华北水资源利用现状及其宏观调控对策研究 - 水资源

全球每年有500 万人由于缺水而丧生。我国人均水资源占有量仅相当于世界人均水资源占有量的1/ 4 ,其中2/ 3 的城市存在供水不足问题,平均每个城市年缺水量达0. 1 亿m3 [1 ] 。而华北地区又为全国缺水比较严重的地区之一,京津冀鲁交界地区5 ×105 Km2的地面持续下降,形成“复合漏斗”;工农业用水迅速增加,供水矛盾日益加剧。[2 ]

1 　华北地区水资源概括

1. 1 全国和华北地区水资源现状

1. 1. 1 水资源总量

全国2002 年水资源总量为2. 825492 ×1012m3 ,其中地表水和地下水资源量分别为2. 724329 ×1012m3和8. 69718 ×1011m3 。我国华北7 个省、直辖市和自治区2002 年水资源总量为1. 18193 ×1011m3 ,占全国总量的4. 18 % ,人均水资源量为全国人均量的15. 93 %;其中地表水和地下水资源量分别为5. 2275 ×1010m3和6. 5918 ×1010m3。[ 3 ]各地区的水资源具体情况如图1 所示。

1. 1. 2 水资源供给

2002 年,全国水资源总供给量为5. 49728 ×1011m3 ,其中地表水量为4. 40436 ×1011m3 ,地下水资源量为1. 07242 ×1011m3 ,其它可利用水资源量为2. 049 ×1011m3 。我国华北地区2002 年水资源供给总量为9.7287 ×1010m3 ,占全国总量的17. 70 % ,其中地表水、地下水、其它水资源之比约为92 :142 :1 。[3 ]主要地区的水资源供给量如表1 所示。

1. 1. 3 水资源利用

2002 年,全国水资源总的利用量为5. 49728 ×1011m3 ,与供水量持平;其中农业用水3. 73618 ×1011m3 ,工业用水1. 14236 ×1011m3 ,生活用水6. 1874 ×1010m3 ,城镇用水3. 2059 ×1010m3 ,农村用水2. 9814 ×1010m3 。我国华北地区2002 年水资源使用总量为9. 7277×1010m3 ,占全国总量的17. 70 % ,其中农业用水、工业用水、生活用水、城镇用水、农村用水量分别为7.1588 ×1010m3 、1. 3857 ×1010m3 、1. 1841 ×1010m3 、5. 603 ×109m3 、6. 239 ×109m3 。[3 ]主要地区的水资源利用量如表1 所示。

1. 2 华北地区水资源利用的特点

1. 2. 1 水资源总量少、人均量更少、使用量大,地下水严重超采

我国人均水资源量远低于世界平均水平,被联合国列为12 个贫水国之一,而华北人均水资源多年平均量为704m3 ;海河流域人均量仅为343m3 ,为全国人均水资源量的15 %; [4 ]其中河北省人均水资源量为256. 3m3 ,为全国人均水资源量的11 %。[ 2 ]受水资源总量少的影响,华北地区地下水的开采量占全国开采总量的54. 78 %。

1. 2. 2 水资源时空分布不均

在时间上,水资源时空分布不均:年际间,主要表现在出现丰水年和枯水年的现象,例如黄河曾经连续断流11 年,海河曾经连续断流8 年;年度内,主要表现在夏秋降水多,水资源量相对较多;冬春降水少,水资源量相对短缺。[4 ]

在空间上,水资源的分布不均,主要表现为资源水量和地表蒸散发量的地带性变化而分布不均匀。水资源的补给来源为大气降水,在华北地区,张家口以西以北地区,降水明显减少。地表蒸散发量也随着地表植被类型的不同而产生地带性分布。

1. 2. 3 水土流失严重、河流含沙量大、径流量减少,生态环境脆弱

泥沙含量之冠的黄河主要位于华北地区,途经黄土高原,自然因素加上人为长时期的破坏,水土流失严重、蓄水能力大大削弱。[5 ]其它河流也出现类似的情况,径流量减少,入海口泥沙淤积严重。生态系统变的脆弱,其恢复的难度增加,生态环境建设的迫切性增强。[4 ]

