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胡振宇、龍隆:京津冀如何走出水困局

文/胡振宇 中國(深圳)綜合開發研究院

可持續發展與海洋經濟研究所所長

龍隆 中國(深圳)綜合開發研究院

資深研究員

京津冀地區,人—水矛盾已到了非解決不可的程度。無論從生存還是生態角度看,都需要制定核心水源地涵養、保育戰略和華北地區地表水、地下水長期恢復方案。本文提出建設以三峽庫區為核心的中國水安全樞紐,重構全國的長時段、大空間配水體系的解決思路。

一、京津冀水問題突出

地表水過度開發、地下水超采和氣候變化,已使京津冀所在的海河流域產水規律發生變化,流域環境整體干化。2000~2010年產水量僅為1950~1980年產水量的22%,1950年代以後主要河流水量逐年減少。至1970年代,20條主要河流有19條發生斷流,年平均斷流時間達186天,一些河道由季節性斷流變為全年斷流。

(一)人—地關係失衡

從總量看,京津冀以全國2%的土地聚集了全國8%的人口和10%的經濟總量。從發展歷程看,重化工業在各地不同階段均承擔過主角,目前唐山—秦皇島和邯鄲—邢台兩大煤鐵資源豐富區,這一聚集過程加上粗放的發展方式,致使原有的人—地關係失衡。

表1 海河流域平原主要河道乾涸、斷流情況統計

資料來源:《海河流域水資源及其開發利用情況調查評價》。

表2 京津冀地區概況(2014年)

資料來源:各地統計年鑒。

(二)農—水關係失衡

1952~2000年,海河流域人口翻了一番,糧食產量翻了近兩番,從歷史上長期依靠外調糧食的流域成為全國三大糧食生產基地之一。支撐這一成績的是大量的農田水利工程,期間建成萬畝以上灌區488處,引提水工程1.8萬多處,機井122萬眼,有效地緩解了乾旱對農業發展的影響,但也超出了當地水資源承載力。

表3 海河流域人口、糧食產量、灌溉面積變化情況

資料來源:海河水利委員會.《海河流域水資源及其開發利用情況調查評價》(修改稿),2004年6月。

2013年,海河流域總耗水量為254.52億立方米,耗水率68.6%。其中農業、工業、生活和生態環境耗水量所佔比例分別為71.9%、10.6%、12.6%和4.9%(《2013年海河流域水資源公報》)。

(三)地表—地下失衡

長期、大量的地下水開採造成海河流域地下水位嚴重下降, 15個地下水漏斗中,8個漏斗中心水位埋深下降,最大降幅達3.72米,流域大部分地區靠超采地下水維持生存、發展。

表4 海河流域地下水漏斗

資料來源:任永強等. 海河流域地下水儲量空間變化趨勢分析.首都師範大學學報(自然科學版),2014(2)。

人類活動增加,污染控制不力,加上自然徑流減少帶來的自凈能力下降,使海河流域的河流污染嚴重。2013年,Ⅰ-Ⅲ類水佔比由34.7%降至34.2%,Ⅳ-Ⅴ類水佔比由19.3%升至19.4%,劣Ⅴ類水佔比由46%升至46.4%。

(四)地表水體萎縮

1950年代,白洋淀等海河流域12個主要窪淀水面面積2694平方千米,1960年代降至2178平方千米,1970年代進一步減至866平方千米,2000年只有538平方千米,比1950年代減少了80%。

二、京津冀折射出全國的水資源問題

施雅風院士根據冰川與內陸湖泊萎縮狀態,判斷19世紀末至今,亞洲中部氣候呈現暖干化趨勢,這種趨勢可能延續到本世紀中葉。黃河上游的徑流變化較大,1990~1996年的7年平均流量在流出青海省時為527立方米/秒,比1956~1996年的34年平均徑流量677立方米/秒減少了22.7%,是黃河下游斷流現象嚴重的一個重要原因(施雅風,2003)。IPCC的五次評估報告及近年的氣候變化也印證了著這一判斷。

