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中国水资源的若干问题

2010-04-08      来源:北大国家发展研究院     作者:郑一
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    2010年1月28日下午,北京大学国家发展研究院在致福轩举办“水资源与水权”系列讲座第一讲。北京大学工学院水资源研究中心特聘研究员郑一博士做了题为“中国水资源的若干问题”演讲。卢锋教授介绍了北大国家发展研究院“水资源与水权”研究项目背景,讲座由北大国家发展研究院合聘教授徐晋涛主持。北大国家发展研究院、环境科学与工程学院和人民大学师生参加了此次讲座。以下是讲座简报。

  郑一博士的报告分两部分。前一部分主要介绍水资源背景知识和概况,后一部分借鉴美国阿拉巴马大学(The University of Alabama)地质系教授、北京大学工学院水资源研究中心主任郑春苗教授在2009年“Birdsall-Dreiss杰出讲座”所作演讲介绍中国水资源问题概况。

  一、水资源背景知识

  郑一博士首先介绍了水资源的基本背景知识。地球上水的总储量中,淡水约占2.53%。除去不可利用的冰川、永久积雪和永冻层冰,可供人类利用的淡水仅占全球水储量的0.77%,约为1亿亿立方米。

  水资源中可再生的部分,只包括每年参与水循环的水,也就是地球水中每年更新的部分。水循环,即水文循环,指地球上的水在太阳辐射和重力作用下,以蒸发、降水和径流等方式进行的周而复始的运动过程。每年参与水循环的水,仅为577万亿立方米。

  水循环的速度,即水的更新周期,也称作水龄。不同水体更新周期差异巨大。永冻层底水更新周期为1万年,海洋水更新周期为2500年,深层地下水更新周期为1400年,湖泊水更新周期为17年,河川水更新周期为16天,生物水的更新周期仅为几小时。更新周期越长的水体,开发利用越须谨慎。一方面,更新慢的水体很容易就会用尽,另一方面,更新慢水体自净能力也低。从流域尺度水循环过程角度看,陆地水来自降水,76%降水下渗,60%降水最终蒸散发。整个循环会发生两类径流:地表径流和地下径流,前者包括破面漫流和河川径流,后者包括壤中流和基流。

  对于“水资源”有众多不同的定义。例如,美国地理调查局(USGS)1894年将水资源定义为“陆面地表水和地下水”。2002年《中国水法》和USGS类似,定义为“地表水和地下水”。联合国教科文组织(UNESCO)和世界气象组织(WMO)1988年定义水资源为“可利用或有可能被利用的水源,具有足够数量和可用的质量,能在某一地点为满足某用途而可被利用。”《中国大百科全书》中的定义为“地球表层可供人类利用的水,包括水量(水质)、水域和水能资源,一般指每年可更新的水量资源。”《中国农业百科全书》定义为“可恢复和更新的淡水水源”。在这些定义中,关键差别在于是否提及水资源的可更新性。

  具体到水资源统计方法,目前多数国家以河川径流量作为水资源量。中国水资源量在河川径流量之外,还将浅层地下水中可以取用且不计入河川径流量(以避免重复计算)计入其中。以《中国水资源公报2007》数据为例,2007年全国降水57763亿立方米;地表水资源24243亿立方米;地下水资源量7617亿立方米,其中不计入地表水的部分为1013亿立方米;水资源总量为25255亿立方米。

  1995年中国人均水资源拥有量为2239立方米,居世界第121位。人均占有量最高的冰岛人均水资源量为62.5万立方米,排名153位的科威特仅103立方米。美国列第56位,人均占有量为11609立方米。国际缺水标准为人均水资源量低于1000立方米为重度缺水,1000至2000立方米为中度缺水,2000至3000立方米为轻度缺水。依据这一标准,我国总体属于轻度缺水国家,然而由于时空分布不均,地区缺水问题严峻。

  郑一博士介绍水资源概况后,总结了有关水资源的四方面问题。一是自然属性方面。水资源更新有限、时空分布不均,水资源具有利害双重性,水资源也会带来灾害,例如洪水。二是人类活动对水资源的影响。过度开发、低效利用造成对水资源不合理利用;保护不力则会引起水污染、破坏生态。三是技术问题。海水利用、废水资源化等技术有待进一步发展,从技术上改善水资源紧张局面。最后,水资源也存在社会、经济、伦理方面诸多问题。例如水资源对人口增长和经济发展的约束,水资源配置的公平性和有效性,甚至人和自然界的伦理问题。

  二、中国水资源概况

  2009年“Birdsall-Dreiss杰出讲座”邀请了北京大学工学院水资源研究中心主任郑春苗教授进行演讲,郑春苗教授演讲题目是《中国是否会面临水之枯竭?》(Will China Run Out of Water?)郑一博士借用郑春苗教授的演讲PPT报告了中国水资源的一些具体情况。

  中国水资源前景如何?据估测,2030年前后,中国水资源年消耗量为7000-8000万立方米,将接近于年度可用水资源量8000-9000万立方米。粮食问题和水资源问题紧密相联,农业用水占约全部用水三分之二。水资源紧张会给粮食生产带来压力。

  从全世界各地水资源利用程度看,中国利用程度偏高,也就是说中国水资源相对稀缺。中国1995年水资源利用程度为10-20%,2025年将上升到20-40%,和美国类似。加拿大、澳大利亚、俄罗斯、北欧、南美等地水资源利用程度保持在10%以下。南亚、中东、北非等地水资源利用程度在40%以上。

