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中国的可持续性发展与水资源的合理利用
  刘昌明  
    编辑:管理员 归档时间:2003/1/27    

一、 中国关键性的水资源问题和发展趋势

中国在水方面存在许多问题,例如城市和乡村地区在供水和水需求之间存在着矛盾,洪涝和干旱灾害频繁发生,多次导致环境问题的严重的水污染。很明显,这些问题也都反映出了对水资源不恰当的管理。

根据中国城市化发展趋势的估计,到21世纪中期,中国的城市人口将从不足3亿人迅速增加到大约8亿人。到2030年,中国的城市数量也将从目前的大约660个增加到超过1000个。由于城市化日益增长的趋势和经济发展大都集中在城市区域,中国水资源的开发方面的挑战和机遇也将围绕在各个城市地区。目前,城市地区水的问题主要包括以下三个方面的内容:

第一,现在大约有300个城市供水不足,其中100多个城市水源严重短缺。城市地区每天的缺水量大约为1600万m3(1995年)。近来,由于水资源短缺造成的工业产值的损失几乎每年平均达到2000亿元人民币。据估计:在2020年左右中国的水需求量可能要大大高于现在的水平。第二,城市地区的洪涝和干旱灾害也将是非常危急性的,这是因为大多数大城市位于各条河流的下游。第三,在整个国家内,水污染仍然是个严重的问题,在城市化以及在农村 地区发展农业生产加大使用化学产品的过程中,这种污染与日俱增。

再者,由于城市使用了大量的水资源,来自城市废水量的增加将导致乡村地区的污染。这就意味着灌溉地区水资源短缺的情况不断地加重。众所周知,近些年来,中国有约有1亿亩灌溉面积(1hm2等于15亩)缺少770亿m3水。另一方面,我们需要用来扩大土地灌溉的水大大超过我们可以得到的水资源。例如,尽管华北平原的谷物产量占据了全国总产量的27%左右,但是仍有230万hm2可耕地等待着水去灌溉以增加产量。此外,在中国的东北部和西北部仍有着大片的土地分布在半干旱和干旱地区需要水去灌溉。

据不完全统计,中国经常遭受水灾的威胁,受灾面积平均每年为730万hm2,其中约400万hm2受灾严重。中国经常受到水灾影响的地区是黄河流域、淮河流域、海河流域以及长江中、下游流域。另外,中国每年受旱面积平均为1950万hm2,其中670万亩严重受灾。干旱最为严重的区域是华北平原和黄土高原。因为在过去几十年中,黄河流域干旱且取水量增加黄河流域的下游河道就像一条季节性河流一样经常断流。其结果造成了淤泥大量沉积在河道中,降低了河道的泄洪能力。河道的变坏使得河道中的洪水位大大高于以往。例如,1996年夏季,洪峰流经黄河下游花园口水站的流速仅为7700m3/s,但是其水位却大大高于1958年的情况,1958年洪峰流量为每秒22300m3/s,那是在泄洪水文系列中所观测到的最高记录。

现在,大约有超过三分之一的工业废水和十分之九的生活污水未经任何适当的处理即排放至河流和湖泊中。通过在7大流域与110个观测点对水质进行检测,根据中国地表水水质标准的分析表明,第一类和第二类水仅为32%、第三类水占29%、第四类和第五类水占39%。目前,水污染呈现出向坏的方面发展的趋势。许多城市,特别是在华北地区出现了过量开采地下水的情况,地下水水位大大下降,水的质量已经变坏。上述情况造成了沉积沿海地区的海水入侵。非常严重的是中国79%的人口正在饮用细菌含量很高的水,1亿7000万人口正在饮用受到有机物污染的水。在中国有1亿1000万人口正在饮用高矿物质含量的水,超过5000万人口正在饮用硝酸盐含量高的水。

此外,中国土壤受到侵蚀的面积是367万km2,它占全国家总疆土的38.2%。其中,水蚀地区覆盖了179万km2,每年土壤(含有大量营养成份)的平均损失至少超过50亿吨。不仅土壤资源和生态环境受到了破坏,而且河流泄洪能力也下降了。所以,水库和分洪工程不能发挥其最好的功能。森林遭到了如此野蛮的采伐,以致使得旱季河水明显减少,而洪涝和干旱更频繁地发生并更加严重。

