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非傳統的水利用率概念

中國水資源開發利用警戒線的探討

李東

(黃河水利委員會水文局,河南鄭州450004)

國際公認的水資源利用度警戒線是40%,這是在不考慮廢水處理利用和“洪水資源化”的情況下建立的標準;目前,我國水資源開發利用程度平均接近25%,但南北差異很大,北方河流水資源利用程度長期高達80%甚至更高;隨著我國汙水處理的大幅度提高,水利工程的建設和“洪水資源化利用”的常態化,結合我國的特點和實際,分析我國水資源開發利用的警戒線可以適當提高,高度可以定為北方60%,南方40%。

關鍵詞:水資源開發利用警戒線水資源開發利用程度(率)

1.水資源開發利用率的概念

1.1水資源開發利用率的定義

水資源利用程度的主要指標是“水資源開發利用率”。

水資源開發利用程度,即水資源開發利用率,是指壹個流域或地區的用水量占水資源總量的比例,是水資源利用中的耗水程度。

壹般來說,從水資源規劃利用的角度來看,水資源開發利用率是指供水能力,即保證率為75%時的可供水量與多年平均水資源總量的比值,是表征水資源可利用性的指標。

從水資源利用統計分析計算的角度,除實際用水量外,還可以采用供水量與水資源總量的比值,反映水資源的利用程度。

水資源的開發利用可分為河流徑流(簡稱地表水)水資源開發利用和地下水資源開發利用。壹般僅以河流為單位統計地表水資源開發利用情況,以流域為單位進行綜合統計,或單獨統計,但除非另有說明(如綜合利用率),僅指地表水資源開發利用情況;比如壹條河流的開發利用,就是指對其地表水資源的開發利用。

由於河水的來水量不是壹成不變的,可分為豐水年、枯水年和平水年,因此在計算當年河水資源實際開發利用率時,隨著水量的變化而有所不同。當然,壹年中也有雨季和旱季。水庫在汛期蓄水後,枯水期利用豐水期。

9月1987,11,國務院辦公廳轉發國家計委、水電部關於黃河水量分配方案報告的通知。根據黃河可供水量分配方案,黃河徑流量為370億m3。黃河可供水量是扣除輸沙量和生態水量後的水量,也叫河外可供水量。

如1997年,黃河斷流最嚴重時,利津入海徑流量僅為186億m3,當年地表水資源利用率高達80%。當然,這是指消耗程度,即消耗了80%的水,所以當年利用率較高,因為壹部分利用率回到了河流中,沒有被消耗掉。

1.2國際公認的水資源利用程度警戒線

2002年《中華人民共和國水法》新修訂,中國人大權威司法解釋提出,壹般認為壹條河流的開發利用不應超過其水資源的40%。

該值是大範圍時間內的平均值。不應該是不同年份、不同年份的固定數據,它有兩個明顯的特點:不同時期、不同地區不壹致;隨著經濟的發展,水利工程和科學技術的發展,雨水利用無處不在,大型工程洪水集中利用,汙水處理後的中水利用等手段被應用。應該說,警戒線數據不是壹成不變的,而是隨著社會經濟的發展而變化的。同時,中國是壹個嚴重缺水、旱澇災害頻發的國家,不可能完全照搬所謂的國際警戒線。

2.中國水資源開發利用現狀

我國水資源開發利用程度接近25%,與全國不同,呈現“北高南低”。南方特別是西南地區水資源豐富,但利用程度低,北方特別是幹旱的西北和華北地區利用程度高。

2.1我國北方水資源開發利用率較高。

北方主要河流超過50%,其中海河流域和黑河流域個別年份超過90%。黃河、海河、遼河、淮河水資源利用率普遍超過國際警戒線,其中海河、淮河每年從黃河取水約6543.8+000億m3,部分內河超過654.38+000%。

2007年甘肅省水資源公報:水資源開發利用程度,即總用水量與水資源量之比(自產地表水與非重復地下水之和)。省為45.8%;內陸河流域100.2%;黃河流域為37.8%;長江流域為4.1%。

淮河水資源公報:2008年,淮河流域地表水資源開發利用率為49.9%(地表水資源開發利用率指地表水供水量占地表水資源的百分比),山東半島地表水資源開發利用率為19.9%,淮河地表水資源開發利用率為45.6%。

2008年海河流域天然徑流量654.38+026.93億m3,地表水供水量654.38+023.10億m3。扣除跨流域調水43.25億m3,當地地表水供水量79.85億m3,地表水資源開發利用率62.9%。