  中国水资源使用量从1949年1000万立方米左右增长到2007年近6000万立方米。国外一些研究将水资源紧张、稀缺和绝对稀缺的标准定为1700立方米、1000立方米和500立方米。中国人均占有水资源2200立方米,并不算稀缺。但由于中国水资源分布不均,一些地区如华北平原人均水资源占有量仅500立方米,已经处在“绝对稀缺”水平。相比之下,美国为8200立方米,世界为7600立方米。中国水资源分布以降雨量来衡量,南部相对湿润,北部相对干旱。南北人均水资源占有量比例约为5:1左右。

  水资源相对稀缺的中国北方更依赖于地下水资源。华北平原很多城市地下水供水比重占城市供水超过80%,南方城市这一比例通常低于30%。水资源的问题除了稀缺之外,水污染更是加剧了问题的严重性。约有50-70%的河流受到不同程度污染。地下水污染同样存在,但是由于藏于地下,往往被忽视。

  郑春苗教授通过一次在中国北方由西向东的旅行,以中国北方四个水资源稀缺的地区作为案例,考察了中国北方水资源存在的一些问题。首先是新疆,新疆的水资源问题可以概括为“荒漠绿洲”。新疆只要有水,就可以把荒漠变成绿洲。这类似于美国洛杉矶,洛杉矶通过从其他地区引水从荒漠中发展起来,目前已是美国第二大城市。新疆的经济活动主要集中在天山北麓地区,水资源主要来自高山积雪融水。天山以北的玛纳斯河道上游通过修建水库满足了发电、灌溉和城市用水需求,但同时导致了玛纳斯下游河道的干枯。天山以南的塔里木河是中国最长的内陆河。过去由于天气和人为因素,塔里木河流量减少、植被退化。2000-2005年花费107亿元资金从博斯腾湖引水到塔里木河,进行生态恢复,目前一些干枯的河道已经重新恢复了生机。

  其次是甘肃省民勤县。民勤县地处巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠之间,是闻名中外的缺水县。该县水资源问题受到中央重视,温家宝总理题词“决不让民勤成为第二个罗布泊”。民勤县地处石羊河流域,由于水资源紧缺,上游用水导致绿洲面积大量收缩。近半个世纪来,地下水位从六十年代的2.7米大幅下降到2005年的15.4米。同时盐碱度大幅上升,溶解性总固体值(Total Dissolved Solids, TDS)从0.95克/升上升到2.28克/升。为了节约水资源,当地利用塑料大篷减少水的蒸散发。

  再到鄂尔多斯盆地。鄂尔多斯盆地北部是毛乌苏沙漠,南部是黄土高原。该地区是我国重要的能源开发基地,外供煤炭占全国40%,外供天然气占全国50%,外供原盐占全国70%。这里同时面临很大的水资源压力,目前水资源使用量为200亿立方米,粗略估计,2010年将达到350亿立方米,2030年达到420亿立方米。由于水资源紧缺,该地大力寻找地下水。但问题在于,由于地下水水龄较长,消耗之后难以恢复。

  最后来到华北平原地区。水文上划分的华北平原包括黄河以北、太行山以东、燕山以南的地区,占地14万平方公里,人口超过1亿,GDP占全国12%,粮食产量占全国10%。该地区水资源缺乏,年降雨量535毫米,人均水资源占有量不足500立方米,大大低于全国平均水平。华北地区水资源极度缺乏,地表水1950年代以来急剧减少。地下水年开采量250亿立方米,占全部供水70%。地下水过度开发一方面导致开发难度增加,2008年浅层地下水最大深度深达62米,深层地下水最大深度深达112米;另一方面导致地面沉降,沉降幅度最大达3.25米,6万平方公里面积沉降超过200毫米。对华北地区243个样本的抽样调查显示,58%的地下水水质较差。此外,由于临海,华北地区还面临海水入侵导致地下水盐碱度增高的问题。

  水资源的可持续发展,需要对环境系统、社会系统和经济系统进行统筹考虑。利用系统动力学模型可以模拟这些系统之间的相互作用。例如,通过设定不同的经济增长速度,可以得到水资源供需缺口的不同预测结果。简单模型模拟结果显示,经济增长越高水资源供需缺口越大。

  未来提高水资源有效利用的方式包括:改变农业生产方式、开发利用雨水、海水淡化、价格改革、建立海洋水库和水资源调配等。水资源利用还存在众多问题。例如国外一些国家已处于去水库化阶段,我国尚处在在大力发展水库阶段。南水北调工程也存在很多问题,例如由地势较低的南部向地势较高的北部提水的面临的工程问题,调水引起的生态和环境和社会问题等。

  水和环境的研究目前已被提高到新的高度,国家投资大量资金进行相关研究,建设水资源服务设施如污水处理厂,并设立国家地下水资源监测网对地下水资源进行监测。北京大学环境科学与工程学院正在进行“水专项”研究,计划第一阶段研究污染源控制和关键技术开发,第二阶段研究流域修复,第三阶段研究流域全面管理。

  总体而言,中国的水资源不会耗尽。但在局部地区,如果使用不当,则会出现水资源耗尽的恶果。中国经济高速发展、大量人口、环境破坏和污染,都是水资源所面临的严峻挑战。最后借用狄更斯在《双城记》中的一句名言——“这是最好的时代,也是最坏的时代”(It was the best of times, it was the worst of times)。从经济发展角度看,当今是最好的时代;但是如果不加珍惜,从可持续发展的角度,当今在子孙后代看来有可能成为最坏的时代。 

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