流水、淡水湖泊水,以及浅层地下水,储量约占全球淡水总储量的0.3%,只占全球总储水量的十万分之七。据研究,从水循环的观点来看,全世界真正有效利用的淡水资源每年约有9000立方千米。
[编辑本段]水资源的性质与特点
水和水体是两个不同的概念。纯净的水是由H2O分子组成,而水体则含有多种物质,其中包括悬浮物、水生生物以及基底等。水体实际上是指地表被水覆盖地段的自然综合体,包括河流、湖泊、沼泽、水库、冰川、地下水和海洋等。水资源与人类的关系非常密切,人类把水作为维持生活的源泉,人类在历史发展中总是向有水的地方集聚,并开展经济活动。随着社会的发展、技术的进步,人类对水的依赖程度越来越大。
水资源是世界上分布最广,数量最大的资源。水覆盖着地球表面70%以上的面积,总量达15亿立方千米;也是世界上开发利用得最多的资源。现在人类每年消耗的水资源数量远远超过其他任何资源,全世界用水量达3万亿吨。
地球上水资源的分布很不均匀,各地的降水量和径流量差异很大。全球约有三分之一的陆地少雨干旱,而另一些地区在多雨季节易发生洪涝灾害。例如在我国,长江流域及其以南地区,水资源占全国的82%以上,耕地占36%,水多地少.长江以北地区,耕地占64%,水资源不足18%,地多水少,共中粮食增产潜力最大的黄淮海流域的耕地占全国的41.8%,而水资源不到5.7%。
呵呵! 不要看这里的!
[编辑本段]水资源的利用现状
中国是个严重贫水的国家。我国水资源总量少于巴西、俄罗斯、加拿大、美国和印度尼西亚,居世界第六位。若按人均水资源占有量这一指标来衡量,则仅占世界平均水平的1/4,排名在第一百一十名之后。缺水状况在我国普遍存在,而且有不断加剧的趋势。全国约有670个城市中,一半以上存在着不同程度的缺水现象。其中严重缺水的有一百一十多个。
我国水资源总量虽然较多,但人均量并不丰富。水资源的特点是地区分布不均,水土资源组合不平衡;年内分配集中,年际变化大;连丰连枯年份比较突出;河流的泥沙淤积严重。这些特点造成了我国容易发生水旱灾害,水的供需产生矛盾,这也决定了我国对水资源的开发利用、江河整治的任务十分艰巨。
1.水资源的利用与供需矛盾
我国地表水年均径流总量约为2.7万亿立方米,相当于全球陆地径流总量的5.5%,占世界第5位,低于巴西、前苏联、加拿大和美国。我国还有年平均融水量近500亿立方米的冰川,约8000亿立方米的地下水及近500万立方千米的近海海水。目前我国可供利用的水量年约1.1万亿立方米,而1980年我国实际用水总量已达5075亿立方米,占可利用水资源的46%。
建国以来,在水资源的开发利用、江河整治及防治水害方面都做了大量的工作,取得较大的成绩。
在城市供水上,目前全国已有300多个城市建起了供水系统,自来水日供水能力为4000万吨,年供水量100多亿立方米;城市工矿企业、事业单位自备水源的日供水能力总计为6000多万吨,年供水量170亿立方米;在7400多个建制镇中有28%建立了供水设备,日供水能力约800万吨,年供水量29亿立方米。
农田灌溉方面,全国现有农田灌溉面积近7.2亿亩,林地果园和牧草灌溉面积约0.3亿亩有灌溉设施的农田占全国耕地面积的48%,但它生产的粮食却占全国粮食总产量的74%。
防洪方面,现有堤防20万多千米,保护着耕地5亿亩和大、中城市100多个。现有大中小型水库8万多座,总库容4400多亿立方米,控制流域面积约150万平方千米。
水力发电,我国水电装机近3000万千瓦,在电力总装机中的比重约为29%,在发电量中的比重约为20%。
然而,随着工业和城市的迅速发展,需水不断增加,出现了供水紧张的局面。据1984年196个缺水城市的统计,日缺水量合计达1400万立方米,水资源的保证程度已成为某些地区经济开发的主要制约因素。
水资源的供需矛盾,既受水资源数量、质量、分布规律及其开发条件等自然因素的影响,同时也受各部门对水资源需求的社会经济因素的制约。
我国水资源总量不算少,而人均占有水资源量却很贫乏,只有世界人均值的1/4(我国人均占有地表水资源约2700立方米,居世界第88位)。按人均占有水资源量比较,加拿大为我国的48倍、巴西为16倍、印度尼西亚为9倍、前苏联为7倍、美国为5倍,而且也低于日本、墨西哥、法国、前南斯拉夫、澳大利亚等国家。
我国水资源南多北少,地区分布差异很大。黄河流域的年径流量只占全国年径流总量的约2%,为长江水量的6%左右。在全国年径流总量中,淮、海河、滦河及辽河三流域只分别约占2%、1%及0.6%。黄河、淮河、海滦河、辽河四流域的人均水量分别仅为我国人均值的26%、15%、11.5%、21%。
随着人口的增长,工农业生产的不断发展,造成了水资源供需矛盾的日益加剧。从本世纪初以来,到70年代中期,全世界农业用水量增长了7倍,工业用水量增长了21倍。我国用水量增长也很快,至70年代末期全国总用水量为4700亿立方米,为建国初期的4.7倍。其中城市生活用水量增长8倍,而工业用水量(包括火电)增长22倍。北京市70年代末期城市用水和工业用水量,均为建国初期的40多倍,河北、河南、山东、安徽等省的城市用水量,到70年代末期都比建国初期增长几十倍,有的甚至超过100倍。因而水资源的供需矛盾就异常突出。
由于水资源供需矛盾日益尖锐,产生了许多不利的影响。首先是对工农业生产影响很大,例如1981年,大连市由于缺水而造成损失工业产值6亿元。在我国15亿亩耕地中,尚有8.3亿亩没有灌溉设施的干旱地,另有14亿亩的缺水草场。全国每年有3亿亩农田受旱。西北农牧区尚有4000万人口和3000万头牲畜饮水困难。其次对群众生活和工作造成不便,有些城市对楼房供水不足或经常断水,有的缺水城市不得不采取定时、限量供水,造成人民生活困难。其三,超量开采地下水,引起地下水位持续下降,水资源枯竭,在27座主要城市中有24座城市出现了地下水降落漏斗。
2.水利建设与洪涝灾害
