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我国西部大开发中有关水资源的若干问题

 

摘 要

我国在实施西部大开发战略中,应确切地计算和评价西部地区水资源。由于西北地区干旱少雨,水资源紧缺,因此要从可持续发展的角度保护西北水资源。在西北的开发中应充分考虑水资源开发利用与生态、环境相互间的协调发展,搞好规划,合理配置水资源。而西南地区拥有丰富的水资源,要合理开发,加强水环境保护。

关键词 西部大开发 水资源 合理开发利用 水环境 节水

一、 对西部大开发的几点认识

1.西部大开发的目标是缩小我国东、西部地区经济、社会发展的差异,谋求我国国土经济的均衡发展与全面发展。

2.西部地区1978年以前的人均GDP高于东南沿海的福建,青海高于广东。但改革开放以后,东部地区的人均GDP超过了西部地区,且差距不断加大,到1998年广东与福建是西北各省的1.7~3.5倍;另外,从水资源的人均占有量来看,西部地区不论是西南还是西北均高于东部地区,当然更高于东南与华北地区。全国人均水资源占有量约为2300m3,在各省、自治区、直辖市中的前5名均出现在西部地区:第一西藏(206892m3),第二青海(13978m3),第三云南(5953m3),第四新疆(5774m3),第五广西(4415m3)。 

3.西部地区的西北与西南自然条件很不相同,但多数地区经济发展水平都同样属于低水平,不管它们的水资源量多少都存在自己的水问题。特别是西北地区,虽有相当高的人均水资源占有量(5000m3以上),但亩均水资源的占有量较低(1600m3以下),水、土资源的天然配置很不平衡。加之蒸发旺盛,耗水极大,因此,水的问题成为西北大开发中最为关键的问题。西南地区不论人均还是亩均占有水资源量均居全国之首,都超过20000m3。但由于地形地质条件的影响,开发利用的条件相对困难。

二、 若干主要问题的分析与讨论

1.确切地计算和评价西部地区的水资源 评价西部水资源特别是西北地区水资源,与东部地区有很大的差别。计算和评价方法不尽相同。其原因如下:(1)从水文循环来看,西北内陆区的流域水循环以垂向运动为主,年降水量等于年蒸发量。(2)从各内陆河流域内部看,西北的河流可以划分成径流形成区、径流散失区。两区的水文情况有巨大的差异。(3)从水源组成来看,冰雪补给占有相当的比例,与温度或气候变化有密切关系。由于以上三点,不能将东部地区水资源评价的经验用于西北地区。所以,西北地区水资源的计算与评价必须切合西北地区的实际情况,研究西北内陆干旱区的水资源评价方法。

此外,从水资源的利用评价情况来看,西北内陆区的地表水和地下水存在着十分复杂的转化关系。据调查,由于这种转化关系,水资源的利用率可以超过100%,即利用中可有多次重复。因此在水资源利用评价方面,也不能沿用东部地区的方法。

至于西南地区的水资源特点,因为有大面积的石灰岩分布,水资源的计算与评价也不同于东部地区的一般流域。西南地区降雨丰富,但是由于石灰岩的溶解作用,使大量的雨水和地表水渗漏到地下,成为岩溶地下水并形成地下河。而地下河的网络系统和地表水的水系往往不同,因此不能用常规的流域水文测验方法与资料来计算局部地区乃至中小流域的水资源,而必须开展岩溶水文的研究,以确切地计算评价水资源。

2.从可持续发展的角度保护西北水资源 首先是西北地区水资源的短缺。兰州以西的甘、宁、内蒙古、青、新的绝大多数地区年降水量低于300mm。100余万km2的沙漠与戈壁地区,年降雨量低至50mm以下。其次是空气干燥、蒸发旺盛。按干燥指数(蒸发能力与降水量的比值)大于1开始界定干旱,西北地区可大于50以上,水与生命具有等同的意义。第三,西北干旱与半干旱地区的河流多为内陆季节型河流。内陆河流域的封闭性使其水分循环呈降水等于蒸发的方式,即内陆流域中的降水量最终消耗于蒸发蒸腾,径流在流域发生而且在流域内消耗。因此,在自然状态下(无人类活动)降水及其产生的内陆径流量均为天然生态系统利用,形成其独特的生态环境。人类活动(农业灌溉与城市工业用水)必然会影响到原有的生态用水,而使生态、环境的水分条件发生变化,常常造成负面影响。显然,西北内陆地区水资源的开发利用与生态需水之间存在着矛盾。在西北的开发中应充分考虑水资源开发利用与生态、环境相互间的协调发展。 

