实现水和粮食安全的生态途径

　　水利建设不仅关系到防洪安全、供水安全、粮食安全，而且关系到经济安全、生态安全、国家安全。洪旱灾害频发表明实现水安全不能局限于传统的水利建设模式，需要拓展新视野、开辟新途径。

　　干旱与洪水的威胁　 

　　几千年来，人类以巨大的努力不屈不挠地进行着筑堤防洪、截流蓄水、开渠引水、掘井取水等传统模式的水利建设，推动着文明的发展，但却未能从根本上摆脱严重的干旱和洪水反复给经济社会带来巨大灾难的梦魇。严重的干旱曾覆灭了埃及和玛雅古文明及许多文明古国，而洪水和泥沙则掩埋了印度河谷和美索不达米亚平原的古文明。我国在历史上也饱受干旱和洪水的苦难，史书有对商代连续7年大旱、西周连续5年大旱的记载，《诗经》有对宣王、幽王时发生大旱的描述，自公元前221年的秦至1937年的2158年间，有记载的大旱至少有1550次，平均1.39年1次。据史书对黄河水灾记载的不完全统计，从公元前2070年至1936年的4006年间，黄河曾泛滥422次、决口1107次、改道46次，共成灾1575次，平均为2.54年1次，且频率呈加快之势。

　　历史上这些严重的干旱和洪水给生命和财产造成的损失已难以估计。仅我国1876—1878年的大旱，就造成饥民近2亿，几乎占全国人口的一半，死亡1000万以上，1928—1930年的大旱，造成饥民6000万，死亡1000万；干旱还导致汉代时的“西域诸国”消亡、北方游牧民族入侵中原和农民起义爆发等重大历史变故。洪水则被视为比猛兽还可怕，长堤坚城也不能阻挡，仅以明清时史书记载的开封城所遭受的水灾为例，1410年，“河决开封……民被患者万四千余户，没田七千五百余顷。”1461年，“河决汴梁土城，又决砖城……坏官、民舍过半……军民溺死无算。”1642年，李自成义军攻打开封，官兵先决黄河，试图水淹义军，义军再决河反击，37万居民逃生者不足3万，使开封城一度变成了鬼城，人烟断绝，苇蒿丛生，狐兔出没。

　　现代社会在严重的洪旱灾害面前仍然脆弱无力，而且到处分布和大规模聚集的人口更易受生态破坏、气候恶化所带来的自然灾害高频率、高强度的更大冲击。20世纪70—80年代非洲撒哈拉地区的干旱，曾击倒了该地区所有的国家政府，并使许多国家爆发内战和国家间的战争。近些年来，洪水、干旱、高温、严寒、飓风等肆虐全球，1998年我国长江流域的大洪水、2008年南方的雪灾、2010年西南的大旱、2011年北方的大旱，以及2010年席卷北半球的冰雪、酷暑和南半球的严寒、暴雨，俄罗斯的干旱，巴基斯坦、斯里兰卡、澳大利亚的大洪水等等接连不断，都不仅使受灾国生命财产遭受严重损失，使世界为之紧张，也使人们对充满变数的未来深感担忧。虽然现代社会动员和配置资源抗御自然灾害的能力空前增强，但是，这种能力只能以发展的收益在扣除、补偿经济、社会、生态的全部成本、代价后的盈余为限度，如果没有盈余只有赤字，发展就不可持续。

　　水安全的新挑战与应对　 

　　我国当前的水形势一方面是洪水成灾加剧，另方面是干旱威胁加重，南方洪灾年年有且有罕见性干旱，北方则几乎是有河皆干且有突发性洪灾，全国普遍是有湖皆缩，地下水超采蔓延，污染从地表水渗透到地下水。未来的水形势更不容乐观，据《气候变化与贫困：中国案例研究》报告，随着全球变暖，我国的气温和降水将持续增加，但降水时空变率增大，极端气候事件增多，北方干旱和南方洪涝都有加剧趋势，东北、华北、西北夏季增温幅度大而降水增加少，呈暖干化趋势；华中、华东、华南夏季降水增加而冬季降水少，夏季洪涝和冬季干旱会交替发生。未来气候变化带来的挑战至少有：降水时空分布发生变化，同时，蒸发量增加，大部分地区农业水资源减少，冰川退缩；种植业生产能力下降，这不仅是受洪旱灾害影响加重，病虫害发生区域也会扩大，生长季节和危害时间也会延长：北方草地质量、生物多性、产草量和载畜量会下降；将降低宁夏、甘肃、青海、新疆等省区人均径流量，减少幅度可达20％—40％；沿海强热带风暴影响加强，海平面上升加快，海岸侵蚀加剧等等。世界未来的水形式同样严峻，联合国还预测到2025年，世界将有2/3的人生活生活在缺水的国家里，水可能成为21世纪最紧缺的资源。

　　面对气候变化和新的水形势挑战，要实现水安全需要转换传统的水利建设模式。我们不仅需要在水利工程的常态维护、病险水利设施的修复、落后和潜力地区水利基础设施的新建、大江大河的治理、湖泊湿地的保护、水污染的预防和净化、提高水资源的利用效率和管理能力等等方面，全面推进水利工程设施现代化建设，而且还必须清醒地认识到，传统的水利建设模式不足以从根本上实现水安全，因为这种模式说到底只是一种人工“导流”模式，其局限性有二：

