21世纪中国水资源持续开发利用问题

2000年 3月 第 2卷第 3期 中国 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 科学 Engineering Science Mar12000 Vol12 No13 专 题 报 告 [收稿日期] 1999- 07- 07 [作者简介] 陈志恺 ( 1926- ) , 男, 上海人, 中国水利水电科学研究院教授级高工 21世纪中国水资源持续开发利用问题 陈志恺 (中国水利水电科学研究院, 北京 100038) [摘要] 中国水资源的特点是时间和空间分布很不均匀, 洪涝和干旱灾害出现频繁, 农业生产很不稳定。中 国水资源的总量 28 100 亿 m3, 但人均占有量很低, 仅居世界第 108 位, 水土资源在地区上的组合不相匹配, 水 的供需矛盾十分突出。中国随着人口的增长, 工业和城市用水的急剧增加, 农业灌溉受水资源不足的影响发展 停滞, 洪涝灾害还很严重, 社会经济的持续发展所面临的挑战比世界上其它国家更为严峻。再加上水环境的不 断恶化, 建设资金的匮乏, 使水资源问题日益成为中国社会经济发展的重要制约因素。文章对中国的水资源问 题及解决途径和必须采取的对策措施进行探讨。 [关键词] 水资源; 可持续; 开发利用 引 言 水是人类赖以生存和发展的重要自然资源, 并 且也是自然生态环境重要的制约因素。70年代以 来, 世界人口剧增, 灌溉农业扩大, 工业化和城市 化发展, 城乡居民生活水平提高, 人类社会对水的 需求急剧增长。同时由于城乡污水大量排放, 地 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 水和地下水源不断受到污染, 可供人类利用的水源 日益短缺。部分地区河道断流, 湖泊干涸, 地下含 水层接近疏干, 地面下沉, 生态环境不断恶化。因 此, 水资源的问题已引起全世界的普遍关注。 1 水资源开发利用现状和问题 中国水资源的总量 28 100亿 m3 不算太少, 但 人均水资源 2 300 m 3、公顷均水资源 28 500 m3偏 少, 仅相当世界平均人均占有量的 1/ 4, 公顷均占 有量的 4/ 5。中国水资源的特点是受季风影响, 在 时间和地区上分布很不均衡, 洪涝和干旱灾害出现 频繁, 农业生产很不稳定。1999年以来, 我国水 利建设有了很大发展, 全国兴修了大量蓄水、引 水、提水和调水工程, 为农业、工业、城市生活等 事业的发展, 提供了水源, 有力地促进了我国国民 经济的发展和人民生活水平的提高。 根据调查, 1993 年全国各行业用水总量已达 到 5 255亿 m3, 占全国水资源总量的 1911% , 其 中地表水占 83% , 地下水占 17%。全国平均人均 年用水量 450 m3。从全国大平均来看似乎尚有潜 力, 但中国水资源的主要问题是水资源在地区上分 布极不平衡, 它与人口、耕地资源和经济的分布不 相匹配。因此, 全国有相当大的国土面积短缺水资 源, 而水的供需矛盾在地区上则有明显差别 (见表 1、2和表 3) , 全国大致可以划分为南方、北方和 西北内陆三个明显不同的类型区。 111 南方水资源问题 根据 1993年调查资料: 全国有 8014%的水资 源集中分布在长江及其以南地区。该地区人口占全 国 5315% , 耕地占全国的 3512%, GDP 占全国 5418%; 人均水资源平均为 3 490 m3, 公顷均水资 源 64 500 m3, 属于人多、地少、经济发达, 水资 源相对比较丰富的地区。该地区 1993年人均年用 水量 450 m3, 仅占人均水资源量的 1217% , 可见 当地水资源的开发尚有很大潜力。当前存在的主要 问题是水污染日益严重。由于城市化发展过快, 城 市水设施的建设跟不上, 而污水的排放控制不严, 污水任意排放使城市周围的地表和地下水源受到严 重污染, 水质恶化, 使符合水质标准可供利用。 