表5 海河流域50年代至2000年主要濕地水面面積變化

資料來源:海河水利委員會《海河流域水資源及其開發利用情況調查評價》(修改稿),2004年6月。

(一)極端事件頻發

隨著人類活動和氣候變化加劇,我國極端水文事件發生概率大大升高,直接危及到人類生產生活和社會穩定,即使在水資源豐富的南方,旱災也時有發生:2003、2006年,江南、華南、西南地區地區曾出現大旱;2008~2011年,華北、西南、江南出現特大幹旱;2014年,華北遭遇歷史罕見特大幹旱。

(二)環境代價巨大

我國近3 0 多年的高增長付出了巨大的環境代價,黃淮海流域水源性缺水、水質性缺水、生態系統缺水,三者相互驅動,長此以往,「水生態安全」成為更大的現實問題。

表6 北方地區缺水情況

資料來源:潘家錚《中國北方地區水資源的合理配置和南水北調問題》。

(三)粗放模式難以為繼

黃淮海流域2010年缺水約為100億~225億立方米,預計2030年及以後約為160億~304億立方米,地表水已嚴重超支。地表水不足導致黃淮海平原,特別是華北平原地下水超采嚴重,地下水漏斗數及面積居高不下。與此同時,南方水資源情況也不樂觀,長江中下游湖泊面積自新中國成立以來已減少1萬多平方千米,損失容積約567億立方米,大大降低了洪水資源化空間,增加了洪水風險。

按照2020年全面建設小康社會並逐步向富裕社會過渡,以及2050年基本實現現代化的宏偉目標,2020年我國的經濟總量將比2010年翻一番,2050年將比2020年翻一番半到兩番。按照目前耗水量,到2020年則需要1.15萬億立方米的水,將佔我國水資源總量的45%,已經超過了保持一個國家水系統平衡的取水上限。

圖1 我國歷史典型乾旱事件時間軸

資料來源:韓冬梅,海河流域乾旱事件演變規律及發展趨勢預估,2015年5月,河北工程大學碩士學位論文。

三、雄安新區的水憂慮

雄安新區建設是中國的千年大計。從雄安新區選址白洋淀來看,其水背景不言而喻,但白洋淀本身的承載力已相當脆弱,當地人—水矛盾非常突出。從行政級別看,雄安新區建設將極大地改變京津冀間水資源流向,但由於未來城市規模、人口數量、產業結構形成的用水剛性,及受南水北調中線調水總量限制,雄安新區一出生就處於水資源緊張狀態。

表7 各區縣發展概況(2014年)

資料來源:根據安新、雄縣、容城三縣統計年鑒整理。

(一)白洋淀已變成人工湖

白洋淀是未來雄安新區的核心水系,其上承來自大清河南支的瀦龍河、唐河、府河、漕河、瀑河以及北支的白溝引河,總流域面積3萬平方千米,當淀水位10.5米(大沽高程)時,水面面積可達366平方千米。白洋淀不但為為周邊及其下游地區提供生產、生活用水,而且通過滲漏、側滲等方式補充地下水,提高地下水位。

雄安新區遠期控制面積約2000平方千米,涵蓋三縣(面積合計1500餘平方千米)及周邊部分區域。白洋淀原屬保定市安新、雄縣、容城、高陽及滄州市任丘五縣管轄,其中85%的水域在安新縣境內。隨著新區建設,三縣人口和縣域經濟數量及結構都將發生全新變化,由此產生的用水需求也會大大增加,白洋淀既是新區水源支點也是新區景觀亮點。

但從1958年開始建設的上游水利工程,已使白洋淀流域白洋淀完全變成了人工調蓄型湖泊,由上游棗林庄樞紐工程式控制制來水。白洋淀流域現有在用水庫149座,總庫容36億立方米,水庫總控制面積1.1萬平方千米,占流域山區面積的60%。隨著經濟的發展,全流域用水量急劇增加,白洋淀入水量逐年減少。根據管理部門的經驗,需年補水0.8億~1億立方米,若無補水,必然干淀。事實上,在上世紀,干淀現象已發生多次:1960年代2次、1970年代4次、1980年代5次、1990年代1次。

