我國水資源開發(fā)利用程度的警示線探討
李東
摘要:國際公認(rèn)的水資源利用程度的警示線是40%,是在不考慮廢污水處理與利用以及“洪水資源化”的前提下的設(shè)立的標(biāo)準(zhǔn);目前我國水資源開發(fā)利用程度平均接近25%,但南北差異很大極不平衡,北方河流長時期水資源利用程度高達(dá)80%,甚至更高;隨著我國廢污水的處理程度的大幅度提高,水利工程的建設(shè)和“洪水資源化利用”的常態(tài)化,結(jié)合中國特點(diǎn)與實(shí)際,經(jīng)分析我國水資源開發(fā)利用程度的警示線可適當(dāng)提高,我國北方設(shè)高為60%,南方也可維持在40%。 關(guān)鍵詞: 水資源開發(fā)利用程度(率) 警示線 中水利用 洪(雨)水利用
1. 水資源開發(fā)利用率的概念 1.1 水資源開發(fā)利用率定義 水資源利用程度的主要指標(biāo)為“水資源開發(fā)利用率”。 水資源開發(fā)利用程度,即水資源開發(fā)利用率,是指流域或區(qū)域耗水量占水資源總量的比例,是水資源利用中的耗水程度。 通常從水資源規(guī)劃利用角度,水資源開發(fā)利用率是指供水能力,即保證率為75%時可供水量與多年平均水資源總量的比值,是表征水資源可利用程度的一項(xiàng)指標(biāo)。 從水資源利用統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算的角度,除了實(shí)際耗水量,也可采用供水量與總的水資源量之比,體現(xiàn)的是水資源量被耗用即供用水利用的程度。 水資源開發(fā)利用又可分為河川徑流(簡稱地表水)水資源開發(fā)利用和地下水資源開發(fā)利用,一般以河流為單元只統(tǒng)計(jì)地表水資源開發(fā)利用,流域?yàn)閱卧獣r綜合統(tǒng)計(jì),或分別統(tǒng)計(jì),但不特別指出時(如綜合利用率),也僅是指地表水資源開發(fā)利用;比如一條河流的開發(fā)利用就是指該河流的地表水資源開發(fā)利用。 由于河流來水并不是一成不變的,又有豐水年、枯水年和平水年之分,所以在計(jì)算當(dāng)年實(shí)際河流水資源開發(fā)利用率時,隨著水量的變化又有所不同。當(dāng)然,一年里也有豐水與枯水期,豐水期即汛期的水水庫攔蓄后枯水期使用。 1987年9月11日國務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)了國家計(jì)委和水電部“關(guān)于黃河可供水量分配方案報(bào)告的通知”。黃河可供水量分配方案為依據(jù)黃河河川徑流量為370億m3。黃河可供水量是扣除輸沙水量及生態(tài)水量,亦稱河道外的可利用量。 如黃河斷流最嚴(yán)重的1997年利津入海徑流量只有18.6億m3,當(dāng)年地表水資源利用率高達(dá)80%,當(dāng)然這里指的是消耗程度,也就是說80%的水被耗用掉,那么當(dāng)年的利用程度更高一些,因?yàn)槔昧恐杏幸徊糠只貧w河道并沒有被消耗。 1.2國際公認(rèn)的水資源利用程度的警示線 2002年新修訂“中華人民共和國水法”,中國人大司法解釋權(quán)威性提出:國際上一般認(rèn)為的對一條河流的開發(fā)利用不能超過其水資源量的40%的警示線。 該數(shù)值是大范圍長時段的平均值。對于不同年份以及年內(nèi)不應(yīng)該是一個固定數(shù)據(jù),同時具有兩個明顯特征:各時段各地區(qū)是不一致的;隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水利工程發(fā)展、科學(xué)技術(shù)發(fā)展,雨水利用遍地開花與大型工程洪水集中利用、污水處理后中水利用等各種手段得到應(yīng)用,應(yīng)該說該警示線數(shù)據(jù)也不是一成不變的,隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展而隨之改變;同時,中國屬于嚴(yán)重缺水國家并且旱澇頻繁不可能完全照搬所謂的國際上警示線。