由于所处地理位置和气候的影响,我国是一个水旱灾害频繁发生的国家,尤其是洪涝灾害长期困扰着经济的发展。据统计,从公元前206年至1949年的2155年间,共发生较大洪水1062次,平均两年即有一次。黄河在2000多年中,平均3年两决口,百年一改道,仅1887年的一场大水死亡93万人,全国在1931年的大洪水中丧生370万人。建国以后,洪涝灾害仍不断发生,造成了很大的损失。因此,兴修水利、整治江河、防治水害实为国家的一项治国安邦的大计,也是十分重要的战略任务。
我国40多年来,共整修江河堤防20余万千米,保护了5亿亩耕地。建成各类水库8万多座,配套机电井263万眼,拥有6600多万千瓦的排灌机械。机电排灌面积4.6亿亩,除涝面积约2.9亿亩,改良盐碱地面积0.72亿亩,治理水土流失面积51万平方千米。这些水利工程建设,不仅每年为农业、工业和城市生活提供5000亿立方米的用水,解决了山区、牧区1.23亿人口和7300万头牲畜的饮水困难。而且在防御洪涝灾害上发挥了巨大的效益。
随着人口的急剧增加和对水土资源不合理的利用,导致水环境的恶化,加剧了洪涝灾害的发生。特别是1991年入夏以来,在我国的江淮、太湖地区,以及长江流域的其他地区连降大雨或暴雨,部分地区出现了近百年来罕见的洪涝灾害。截至8月1日,受害人口达到2.2亿人,伤亡5万余人,倒塌房屋291万间,损坏605万间,农作物受灾面积约3.15亿亩,成灾面积1.95亿亩,直接经济损失高达685亿元。在这次大面积的严重洪灾面前,应该进一步提高对我国面临洪涝灾害严重威胁的认识,总结经验教训,寻找防治对策。
除了自然因素外,造成洪涝灾害的主要原因有:
(1)不合理利用自然资源。尤其是滥伐森林,破坏水土平衡,生态环境恶化。如前所述,我国水土流失严重,建国以来虽已治理51万平方千米,但目前水土流失面积已达160万平方千米,每年流失泥沙50亿吨,河流带走的泥沙约35亿吨,其中淤积在河道、水库、湖泊中的泥沙达12亿吨。湖泊不合理的围垦,面积日益缩小,使其调洪能力下降。据中科院南京地理与湖泊研究所调查,70年代后期,我国面积1平方千米以上的湖泊约有2300多个,总面积达7.1万平方千米,占国土总面积的0.8%,湖泊水资源量为7077亿立方米,其中淡水2250亿立方米,占我国陆地水资源总量的8%。建国以后的30多年来,我国的湖泊已减少了500多个,面积缩小约1.86万平方千米,占现有湖泊面积的26.3%,湖泊蓄水量减少513亿立方米。长江中下游水系和天然水面减少,1954年以来,湖北、安徽、江苏以及洞庭、鄱阳等湖泊水面因围湖造田等缩小了约1.2万平方千米,大大削弱了防洪抗涝的能力。另一方面,河道淤塞和被侵占,行洪能力降低,因大量泥沙淤积河道,使许多河流的河床抬高,减少了过洪能力,增加了洪水泛滥的机会。如淮河干流行洪能力下降了3000立方米/秒。此外,河道被挤占,束窄过水断面,也减少了行洪、调洪能力,加大了洪水危害程度。
(2)水利工程防洪标准偏低。我国大江大河的防洪标准普遍偏低,目前除黄河下游可预防60年一遇洪水外,其余长江、淮河等6条江河只能预防10~20年一遇洪水标准。许多大中城市防洪排涝设施差,经常处于一般洪水的威胁之下。广大江河中下游地区处于洪水威胁范围的面积达73.8万平方千米,占国土陆地总面积的7.7%,其中有耕地5亿亩,人口4.2亿,均占全国总数的1/3以上,工农业总产值约占全国的60%。此外,各条江河中下游的广大农村地区排捞标 准更低,随着农村经济的发展,远不能满足目前防洪排涝的要求。
(3)人口增长和经济发展使受灾程度加深。一方面抵御洪涝灾害的能力受到削弱,另一方面由于社会经济发展却使受灾程度大幅度增加。建国以后人口增加了一倍多,尤其是东部地区人口密集,长江三角洲的人口密度为全国平均密度的10倍。全国1949年工农业总产值仅466亿元,至1988年已达24089亿元,增加了51倍。近10年来,乡镇企业得到迅猛发展,东部、中部地区乡镇企业的产值占全国乡镇企业的总产值的98%,因经济不断发展,在相同频率洪水情况下所造成的各种损失却成倍增加。例如1991年太湖流域地区5~7月降雨量为600~900毫米,不及50年一遇,并没有超过1954年大水,但所造成的灾害和经济损失都比1954年严重得多。此外,各江河的中下游地区一般农业发达,具有众多的商品粮棉油的生产基地,一旦受灾,农业损失也相当严重。
3.水体污染及其危害
水是最重要的天然溶剂,因此极易污染。常见的水体污染有下列几类。
(1)水体富营养化 水体富营养化是一种有机污染类型,由于过多的氮、磷等营养物质进入天然水体而恶化水质。施入农田的化肥,一般情况下约有一半氮肥未被利用,流入地下水或池塘湖泊,大量生活污水也常使水体过肥。过多的营养物质促使水域中的浮游植物,如蓝藻、硅藻以及水草的大量繁殖,有时整个水面被藻类覆盖而形成“水花”,藻类死亡后沉积于水底,微生物分解消耗大量溶解氧,导致鱼类因缺氧而大批死亡。水体富营养化会加速湖泊的衰退,使之向沼泽化发展。
海洋近岸海区,发生富营养化现象,使腰鞭毛藻类(如裸沟藻和夜光虫等)等大量繁殖、密集在一起,使海水呈粉红色或红褐色,称为赤潮,对渔业危害极大。近年来渤海北部和南海已多次发生。
(2)有毒物质的污染 有毒物质包括两大类:一类是指汞、镉、铝、铜、铅、锌等重金属;另一类则是有机氯、有机磷、多氯联苯、芳香族氨基化合物等化工产品。许多酶依赖蛋白质和金属离子的络合作用才能发挥其作用,因而要求某些微量元素(例如锰、硼、锌、铜、钼、钴等),然而,不合乎需要的金属,例如汞和铅,甚至必不可少的微量元素的量过多,如锌和铜等,都能破坏这种蛋白质和金属离子的平衡,因而削弱或者终止某些蛋白质的活性。例如汞和铅与中枢神经系统的某些酶类结合的趋势十分强烈,因而容易引起神经错乱,如疯病、精神呆滞、昏迷以至死亡。此外,汞和一种与遗传物质DNA一起发生作用的蛋白质形成专一性的结合,这就是汞中毒常引起严重的先天性缺陷的原因。
这些重金属与蛋白质结合不但可导致中毒,而且能引起生物累积。重金属原子结合到蛋白质上后,就不能被排泄掉,并逐渐从低剂量累积到较高浓度,从而造成危害。典型例子就是曾经提到过的日本的水俣病。经过调查发现,金属形式的汞并不很毒,大多数汞能通过消化道而不被吸收。然而水体沉积物中的细菌吸收了汞,使汞发生化学反应,反应中汞和甲基团结合产生了甲基汞(Hg-CH3)的有机化合物,它和汞本身不同,甲基汞的吸收率几乎等于100%,其毒性几乎比金属汞大100倍,而且不易排泄掉。