2.2華南水資源開發利用率普遍較低。

根據中國水資源公報,2008年從國外流入中國的水量為233億立方米。出境水量6057億m3,流入國際邊界河流水量647億m3。全國入海水量為1611億m3。

從2008年開始,中國每年有超過2.2萬億m3的河流徑流水資源沒有被用於入海和出境。

我國南方水資源開發利用程度低,長江流域僅為18%。

根據2008年《雲南省水資源公報》,全省水資源開發利用率(水資源開發利用率為河外供水量與多年平均水資源量之比)為6.9%。

2007年,珠江流域水資源開發利用率為20.2%,但在壹些經濟發達地區也超過了80%,其中經濟發達的珠三角地區水資源開發利用率最高,達到83.1%。

2.3中國水資源開發利用率地區差異很大。

我國水資源開發利用率北高南低,這與降雨帶和人類活動密切相關。

由於受人口密度、經濟結構、作物構成、節水水平、水資源條件等因素的影響,不同地區的耗水指標值差異很大。

1999《中國水資源公報》根據水資源計算和供水統計結果,並考慮跨流域調水、水庫蓄水變量和地下水蓄水變量的影響,估算了9個流域的地表水控制利用率(地表水供水量占地表水資源的百分比)。控制地表水的利用率,也就是地表水資源的開發利用率。松遼24%(其中遼河流域52%),海河94%,黃河76%,淮河78%,長江15%,珠江18%,東南河流14%,西南河流2%,內河2%。

總之,我國水資源開發利用程度在不同地區分布不均,“北高南低”,隨氣候和人類活動變化,大旱年多,豐水年少,用水總量隨社會發展而增加。

3.中國的幹旱缺水決定了它需要大量的水資源。

中國是壹個嚴重幹旱缺水的國家。我國人均水資源只有2300 m3,僅為世界平均水平的1/4,世界排名121。是世界上人均水資源最貧乏的國家之壹,被聯合國認定為“缺水”國家。

中國年年有旱,平均不到三年就有壹次大旱,尤其是區域性大旱。正是因為重視水利工程建設,“水利是農業的命脈”,大興水利在多個大旱之年依然獲得豐收,使我國糧食產量逐年創新高。

中國也是壹個幅員遼闊的國家,各地氣候等自然條件差異很大。受季風和臺風影響,西南和東南沿海地區降水和水資源相對豐富,而北方,尤其是西北,尤其是西北內陸地區降水和水資源匱乏,人均水資源只有全國平均水平的1/8-1/10。過去,我國易旱地區主要在幹旱缺水的北方地區,尤其是西北地區。近年來,在北方傳統旱區旱情加重的同時,南方和東部多雨地區旱情也時有發生,甚至有擴大和加重的趨勢。

2010西南幹旱波及西南五省市(雲南、貴州、廣西、四川、重慶)和湖南等省市。幹旱的影響已經從傳統農業擴大到工業、城市、生態等領域。工農業用水競爭、城鄉用水競爭、過度開采地下水、擠占生態用水的現象越來越嚴重,尤其是人畜飲水嚴重困難,耗費了大量的人力物力。

氣象專家分析,這是西南地區有氣象資料以來最嚴重的壹次幹旱。幹旱是由少雨和高溫造成的。這兩種原因結合在壹起,持續時間長,導致自然災害造成的損失嚴重。

4.我國水資源受海洋季風控制,降水時空分布不均。

我們應該充分認識水資源的天然可再生資源。在太陽和地球表面熱能的作用下,地表的水不斷被蒸發成水蒸氣,進入大氣環流。隨著氣流的遷移上升和冷暖氣流的交匯,水汽遇冷凝結成水滴,在重力作用下以降水的形式落到地面。這個反復的過程叫做水循環。在大氣環流的影響下,海洋和大陸的水循環是壹體的。我國水資源供給的主要來源是季風降水,東南季風和西南季風是我國降水的主要來源,它們將太平洋和印度洋的水汽輸送到我國西南和東南的廣大地區,尤其是東南季風,深入到我國中西部地區。就連中國新疆的降水也是西風環流輸送的。例如,臺風是典型的陸海水循環氣象現象,輸送大量海洋水汽,短時間內帶來大量降水,形成暴雨,對陸地造成災害。

河水不是壹成不變的,受降水影響,分為豐水和枯水。然而,中國幅員遼闊,東西南北氣候差異很大。同時,由於環流和季風的影響,降水年際變化較大,導致我國水資源空間分布不均,年際間時間差異大,集中在汛期。

從年內來看,我國大部分地區的降水主要集中在汛期,占全年降水量的60%以上。根據汛期和冬季的降水量統計,我國每年水資源的更新量90%以上來自海洋季風降水,不包括雪山冰川融水(輔以降雪)。

正是因為防洪,我國每年有超過2萬億m3的河流徑流水資源沒有用於流入大海或出境。

5.我國警戒線標準的制定受到人類活動的影響。

5.1大中型蓄洪水庫

只有修建高壩和蓄水量更大的水庫,才能實現“洪水資源化”。中國建了小浪底,特別是三峽水利樞紐,有建設超大型水庫的經驗和能力。具有調洪能力的大型水庫、高壩、大系統骨幹工程是基礎,關鍵技術是支撐。