水资源的管理是其合理的开采与开发的关键。在许多地区,不良的水资源管理造成了水的浪费、水的污染、直至无水可用。另外,它也导致了水涝和盐碱化等灾害。主要的问题是这些地区缺乏政府对水资源的统一管理,在水资源管理方面没有引入市场机制。城市中工业用水的收费仅占其成本的0.1%至1%、民用水收费仅占其成本的0.1%至1%、农业用水比工业用水和民用水的收费更低。在许多灌溉地区,1000 m3的水费不超过一瓶矿泉水的价钱。用水收费太低使得这方面的工作无法进行经济调整。因此,造成了大量水资源的浪费。

二、 将可持续性发展作为最终目标

联合国世界环境与发展委员会1987年出版了“我们共同的未来”一书。1992年,全球环境与发展大会批准了“21世纪议程”,超过176个国家的领导人参加了这一大会。两个历史事件的主题是可持续发展。因此,将可持续发展的概念作为其最终目标体现在中国水资源的合理开发和利用两个方面,就是非常必要的。

然而,人们对可持续发展有不同的理解。虽然,大家在总的方面认识相似,但在许多细节方面却大不相同。至于考虑到水资源方面:第一,水资源的开发与利用应该是不断的可持续的;第二,水资源的开发与利用应该满足社会和经济发展的需要。这两方面的因素是互相依赖的。如果没有水资源可持续的发展,社会和经济将无法进行可持续和稳定的发展;反之,如果没有水资源系统的支持,社会、经济发展的需要将对水资源系统造成重负,这将可能破坏水资源系统可持续发展的能力。

三、 人类活动、水资源和环境的协调发展

大家知道,水是人类生存最为重要的环境因素之一。水的环境因素有两个方面的特性。水的正面特性是,它是有用的自然资源的一部分,这满足了人类生产和生存的要求;水的负面特性是,它可能造成灾害,如洪水、涝浸和干旱给人类造成严重的威胁和伤害。

人类的活动可以对水资源系统产生双重的影响:一方面,它为城市、工业和农业的发展供水,获得了很大的利益;另一方面,由于废水的排放和水资源过量开采利用,导致了一系列有关水的问题,特别是有关地下水水量减少和水质下降的问题,这些问题不仅污染了环境,而且破坏了水资源的可持续开发与利用。

中国有许多与水有关的问题。总的来讲,可以归纳为三类的问题:第一类是在城市和乡村地区的供水与水需求之间存在着严重的矛盾。中国有300多个城市遭受缺水之苦,而实际灌溉面积仅占可耕地面积总数的40%。第二类是经常发生洪水、涝浸和干旱的问题。每年由于洪涝、干旱造成的损失占了由于各种自然灾害造成的损失总数的60—70%。第三类是严重的水污染问题。特别是水资源丰沛的中国南方,由于水污染而造成了水短缺。上述讲到的关于水的三类问题,均与人类、水和环境有密切的关系。所以,人、水资源和环境的协调发展,对于中国水资源可持续的开发和利用是最为重要的解决方法。

四、“强”与“弱”水资源的平等开发

中国是个幅员辽阔的国家。其东南部和西北部水资源空间分布差别很大。此外,由于季风气候的影响,水资源在时间上的分布,随着季节的变化而变化。水资源在空间和时间上的巨大差别,极大地增加了中国在水资源调节和储存方面的困难。

由于水资源是这样一种分布情况,我们可将水资源主要划分为两种类型:一种是集中型的水资源,其特点是在较短的补给回收期内的水流速强度高,如河水和易补给的浅层地下水。另一种是分散型的水资源,其特点是水流速强度低,但覆盖了一个很大的地区。它主要为降水资源。前者是水利工程项目的对象,并已经是城市、工业和农业灌溉用水的水资源。后者作为需水分散地区的水资源,这些地区包括那些缺乏集中水资源的地区,例如中国西北部广大地区、分散在300万km2领海上的数以千计的隔离的海岛、石灰石的山区、广大的蒸发量大的气候干燥地区和饮用水含氟量较高的地区。1亿以上人口居住在这些地区,解决他们饮用水不足的问题迫在眉睫。