有机氯(或称氯化烃)是一种有机化合物,其中一个或几个氢原子被氯原子取代,这种化合物广泛用于塑料、电绝缘体、农药、灭火剂、木材防腐剂等产品。有机氯具有2个特别容易产生生物累积的特点,即化学性质极端稳定和脂溶性高,而水溶性低。化学性质稳定说明既不易在环境中分解,也不能被有机体所代谢。脂溶性高说明易被有机体吸收,一旦进入就不能排泄出去,因为排泄要求水溶性,结果就产生生物累积,形成毒害。典型的有机氯杀虫剂如DDT、六六六等,由于它们对生物和人体造成严重的危害已被许多国家所禁用。
(3)热污染 许多工业生产过程中产生的废余热散发到环境中,会把环境温度提高到不理想或生物不适应的程度,称为热污染。例如发电厂燃料释放出的热有2/3在蒸气再凝结过程中散入周围环境,消散废热最常用的方法是由抽水机把江湖中的水抽上来,淋在冷却管上,然后把受热后的水还回天然水体中去。从冷却系统通过的水本身就热得能杀死大多数生物。而实验证明,水体温度的微小变化对生态系统有着深远的影响。
(4)海洋污染 随着人口激增和生产的发展,我国海洋环境已经受到不同程度的污染和损害。
1980年调查表明,全国每年直接排入近海的工业和生活污水有66.5亿吨,每年随这些污水排入的有毒有害物质为石油、汞、镉、铅、砷、铝、氰化物等。全国沿海各县施用农药量每年约有四分之一流入近海,约5万多吨。这些污染物危害很广,长江口、杭州湾的污染日益严重,并开始危及我国最大渔场舟山群岛。
海洋污染使部分海域鱼群死亡、生物种类减少,水产品体内残留毒物增加,渔场外移、许多滩涂养殖场荒废。例如胶州湾,1963~1964年海湾潮间带的海洋生物有171种;1974~1975年降为30种;80年代初只有17种。莱州湾的白浪河口,银鱼最高年产量为30万千克,1963年约有10万千克,如今已基本绝产。
[编辑本段]“世界水日” 3月22日
每年的3月22日是联合国确定的“世界水日” (World Water Day) 。2008年3月22日是第16个世界水日,主题为“生命之水”。这一主题是联合国2003年在其第58届大会上确定的。
1993年1月18日,第47届联合国大会根据联合国环境与发展大会制定的《21世纪行动议程》中提出的建议,通过了第193号决议,并确定自1993年起,将每年的3月22日定为世界水日,旨在推动对水资源进行综合性统筹规划和管理,加强水资源保护,以解决日益严峻的缺水问题。同时,通过开展广泛的宣传教育活动,增强公众对开发和保护水资源的意识。
同时,水污染也进一步蚕食着大量可供消费的水资源,并危害人类的健康。联合国的调查显示,全世界每年排放的污水达4000多亿吨,造成5万多亿吨水体被污染,致使数百万人死于饮水不洁所引起的疾病。
近年来,日益严峻的水危机状况已经引起人们的广泛关注。有关专家呼吁,世界各国应通力合作,加强淡水资源管理,节约用水,减少污染,并通过磋商谈判解决地区水资源分配问题。
1981年至1990年,世界首个国际水行动十年计划得以实施。其间,全世界共有10亿多人获得水供应,近7.7亿人的卫生条件得到改善。
2003年,联合国第58届大会通过决议,宣布从2005年至2015年为生命之水国际行动十年,主题是“生命之水”,从2005年3月22日的世界水日正式实施。
生命之水国际行动十年的目标是敦促各国更加关注与水相关的问题,开展多层次合作,以实现《联合国千年宣言》、《约翰内斯堡实施计划》和《21世纪议程》中与水相关的目标。联合国大会呼吁联合国各相关机构、专门机构、地区委员会和其他组织共同协调行动,利用现有资源和自愿捐款,在十年行动中体现“生命之水”的含义。
[编辑本段]中国水周
1988年《中华人民共和国水法》颁布后,水利部即确定每年的7月1日至7日为“中国水周”,考虑到“世界水日”与“中国水周”的主旨和内容基本相同,故从1994年开始,把“中国 水周”的时间改为每年的3月22日至28日,时间重合,使宣传活动更加突出“世界水日”的主题。
二、我国水资源现状
一、我国水资源的总体特点
(一)人均水资源占有量偏少
我国水资源的总量不算少,但按 2001 年人口统计,我国人均水资源量为2162m3,相当于世界人均水资源占有量的25%;亩均水资源量为1900m3,相当于世界亩均水资源量2353m3的81%。
(二)时空分布很不均衡,水土资源分布不相匹配
水资源问题与水资源的时空分布不均衡,与水土资源不相匹配有密切关系。按全国十个流域位置,将划分三个不同类型区:南方、北方、西北。
(1)南方,包括长江、珠江、华东华南沿海、西南诸河四个流域,属于人多、地少,经济发达,水资源相对丰富地区。耕地面积只占全国的35.9%,但水资源却占总量的81%,人均水资源约为全国平均值的1.6倍,亩均水量为全国平均的2.3倍。
(2)北方,包括长江以北的松花江、辽河、黄河、淮河、海河五个流域,属于人多、地多,经济相当发达,而水资源严重短缺地区。淡水资源只有全国的19%,人均占有水量只有全国平均值的15%,亩均水量仅为全国平均值的15%。
(3)西北,除额尔齐斯河外都属于内陆河流域,涉及土地面积337×104km2,约占全国土地面积的35%,属于地广人稀、气候干旱、生态环境脆弱地区。该地区人均水资源不算少,耕地资源也十分丰富,但水土资源的开发利用受到生态环境的严重制约。
(三)气候变化对我国水资源的影响
1980年以来,北方干旱缺水与南方洪涝灾害同时出现,形成北旱南涝的局面,初步估计对全国水资源多年平均总水量的影响不大。但水资源在地区上的不均衡,进一步加剧了北方水资源供需失衡的矛盾。
二、水资源的区域特征
我国水资源区域按地区可分为四个区域:东北地区、西北地区、华北地区、南方地区。
(一)东北地区
1.总体情况