2 华北地区水资源危机

2. 1 华北地区水资源开发存在的问题

2. 1. 1 　污染严重

随着我国城市化进程的加快和乡镇企业的迅速崛起,以及农村化肥、农药的使用量不断增加,水资源受到了严重的污染。[ 6 ]国家环境保护总局发布的《2002 年中国环境状况》公布的七大水系污染程度(由重到轻依次) 排序,位于华北的海河和黄河分别位于第一和第三位。其中,海河水系的167 个水质监测断面中, Ⅱ、Ⅲ类水质断面占14. 4 % , Ⅳ类水质占10. 8 % ,V 类水质占7. 8 % ,劣V 类水质断面占67. 1 %。

2. 1. 2 　浪费严重

目前我国各行业都存在水资源浪费的现象。

(1) 农业据国际灌溉排水委员会的统计,华北农田用水的利用系数为0. 3～0. 5 ,灌溉水的一半以上是在输水途中就损耗掉了;同时,大水漫灌、过量淹灌等不科学的灌溉方式,使灌水有30 % —50 %被无效地渗漏、蒸发掉了;农作物利用的水仅占灌溉总水量的1/ 4。[7～9 ]

(2) 工业工业用水中,一般以万元产值耗水量为衡量用水的标准。我国华北地区万元产值耗水量较高,水资源的重复利用率低(仅仅为68 %) ,工艺技术落后;工业结构不合理,高耗水、低产出行业比重较大。[10 ]

(3) 生活用水由于水价偏低(河北省为2 元/ 吨) ,居民的节水意识淡薄,生活用水浪费严重。对石家庄市民进行随机抽样调查表明:31. 3 %的人不知道水价,79. 4 %的人夏季每周淋浴大于等于7 次,33. 3 %的人冬季每周淋浴大于等于3 次,61. 2 %的居民家中没有采用任何节水措施,43. 6 %的居民没有考虑过水价。

2. 1. 3 地下水超采严重

华北地区水资源现状开发率为72 % ,其中河北省水资源现状开发率高达90 % ,明显高于全国平均水平(约为20 %) 。由于水资源短缺,不得不大量开采地下水。目前,河北省地下水每年超采量约3 ×109m3 ,地下水位持续下降。由于地下水严重超采,部分地区已经造成了海水入侵、地裂缝、地面下沉、水井报废、河道干枯等严重的生态系统退化现象。据估计,30 年后石家庄将没有地下水可供使用。[ 10～12 ]

2. 2 华北地区水资源危机的原因分析

2. 2. 1 人为因素

缺水有两种类型:一为水资源污染而形成了水质型缺水;二为水资源量少或无计划的乱采地下水、过度使用造成的水量型缺水。华北地区严重缺水,很大程度上与人相关,人是水资源危机的直接引导者和受害者,主要表现在以下几个方面:

(1) 管理问题我国目前水资源管理基本是按部门、行业分工的,这种管理比较隔离,学科研究上出现片面性,管理职能上出现重复性,一些重要的问题容易被忽略。与我国水资源管理的目标(通过节水型社会的建设,达到水资源的供需平衡) 不符。相关部门和地区应密切合作,学习借鉴世界最新理念和技术,改进水资源的管理。[10 ,13 ]

(2) 利益诱惑(工业用水) 华北地区主要的工厂均有污水处理系统,但是正常运转的很少。据调查,该地区65 %的企业,尤其是高耗水的企业,在利益的驱使下,私自在厂房里打井,并无计划的抽取地下水;82 %的企业的污水处理设备基本不用。这些企业在利益诱惑下,无视国家可持续的发展政策和水资源短缺的现状,对地下水进行掠夺式的开采,加剧了我国水资源的危机。[13 ]

