我國(guó)水資源短缺的原因及對(duì)策

我國(guó)水資源短缺的原因及對(duì)策

眾所周知，黃河的中斷是眾所周知的。由于自然流量不足，尤其是黃河流域內(nèi)水流的過度使用和近幾十年氣候變化，下游河流的季節(jié)中斷和沿海流量急劇下降，對(duì)黃河的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了重大影響。長(zhǎng)江雖然水資源總量豐沛,但年際間與年內(nèi)變化極大,月均流量變化在84200m3/s與6800m3/s之間,最低流量?jī)H4620m3/s。近幾十年來枯季最低入海流量也已出現(xiàn)下降趨勢(shì)。21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展將使水的消耗量繼續(xù)上升,未來的全球變化、南水北調(diào)等也將對(duì)流域水資源產(chǎn)生重要影響。長(zhǎng)江和黃河是我國(guó)最大的兩條河流,并且都是中華民族的發(fā)祥地,可以說是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈,對(duì)此不得不引起我們的高度關(guān)注。1環(huán)境變化與災(zāi)害近幾十年來,由于社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求,導(dǎo)致水資源過度開發(fā)利用,我國(guó)華北地區(qū)許多河流都從常年性河流演變成間歇性河流,由此對(duì)地表、地下與沿海的生態(tài)與環(huán)境造成了嚴(yán)重影響。如黃河是我國(guó)北方最大的河流。多年平均流量為1840立方米/秒,但是,由于人類活動(dòng)的影響,黃河下游自1972年出現(xiàn)斷流,其后利津站的斷流天數(shù)迅速增長(zhǎng)到1997年的226天,330天無水入海,25年間斷流達(dá)19次(圖1)。長(zhǎng)江是世界上最大的河流之一,水量極為豐沛,多年平均流量近30000立方米/秒,相當(dāng)于16條黃河,是中華民族的驕傲。但令人擔(dān)憂的是,長(zhǎng)江枯季最低入海流量也出現(xiàn)了下降趨勢(shì)(圖2),最低流量只有4620m3/s,且洪枯比增大。特別是在枯水年,水資源的利用造成枯季入海流量大幅度下降,導(dǎo)致長(zhǎng)江河口鹽水入侵頻率與強(qiáng)度增大。從常年河流到間歇河流的轉(zhuǎn)變,意味著流域生態(tài)系統(tǒng)的重大變化,由此將伴隨一系列重大環(huán)境變化與災(zāi)害問題。如黃河自1972年出現(xiàn)斷流至1995年的24年間,三角洲黃河來水累計(jì)減少317.51×108m3,正等于1972—1995年間黃河一年的平均徑流量,約等于1991—1995年間黃河兩年的平均徑流量。其影響可歸結(jié)為對(duì)沿黃斷流河床兩岸的影響與對(duì)黃河三角洲的影響兩個(gè)方面:(1)斷流導(dǎo)致河道萎縮,河床淤積,加大了洪水危害;灘區(qū)土壤沙化;加重下游沿岸黃河灌區(qū)的荒漠化趨勢(shì),造成生物種群數(shù)量、結(jié)構(gòu)趨向簡(jiǎn)單等一系列生態(tài)問題;水體污染日趨嚴(yán)重,嚴(yán)重影響河道魚類的繁衍和生存;灌區(qū)農(nóng)田不能及時(shí)播種、澆灌,農(nóng)業(yè)減產(chǎn),河口地區(qū)部分年份絕產(chǎn),約計(jì)近十年下游黃河沿黃地區(qū)年均減產(chǎn)7-8億公斤,經(jīng)濟(jì)損失年均近10億元;嚴(yán)重影響下游沿黃兩岸城鎮(zhèn)工業(yè)、油田生產(chǎn)和人民生活;地下水補(bǔ)給量銳減,開采量增加,長(zhǎng)此下去會(huì)引起地面下陷、大壩塌倒、海水倒灌、咸水入侵,造成地下水質(zhì)惡化,加劇水資源危機(jī)。