东北地区幅员辽阔,自然资源丰富,是中国重要的工农业基地。由于受气象、水文、山川地貌、水文地质条件等的影响,区内水资源分布极不均匀。东北地区水资源短缺,几年来地下水供水连年占总供水量的45%以上,表现出越来越重要的作用。在东北地区水资源开发利用中,地表水利用量在下降,而地下水开采量有上升的趋势,但水资源开发利用总量呈下降的趋势。总体来看,区内水资源开发利用尚有潜力,但在地区分布上极不平衡,与人口、耕地资源和经济的分布不相匹配。近年来,东北乃至全国地下水供需矛盾日益突出,过度的开采已带来某些区域地下水降落漏斗、水污染等一系列环境地质问题,成为阻碍经济发展的一项重要因素。
2.水资源状况
东北地区可利用水资源量多年平均为880.21×108m3/a,其中地表水可利用资源量为397.13×108m3/a,地下水可开采资源量为483.08×108m3/a。黑龙江省水资源量最大,辽宁省平均水资源量最小。东北地区地下水分布广,水质较好,调蓄能力强,供水保证程度高,在水资源开发利用中占有举足轻重的地位。东北是我国的老工业区,在工业污染的控制方面虽然作了相当大的努力,但还远远没有达到要求。据东北振兴网报道,辽宁境内主要的324家重点污染源(日排废水百吨以上或日排化学需氧量10kg以上)中,有40%多的重点污染源不能实现稳定达标排放,其中还有30家重点污染源的废水直排河流。
多数城市地下水仍受到不同程度的点状或面状污染,一些元素在局部地段超标。大量城镇工业废水和生活污水排入河流中,污染物的排放强度超过水体的自净能力,造成河流、湖泊等水体的严重污染。松辽流域城市河段的有机、有毒污染非常突出,主要污染物是高锰酸盐、挥发酚和氨氮等。
城市地下水资源环境遭受破坏,哈尔滨、大庆、齐齐哈尔等城市区域地下水位下降,已形成明显的地下水降落漏斗。沈阳市为区域地下水降落漏斗严重城市之一,市区地下水位1949年平均为3.80m,2006年为35.37m。其中2006年沈阳市地表建设超采地下水使局部地区地下水位下降很快,甚至在1个月内某些观测点水位下降超过3m。地下水水位下降可引发一系列生态环境问题:引起地面塌陷、加剧土壤沙化;沿海地区导致海水入侵等。大连由于地下水采补失调,导致海水入侵淡水含水层,地下水水质受到严重破坏,同时水利工程受损严重,大量机井报废。大连等沿海城市的海水倒灌面积达728km2,严重影响地下水水质并对区域生态环境带来不利影响。
(二)西北地区
1.总体情况
西北地区系贺兰山以西、昆仑山和秦岭以北的广大地区,包括陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆五个省(区)和内蒙古自治区的西北部分。这一区域面积广阔,山川纵横,地形十分复杂,地势西高东低,总面积308×104km2,占全国面积的1/3,山区面积占70%以上。就常年降水量而言,大部分属干旱、半干旱地区。由于自然和人为因素,西北地区生态环境十分脆弱和严酷。该区气候干旱,降水稀少,蒸发量大,水资源平均只有5.3×104m3/km2,不足全国平均值的1/5。降水和地表水时空分布极度不均,降水量分布总体上自南东的1200mm向西北逐渐减少为200mm左右。同时受高程和地形制约,具有明显的垂直分带性,降水主要分布于山区,山区降水量可达300~700mm,甚至更高。一部分降水在高山堆积成冰川积雪,另一部分汇入河流或侵入地下。西北冰川面积达2.8×104km2,储水量28.5×108m3,积雪储水约361×108m3。这些固体水库和冰雪融水是平原区水资源的重要补给来源,同时对水资源的时空调节起到一定作用。而平原区降水量大都只有100~200mm,盆地中心降水一般小于50mm,而蒸发量达1000~3500mm,干旱指数可大于50以上,成为极度干旱区,因此形成山区的“湿岛”与平原的“干盆”相间分布的格局。其中降水分布明显制约着水资源的区域分布,地下水资源各地贫富状况相差极大,东部外流区地下水资源平均模数为5.9×104m3/(km-2·a-1),西部内陆区地下水资源平均模数为3.03×104m3/(km-2·a-1)。这与降水、地形及地面水文网密切相关。
气候特征和地形特征决定了西北地区水资源时空分布不均。西北地区地处内陆,远离海洋,受高山阻隔,降水量少,有限的降水主要集中在夏、秋季节,春冬缺水严重。吐鲁番盆地、哈密盆地、河西走廊、柴达木盆地西北部一带最为干旱,新疆西北50%土地面积的水资源量占全自治区水资源总量的93%,而其东南部50%土地面积的水资源量仅为7%。
2.水资源状况
西北全区水资源总量约为2338×108m3,占全国8.3%。水量较丰富的长江与黄河分水岭以北流域的山区及澜沧江源头区水资源量共计710×108m3,绝大部分难以利用。内陆河区水资源中,地处青藏高原高寒地带约140×108m3的水资源无法利用,跨境河流的水资源量不能全部支配。因此内陆河流域的水资源可利用量不足887×108m3。综上所述,西北地区在人类经济活动范围内用于社会经济和生态环境保护的水资源量在1070×108m3之内。从地区分布看,缺水量较大的是新疆和关中盆地。从缺水程度看,新疆、关中盆地与河西走廊石羊河流域较高。
西北地区水资源基本特点主要是生态环境脆弱,干旱少雨。西北地区是全国降水最低值地区,也是唯一降雨量少于农田作物需水量的地区。时空分布不均衡,水土矛盾突出,不利于水资源的开发利用。地表水、地下水转化频繁。生态对水分依存度高,生态需水量大、水资源国民经济可利用量相对较少。
西北地区地下水受人类活动影响相对较小,地下水污染总体较轻。内陆盆地地区的主要污染物为硝酸盐氮;黄河中游、黄土高原地区的主要污染物有硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、铬、铅等,以点状、线状分布于城市和工矿企业周边地区。
由于该地区气候干旱、降雨稀少、沙漠戈壁广布,使得荒漠化面积不断扩大,水土流失加剧,河湖萎缩、干涸,生态环境遭受破坏,恢复困难。为了保护生态环境,水资源必须控制在一定的生态利用量,超过该量,就会产生更多的生态环境问题,如地面沉降、地面裂缝、地面塌陷等地质灾害。