如果以每秒米为单位测量水资源集中地区水的流速,以每分钟毫米为单位测量水资源分散地区水的流速,很明显,它们在数值上相差十的五次方。所以,我们将前者称为“强”水资源,将后者称为“弱”水资源。虽然“弱”水资源的水流速强度很低,但是可通过人为地集中水资源的措施增加其水流速的强度,以满足供水的目的。自从80年代以来,在全世界范围内已经提高了雨水资源的利用率,国际雨水集水系统协会(IRCSA)已经成立。1995年6月第七届IRCSA会议在北京召开。作为“弱”水资源,雨水的利用是当今世界上水资源开发的主要发展趋势。中国有必要在其960万km2的国土上和超过300万km2的海疆上平等地开发“强”水资源和“弱”水资源,以合理的配置和调节其水资源,进而满足经济整体发展的需要。

五、 确立国家水资源的地区性再分配和调节

中国水资源在时间和空间方面分布的不均匀性是考虑为改善这样高度的水资源分布不均匀的调水项目的原因。然而,调水项目的必要性,必须通过仔细分析计划将水调入的地区(称之为水调入地区,WIR)缺水的特性来予以确定。对完全是资源性贫水地区,可以较为容易地确定其调水的必要性,而对那些不仅仅由于水资源的原因,而且还由于对当地水使用不当而导致缺水的地区,对这样的水调入地区的调水项目,必须进行仔细的推敲来确定。很明显,没有理由将水引入一个水资源并不贪乏的地区。所以,必须按照包括识别缺水的特点和满足短期与长期社会——经济发展的需要以及仔细分析地区水资源的供需平衡情况在内的缺水问题来论证一个地区水的再分配与引水项目合理的规模。对于那些引入水资源的地区来讲,跨流域调水是水资源的开发一个重要的方法。进行调水的一个先决条件必须是以节水为基础。这是任何一个地区进行地区性水资源再分配的基本原则。在中国大多数计划引水的项目中,引入的水资源仅作为水调入地区当地可利用水资源系统的补充。很明显,最经济和最合理的调水项目将是建立在水调入地区的节水体系和全面挖掘当地水资源的潜力的基础之上的。这样,才能按高效益、低成本实现以最小规模的调水项目而取得最大的效益。一方面,对一个项目而言,进行可行性分析是重要和极其必要的:首先,在调水的数量方面,要确定调出水资源的地区是否有多余过剩的可利用水提供给引入水资源的地区;其次,要解决调出水资源的地区(WER)与引入水资源的地区之间在利益上的冲突的问题。原则上讲,引水项目不应对调出水资源的地区现在和将来的用水产生重大的影响。如果出现了因调出水资源而对这样的地区产生了较大影响的情况,则必须采取补偿的方法减少这样的影响,以保护调出水资源地区的利益。

南水北调(SNWT)应该被看作为对中国分布不均匀的水资源进行地区性再分配的项目的主要部分。它们主要需解决北方和沿海大城市地区缺水的问题,这些地区由于人口和经济增长而产生的水的需求超过了当地水资源的承受能力。所以,引水项目的目的主要是向城市和工业部门的供水并供农业灌溉和改善环境用。为了弄清楚以向城市和工业部门引水作为条件这样的目的,应该对引水项目全面、综合的利用进行研究以供运用。南水北调三条线路是互补的。三条线路在国家的东、中和西部经济区各有其自己的功能。这三条线路的计划方案在最终解决国家水资源在时间和空间上分布极不均匀方面满足国土开发的需要具有非常重要的意义。

在南水北调地区以外的计划中的调水项目应有与南水北调协调的规划,以构成覆盖全国领土的地区性水资源再分配系统。为了满足建立这样一个地区性水资源再分配系统的需要,围绕着南水北调进行跨流域调水项目的综合性战略性布局研究是非常必要的。