2. 我國水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀 我國水資源開發(fā)利用程度接近25%,從全國而言,不完全一樣,呈現(xiàn)“北高南低”,南方特別是西南,水資源豐富而利用量少,利用程度低,而北方尤其是西北干旱地區(qū)和華北地區(qū)利用程度高。 2.1 北方水資源開發(fā)利用率較高 北方主要河流已超過50%,其中海河流域和黑河流域個別年份已超過90%。黃河、海河、遼河、淮河的水資源利用率一般都超過了國際警示線,其中海河和淮河每年大約引黃河水100億m3,部分內(nèi)陸河超過100%。 2007年甘肅省水資源公報(bào):水資源開發(fā)利用程度,即毛用水量與水資源量(自產(chǎn)地表水與不重復(fù)地下水之和)之比。全省為45.8%;內(nèi)陸河流域?yàn)?00.2%;黃河流域?yàn)?7.8%;長江流域?yàn)?.1%。 淮河水資源公報(bào):2008年淮河流域地表水資源開發(fā)利用率為49.9%(地表水資源開發(fā)利用率是指地表水供水量占地表水資源量的百分比),山東半島地表水資源開發(fā)利用率為19.9%,淮河片地表水資源開發(fā)利用率為45.6%。 2008年海河流域天然徑流量為126.93億m3,地表水供水量123.10億m3,扣除跨流域調(diào)水43.25億m3,當(dāng)?shù)氐乇硭┧?9.85億m3,地表水資源開發(fā)利用率為62.9% 2.2 南方水資源開發(fā)利用率普遍較低 根據(jù)中國水資源公報(bào),2008年從國境外流入我國境內(nèi)的水量為233億m3;從國內(nèi)流出國境的水量為6057億m3,流入國際邊界河流的水量為647億m3;全國入海水量為16101億m3。 從2008年來看,每年我國超過2.2萬億m3河川徑流水資源沒有被利用入海出境了。 南方水資源開發(fā)利用程度低,長江流域僅為18%。 根據(jù)云南水資源公報(bào)2008年全省水資源開發(fā)利用率(水資源開發(fā)利用率為河道外供水量與多年平均水資源量的比值)為6.9%。 2007年珠江流域片水資源開發(fā)利用率為20.2%,但個別地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)也超過80%,其中經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的珠江三角洲的水資源開發(fā)利用率最高,達(dá)83.1%。 2.3 我國水資源開發(fā)利用率地區(qū)差異大 我國水資源開發(fā)利用率呈現(xiàn)北高南低與降雨帶與人類活動關(guān)系密切。 因受人口密度、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、作物組成、節(jié)水水平、水資源條件等多種因素的影響,各地區(qū)的用水指標(biāo)值差別很大。 1999年中國水資源公報(bào)根據(jù)水資源量計(jì)算和供用水統(tǒng)計(jì)成果,并考慮跨流域調(diào)水、水庫蓄水變量和地下水儲存變量等因素的影響,對九大流域片地表水控制利用率(地表水源供水量占地表水資源量的百分比)進(jìn)行了估算。地表水控制利用率也是地表水資源開發(fā)利用率。松遼河片為24%(其中遼河流域?yàn)?2%),海河片為94%,黃河片為76%,淮河片為78%,長江片為15%,珠江片為18%,東南諸河片為14%,西南諸河片為2%,內(nèi)陸河片為34%(其中河西內(nèi)陸河為80%)。 總之,我國水資源開發(fā)利用程度地區(qū)分布不均,“北高南低”,隨氣候和人類活動而變化,干旱年高,豐水年低,隨社會發(fā)展總用水量增加。