(三)华北地区
1.总体情况
华北地区总面积约185×104km2,包括北京市、天津市、河北省、山西省全部及河南省、山东省、内蒙古自治区的一部分,共有大中城市30余个,总人口3.35×108(2002年),是我国政治、文化、交通的中心地区,也是重要的经济区和能源基地。华北地区人口稠密,工业发达,同时又是我国重要的粮、棉、油产区,但水资源的严重不足已越来越明显地制约着这一地区工农业生产的发展,甚至对人们正常的生产和生活活动产生重大影响。
华北地区水资源主要属于海河、黄河和淮河三大流域。1994~2001年,华北地区生产、生活总用水量占全国用水总量的比例基本在13.3%~14%,用水结构变化情况是:农业用水占总用水量的比重基本上是逐年下降,工业用水比重少许上升。到2001年,开始出现工业用水的比重下降、城乡生活用水的比重出现快速增长的走势。
2002年,华北地区工业总产值为29305.1×108元,是全国工业总产值的26.45%,粮食产量为1.25×108t,是全国粮食总产量的27.32%。全区共有耕地面积43995×104hm2,占全国耕地总面积(154636×104hm)的28.45%,其中灌溉耕地面积为1832.74×104hm,占耕地面积的41.66%。华北地区是带动中国中西部地区发展的主要地区,是解决中国3.35×108人温饱问题的主要粮食产区,对水资源的需求量大,水资源供需矛盾突出。
2.水资源状况
该区域水资源的主要补给来源是大气降水,平均降水量为547mm,人均水资源量为342m3,不及全国平均数的1/6,世界平均数的1/24,属严重缺水地区。华北平原属季节性干旱半湿润大陆性季风气候区,多年平均降水量500~600mm,因受中高纬度西风环流周期变化的影响,年际降水量很不稳定,呈现湿润地区的特点。降雨集中在夏季,主要是7~8月,其余为旱季,形成春旱夏涝、秋冬又旱、旱涝交替的特点。这个地区蒸发量大于降水量。
水资源年际、年内分配不均也增加了水资源开发利用的难度,加之日益严重的水污染,致使水资源不足成为该地区社会与经济发展的制约因素。随着社会经济的发展,水资源供需的矛盾将日益突出。干旱、渍涝、盐碱、咸水成为华北平原东部发展农业生产的主要限制因素,而且互相影响,交替为害。因此,加强水资源管理,合理开发、利用、保护水资源,已成为保持该地区社会、经济持续发展的重要前提。而做好废污水现状调查分析与防治对策研究则是其中一项重要的基础工作。
华北地区地下水污染普遍呈加重趋势。华北地区人类经济活动强烈,从城市到乡村,地下水污染比较普遍,主要污染物有硝酸盐氮、氰化物、铁、锰、石油类等。此外,某些地区地下水总硬度和矿化度超标严重,大部分城市和地区的总硬度超标。
该区多年平均水资源量为1685.2×108m3,其中,地表水1254.1×108m3,地下水873.8×108m3,地表水与地下水重复量为452.7×108m3。目前,由于山区与平原径流明显减少,为了满足生产和生活用水需要,多年来,华北平原地区采取了大量开采地下水的方式,使地下水位大幅度下降,海河流域水已严重超采。地下水减少威胁华北城市平原地区的安全用水储备,引起严重的地面沉降、海水入侵。已造成的地下水漏斗、平原区河道干涸、湖泊湿地萎缩、地表和地下水污染等生态环境恶化问题,严重影响到该区水安全,并引起国家的高度重视。
(四)南方地区
1.基本情况
南方地区的水资源十分丰富。近20年来,在社会经济高速发展的同时,对水资源可持续利用的认识不足,水环境管理和水资源保护工作滞后,致使当今水环境恶化和水质性缺水已成为制约社会经济发展的主要因素之一。南方地区的水资源量可观,但由于对于水环境缺乏有效的监控和管理,大量未经处理的污水长期排入江河和水库,造成地表水体的严重污染。同时,由于地表水与浅层地下水之间有着紧密的联系,从而使浅层地下含水层不同程度地受到与地表水相同类型的污染,导致水环境的整体恶化。水环境问题引起的水质性缺水,已由过去的隐性转化为今天的显性。
虽然,南方地区水资源存储量十分丰富,但我们不能盲目乐观,不能因为南方的人均占有水量大而用起水来毫无节制。一方面,虽然南方大部分地区经济基础发达,但是,还是有相当一部分地区用于水资源开发、利用和保护的资金是有限的。同时,水资源开发和保护的周期较长,回收效益不高,引进资金相对困难。另一方面,我们在加强对水资源开发利用的同时,要切实加强对水资源的保护。大量的废污水排入水域或渗入地下,一旦超过了水体自身的净化,污染难以逆转。因此,南方经济加快发展,促进社会进步的今天,必须未雨绸缪,加紧对水资源的研究,努力把除害与兴利、开发与保护、建设与管理紧密地结合起来,实现水资源的可持续发展,促进南方地区经济与社会的发展。
2.水资源状况
根据水利部2006年的水资源评价统计数据,中国的水资源总量为25330×108m3。其中,北方六区(指松花江、辽河、海河、黄河、淮河、西北诸河六个水资源一级区)的水资源量为4761×108m3,占全国的18.8%;南方四区(指长江(含太湖)、东南诸河、珠江、西南诸河四个水资源一级区)水资源量为20569×108m3,占全国的81.2%。也就是说,南方的水占到全国总量的4/5。
受水资源时空分布不一致性的影响,水资源可持续利用必须体现区域发展需求。我国南方地区水资源时空分布不均、河道水体污染严重,季节性缺水和水质性缺水十分明显。
由于有些地区以森林为主的植被资源遭到大量破坏,以及人们在陡坡地盲目开垦,如在陡山坡上乱砍滥伐树木用来种茶,从而导致水土流失不断加重,特别是造成局部地区的生态失去平衡,造成自然灾害更加严重。由于乱砍滥伐,森林植被遭受大量破坏,由此而引起的洪涝灾害的频率较大。在水资源丰富的皖南山区,由于水量的时空分布不均,同时又缺乏水利工程调节,因此造成比较严重的洪涝和旱灾。