(3) 缺乏节水意识由于缺乏节水意识,造成水资源浪费严重,而水资源浪费又加剧了水资源的供需矛盾。[ 4 ,14 ]据调查,石家庄地区有15 %的居民从来没有考虑过节水;37 %的居民考虑过却从未付出行动;仅有11 %的居民时刻注意节水。

2. 2. 2 科技相对落后

同发达的国家和地区相比,我国华北地区的全国工业万元产值耗水量是发达国家的10 倍,水资源的重复利用率仅为40 %;农业灌溉用水有效利用系数只有0. 4 左右,作物的水分利用效率(WUE) 较低,1996年华北平原小麦的WUE 仅为14 Kg/ ha/ mm ,玉米的WUE 仅为10 Kg/ ha/ mm。[ 7 ]所以,从长远的观点看,加大节水科技的资金投入,增加水资源利用率的基础研究,可以在一定程度上缓解水资源危机。[ 5 ]

2. 2. 3 　全球变化影响

上个世纪末以来,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。据估计,全国水资源多年平均总水量基本保持不变。[ 15 ]刘青蓁等研究表明,华北地区水资源对气候变化比较敏感,其中气温升高1 ℃,农业灌溉用水量增加10 % ,水文循环也随之加强;随着气候变暖、水文循环的加强,洪水及干旱的水文极端事件发生频次递增。[16 ]

3 华北地区水资源可持续利用的宏观调控对策

保护和改善生态环境是保障我国社会经济可持续发展所必须坚持的基本方针。在水资源配置中,必须以生态需水和居民正常生活需水为基础,通过不断地调整,实现水资源可持续利用和经济的可持续发展。

合理利用水资源,必须按照“开源、节流”的原则,借助政府的职能,充分利用高新技术,有目标、有步骤的进行。

3. 1 增加水源

3. 1. 1 南水北调工程

针对我国北方水资源贫乏,南方水资源较丰富,及近年来南涝北旱的现象,国务院做出南水北调工程的指示。南水北调工程是解决我国华北部分地区水资源紧缺的一项系统性工程,基本上缓解了我国华北地区水危机。[4 \ 〗在保证被调水的区域生态经济可持续发展的前提下,适当的调水是促进水资源的优化配置,实现水资源统一管理的必由之路。

3. 1. 2 海水淡化技术

我国有18000km 海岸线,海水利用潜力较大。我国在海水淡化利用技术上已经取得了一定的研究进展,荣成市采用世界最先进的反渗透膜技术,投产反渗透海水淡化示范工程项目。该项目建成后,每日可淡化海水1 万吨,可大大缓解城区淡水短缺的局面,并产生理想的经济效益和巨大的社会效益。[ 17 ]在目前的技术水平下,海水淡化成本相对较高,随着我国综合国力的加强和海水淡化技术水平的不断提高,海水淡化技术将会得到大规模的推广。

3. 1. 3 　雨水资源化

雨水是一种最根本、最直接、经济的水资源。

(1) 城市由于城市地表水污染严重、地下水开采超量,雨水资源化潜力很大。通过多种途径可以实现雨水资源化:建造雨水贮留设施、就地下渗、回灌、屋面雨水拦截、蓄集、绿化工程等。充分利用雨水资源,可以解决城市水资源危机,改善城市环境,产生良好的生态环境效应。[ 18 ,19 ]

(2) 农村在农村,雨水资源化主要表现在集雨农业和利用雨水资源代替日常生活用水。其中集雨农业有利于区域水土保持,减少灌溉所需的人力物力,促进生态环境建设。[20 ,21 ]

3. 1. 4 　退耕还林(草) ,涵养水源

退耕还林(草) 主要目的是保持水土,涵养水源,改善生态环境。森林具有很高的生态价值,但要根据当地水资源的实际,决定种树还是种草,确保树(草) 的存活率。在具体实施的过程中,要注意科技含量的投入,推广先进技术,建立和完善补偿机制,提高农民的积极性。[22 ,23 ]