3. 我國干旱缺水狀況決定了必然需要大量水資源 我國是一個干旱缺水嚴(yán)重的國家,我國的人均水資源量只有2300 m3,僅為世界平均水平的1/4,位列世界第121位,是全球人均水資源最貧乏的國家之一,是聯(lián)合國認(rèn)定的“水資源緊缺”國家。 我國年年有干旱,平均不到3年發(fā)生一次重特大旱災(zāi),尤其經(jīng)常發(fā)生區(qū)域性特大旱災(zāi)。正是我們重視水利工程的建設(shè),“水利是農(nóng)業(yè)命脈”,大興水利,在許多大旱之年仍然奪取農(nóng)業(yè)大豐收,使我國糧食產(chǎn)量逐年創(chuàng)新高。 我國又是幅員遼闊的國家,各地氣候等自然條件差異很大,西南、東南沿海地區(qū)因受季風(fēng)和臺風(fēng)影響,降水量相對比較豐富,水資源量也就相對較為豐富,但北方特別是西北,尤其是西北內(nèi)陸地區(qū)降水量稀少,水資源量匱乏,人均水資源量僅為全國平均數(shù)的1/8—1/10。過去,我國旱災(zāi)高發(fā)的區(qū)域主要在干旱缺水的北方地區(qū),特別是西北地區(qū)。近幾年,在傳統(tǒng)的北方旱區(qū)旱情加重的同時,南方和東部多雨區(qū)旱情也有所發(fā)生,甚至在擴(kuò)展和加重。 2010年中國西南大旱范圍波及中國西南五省市區(qū)(云南、貴州、廣西、四川及重慶)并蔓延到湖南等省市。旱災(zāi)影響范圍已由傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)擴(kuò)展到工業(yè)、城市、生態(tài)等領(lǐng)域,工農(nóng)業(yè)爭水、城鄉(xiāng)爭水、超采地下水和擠占生態(tài)用水現(xiàn)象越來越嚴(yán)重,特別是人畜飲水嚴(yán)重困難,花費(fèi)很大人力物力。 據(jù)氣象專家分析,這是有氣象資料以來,西南地區(qū)遭遇的最嚴(yán)重干旱。干旱的原因是降水少、氣溫高,兩重原因共同作用,加上持續(xù)時間很長,導(dǎo)致自然災(zāi)害造成損失嚴(yán)重。
4. 我國水資源受海洋季風(fēng)控制降水時空分布不均 要充分認(rèn)識水資源性天然可再生資源。在太陽和地球表面熱能的作用下,地表上的水不斷被蒸發(fā)成為水蒸氣,進(jìn)入大氣環(huán)流,隨著氣流運(yùn)移與上升,冷暖氣流的交匯,水蒸氣遇冷又凝聚成水滴,在重力的作用下,以降水的形式落到地面,這個周而復(fù)始的過程,稱為水循環(huán)。在大氣環(huán)流的影響下,把海洋和大陸的水循環(huán)溶成一體,我國水資源補(bǔ)給來源主要為季風(fēng)大氣降水,東南季風(fēng)、西南季風(fēng)是形成我國降水的主要水源,把太平洋、印度洋的水汽輸送到我國西南、東南廣闊地區(qū),特別是東南季風(fēng)深入到我國中西部地區(qū),連我國新疆降水也是西風(fēng)環(huán)流把大西洋的水汽輸送過來。比如臺風(fēng)是一個典型的海陸水循環(huán)的氣象現(xiàn)象,臺風(fēng)輸送大量的海洋水汽,短時間帶來大量降水,形成暴雨,給所到陸地造成災(zāi)害。 河流來水并不是一成不變的,受降水影響,有豐、枯之分。而我國幅員遼闊,東西南北氣候差別大,同時受到環(huán)流和季風(fēng)影響,降水年際年內(nèi)都變化非常大,導(dǎo)致我國水資源從空間分布不均、時間上年際有豐枯差異、年內(nèi)多集中于汛期。 從年內(nèi)角度看,我國大部分地區(qū)降水主要集中在汛期,其降水量占全年降水量的60%以上,經(jīng)對汛期和冬季降水統(tǒng)計(jì),扣除雪山冰川融水(降雪降雨又有補(bǔ)充)外,中國水資源每年更新來源于海洋季風(fēng)大氣降水超過90%以上。 正因?yàn)楹樗跒榱朔篮椋磕晡覈^2萬億m3河川徑流水資源沒有被利用流入海或出境了。
5. 人類活動的影響著我國警示線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)立 5.1 大中型水庫攔蓄洪水 只有通過建立高壩大庫有更多的蓄水庫容,才有可能實(shí)現(xiàn)“洪水資源化”。我國建設(shè)了小浪底,特別是三峽水利樞紐工程具備了特大型水庫的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和能力,具有調(diào)節(jié)洪水能力大庫高壩大系統(tǒng)骨干工程作基礎(chǔ),依靠關(guān)鍵技術(shù)作支撐。 