六、开发海水和微咸水的利用

自从80年代初期实施改革开放的政策以来,中国特别是在沿海经济发达地区,面临着水资源供需的日益严重的矛盾。在缺水的数量方面,问题最为严重的地区不是在干旱的西北部、北部和东北部地区(统称为“北部”地区),而是在东南沿海潮湿、多雨的城市与城市化的地区。这些地区的缺水几乎占了整个国家114个严重缺水城市缺水总量的二分之一。所以,在整个沿海工业化地区、特别是在满足冷却水的高消耗方面,开发海水的利用具有很大的意义。目前,在解决海水利用中的腐蚀问题上,某些技术已经相当成功。在工业中用于冷却的海水的费用已经降低。例如,在黄海岸边的青岛市。用于制碱生产行业每立方米的海水的费用仅为0.17元(约0.02美元),仅为城市水厂出售的新鲜自来水费用的四分之一。所以,基于这一经验,沿着沿海地区在工业企业分布的配置与再分配(调整)方面为解决工业冷却水消耗量很大的问题,可以采用海水,这样我们便可以较为充分地利用海水。此外,随着技术的进步,开发海水淡化也具有良好的前景。

另外,中国拥有广阔的微咸水地区,这些微咸水或以地下水形式在存储于浅层地下水中,或以地表水形式存储在一些湖泊中。以华北平原为例,储存在该平原中微咸水的总量为58亿m3,其含盐量为每升水含盐2~5克之间。这也为水资源的开发提供了极大潜力。

七、 在城市化地区解决缺水的问题

根据21世纪中期中国城市发展的一项估计,2050年城市的人口将由现在不足3亿人增加到大约8亿人。在这种情况下,面对城市化和城市地区日益增长的社会—经济的迅速发展,必须围绕着未来的城市化和城市化的工业开展水资源方面的研究工作。目前,涉及到城市地区存在着三个主要的水资源问题。第一,在600个城市(1995年的城市总数)之中,有300个城市存在着缺水的问题,其中114个城市严重缺水。1994~1995年这些城市每天缺水的总量为1500万m3。根据影子价格估计,由于缺水导致的每年工业生产的损失大约为2000亿元人民币(240亿美元)。这样一种缺水的趋势,一直在日益增加着。据估计,到21世纪中期,城市的总数将超过1000个。在城市化的过程中,我们如何解决日益增长的城市缺水问题?我们必须对此予以严重的关注并采取积极的措施缓解城市的缺水问题。第二,在城市地区存在防洪和除涝的问题。中国最重要的城市和城镇发展于并散布在主要的河流旁。受到洪水和涝渍影响的城市占国家城市总数的三分之二。所以在七条主要江河中预防洪水和涝渍的标准与能力应该得到改善,采取预防措施以避免灾害的发生。第三是水污染问题。控制来自家庭和工业部门的废水与已污染水的排放对于保护环境和水资源的质量是非常重的。

八、 水资源管理关键性的任务——节水

一般来讲,开发新的资源与保护水资源是两个解决缺水问题最为重要的方法。然而,水资源的管理仍同以往一样重要。非常迫切地需要去除将更多的注意力放在建设新的水资源项目上而不是放在进行良好管理的习惯。水资源的管理涉及许多方面,如政策、法规(法律和规定)、制度、组织、人员、财政和运行。对水资源的管理工作必须集中在对其合理利用方面。很明显,合理利用水资源的关键是节约用水。所以,节约用水是水资源管理的主要任务。

参考文献

1.Biwas,A.K.《21世纪可持续性发展的水资源》。在Biswas等人所著的全球展望,21世纪可持续发展的水资源。牛津大学学报Delhi, PP7-17,1993。

2.刘昌明、尤茂正:《南水北调与农业的可持续发展》。生态农业研究,vol.1,No.1 PP45-49(中文),1993。

3.刘昌明等人:《21世纪中国水资源问题的战略》。北京科学出版社,1996。

4.水电部水文局:《中国水资源的评估》,北京水利水电出版社,1987。

5.刘昌明等:《华北的雨水集水系统》,国际雨水集水系统杂志, Vol.1,No.1,PP37-40,1983。

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