南方地区地下水局部污染严重,但地下水水质总体较好。西南地区的主要污染物有亚硝酸盐氮、氨氮、铁、锰、挥发性酚等,污染组分呈点状分布于城镇、乡村居民点,污染程度较低,范围较小。中南地区主要污染物有亚硝酸盐氮、氨氮、汞、砷等,污染程度低。东南地区主要污染物有硝酸盐氮、氨氮、汞、铬、锰等,地下水总体污染轻微,但城市及工矿区局部地域污染较重。特别是长江三角洲地区、珠江三角洲地区经济发达,浅层地下水污染普遍,已出现了因水体污染而导致的水质型缺水。
三、水资源开发利用状况
(一)供水能力
我国的供水能力从1980年的4432×108m3增加到2000年的5497×108m3,其中,地表水供水量约4440×108m3;地下水开采量1069×108m3(表1-4)。
表1-4 1980~2002年我国供水能力对比表 单位:108m3
注:2003年数据(未包括台湾省)。
从表1-4可见,总供水量、地表水供水量在1997年前为逐渐增大的趋势,在1997年后有所减少,但减少的幅度不大。地下水供水量一直处于增加的趋势,从1980年的619×108m3到2002年的1072×108m3,可见地下水的开采逐渐加大。随着水处理技术的发展,海水淡化为人类提供了新的水源。我国的海水利用出现在2000~2002年间,而且近年越来越得到重视。
(二)用水现状
我国用水增长迅速,1980年估计约4437×108m3;年达5566×108m3,人均用水450m3;年下降到5498×108m3,人均用水428m3,其中,农业用水占67.96%,工业用水占20.77%,生活用水占11.3%(表1-5)。
表 1-5 1980 ~2002 年我国用水现状对比表 单位:108m3
注:2003年数据(未包括台湾省)。
从表1-5可知,全国用水多年来呈持续增长,农业、工业、生活用水一直呈增长的趋势。改革开放以后,国民经济开始进入持续稳定的发展阶段。此时,启动了水费改革,推行了计划用水,厉行节约用水,这些综合因素促使全社会用水从高增长转向低增长(即低于人口增长)。1993年后,国家进行经济体制改革、调整经济结构、加大节水力度,使全国用水增长率进一步降低。
(三)用水效率
随着用水量的增加,我国用水效率逐年有所提高(表1-6)。但与经济发达国家相比,目前我国工业万元增加值平均用水量为120m3,农业灌溉水有效利用系数为0.5左右,与发达国家相比,我国的节水尚有较大潜力。
表 1-6 1980 ~2002 年用水效率对比表 单位:m3
(四)与其他国家用水情况对比
1995年,全球人口57.35亿,用水36000×108m3,人均用水628m3(表1-7)。其中,农业人均用水437m3(占69.6%);工业用水131m3(占9.7%);生活用水60m3(占2.1%)。我国的人均用水量低于世界水平,仅为美国用水量的24%。
表1-7 中国与其他国家用水情况对比表
续表
注:PPP(Purchasing Power Purity)为购买力评价。
三、对我国水资源与供水安全研究的启示
根据国内外水资源与供水安全的研究对比,应该建立适合我国国情的水资源与供水安全研究体系。将水资源与供水安全理论创新、水资源开发利用观念进行转变进入可持续水管理阶段。
改变水资源理念,即不仅注重水的消费价值,同时重视水的非消费价值; 不仅满足当代人的需要,而且注重世世代代可持续利用; 不仅重视水对生态系统的影响,而且重视生态系统其他要素变化对水的影响。以科学发展观和可持续发展水利为指导,坚持以“维护健康水源,促进人水和谐”为基本宗旨的新时期的水资源开发利用工作思路,确立“在保护中开发,在开发中保护”、 “统筹保护与开发,协调生态与发展”的基本原则。确保 “防洪安全、饮水安全和生态安全”的工作重点,合理开发利用水资源,维系优良生态的战略任务的完成。
一、国外先进经验的借鉴
从水源开发来看,日本的生活用水特别是大城市的生活用水,其水源主要依赖于河流、水库等地表水。随着水资源开发利用率的不断提高,对从水库等工程手段获得水源的依赖程度不断增加,有数据表明,1960 年时水库取水和河流取水分别占 19% 和 50%,到2000 年,水库取水 率 大于 河流 取水 率。因此,水 库 取水 越 来 越重要。
从水源的多元化来看,无论是通过调水还是通过新型水源开发以确保供水,无一不体现着工程的作用,而稳定的供水和污水的高度处理也是依靠工程手段强有力的支持。因此,工程手段是保证稳定供水、确保饮水安全的根本。日本的饮水安全是在饱尝公害苦果后历经几十年的整治得来的。从客观的角度看,日本走的是先污染、后治理的老路,其成功之处在于通过强大的法制建设,使水质和水环境得以治理,这一点体现在以下过程中。
日本进入工业复兴期后,伴随而来的是以大城市为中心不断扩大的水质污染。水俣病出现后,日本于1958年制定并颁布了《水质保护法》和《限制工业排污法》(合称“水质二法”),各地方政府也加紧制定相关条例。但是“水质二法”限定的地区和内容有限,远不能满足环境保护的要求。20世纪60年代上半期,随着经济高速增长,公害问题更为突出,相继出现了被称为第二水俣病的阿贺野川水银污染和痛痛病等公害病。为此,1967年日本出台了《公害对策基本法》,特别是1970年内阁通过了加强公害对策法律制度建设的提议,在水质管理方面,制定了《水质污染防止法》以取代“水质二法”。1971年设立环境省,以期从环境保护的角度承担起水质保护的行政责任。在附近,由于人口和工业较为集中,引起水质污染、赤潮多发,为此,1973年制定了《濑户内海环境保护临时措施法》,并于1978年使该法永久化。为解决水质改善未果的湖泊水质问题,1984年又制定了《湖泊水质保护特别措施法》。
鉴于封闭性水域水质改善见效慢、有害化学物质污染显著等问题,为防止有害物质对地下水的污染,1989年和1990年分别就防止有害物质对地下水和生活用水造成污染对《水质污染防止法》进行了修订;年,为防止新的有害化学物质对公共水域的污染,在大规模强化环境标准健康项目的同时,又增加了25项需检测项目。1996年《水质污染防止法》再次修订,纳入了地下水污染净化措施的内容,并于1997年设定了与地下水水质污染相关的环境标准。从上面的演进过程可见,日本水质安全的法律法规建设经历了一个循序渐进的过程,是根据水质保护需要不断完善的,水源从地表水到地下水,限制范围从水源地、河流到封闭性水域,措施也从浓度控制到部分采用总量控制。总之,法律建设在保障水质安全中起了不可替代的作用,法制建设是保障水质安全的重要手段。