洪水資源化就是把入海汛期洪水?dāng)r截下來留在陸地以備利用,增加水力發(fā)電量、作為社會供水和生態(tài)環(huán)境用水等。在黃河流域用來調(diào)水調(diào)沙,即利用洪水通過水庫調(diào)度水沙把庫區(qū)和河道內(nèi)的泥沙排入大海。把洪水大量蓄在陸地有利于對抗海洋的升高趨勢。 在我國很多地方形成了傳統(tǒng)的看法,洪水是災(zāi)害,要盡快排走、入海為安;沒有把洪水當(dāng)做資源,“興利與除害結(jié)合”也僅是說利用非洪水資源和防大洪水。洪水給人類帶來過巨大災(zāi)難,同時洪水也可利用,即具有水害和水利雙重特性。 洪水資源化的提出意在防洪減災(zāi)、除害與興利有效地結(jié)合起來,實(shí)現(xiàn)“給洪水出路,讓部分洪水為我所用”的治水戰(zhàn)略,進(jìn)一步促進(jìn)人水和諧發(fā)展。 坦率說洪水是不能完全控制的,也是無法完全根治的,盡管我國在大江大河已經(jīng)建立了有效的防洪體系,洪水難題仍將是中國長期的心腹之患;既然不能掌控洪水,那么我們可以利用工程措施和“管理洪水”,采取包括“洪水資源化”為主要內(nèi)容的措施綜合治理洪水。洪水利用和洪水資源化在我國水資源相對緊缺顯得尤為重要。 我國水庫調(diào)節(jié)能力有限,比如黃河上僅有龍羊峽為多年調(diào)節(jié)水庫,而著名的三峽水庫也只是季調(diào)節(jié)水庫。 我國正在大力開發(fā)水利水電清潔能源,主要河流已經(jīng)做了規(guī)劃,建議在可行性的基礎(chǔ)上適度提高壩高增加庫容,為防洪和洪水利用增加有效的“公益性”庫容。一方面多蓄洪水達(dá)到防洪目的、另一方面多發(fā)電彌補(bǔ)水電因枯水期帶來的調(diào)峰、同時也為社會供水和跨流域供水提供的可能。如長江流域以三峽水庫以上可分為三級,在干支流前端的水庫作為一級,可在汛期中蓄洪,中間大量水庫依次8月中下旬蓄洪、三峽水庫和丹江水庫可在9月蓄洪,這樣就形成了汛期中后期的蓄洪達(dá)到了梯級利用洪水發(fā)揮更大的效益。 5.2 集水工程 雨水利用就是把從自然或人工集雨面流出的雨水進(jìn)行收集、集中和儲存,以備人類所用的一種方法。 雨水利用將會為解決未來水資源的短缺問題做出重要貢獻(xiàn)。 收集雨水用于人畜飲用和農(nóng)業(yè)生產(chǎn),我國2010年西南大旱部分地區(qū)的水窖發(fā)揮的很大作用。水資源匱乏的甘肅省開展雨水集蓄利用技術(shù)的研究及推廣工作,2009年已累計(jì)建成各種蓄水窖253萬眼,穩(wěn)定解決了252萬人的飲水困難,發(fā)展集雨節(jié)灌農(nóng)業(yè)457萬畝,在雨水利用方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。在治理水土保持也發(fā)揮巨大作用,淤地壩與層層梯田能夠達(dá)到“水不下山”。 雨洪利用是解決城市缺水和防洪問題的一項(xiàng)重要措施。北京市從2003年就制定并執(zhí)行了《關(guān)于加強(qiáng)建設(shè)工程用地內(nèi)雨水資源利用的暫行規(guī)定》,要求以后所有新建、改建、擴(kuò)建工程均應(yīng)加入雨水利用工程的建設(shè),否則有關(guān)部門將不予驗(yàn)收。 5.4 跨流域調(diào)水工程 中國水資源分布的一個重要特點(diǎn)是南方水多、北方水少,空間分布很不平衡。河川徑流主要來自降水,影響中國大部分地區(qū)降水的是來自西太平洋的東南季風(fēng)和印度洋、孟加拉灣的西南季風(fēng)。 跨流域調(diào)水工程水資源與洪水資源化重新分配有了保障。 毛澤東同志視察黃河提出“南方水多,北方水少,如有可能,借一點(diǎn)來是可以的。” 南水北調(diào)總體規(guī)劃推薦東線、中線和西線三條調(diào)水線路。通過三條調(diào)水線路把長江、黃河、淮河和海河四大江河的聯(lián)系起來,構(gòu)成以“四橫三縱”為主體的總體布局,以利于實(shí)現(xiàn)我國水資源南北調(diào)配、東西互濟(jì)的合理配置格局。