(二)補水受到制約

為解決干淀問題,1996~2017年,國家、河北省、保定市已先後實施24次應急調水「濟淀」,第24次已於2017年4月5日開始,白洋淀可在兩個月內獲得王快水庫和西大洋水庫超過3300萬立方米的生態補水。河北省水利廳將白洋淀最低生態水位定為7.3米,規定低於此水位則停止白洋淀對周邊供水,對應淀區水深1.0米,水面面積122平方千米,水量1.3億立方米。

即便如此,由於白洋淀與上游水庫同屬於海河流域,在特殊乾旱年份上游水量不足時,還得跨流域補水:2004年通過南運河水系岳城水庫補水1.6億立方米、2006年通過「引黃濟淀」工程補水1億立方米,「引黃入冀補淀工程」2017年底完工後,預計可完成年均1.1 億立方米的補水任務。

總的來看,白洋淀生態補水受到四方面因素的制約:一是通過天然河道補水效率低,蒸發、滲透損耗在50%以上。二是本流域水量有限,乾旱年份水庫蓄水達不到開閘放水要求。三是「引黃入冀補淀工程」縱貫魯冀兩大行政區七個閘口,將面臨水權協調、黃河水量不足等難題。四是通過南水北調中線總乾渠引水補淀儘管輸水線路短、輸水損失小,但要對河北省3 0 . 3 9 億立方米用水指標進行再分配,更要面對京津的用水優先權。作為南水北調中線水源地的丹江口水庫其可調水量也要受上游來水的影響,多年平均可調水量為94億立方米(53.62億~130.42億立方米之間)。

(三)天然降水趨少,污染、浪費並存

1950年代以來,白洋淀降水量呈減少趨勢,年平均降水量從743.7毫米減至小於500毫米。

圖2 白洋淀流域不同年代平均年降水量(毫米)

資料來源:劉丹丹,吳現兵等,白洋淀流域降水特性分析.《南水北調與水利科技》,2014(5)。

由於缺少清潔水常態補給,白洋淀自凈能力變差,富營養化嚴重,《2013年海河流域水資源公報》顯示,淀區263.68平方千米測評水域水質在Ⅳ類以上,其中Ⅳ類佔42%(110.25平方千米)、Ⅴ類佔52%(137.40平方千米);劣Ⅴ類佔6%(16.03平方千米),主要超標項目為高錳酸鹽指數和總磷,淀區已中度富營養化。在水污染的同時,白洋淀流域內灌溉方式落後,有效利用率僅為0.4~0.5,浪費嚴重。

四、國家水安全樞紐和水網路構建思路

(一)三峽庫區為解決全國水資源問題創造了條件

長江流域彙集了中國降雨量的40%以上,擁有中國35%的可用資源,現開發利用度約20%,是中國唯一可在滿足生態水需求的前提下,進行大規模跨流域用水調配的主權水系。如果說,有一個橫貫東西的主水軸在驅動著中國的千年演進,那就是長江。北宋以來,中華民族的人口與經濟就在向這個主軸的驅動範圍聚集,驅動的半徑與時俱增,至今仍在繼續。

三峽大壩的修建,為長江、黃河兩大流域水戰略資源的統一調配提供了可能。壩址控制流域面積約100萬平方千米,多年平均年徑流量為4510億立方米,占長江年徑流量的近50%。若加上溪洛渡和向家壩水電樞紐,三峽大壩以上能夠調控的庫容量已達635億立方米,相當於整個黃河的年徑流量,若加上將要竣工的白鶴灘水電樞紐,則三峽以上能夠調控的庫容量將達850億立方米,是中國最大的淡水彙集倉庫和最重要的戰略資源。