日本自来水的高度普及,一方面得益于经济力,另一方面也得益于国家的重视。国家对自来水工程既有“国库补助”,又有“特别优惠政策”。国库补助是国家在预算范围内根据政令规定,对经营自来水工程和供水工程的地方公共团体给予的部分补助。而特别优惠政策则是国家对新建或新增、改造或灾后修复的自来水设施工程所需资金进行提供。
尽管日本已在确保水量供给和水质方面达到相当的程度,但是日本仍不满足现状,自加压力,提出了更高的奋斗目标。1999年,日本主管自来水的厚生劳动省召集自来水业的有识之士召开了研究自来水问题的研讨会,并整理出了“21世纪自来水及自来水行政的方向”的政策建议,该建议的某些条款被2001年《水道法》修订所采纳。2003年6月,由有识之士组成的“自来水发展蓝图研究会”成立,并于2004年6月提出了对策建议,旨在成为世界自来水领域的领跑者。
根据我国水资源的基本特点,今后我国水资源的开发利用中必须注意借鉴国外的一些成功经验。
(1)要通过水资源的合理配置,解决好严重缺水区的水资源供应。我国南方地区水资源丰富,但北方地区缺水严重。为解决地区性的水资源分布不平衡问题,应考虑适当地进行区域调水。近年来我国有关部门已就区域调水问题提出一些设想,比如,为解决辽河中下游缺水问题,提出了引松(松花江)入辽方案;为解决乌鲁木齐等地区的缺水问题,有人提出了新疆“北水南调”工程;为解决华北、西北等地用水问题,提出了“南水北调中线”、西线和东线工程的设想。目前“南水北调”中线工程已经开始进入运作阶段。随着我国经济实力的增强,应当更多地考虑区域性的水资源调配问题,使有限资源得到更好的利用。
(2)要在全社会大力倡导节约用水,在农业生产中大力推进节水灌溉。一方面我国水资源短缺的问题越来越突出,另一方面水资源的浪费还很严重。因此,解决好水的问题,必须高度重视节约用水。要通过行政、法律、经济、技术等手段,在农业、工业和城市生活等领域全面推行计划用水和节约用水。国家要将发展节水灌溉和节水农业作为节水工作的核心和重点,加大政策扶持力度,积极支持节水灌溉技术的开发和研究,对节水灌溉工程的建设,各级财政应给予适当的补助。
(3)要解决好水污染问题,做好污水、废水的循环利用。近年,我国对淮河、海河、辽河及太湖、滇池、巢湖等水域的水污染问题进行了重点治理,并取得了好的效果。但是水污染的形势依然非常严峻。要把水环境治理和污水、废水的处理与利用作为一项战略性的任务长期不懈地抓下去。
(4)加强对水资源的统一管理。要尽快理顺水资源的管理体制,加强水资源的流域管理,协调好江河上下游、左右岸的关系,促进流域经济的协调发展。逐步实行取水、用水的定额制度,合理确定水价,充分发挥水价对用水的调节作用。
二、对我国水资源研究的启示
在绝大多数发展中国家,水行业正处于十字路口,守旧意味着水资源和财政资源的利用没有得到充分保证且不可持续,经济增长不理想,社会紧张加剧。国家、地方政府、流域机构及水用户协会面临的主要困难在于进行必要的水利改革,这些改革包括:①水资源的开发与管理;②向农村及城市贫困人群提供充足的供水及卫生服务;③水能的开发利用;④在水管理决策中考虑环境和生态系统需要;⑤满足世界不断增长的人口的需要。改革可提高针对参与水行业各方面的激励效果,包括水用户、政府官员、水服务提供者、投资者。只有提高激励效果,才能增加资金流向水行业,增加投资回报,改进管理者和水用户的行为。主要激励作用来自决策过程的透明度、利益相关方的参与、水用户要支付的水价及其对拥有水资源和水服务权利的认识,以及执法情况。政府官员对投资和管理财政资源作出最佳决策。在半干旱和干旱地区,无法为所有人有效地提供充足的水源。为了重新建立平衡,需要改变消费模式,对水资源要进行重新分配,可能要减少部分使用者的用水量。必须优先考虑重新分配机制。同样,在供水和卫生方面,通常只有当目前的水使用者尤其是用水条件较好的使用者支付较高的水费后,才能够实现水厂的长期可持续性,并将服务扩大到计划外的社会群体。如果利益相关方的利益得到考虑,即使变更在短时间内会使他们遭受损失,他们也极可能同意改善管理。因此,透明度、了解信息、利益相关方的参与、决策的放权等均是改革进程的重要步骤,均有助于改革的成功。
随着我国国民经济的快速发展,城乡供水的矛盾日益突出。中国尽管在水资源总量上位居世界前列,但是由于人口众多,人均可用水资源却列于100名之后。作为首都的北京,几乎每年都受到缺水的威胁。沿海城市,如大连、天津、青岛、烟台等,更是经常发生水荒。在农村尤其是北方农村,不仅总体水量不足,而且有限的水源也没有得到很好的保护。许多农村居民日常生活用水的水质很差。随着社会经济的发展,人民生活水平将不断提高,势必引发供水形势的进一步紧张。城乡供水问题,是影响我国总体国力快速提高的一个关键因素。跨流域调水是一种解决经济发达地区供水问题的有效措施,但是,工程建设成本昂贵、地缘关系敏感、环境影响突出、运行维护费用高等问题,影响了该措施的应用。提高水价,用经济杠杆调节用水量,也是一个行之有效的方法,但是,这势必降低产品的竞争力。