(2)斷流導(dǎo)致三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)失去了天然蓄水庫(kù)、調(diào)節(jié)氣候、控制土壤侵蝕、凈化水質(zhì)等功能,影響珍貴生物物種資源的分布和棲息繁殖;三角洲土壤鹽堿化;改變了作物布局,影響了耕作制度;農(nóng)作物產(chǎn)量下降;三角洲草場(chǎng)退化、載畜量減少,影響畜牧業(yè)發(fā)展,1994年曾造成186.16萬頭牲畜飲水困難,經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重;三角洲地區(qū)大部分水域一定時(shí)期內(nèi)干枯,危及部分水生生物的生存與數(shù)量變化,且養(yǎng)殖水面季節(jié)缺水,嚴(yán)重影響了放養(yǎng)季節(jié)和面積,養(yǎng)殖產(chǎn)量減少;入海泥沙量的減少,將使三角洲海岸的蝕退率加快;黃河斷流使近海水溫降低,鹽度增加,入海無機(jī)氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素減少,不僅降低海洋的初級(jí)生產(chǎn)力,而且影響生物種類以及部分生物的繁殖與生存。2河流國(guó)內(nèi)空間布局出現(xiàn)問題近幾十年來,隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、人口的發(fā)展,人類對(duì)水資源的需求急劇增加,又由于我國(guó)水資源空間分布的不平衡,從而出現(xiàn)了部分地區(qū)對(duì)水資源的過度開發(fā)與利用以及跨流域調(diào)水等現(xiàn)象,這是導(dǎo)致河流(調(diào)出區(qū))流量下降的直接且主要的原因。未來經(jīng)濟(jì)、人口的發(fā)展必將使水資源的需求繼續(xù)上升,再加上跨流域調(diào)水、全球變化等將對(duì)河流沿程水量變化產(chǎn)生更大的影響。2.1幾十年的影響2.1.1水土流失現(xiàn)狀在全年入海流量相同的情況下,人類活動(dòng)對(duì)河流水量的季節(jié)分布產(chǎn)生重大影響。在自然條件下,流域中森林、草地、土壤、湖泊等有多種滯流蓄水的功能,對(duì)枯季河流水量起到調(diào)節(jié)的作用。由于對(duì)森林與草原的破壞、圍湖造田等,造成嚴(yán)重的水土流失,湖泊面積迅速減少,調(diào)蓄能力顯著降低。據(jù)統(tǒng)計(jì),長(zhǎng)江流域歷史上森林覆蓋率曾經(jīng)高達(dá)60%,到1986年長(zhǎng)江流域的森林覆蓋率只剩下10%,水土流失面積增加到73萬平方公里,占全流域面積的41%。而長(zhǎng)江流域8大湖泊的總面積從解放初至80年代初降低了5524km2,使流域調(diào)蓄能力降低了380×108m3[注]。雖然幾十年來長(zhǎng)江流域修建水庫(kù)5萬多座,使水庫(kù)的蓄水量增大了713×108m3,遠(yuǎn)大于湖泊調(diào)蓄量的降幅,但是其大多都建在眾多支流上,其目的主要是滿足本地區(qū)對(duì)水資源的需求,他們?cè)诳菁镜男钏亓鞣炊档椭邢掠蔚目菟患叭牒Ａ髁?。在黃河流域,特別是黃土高原地區(qū),屬地球上水土流失程度最為嚴(yán)重的地區(qū),現(xiàn)有水土流失面積43.9×104km2,森林覆蓋率約為6%,墾殖指數(shù)高達(dá)31%,土壤侵蝕模數(shù)大于500t/km2的面積約15.6×104km2。同時(shí)人們?yōu)榱朔乐罐r(nóng)田與城市洪澇災(zāi)害,迅速把雨水抽排到河流之中,使暴雨期雨水的匯流時(shí)間縮短,洪水迅速進(jìn)入河流,在各種因素的綜合影響下,導(dǎo)致同一降水量情況下的洪水位大幅度提高,大大提升了洪水位的頻率與強(qiáng)度。