3. 2 提高水的利用率

3. 2. 1 提高农业用水的利用率,建立节水农业

提高农业用水的利用率,主要包括以下几个方面:

(1) 水利工程节水采用管灌、膜上灌溉,水平畦灌、隔沟灌、间歇灌溉等措施减少水资源田间损失。[24～26 ]

(2) 生物节水技术利用生物基因工程技术,培育和推广抗旱节水优良品种,提高作物的水分利用效率。[27 ]

(3) 农作物空间布局结构的调整根据作物的需水规律和当地水资源状况,在保证光、温等自然条件下,在水资源比较充沛的地方种植耗水量相对较高的农作物,在水资源比较缺少的地方种植耗水量相对较低的农作物。[28 ,29 ]

(4) 信息技术的应用利用高新技术,例如基于3S( GIS、RS、GPS) 和计算机网络的精准农业技术,通过水肥耦合关系,提高水肥利用效率。[30 ]

3. 2. 2 提高居民生活用水的利用率

根据水资源的不同用途来划分用水标准,例如把居民生活用水、卫生用水、建筑用水、绿化用水、农业用水等不同目的的用水分开提供。可将居民在日常生活中使用过的水,经过净化处理后,重新用作其它杂用水的供应。这样可缓解干旱地区和缺水城市的水资源短缺。

3. 2. 3 污水处理再利用

我国每年污水排放量惊人,其中京、津、冀地区年污水排放量已达30 亿m3 ,且有逐年增长的趋势。如果能把污水资源化,对我国华北地区,乃至全国,将是非常有意义的。[ 5 ]污水资源化主要把握以下几个环节。

(1) 首先应搞好污水利用规划,加强污水资源化研究工作。

(2) 多方筹措资金,建立污水处理厂,并使之能够真正运转起来。

(3) 改造城市给排水系统,实现雨污分流。

3. 3 　发挥政府的职能

3. 3. 1 水资源统一管理和改革水权

世界自然基金会(WWF) 提出“全球流域综合管理”,呼吁各国政府在各大河流系统一起推动流域综合管理进程,并认为这是缓解当前全球水危机的一线希望。而我国水资源管理机构涉及部门多,部门间的职能交叉多、纠纷多,缺乏统一管理。实现“水权改革”是我国水资源可持续发展的必由之路。我国“水权”问题(同一流域内水资源的拥有权与使用权) ,急需改革。

3. 3. 2 宣传、提高公民节水意识

水是关系所有公民的事,节水亦是。政府要加大宣传的力度,使人们了解水资源的不可替代性和稀缺性,正确认识和对待人与水的关系,提高保护水资源意识,调动人们参与节水、兴建节水工程的积极性,建立节约用水、减少水体污染意识,在日常生活中自觉节约水。

3. 3. 3 进一步加强水资源管理法治化

新《水法》的顺利实施,标志着我国水资源管理法治化迈入了重要的一步。但其在执行上和监督上存在一定的隐患,须建立“水政检察”队伍与公检法部门配合,承担起纠正各种违法行为,依法追究违法者的责任,维护水资源管理秩序,保证水资源可持续开发利用。

3. 3. 4 水资源价格和水价调节

水价的高低对居民的用水态度产生重大影响。据调查,水费支出占居民家庭收入的2 %以下时,对居民心理影响不大,易导致用水浪费现象发生;占2 %～5 %时将引起重视,居民开始关心用水量;大于5 %时则会有较大影响,并注意认真节水;超过10 %时影响很大,将考虑水的重复使用。目前,我国华北地区城市居民水费支出占家庭收入的比重约1 % ,这种状况对于居民节水意识的形成和水资源的保护是极为不利的。[ 31 ]要使水资源经济化,必须充分利用价格杠杆,唤起公民对水资源的重视,早日实现节水社会化。

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作者简介: 王道波(1978～) ,江苏灌云人,硕士生,主要从事3S 在农业和生态环境上的应用方面研究工作。张广录为通讯作者。