3.维持自然生态与人类环境用水的四大平衡原则 (1)水热(能)平衡。根据生态学中的物理原理,即能量与水分平衡,使地表能量与水分的收支保持平衡关系。(2)水盐平衡。内陆盐渍化是水盐不平衡所造成的。盐土则因排盐水量不足,使盐分不断累积形成。(3)水沙平衡。河流上游的山丘区来水挟带着大量的泥沙,进入下游平坦地区以后,由于坡度骤然变缓,水量减少而使水流速度减低,河流泥沙沉淀,淤塞河道,而河道的淤塞又引起泄洪的困难等灾害问题。(4)区域水量平衡与供需平衡。分为两方面: 
一是区域水量平衡,二是水量供需平衡。前者属水资源条件,后者可以分为农业与城市工业的水资源供需平衡。从农业资源的角度来看,还包括水土平衡,这一平衡的确定涉及一定种植制度下农业需水量与水资源(降水、地表与地下水)可提供使用的水。

在四大平衡原则的基础上,深入研究水资源承载力和科学地计算必要的生态需水量,特别是西北地区,是亟待进行的研究任务。第一,西北地区面积很广,不同地区自然与社会条件不同,水资源的开发利用存在着地区间的矛盾。如塔里木河全长超过2000km,塔里木河自身并不产流,水源主要来自叶尔羌河、和田河与阿克苏河。这三条河的用水与下游用水地区的矛盾十分突出,危及塔里木河的生存。因此,西北水资源的区域合理配置十分重要。第二,由于西北地区水少,天然的水环境容量很小,必须杜绝污染,重视保护水源,规划与建立水源保护区。 

4.合理开发利用西南水资源的主要方面 首先,西南地区与西北地区相反,拥有最多的水资源,云、贵、川、桂、藏的水资源总量约13000亿m3,占全国水资源总量的一小半(46.4%)。人均、亩均分摊的水量均居全国第一。因此,水资源具有巨大的开发前景。第二,西南地区的水资源丰富,但目前的开发利用程度很低,有资料表明,1998年西南各河流的地表水控制利用率仅为1.3%,西南水资源总量利用消耗率为0.9%,而西北地区的河西走廊内陆河达75.4%。显而易见,西南水资源开发的潜力很大。第三,西南地区的水能资源居全国之首,潜在的可开采能力占全国的68%左右。西南水能资源的开发可望是西部大开发中的一项重点,不仅可带动西南的经济,而且有利于全国能源与环境问题,特别是东部地区酸化问题的解决。第四,西南地区多属高山与高原,水多而地少。由于石灰岩分布广泛,岩溶现象普遍,造成地高而水低。虽有丰沛的降水(大于2000mm),但无调蓄,山区农村饮水十分困难,亟待解决。第五,由于西南地区水多,近水源地区用水不受限制,用水愈多,排水愈多,水污染的问题十分严重。西南地区也是湖泊较多的地区,有的湖泊污染问题也十分严重。如昆明滇池的污染问题未能解决,水质至1998年仍为超Ⅴ类。因此,西南地区的水资源开发利用与水环境保护应兼顾,在开发前做好环境保护规划。第六,考虑农业、环境与防洪的需要,植树种草、封山育林应与工程措施相结合,防止水土流失,加强水土保持。 

5.从保护水源与水环境的角度大力发展节约用水 节水是一项革命性的措施,也是国家的基本策略之一。水少的地方要节水,水多的地方也要节水。因为省水既能保护水源,杜绝浪费,同时节水还减少排放意味着环保。首先,西北地区水资源数量偏少,必须防止工农业、城市生活用水增长过快和用水不合理。而节水是合理用水的一部分。实行节水可望缓解供水之不足。应当指出开源与节流均是要最大限度满足工农业、城市生活对水资源日益增长的需求,它们之间是相辅相成的。同时节水与用水也不矛盾,节水能够有效地提高用水的效益,实现经济用水,应全面理解节水是一个系统的问题,包括产业结构与布局调整,采取各种节水技术与节水管理等。其次,在西部大开发中要全面规划节水,建立节水型社会(包括节水型农业与节水型城市),各部门各行业挖掘其自身的潜力,只有它们的潜力都充分挖掘后,才能建立起节水型的社会,要求社会有高度的节水意识。第三,节水措施多种多样,不仅包括各种省水设施与工艺,而且包括水的回收、处理,以及可能利用而未被利用水的开发,节水指标的制定与合理用水定额是相互比照的。不同行业有不同的合理用水定额,不同生产水平有不同的需水标准。防止超定额用水是节水,采用科学技术方法保证了产量,降低了用水定额也是节水,节水的潜力是可观的。加强节水管理是实施节水的关键所在。第四,节水需要的投资,在西部开发中必须予以安排,一般说这种投资的效益较好。节水不仅经济上降低生产成本,而且在环境保护、维持生态平衡方面有很好的作用。发展污水、废水回收,可以兼节水与环保,一举两得。因此,水源保护可与环保费用统一协调。第五,节水是一个庞大的系统问题,应在西部开发的前期制定规划。采取宏观与微观相结合,运用系统工程的方法,把自然、经济、技术与社会环境方面综合起来考虑,使节水在西部大开发的水资源问题上发挥重大作用。 