規(guī)劃設(shè)想三條調(diào)水線路的多年平均年調(diào)水總規(guī)模448億m3,其中東線148億m3,中線130億m3。 把南水北調(diào)工程近期的主要供水對象確定為城市,可逐步置換擠占農(nóng)業(yè)及生態(tài)用水,限制超采地下水、利用豐水年增加北調(diào)水量,恢復(fù)和改善地下水環(huán)境,增加農(nóng)業(yè)、生態(tài)用水量。 根據(jù)近期規(guī)劃結(jié)果,2020年,全國將從跨流域調(diào)水工程中利用118億m3的水量來支持地下水超采治理,壓縮相應(yīng)的地下水開采量。 5.5污水處理與利用 國際公認(rèn)的水資源利用程度的警示線不考慮廢污水處理與利用的前提下的設(shè)立的標(biāo)準(zhǔn)。 根據(jù)國際普遍情況,在一般情況下社會用水大約有70%最終會轉(zhuǎn)變成污水,重新排入河流系統(tǒng)。因此,如果水資源的利用率為40%,那么就大約有28%的污水排入河流,與原來的60%未使用過的河水相融合,整條河流就幾乎增加了一半的污水,對河流造成了比較嚴(yán)重的污染。這里的社會用水中主要污染物來源于工礦企業(yè)和城市生活。 國際普遍情況并不一定適合我國的具體情況,我國北方地區(qū)水資源開發(fā)利用程度高達(dá)80%,經(jīng)過二十多年的不懈努力,河流生態(tài)逐步得到恢復(fù),特別是污水處理再利用或達(dá)標(biāo)排放或零排放,因此,所謂的國際上公認(rèn)的水資源利用程度的警示線早已或已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)實(shí)情況,建議我國水資源開發(fā)利用程度的警示線可設(shè)為50%較為合適。 污水處理再利用量是指經(jīng)過城市污水處理廠集中處理后的污水回用量,不包括工業(yè)企業(yè)內(nèi)部廢污水處理的重復(fù)利用量。中水又稱再生水、回用水,是指城市污水和工業(yè)廢水經(jīng)凈化處理,水質(zhì)改善后達(dá)到國家城市污水再生利用標(biāo)準(zhǔn),可在一定范圍內(nèi)使用的非飲用水。如果能將這些廢污水通過處理轉(zhuǎn)化為中水無疑將是一塊巨大的資源。提高污水處理率,增加污水利用量,污水資源化邁入進(jìn)行大量使用階段。 根據(jù)中國水資源公報(bào),2008年全國總用水量5910億m3,用水消耗總量3110億m3,綜合耗水率(消耗量占用水量的百分比)為53%,2008年全國廢污水排放總量758億t;廢污水排放量是指工業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)和城鎮(zhèn)居民生活等用水戶排放的水量,但不包括火電直流冷卻水排放量和礦坑排水量。 提高其他水源如污水資源化、海水淡化利用量,未來將有超過1000億m3潛力。
6. 結(jié)語 我國現(xiàn)在水資源開發(fā)利用程度接近25%,但流域之間差異很大。 國際上公認(rèn)的一個流域或國家的水資源利用程度的警示線是40%,是在不考慮廢污水處理與利用的前提下的設(shè)立的標(biāo)準(zhǔn),并且我國北方河流長時期水資源利用程度超過此警戒線,有些年份高達(dá)80%,甚至更高。 隨著我國廢污水的處理程度的大幅度提高,中水達(dá)標(biāo)排放或零排放,雨洪工程和海水淡化,跨流域調(diào)水工程,以及隨著水利工程高壩大庫骨干性工程的建成,“洪水資源化利用”的必將常態(tài)化,結(jié)合中國特點(diǎn)與實(shí)際,我國水資源開發(fā)利用程度的警示線可適當(dāng)提高,我國北方設(shè)高為60%,南方也可維持在40%。 跨流域調(diào)水與國際河流開發(fā)利用、減少入海徑流、“洪水資源化”,通過建立高壩大庫容骨干工程達(dá)到這一目的,通過工程措施應(yīng)對氣候異常“超標(biāo)準(zhǔn)洪水”,結(jié)合管理科學(xué)化智能化,汛期前后“電調(diào)”嚴(yán)格服從于“水調(diào)”,有利于大江大河的長治久安提供工程性保障措施。