在1998年長(zhǎng)江特大洪水以及黃河1996年的96.8洪水中,這一后果已顯著反映出來。而在枯季由于大氣降水少,流域內(nèi)部調(diào)蓄功能的削弱又使枯季流量大幅度減小甚至斷流。2.1.2枯季大氣圈總引黃能力為滿足兩岸工業(yè)、農(nóng)業(yè)與城市人民的生活用水,大量的河水被沿途抽引。其中農(nóng)業(yè)灌溉用水量占主導(dǎo)地位。這些水量中大部分通過蒸發(fā)與下滲進(jìn)入大氣圈與地下,不能回到河流。據(jù)估算,20年前的1979年,漢口-大通之間的枯季耗水量就已達(dá)1500-2000m3/s,同時(shí)大通以下耗水量也達(dá)(1000-1500)m3/s。1963年、1979年枯季大通月平均流量?jī)H7000m3/s左右。而黃河供水地區(qū)總引黃能力達(dá)到6000m3/s,相當(dāng)于黃河多年平均流量的3倍多。巨量的引水無疑是導(dǎo)致入海流量下降甚至斷流的主要原因。2.1.3洪水影響黃河由于天津市的嚴(yán)重旱情,早在1972、1973年就曾從山東通過河南省人民勝利渠引黃河水到天津。在后來的1975、1981、1982年又從黃河調(diào)出大量的水到天津,且有逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì),1972年11月到1973年2月15日共調(diào)水1.62億立方米,1975年10月18日到1976年2月15日共調(diào)水4.37億立方米,1981年10月15日到1982年1月18日共調(diào)水10.023億立方米,1982年9月30日到1983年1月5日共調(diào)水9.28億立方米。今年北方罕見的大旱又使得引黃濟(jì)津工程再次被實(shí)施,位山閘于10月13日正式開閘放水,估計(jì)將引水約10億立方米,這大量的引水無疑會(huì)導(dǎo)致黃河入海流量的下降。另外,由于蘇北地區(qū)的旱情,早在六十年代前后就在長(zhǎng)江沿岸修建了江都水利樞紐、江都西閘等幾個(gè)引江濟(jì)淮工程,其抽引江水能力已大于1000m3/s,這在枯季,特別是枯水年也將對(duì)長(zhǎng)江的入海流量產(chǎn)生影響。2.2未來的影響是21世紀(jì)。中國(guó)長(zhǎng)江入海量的變化趨勢(shì)如何？黃河如何擺脫河流中斷的困境？這是中國(guó)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要問題。總的來說，影響因素可分為兩個(gè)方面：一是流域內(nèi)的變化，二是流域內(nèi)的外部影響，即南北和全球變化。在未來幾十年中，這兩個(gè)方面將面臨新的變化，并將對(duì)河口水資源產(chǎn)生更大的壓力。其中，最受影響的是旱季出海流量2.2.1水資源及其產(chǎn)物的消耗量將增大,回歸過程中,受水量的持續(xù)增加,土地上出現(xiàn)嚴(yán)重的供水量中國(guó)是世界上人口、資源和環(huán)境形勢(shì)最為嚴(yán)峻的國(guó)家之一,面臨著人口增長(zhǎng)和耕地減少的雙重壓力。據(jù)預(yù)測(cè):2050年我國(guó)人口將達(dá)(15-16)億,較2000年人口13億基數(shù)將凈增2-3億,未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展必然對(duì)水資源有更大的需求。但過去幾十年來,我國(guó)許多地區(qū)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了供給能力,水資源與水環(huán)境出現(xiàn)嚴(yán)重困境。