6.重视与加强水资源调配的研究、规划与实施 我国北方水少而南方水多,且时间上的波动很大。这种空间分布与时间分配的极端不均匀性,决定了采用区域水资源调配办法改善这种不均匀性的必要性。但是确定是否需要调水又必须具体地分析北方受水各区缺水的性质,并根据区域经济与社会的近期与远期需求进行周密的区域水资源供需平衡分析,以确定调水的合理规模,并充分论证工程技术的可行性。调水对于调入区来说,是一种重要的开源,但开源又必须在节流的前提下进行,在节流的基础上开源是水资源调配的基本原则。调水应是对当地水源的补充。只有实现了地区的节流,充分挖掘当地水资源潜力之后,实施调水才是最经济、最合理的。因为,它可以使调入区的调水量规模最小而效益最大。调水工程的可行性,除了工程技术外,还包括社会经济与生态环境等多方面的研究。相对工程技术问题,经济效益与环境效应问题比较复杂,特别是环境后效应问题,应作重点研究。调水的环境效应有正有负。工程的可行性必须以正效应(包括经济与社会效益)大于负效应为原则。环境负效应总是可以通过一定的投入和技术处理予以解决的,但这种投入必须比工程造价要小。在我国的国土整治与国土经济发展中,解决西北干旱问题使之适应区域国土经济建设发展的需要具有重要的意义,南水北调西线方案在我国西北的国土经济发展中是一项具有实践意义的措施,应当在以往工作的基础上,结合西部大开发的规划,进一步加强科学论证,先易后难,分步实施。 

7.雨水集流是解决分散性缺水的主要途径 西部地区幅员辽阔,贫困地区多为缺水区,分布范围广,全部都依靠集中供水是不可能的。而供水问题不解决,西部内部的区域经济会出现很大的差异。为了解决分散性的用水与广大西部地区农村饮水的困难,笔者认为在西部地区大力发展雨水收集和集水农业是非常必要的。水资源大体可以分为两类:一是集中型的水资源,其特征是来水强度集中,再生或恢复周期短,诸如江河水与容易补给的富集浅层潜水,可称其为强水;二是分散性的水资源,其特征是来水强度弱,分布范围广,这就是常见的降水资源,可称为弱水。前者是水利工程开发的主要对象,已成为向城市、工业与农田灌溉供水的主要来源。后者则可为分散性用水提供水源。如果把集中型水源的来水速率按1m/s计算,把分散型水源的来水速率按每分钟1mm计算,则两者相差约5个数量级。虽然弱水来水强度小,但可以通过人工集成来强化,以达到供水的目的。作为弱水的雨水利用已成为当今世界水资源开发的潮流之一。实施强水利用与弱水利用并举,实现西部水资源的合理配置,适应区域国土经济均衡发展的需要是一项重要的措施。西北黄土高原与西南岩溶山区,就地收集雨水解决农村用水的困难可能是主要的出路。事实上,甘肃、宁夏等省的经验已展示了这一点。例如,甘肃省榆中北山地区,开展了“121”工程,25万户每户修建100m2的不透水面收集雨水,已成功地解决了农村饮水困难,同时还发展了众多的庭院农业。从理论上看,这就是人类向蒸发夺取水资源的重大举措。有人认为大量进行雨水集流,会使下游河川径流减少。笔者认为这种担心并不必要。首先,多数中小雨量并不产流,雨水集流仅仅是利用硬化地表提高径流并抗御蒸发;其次,居民的占地本来相对很少,每户100m2的集流,25万户的总集流面积不过25km2,对于一个中小流域(例如500~1000km2的面积)仅占其2.5%~5%,但是,解决农村饮水困难的数量可以超过120万人。总之,雨水集流应视为解决广大黄土高原与岩溶山区用水问题的主要途径。 

三、后记 本文结合我国当前“西部大开发”的国家重大需求,为庆祝《中国水利》创刊50周年特撰此文。新中国成立50年来,中国的水利事业紧密适应国民经济建设的需要,从小到大不断开拓、创新,取得空前辉煌的成就。随着21世纪的到来,经济建设将进一步腾飞,并与资源、环境、生态相协调。这意味着我们正面临严峻的挑战与重大的机遇。如何适应这一形势,任重而道远。本文所述及的西部水资源问题正是笔者面对这一形势的初步思考,难免有错误之处,仅供读者批评指正。

 

作者:中国科学院院士、中国科学院地理科学与资源所研究员 刘昌明