　　首先，它必须有“源”可导，“无源”就无所施其技。早在东汉刘秀称帝之初，河南尹王梁主持“引谷水注洛阳城下”的工程，就创下了一项“渠成而水不流”的失败先例，失败的原因未见记载，简单地认为是勘探失误似乎低估了古人，可能是谷水水量的减少超出了原先的预料，因为这一时期气候变得寒冷干旱。现在世界上不只是有渠无水而且是有河无水的现象也已比比皆是，原因是气候干旱而水需求大增和上游取水过度。

　　其次，即使有“源”也只能导有限之“流”。在目前全球尺度上，蒸腾蒸发的气态水约占年均降水量的63％，在约占37％的液态径流水中，人类现在还无力导流的暴雨洪水占降水量的27％，剩下占降水量10％的径流水有5％要维持河流湖泊的正常生态，人类可导流取用的径流水只占降水的5％，仅靠“导流”已不能满足人口不断增长和人均用水不断增长的需求，也不能有效地减少洪旱灾害的发生，而且，把“导流”的空间无限外推，还会走向反面，造成不可逆转的生态环境破坏和付出难以承受的经济社会代价。

　　工程与生态的复合　 

　　不能把水安全仅建立在对只占降水总量5％的“导流”上，也不能把稳定气候的“法宝”押在诸如在地球运行轨道上空架设遮阳伞、向海洋施含铁肥料以促进浮游生物和藻类生长吸收更多二氧化碳等等“超大地球工程”上，而应奠定在生态调控气候和降水的可靠基础上，开辟获得持续稳定的降水之“源”和把占降水27％的洪水转化为可利用的新途径。

　　影响地球气候的因素很多，但生态在调节地球气候使之在近40亿年来维持气候温湿的生命适宜性中起着巨大作用。森林是调节大气构成和陆地温湿的重要支柱，海洋受太阳辐射蒸发在风力驱动下进入陆地形成陆地约40％的降水，另外约占60％的降水来自陆地的蒸发和森林植被的蒸腾，若海洋水汽途经陆地超出500—1000公里，陆地蒸腾蒸发对陆地水循环的影响更为显著。植物的生物生产量、蒸腾量、降水量三者成正比例线性关系，洪旱灾害与降水的多少并不直接画等号，只有失去了森林对降水和径流的稳定调节，才会带来降水减少和雨季时洪水成灾、旱季时河湖库枯竭的恶果。

　　在2010年云南百年不遇的大旱中，哀牢山脉数县20多万亩的哈尼梯田再次为世界展示了一个森林调节使绿水长流、农业空前丰收的奇迹。哈尼梯田在1000多的历史中之所能洪旱不惊，保持长盛不衰的生命力，关键就在于其村寨建于山腰，村寨上部是茂密的森林，下部等高线上的层层梯田，同时也是层层的蓄水工程，森林保护着土壤、涵养着水源，森林、水稻蒸腾和红河水蒸发的气态水形成的湿雾和降水循环，使这里的土壤湿润、溪泉长流，水经过村寨后又将人畜粪便等有机肥料，均衡地输送到梯田。

　　我国兴建于上世50—70年代的大量的中小型水库，多为土法上马的工程，许多大坝完全是用泥石夯筑而成，其安全性与集水区森林覆盖率有极强的相关性，森林覆盖率高，坝体安全性也高，如江西德安县林泉水库是一座建于上世纪五六十年代、库容量为1500余万立方米的中型水库，由于其集水面覆盖着茂密的森林，发挥了强大的拦截暴雨、缓释径流作用，虽然土坝在建成后不久即出现渗漏险情，却能在小修小补中带病运行40余年，为万亩良田解除了旱涝之忧，近年通过除险加固工程消除隐患，更形成了扩大灌溉面积、提高防洪能力、增加发电量、保障饮用水源、发展水产养殖和山水旅游等更高的综合效益，从而成为使数万人受益的民生与山水和谐水利工程。反之，我国有不少土坝水库的集水区由于失去了森林调节，一遇干旱就源枯库竭，一遇暴雨就泥沙洪流倾泻而下，不仅使水库很快就失去了蓄水、防洪、发电等功能，而且坝体溃决酿成洪灾也不是个例。

　　我国13个粮食主产区7个在贫水的北方，6个在丰水的南方，在上世纪90年代初，二者的粮食产量占全国的比重相差无几，此后南降北升，现在北方已远高出南方，北方农业的重要性已突显，但北方河流水超限利用和地下水超采现象已难以为继，南水北调可以对此有所缓解，但如果因此而引致更大规模的人口和产业聚集，从而使水需求猛增，环境的恶化就不可逆转。我国半湿润半干旱地区占国土面积的37％，大规模地恢复和重建森林，增强其调节气候和水汽循环的能力，把生态“增源”与人工“导流”统一起来，发展与水汽模式相适应的农业，就可以发掘出巨大的农业生产潜力。全球约 60％—70％的粮食生产来自于半湿润半干旱地区的雨养农业，即使是干旱的沙漠，也既有靠短暂的雨季完成生长繁育的动植物，还有仅靠雾水生存的动植物，这告诉我们，与水汽模式相适应的农业模式有广阔的拓展空间。只要我们能从天与地、海与陆、山与河、林与水、源与流、气态与液态、地表与地下、上游与下游、工程与生态、供给与需求、人类与环境的万物协同、循环转化的整体性关系中去探索，就能开辟出实现水、粮食和生态安全的新途径。