内陆城市应主要着眼于就地解决供水问题。以北京市为例。北京市的平均年降水量约500mm,面积约16808km2。假定平均有效径流系数为0.2,则每年可利用的地表水的理论值为16.8×108m3,即每人每年约有168m3的水可供支配。美国人目前人均日用水量约为0.265m3,即每年97m3。可见,如何有效开发利用当地水资源,很值得研究。坦帕湾地区除了上面谈到的修建平原水库、废水利用、雨水处理塘、修建透水停车场、透水马路外,当地水源的开发利用还包括修建地下水库和屋顶雨水直接回收。地下水库的修建对于人多地少的我国意义重大。地下水库的缺点是工程造价较高,但它有许多优点:不占地、水体不易被污染、断了蚊子的产卵源。如果能够利用某些闲置的地下工程,则工程造价也会大大降低。屋顶雨水直接回收是一项新的技术,目前美国已在一些小城镇推广。其主要思路是:将屋顶的雨水通过一套专用系统直接汇集到地下水库或其他汇水设施,而不是排入城市排水系统中。由于屋顶的不透水性,其径流系数基本可达100%。屋顶雨水中除鸟类排泄物之外一般没有其他污染源,水质经轻微处理后即可达到生活用水标准。屋顶雨水的直接回收还带来两个好处:一是减轻了雨水对建筑物基础的冲刷;二是减轻了城市排水和防洪的压力,从而降低了排水系统的成本。大连地区沿海岛屿在20世纪80年代开始采用雨水集水池方式,缓解了部分散居岛民用水的问题。对于沿海城市,尤其是北方沿海城市,应大力发展海水淡化。海水是一种取之不尽、用之不竭,水质易控制,不受降水影响的水资源。目前全世界有120多个国家建有海水淡化厂,包括美国这个水资源相对丰富的国家。提到海水淡化,人们往往首先想到的是其高昂的成本,从而望而却步。实际上,如果设计得当,充分利用先进技术,相对于跨流域调水,其成本不但不高,而且还会低一些。随着技术水平的提高,这种优势更加突出。
还是以美国坦帕湾地区为例。该地区正在建设和将要建设的三座大型海水淡化厂的取水口将直接利用已建的三座火力发电厂的冷却水的取水口。这样做的好处:首先,大大降低了海水淡化厂的建设成本;其次,一般而言,火力发电厂冷却水的取水口的选定已经过严格论证,水质易达要求,因此省去了大笔科研经费。再次,排放出来的火力发电厂的冷却水的盐度一般低于原海水的盐度,而海水淡化厂的排放水的盐度却大大高于原海水的盐度。两种排放水的混合大大减少了高盐度污染。而这种污染会导致一些鱼类的死亡。最后,海水淡化厂是用电大户,紧靠电厂建设可有效节省输电成本。
针对世界和我国快速城市化进程中水资源对社会经济发展制约作用不断增强的态势,产生水资源约束力的概念。研究认为:
(1)水资源约束力是在特定空间和时间范围内由于水资源短缺对社会经济系统产生的约束作用。在缺水地区,它是造成社会经济发展速度变慢的关键制动力之一。它具有时空内涵、社会经济内涵、生态内涵三种基本内涵。
(2)水资源约束力研究是我国和世界21世纪水安全研究的重要内容之一,是水资源科学和社会科学相互交叉渗透而形成的新的重大理论和实践研究领域。它不仅着眼于解决现实世界中突出的水问题,而且丰富了水资源科学研究的框架和理论体系。
(3)在水资源压力研究的基础上,进一步研究水资源约束力,可以完整地揭示水资源系统与社会经济系统之间的相互作用和关系,对水资源科学的发展具有主要的理论和现实意义。
(4)当前应尽快建立并完善水资源约束力研究的理论体系,加强水资源约束力的基本理论、量化方法和实证研究。重点加强区域水资源约束力的产生、影响因素、影响机制、变化规律、调控途径等的研究;并不断拓展研究领域,加强水资源约束力与水资源科学其他领域的集成研究。
对于供水安全问题,首先,应该建立和完善水权制度,明晰水资源产权,实行资源有偿使用制度,建立污染补偿机制。其次,在此基础上,建立一个利用市场手段和政府宏观调控手段的水市场,真正让水价反映水资源的稀缺程度,让水市场起到优化配置水资源的作用。再次,完善水价形成机制,建立健全由资源成本、工程成本、环境成本构成的节水型水价体系,进一步规范城市水价及收费的管理办法,既要保护用水户利益,又要促进城市水产业的健康发展。转变观念,加强水利法制建设,按照市场经济发展的规律,努力建立健全能够有效引导和规范水务活动、维护水务秩序的水法制体系,保障国家对水资源的统一管理。建立和推行行政执法责任制,进一步加大行政执法监督力度,建立追究制度。此外,我国各大城市目前还应不断完善水危机应急处理的法律法规,适时修订防洪法和水污染防治法,作为未来制定水安全法的过渡。只有构筑完整而严密的法律体系,才能使城市水安全管理尽快走向规范化、制度化和法制化,才能防范城市水安全突发事件造成重大的群众生命安全损失,维护社会稳定。鉴于当前我国与水相关的法律法规还不完善、水管理体系尚不健全,应当构建一个统一指挥、资源共享、反应快速、联合行动的城市水安全应急处理机制,各级政府应当根据各地实际情况完善城市预警机制,提升应对突发水环境事件的应急处置能力,保证在发生各种水安全事故时能够及时采取措施,有效地调度人力资源,科学配置物质资源,快速高效地化解各种危机。国家应当从水源、供水、排水、防洪等环节的相互衔接着手,增强各个系统之间的协调性,制定包括水安全突发事件在内的应急预案,展开对每个存在环境安全风险的企业、供水等设施污染的可能性的调查。此外,通过增加城市战略性储备水源,加强河流治理,保护水源,增加缓冲水库等措施,保证水源的稳定性和可靠性。环境污染问题具有显著的社会性,而城市供水因其居民必需的公共产品的性质,社会性更强。在这个信息迅速传播的时代,充分引导和利用公众的参与来解决问题,将是我国公共管理发展的必然趋势。因此,要建立和完善具有迅速通告与反馈功能的公众参与机制,使其成为保障机制的重要组成部分。公众参与处理突发性水事件,必然会提高水问题在社会中的关注度,提高政府乃至全民对水资源战略属性的认识,从而对公众水安全意识的提高及水资源保护与节约工作的开展起到积极的作用。
淡水资源是关系到一个国家存亡的重要因素,因此它不仅是一个环境和经济问题,而且是一个重要的社会和政治问题。淡水资源是战略性资源。翻开人类历史,水一直是引起国家和地区间争端甚至战争的主要问题。早在4500年前,为争夺幼发拉底河和底格里斯河的水源,当地民族暴发了战争。之后,围绕着争夺世界各大江河水资源战争不断。印度和孟加拉为恒河水而争;埃及、苏丹及埃塞俄比亚为尼罗河水而争;纳米比亚与博茨瓦纳为欧科范果河水而争,甚至将状纸交到海牙国际法庭;美国和墨西哥为科罗拉多河和格兰德河水而争,曾于19世纪爆发战争;欧洲一些国家曾为多瑙河水而争;中东因为是极端贫水地区,该地区的几次战争也与争夺水源有关,正如联合国前秘书长加利预言:“今后某些地区的战争将不是政治的战争,而是水的战争”。
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