(二)推進三峽國家公園建設,保證庫區水質

國家公園是強化國家意識的重要空間載體,是掌控國家資源的戰略區域。建設包含生態屏障區在內的由國家直投直管的三峽國家公園,既是一個特殊的空間布局,又是一種特別的制度安排。可在試點成熟的國家公園體制基礎上,把庫區城鄉居民的收入增長作為地方經濟的主要考核指標,並把生態環境列為主要政績評價指標。

建議把具有豐富生態資源的神農架林區(3241平方千米)、建始縣(2720平方千米)和具有豐富地質、地貌資源的恩施市(4088平方千米)納入三峽國家公園管理範圍,把三峽國家公園建成中國的水安全樞紐。

(三)以三峽庫區為樞紐,實現長黃淮海聯網調度

自三峽庫區以下的長江流域現在是中國人口和經濟最主要的聚集地帶。中國東南部是全國的經濟、社會重心,胡煥庸線東南部聚集著中國人口的94%;黃淮海流域和長江流域(主要在東南部)則是中國經濟、社會發展和生態修復的重中之重,這裡聚集著全國總人口的70%,加上膠東半島的人口,則已經超過了9億人口(按戶籍人口計)。若按常住人口計,則這兩大區域的人口已超過10億,佔了全國總數的75%以上。如果長黃淮海水系聯網調度,可消除10多億人口的缺水之患,中國的「水安全」就有了基本的保障。

表8 黃淮海水系與長江水系人口及水資源量比較

資料來源:作者根據《中國水資源報告2009》及相關資料整理。

從水量來看,黃淮海流域水資源開發利用率已達55%,遠遠超過世界公認的40%的極限,長江流域的水資源開發利用率不到20%。在這種情況下,唯有進行兩大流域的水資源統配,並進一步用50~100年的時間,開發河道、水庫、湖泊聯動的水資源蓄調體系,才是解決我國水資源這一戰略物資時空分布極不均衡的根本辦法。如果能再通過50~100年的理水期,實現雨洪利用和兩大流域的綜合調度,則可望解決中華民族生存的心腹大患。

(四)同步推進「水安全」和「生態修復」工程

「水安全」工程和「生態修復」工程其實是「合二為一」的大系統綜合調理工程,包括了蓄水、防洪、調配、供水、治污、回用、節水、河網湖泊濕地生態修復、水土涵養、江海河口生態維護、海水淡化,還有農灌、發電、航運、旅遊等行業的經濟開發利用等等。這是一個跨越行政區域和集合多方利益的巨大工程,是國家工程,只有中央政府有權威有能力來發動並主持實施,是一個理念全新、內容豐富、範圍廣大的理水工程,一旦啟動,就標誌著中國開始了新的「理水時代」。

註:

IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change),政府間氣候變化專門委員會。

生態水位指能夠保持典型植被良好發育生長的地下水水位埋深。

[參考文獻]

[1]劉丹丹.白洋淀水資源量變化及其原因的的分析[D].河北農業大學碩士學位論文,2014.6.

[2]海河水利委員會.海河流域水資源及其開發利用情況調查評價[C].2004.6.

[3]海河水利委員會.2013年海河流域水資源公報[R].2013.

[4]任永強等.海河流域地下水儲量空間變化趨勢分析[J].首都師範大學學報(自然科學版),2014(2).

[5]韓冬梅.海河流域乾旱事件演變規律及發展趨勢預估[D].河北工程大學碩士學位論文,2015.5.

[6]潘家錚.中國北方地區水資源的合理配置和南水北調問題[M].中國水利水電出版社,2001.

[7]王浩.黃淮海流域水資源合理配置研究[M].北京:科學出版社,2003.

[8]范曉.通江湖泊的旱與澇,水壩之過?[J].中國國家地理,2008(6).

[9]施雅風.中國西北氣候由暖干向暖濕轉型問題評估[M].北京:氣象出版社,2003.


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