表 1 分区多年平均降水量及水资源量 ( 1956~ 1979) Table 1 Average Precipitat ion and Water resource in dif ferent reg ion ( 1956~ 1979) 分 区 计算面积 / 103km2 降水量 / mm 径流总量 / 109m3 地下水量 / 109m 3 水资源总量 / 109m3 Ñ黑龙江 903 496 11616 4311 135 Ò辽河及其它河流 345 551 4817 1914 5717 Ó海滦河 318 560 2818 2615 4211 Ô黄河 795 464 6611 4016 7414 Õ淮河及山东诸河 329 860 7411 3913 9611 Ö 长江 1 809 1 071 95113 246 961 × 东南沿海诸河 240 1 758 25517 6113 259 Ø珠江及华南诸河 581 1 544 46815 112 471 Ù 西南诸河 851 1 089 58513 154 585 Ú 内陆河 3 374 158 11614 8216 130 全 国 9 545 648 2 711 829 2 812 表 2 水资源人口耕地人均水量公顷均水量统计表 Table 2 The statist ic data of w ater resource, populat ion, w ater consumption per capita and w ater consumption per hectare 分 区 占全国/ % 人均水量/ ( m3#人- 1) 水资源 人口 耕地 GDP 1993 2000 2010 2040 公顷均水量 @ 103m3/ hm2 东北诸河 710 916 2011 1113 1 690 1 540 1 431 1 252 9190 海滦河 115 1011 1112 1113 351 320 297 260 3187 黄河 217 815 1218 711 742 543* 676 495* 628 459* 550 402* 6. 02 4140* 淮河及山东诸河 313 1612 1511 1317 500 455 423 370 6156 北方小计 1417 4414 5912 4314 770 732* 701 667* 652 620* 570 540* 7106 6170* 其中黄淮海小计 717 3418 3911 3211 515 467* 470 426* 436 395* 381 345* 5160 5107* 长 江 3510 3414 2318 3217 2 356 2 149 1 994 1 745 41174 东南沿海诸河 710 516 215 715 2 918 2 660 2 386 2 161 80116 珠江及华南诸河 1711 1118 712 1318 3 370 3 072 2 853 2 496 67152 西南诸河 2113 117 117 018 29 177 26 600 24 700 21 611 346135 南方小计 8014 5315 3512 5418 3 487 3 179 2 952 2 583 64176 内陆河 418 211 516 118 5 191 4 732 4 361 3 845 23184 全 国 100 100 100 100 2 317 2 112 1 961 1 716 28132 注: 1、内陆河包括额尔齐斯河; 2、东南沿海诸河是指不包括台湾诸河在内; 3、带* 号的人均水量和亩均水量是扣除了黄河必需保证的 200亿 m3 冲沙水量后的数值; 4、本表不包括港、澳、台在内。 8 中国工程科学 第 2卷 112 北方水资源问题 在长江以北广大地区, 人口占全国 4414% , 耕地占全国 5912%, GDP 占全国 4314%, 而水资 源仅占全国 1417%, 属于人多、地多、经济相对 发达、水资源短缺的地区, 其中尤以黄河、淮河、 海滦河三流域最为突出。三流域的耕地占全国 3911%, 人口占全国 3418%, GDP 占全 3211% , 而水资源只占全国 717%; 人均水资源接近 500 m3, 公顷均水资源少于 6 000 m3, 是我国水资源 最短缺的地区。1993 年, 黄淮海三流域人均用水 336 m3, 低于全国平均水平, 但水资源利用率已达 到 71%。由于丰水年汛期的洪水难以利用, 枯水 年来水偏少, 因此经济合理的水资源可利用量约为 资源量的 50% ~ 60%, 可见该地区水资源的开发 已接近上限, 进一步开发潜力不大。部分地区如海 滦河, 由于地下水过量开采, 地下水位大幅度持续 下降已形成了大面积下降漏斗, 河道断流、湖泊干 涸, 生态环境日趋恶化。90年代黄河进入了枯水 期, 中上游来水偏少, 黄河下游断流的频次、历时 和河长不断增加。1997年黄河出现了近 50年来最 枯水年份, 中上游来水比正常年份偏少约一半左 右, 黄河下游断流 13次, 断流河段长达 704 km, 断流历时在利津长达 226 天。