在長(zhǎng)江流域,今后幾十年水資源的消耗量仍將保持迅速增長(zhǎng)勢(shì)頭,這對(duì)枯季長(zhǎng)江的入海流量將產(chǎn)生顯著的影響,因?yàn)檗r(nóng)業(yè)灌溉對(duì)水資源的需求量最大,干旱氣候下干燥的土壤,強(qiáng)烈的蒸發(fā)使大量農(nóng)業(yè)灌溉用水不能重新回到長(zhǎng)江。而黃河流域,估計(jì)到21世紀(jì)初,全流域計(jì)劃年需水量可達(dá)747×108m3,而黃河的供水量是580×108m3,即使不考慮用于沖沙的200×108m3,也還缺200×108m3,已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了黃河的供水能量。實(shí)際上由于河道徑流豐枯與用水高峰的不同步性,缺水赤字遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此量。2.2.2氣候變化影響中國(guó)西部冰流速全球變化對(duì)水資源的影響總的趨勢(shì)是氣候增暖,缺水更甚。80年代,特別是90年代以來,全球氣候正出現(xiàn)增暖趨勢(shì),近百年來全球平均氣溫升高了0.6℃左右,由20世紀(jì)世界范圍工業(yè)化帶來的CO2及其它痕量氣體排放增加而導(dǎo)致的溫室效應(yīng)很可能使21世紀(jì)氣候劇烈升溫。在此前提下,水資源是增加還是減少,就成為舉世關(guān)注的重大問題。對(duì)于長(zhǎng)江與黃河流域來說,氣溫升高將增加農(nóng)作物對(duì)水的需求,流域表面蒸發(fā)量的上升將使河流的徑流減少。特別是長(zhǎng)江與黃河都發(fā)源于青藏高原,冰融水在徑流補(bǔ)給中占有很重要的地位,溫度的上升將導(dǎo)致冬季冰雪的體積減少,春季冰雪消融時(shí)間的提前,從而影響長(zhǎng)江與黃河的流量變化。另外,未來氣候的增暖將對(duì)一些重要的降水過程產(chǎn)生影響,如梅雨、臺(tái)風(fēng)等,從而改變降水量、河流的流量及其季節(jié)變化。由于全球氣候增暖,副熱帶高壓的位置、強(qiáng)度可能產(chǎn)生相應(yīng)的變化,這對(duì)我國(guó)東部年內(nèi)降水的時(shí)間分布及其強(qiáng)度都將產(chǎn)生重要的影響。根據(jù)長(zhǎng)江源區(qū)沱沱河氣象站記錄,該地60年代,年平均氣溫為-4.6℃,80年代為-3.9℃,上升0.7℃。中國(guó)西部冰川在60年代以來絕大多數(shù)呈后退趨勢(shì),值得注意的是80年代以來氣候的增暖使許多冰川出現(xiàn)快速后退,與20世紀(jì)以來全球氣候增暖趨勢(shì)與世界上其它中緯度山地冰川的后退趨勢(shì)相一致。隨著氣候增暖,青藏高原的湖泊普遍表現(xiàn)為萎縮,如位于海拔4650m的茍仁錯(cuò),1990年考察時(shí),湖泊面積達(dá)23.5km2,平均水深在1.3m以上,當(dāng)1998年考察時(shí)該湖已經(jīng)干枯,湖表層有一薄層形成結(jié)晶鹽的飽和鹵水。由此可見,21世紀(jì)長(zhǎng)江流域和黃河流域在全球氣候變化的影響下,其降水格局、降水量及蒸發(fā)量都將發(fā)生變化,進(jìn)而可能導(dǎo)致淡水供應(yīng)短缺、枯季入海流量的下降。2.2.3國(guó)內(nèi)跨流域洪水工程隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、人口的迅速發(fā)展及其伴隨的環(huán)境污染,水資源的緊缺已成為當(dāng)今全球性人類社會(huì)生存與發(fā)展面臨的最為嚴(yán)峻的問題。由于水資源分布在空間上的不平衡,世界上許多國(guó)家都在籌劃切合本國(guó)發(fā)展需要的跨流域調(diào)水工程,如影響較大的北美水電聯(lián)合規(guī)劃、亞瑪遜調(diào)水計(jì)劃、前蘇聯(lián)北冰洋調(diào)水計(jì)劃等。