黄河是中国第二大 河, 它的断流已引起了国内外的关注。 113 西北水资源问题 西北内陆地区, 除额尔齐斯河属于外流河, 其 他河流都属于内陆河流域。来自流域四周高山地区 由冰雪和雨水补给的径流量约 1 164亿 m3, 地下 水的补给量 826 亿 m3, 扣除相互转化的重复量, 该地区水资源总量达到 1 300 亿 m3, 占全国的 418%。由于西北内陆地区地广人稀, 耕地面积占 全国 516%, 人口占全国 211% , GDP 占全国 118%, 因此人均水资源量达到 5 191 m3, 公顷均 水资源量约 23 850 m3, 人均水资源相对比较多, 但公顷均水资源是偏少的。1993年, 该地区水资 源的引用已达到 582 亿 m3, 约占资源量的 45%, 由于人均耕地较多, 人均用水量高达 2 350 m3, 居 全国首位。西北内陆地区土地资源丰富, 进一步开 发潜力大, 但干旱地区绿洲生态农业的耗水量很 大。除青海内陆河, 新疆外流的国际河流额尔齐斯 河和伊犁河水资源的开发利用程度较低外, 其他河 流开发利用程度均相当高, 并且已引发了下游生态 环境问题 ) ) ) 天然绿洲、终端湖泊消亡和荒漠化的 发展。由于内陆干旱地区的生态环境十分脆弱, 当 地水资源的承载力有多大? 如何合理开发利用? 需 结合当地生态环境保护的要求作进一步的研究。 表 3 1993年各流域用水统计 T able 3 The stat ist ics data of w ater consumption of each w atershed in 1993 分区 总用水量 /亿m 3 占的比值/ % 径流量 资源量 人均用水量 / m3 占总用水量比值/ % 农业 工业 城镇生活 农村生活 东北诸河 49812 30114 25185 444 73179 19140 4112 2168 海滦河 40916 142122 97128 347 75180 15173 4196 3151 淮河及山东 56910 76179 59120 301 79163 11119 3119 5199 黄河 38717 58165 84110* 52111 71130* 393 80146 12161 3122 3170 北方小计 1 86414 55177 59132* 4610 4814* 35917 77139 14168 3183 4109 其中黄淮海 1 36612 80184 91169* 64129 70193* 33612 78171 12195 3173 4160 长 江 1 65914 17144 17126 413 65186 25124 4129 4160 珠江及沿海 79417 16196 16187 578 68120 20180 4195 6105 东南诸河 28611 14190 14184 440 72143 17144 3138 6175 西南诸河 6810 1116 1116 344 90151 4180 1137 3134 南方小计 2 80811 12178 1217 450 67179 22170 4131 5120 内陆河 58210 5010 4418 2 352 96111 2150 0165 0174 全国总计 525416 19185 1911 450 74134 17161 3174 4131 注: 带* 号的数字是扣除了黄河冲沙所需的 200亿 m3 水以后的数字。 9第 3期 陈志恺: 21世纪中国水资源持续开发利用问题 2 21世纪持续发展面临的挑战 中国近 50年, 在仅占世界 7%的耕地面积上, 供养了占世界 22%的人口, 取得了举世瞩目的巨 大成就。但是众多的人口仍是我国的沉重负担。目 前我国人口已超过 12亿, 预计 2000 年将接近 13 亿, 如果对人口能有效地加以控制, 到 2050 年前 后, 中国的人口仍将达到 16亿左右。要满足 16亿 人口的基本需求, 达到中等发达国家的水平, 其用 水量必将进一步增加。 根据 1997年 5全国水中长期供水计划6 初步 预测, 到 2050年人口达到 16亿顶峰, 经济达到中 等发达国家水平时, 全国工农业和城乡生活需水最 终将达到 7 900~ 8 200亿 m3。预测的结果表明: ( 1) 由于农田灌溉面积受地形、水源等条件限 制, 最终可能发展的灌溉面积约 6 000万 hm2, 考 虑节水等因素后, 最终农业需水约 4 300~ 4 400 亿 m3, 比现在增加约 500亿 m3, 约占总用水量的 54%。 ( 2) 受工业化和城市化的影响, 工业和生活用 水增长较多。城乡生活需水将达到 1 200~ 1 500 亿m3。工业需水即使考虑重复利用率的提高和先 进节水工艺技术的应用, 仍有可能达到 2 100~ 2 300亿 m3, 合计将达将到 3 300~ 3 800 亿 m3 的 用水规模, 约占总用水量 46%。 (3) 2040 ~ 2050 年扣除发电厂冷却用水后, 城乡排放的生活污水和工业废水将达到 1 500~ 2 000亿 m3 的规模, 水源污染防治和环境保护问题 将十分突出。 以上初步预测表明, 在全面节水的基础上, 到 2050 年, 全国供水能力尚需比 1997 年供水量 5 566亿 m3, 增加 2 300~ 2 600 亿 m3, 才能满足 社会经济持续发展的需要, 因此 21世纪我国面临 的供水任务相当艰巨。虽然从全国范围看, 我国水 资源的开发利用尚有一定的潜力, 但由于人口与水 土资源的分布不相协调, 远距离调水的成本较高, 需要大量资金投入, 供水量的增加只能随经济发 展、资金的积累, 逐步解决。因此, 估计 2030年 以前, 我国水的供需矛盾仍将继续存在。如何在较 低的人均需水量 (人均 500 m3 左右) 的基础上, 实现社会经济的持续发展和现代化, 中国 21 世纪 面临的挑战, 比世界其它国家更为严峻。 3 水资源持续开发利用对策的探讨 为了解决日益严重的缺水和水污染问题, 当务 之急首先应加强水资源的统一管理。从水资源的开 发 ) 利用 ) 保护和管理各个环节上采取有效的对策 措施。在全面节水的基础上, 努力提高水的有效利 用率, 积极开辟新水源, 狠抓水的重复利用和再生 利用, 协调水资源开发与经济建设和生态环境之间 的关系, 加速国民经济向节水型方向转变, 以促使 水资源问题尽快解决。因此, 需要针对我国面临的 水资源问题, 研究相应的对策。 311 节约用水与合理用水 节约用水和合理用水应当成为水管理考核的首 要目标, 成为一切开源工程的基础。当前节水研究 的重点: 农业应着重研究减少无效蒸发、渗漏损 失, 提高每立方米水的生产率, 达到节水增产双丰 收; 工业应研究通过循环用水, 提高水的重复利用 率, 达到降低单位产值耗水量和污水排放量; 城市 应研究积极推广节水生活器具, 减少生活用水的浪 费。今后全国节水的重点应放在工业和城市生活用 水方面, 以控制需水量的迅猛增长。 312 污水资源化和微咸水、海水利用 城市污水未经处理排放入河道, 既浪费了资 源, 又污染了环境, 遗害于人民。进入 21 世纪, 城市和工业用水仍将继续迅速增加。以 1997年为 例, 城市和工业用水已超过 1 121 亿 m3, 扣除电 力工业用水后为 826亿 m3, 废污水排放量约 580 亿 t , 即每天进入河道的废污水已接近 116 亿 t。 这些污水如加以处理, 达到环境允许的排放标准或 污水灌溉标准, 使污水资源化, 即可增加水源解决 农业缺水问题, 又可起到治理污染的作用。虽然污 水处理费用较高 (每方约 013~ 015元) , 但为防止 污染, 改善环境还是必需的, 更何况它比长距离跨 流域调水还便宜。将污水处理回用于农业与污染治 理有机地结合起来, 对于解决我国水资源的短缺和 水环境的改善有特别重要的意义, 应作为经济可持 续发展的重要战略措施来研究。 北方沿海地区和西北内陆有相当数量的微咸水 可以利用。根据作物生理的需要, 交替使用淡水和 微咸水, 可以弥补淡水的不足, 促进缺水地区农业 生产的发展。 中国海岸线很长, 沿海地区可以大量利用海水 作为冷却水。青岛、大连利用海水有丰富的经验, 10 中国工程科学 第 2卷 其它沿海城市也应当利用海水替代淡水, 解决当地 淡水资源不足问题。1985年美国海水利用量已达 823亿 m3, 1982年日本也利用 160多亿 m3, 相比 之下我国海水利用量极小, 差距很大, 因此海水的 利用需要加强研究。 313 水资源优化配置和跨流域调水 为了实现可持续发展的战略目标, 水资源的开 发必需根据人口 ) 经济 ) 资源 ) 环境协调发展的原 则, 在地区上对国民经济各部门的用水需要进行优 化分配。 要解决北方的缺水问题, 修建一批跨流域调水 工程是必需的, 诸如引长江水到北方的东线、中线 和西线的南水北调工程; 引黄河水到缺水地区的引 黄入晋、引黄入淀工程等。