我國(guó)由于黃、淮、海流域嚴(yán)重的缺水問題,早在50年代,國(guó)家與地方的有關(guān)部門及許多科研單位就開始了對(duì)南水北調(diào)問題的研究。1996年李鵬總理在全國(guó)人大八屆四次會(huì)議上作的《關(guān)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“九五”規(guī)劃和2010年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要的報(bào)告》中,已把南水北調(diào)工程列入今后15年國(guó)家計(jì)劃集中力量建設(shè)的一批大型工程之一。目前,南水北調(diào)東、中線工程實(shí)施方案已基本敲定?？缌饔蛘{(diào)水對(duì)調(diào)入?yún)^(qū)來說,無疑將增加河流的入海流量,但增加多少,受多種因素制約。特別是旱季調(diào)入的流量往往多消耗于農(nóng)田的蒸發(fā)與下滲。對(duì)于調(diào)出區(qū)來說,如東線工程從下游干流調(diào)水,將直接減少入海流量。從庫(kù)區(qū)調(diào)水,如中線調(diào)水工程,其影響還取決于水庫(kù)的調(diào)度方式與各年氣候特點(diǎn)?？缌饔蛘{(diào)水的兩個(gè)主要方面是:1、跨流域調(diào)水的總量2、跨流域調(diào)水的季節(jié)分布。后者將對(duì)枯季長(zhǎng)江入海流量實(shí)加實(shí)質(zhì)性的影響。根據(jù)我國(guó)南水北調(diào)的總體規(guī)劃,將分別從長(zhǎng)江上游、中游及下游調(diào)水到黃河、淮河及海河流域,即西線工程、中線工程和東線工程。東線調(diào)水規(guī)劃為近期(2020)年抽江流量1000m3/s(總水量191.5×108m3),2000年以前期望實(shí)現(xiàn)東線第一期600m3/s的抽江工程,最終調(diào)水規(guī)模為1400m3/s(總水量260×108m3)。中線調(diào)水工程的近期目標(biāo)為145×108m3,渠首段設(shè)計(jì)流量630m3/s(加大流量800m3/s),最終則實(shí)現(xiàn)調(diào)水220×108m3的目標(biāo)。規(guī)劃中的西線調(diào)水,即從長(zhǎng)江上游干流通天河、長(zhǎng)江支流雅魯江和大渡河向黃河中、上游地區(qū)補(bǔ)水。據(jù)研究,可調(diào)水量為200×108m3。另外,引江濟(jì)淮線是專為安徽省江淮地區(qū)供水的線路,設(shè)計(jì)抽江流量為300m3/s,現(xiàn)已完成的泰州引江工程可歸入這一類型,設(shè)計(jì)流量一期工程引水閘300m3/s(最終600m3/s)、抽水站300m3/s。長(zhǎng)江年平均流量近30000m3/s,我國(guó)跨流域調(diào)水的數(shù)量占長(zhǎng)江年平均流量的比重不大,但必須引起高度重視的是它在長(zhǎng)江枯季徑流量中的比重很大(枯季11-4月份月平均流量約16000m3/s,最低實(shí)測(cè)流量只有4620m3/s)。在21世紀(jì)水資源需求與利用持續(xù)上升的背景下,如何穩(wěn)定長(zhǎng)江入海流量將成為我國(guó)必須研究與解決的重要課題。3黃河、三角洲水資源的開發(fā)利用展望黃河斷流及其產(chǎn)生的巨大影響已有目共睹。在人類活動(dòng)影響下,長(zhǎng)江的入海流量也出現(xiàn)下降的趨勢(shì),導(dǎo)致河口鹽水入侵的頻率與強(qiáng)度增大。有人曾經(jīng)提出:“長(zhǎng)期這樣下去,長(zhǎng)江會(huì)不會(huì)變成第二條黃河?”,這是一個(gè)值得我們深思的問題。黃河流域引黃灌溉區(qū)是我國(guó)重要的商品糧、棉基地,黃河干流是我國(guó)