但跨流域调水工程的建 设必需作好总体规划和科学的论证, 要兼顾调入和 调出流域合理的需水要求, 研究和减免其对生态环 境造成的不利影响。 新水源的开发应按照经济规律办事, 根据供水 成本合理地制定水价。水价高了, 用户就愿意集资 搞节水工程, 搞污水处理回用和地下水回灌工程, 减少引用水量。多水源的相互竞争, 有利于开源工 程的规模控制和资金的合理筹措, 并可避免水源工 程规模过大, 造成不必要的资金积压和浪费。 在干旱、半干旱地区, 必需确保生态环境用 水, 以防止生态环境的恶化。随着城镇供水量和再 生污水排放量的增加, 城乡供水应根据情况的变 化, 对规划进行滚动式修订。 314 水资源的统一管理 随着供水规模的扩大和用水量的不断增加, 多 水源、多部门的用水管理是一项复杂的系统工程, 既要有强有力的综合管理, 又要有权威的水主管部 门加强对水资源的统一管理。当务之急首先要转变 观念, 在思想上真正把水作为资源看待, 将粗放型 水管理向集约型转变, 将公益型发展模式向市场效 益型转移。只有管好、用好、保护好有限的水资 源, 才能解决中国水资源的可持续开发利用问题。 Sustainable Development and Utilization of Chin a. s Water Resources in the 21st Century Chen Zhikai ( China I nsti tute of Water Resour ces and Hydroelect ri c Pow er Research ( IWH R ) , Beijing 100038, China) [Abstract] The water resources in China are characterized by uneven regional and seasonal distribution. T hese features result in frequent droughts and floods, and unstable agricultural product ion. Per capita available w ater resources, ranking 108th worldw ide, is very low although the country. s total is 2 810 km3. Regional dist ribut ion of w ater resources does not match that of land resources and an imbalance betw een w ater demand and supply has occurred seriously . With the grow th of populat ion, the indust rial and urban w ater demand in- creased rapidly. The development of irrig at ion, af fected by the lack of w ater resources, has basically been brought to a standst ill. T he sustainable social and economic development is facing g reater challenges than any other country of the w orld. Moreover, owing to cont inuous deterioration of w ater environment and lack of con- st ruct ion funds, the water resources problems have become important constraints of social and econom ic develop- ment in China. This paper discusses the w ater problem and the countermeasures for sustainable development in 21st century. [Key words] water resources; sustainable development 11第 3期 陈志恺: 21世纪中国水资源持续开发利用问题