洪水資源化是將汛期洪水攔截留在土地上利用,增加水力發電,作為社會供水和生態環境用水。用於黃河流域調水調沙,即利用洪水通過水庫調度水沙,將庫區和河道內的泥沙排入大海。在陸地上儲存大量洪水有利於對抗海洋的上升趨勢。

在我國很多地方已經形成了傳統的觀點,認為洪水是壹種災害,為了安全,應該盡早排放,投入大海;洪水不算資源,“興利除害”結合只是利用非洪水資源,預防大洪水。洪水給人類帶來了巨大的災難,也可以利用,即具有水毀和水利雙重特性。

洪水資源化的提出,意在將防洪減災、除害興利有效結合起來,實現“讓位於洪水,讓壹部分洪水為我所用”的治水戰略,進壹步促進人水和諧發展。

坦白說,洪水不可能完全控制,也不可能完全治愈。盡管中國已經在大江大河建立了有效的防洪體系,但洪水問題仍將是中國長期的隱憂。既然控制不了洪水,就可以用工程措施和“洪水管理”來采取包括“洪水資源化”在內的措施,綜合治理洪水。在我國水資源相對短缺的情況下,洪水的利用和利用顯得尤為重要。

中國水庫的調節能力有限。比如黃河上只有龍羊峽是多年調節水庫,而著名的三峽水庫只是季節性調節水庫。

中國正在大力發展水利水電清潔能源,主要河流都有規劃。建議在可行的基礎上適度提高壩高,增加庫容,為防洪和洪水利用增加有效的“公益性”庫容。壹方面多蓄洪水可以達到防洪的目的,另壹方面多發電可以彌補枯水期帶來的水電調峰,同時也為社會供水和跨流域供水提供了可能。比如長江流域在三峽水庫以上可以分為三級,主要支流前沿的水庫可以作為第壹級,在汛期進行蓄洪。中部大量水庫可在8月中下旬蓄滯洪,三峽水庫、丹江水庫可在9月蓄滯洪,從而形成汛期中後期蓄洪,通過洪水梯級利用實現更大效益。

5.2集水工程

雨水利用是收集、集中和儲存從天然或人工雨水收集表面流出的雨水,供人類使用的方法。

雨水利用將為解決未來水資源短缺做出重要貢獻。

收集雨水用於人畜飲水和農業生產,在2010西南大旱中發揮了巨大作用。水資源短缺的甘肅省開展了雨水集蓄利用技術的研究和推廣。2009年已建成蓄水坑253萬個,解決了252萬人的飲水問題,發展集雨灌溉節水農業457萬畝,積累了豐富的雨水利用經驗和技術。對控制水土保持也有很大作用。淤地壩和梯田可以做到“水不下山”。

雨洪利用是解決城市缺水和防洪問題的重要措施。北京市從2003年開始制定實施《關於加強建設用地雨水資源利用的暫行規定》,要求今後所有新建、改建、擴建項目都要增加建設雨水利用工程,否則有關部門不予受理。

5.4跨流域調水工程

我國水資源分布的壹個重要特點是南水北調,空間分布很不平衡。河流徑流主要來自降水,來自西太平洋的東南季風和來自印度洋、孟加拉灣的西南季風影響著我國大部分地區的降水。

跨流域調水工程的水資源和洪水資源的再分配得到了保證。

毛澤東同誌視察黃河,提出“南方多水,北方少水”。如果可能的話,借壹些也是可以的。”

《南水北調總體規劃》推薦東線、中線和西線三條調水線路。長江、黃河、淮河、海河由三條調水線路連接,形成了以“四橫三縱”為主體的總體布局,有利於實現我國水資源南北配置、東西互助的合理配置格局。規劃假設三條調水線路年均調水規模為448億m3,其中東線6543.8+048億m3,中線6543.8+03億m3。

南水北調近期主要供水對象確定為城市,可以逐步替代和占用農業和生態用水,限制地下水超采,利用豐水年增加北調水量,恢復和改善地下水環境,增加農業和生態用水量。

根據近期規劃成果,2020年全國將利用跨流域調水工程118億m3的水量,支持地下水超采,減少相應的地下水開采量。

5.5汙水處理和利用

國際公認的水資源利用程度警戒線,不考慮廢水處理利用前提下建立的標準。

按照國際壹般情況,70%左右的社會用水最終會變成汙水,排入水系。因此,如果水資源利用率為40%,那麽將有28%左右的汙水排入河道,與原來60%未利用的河水匯合,整個河道的汙水幾乎增加壹半,對河道造成嚴重汙染。這裏社會水中的主要汙染物來自工礦企業和城市生活。

世界的普遍情況不壹定適合中國的具體情況。中國北方水資源開發利用程度高達80%。經過20多年的不懈努力,河流生態逐步得到恢復,特別是汙水處理回用或達標排放或零排放。因此,所謂國際公認的水資源利用警戒線早已或已經不適應現實。建議將我國水資源開發利用的警戒線定為50%。

汙水處理回用量是指城市汙水處理廠集中處理後的汙水回用量,不包括工業企業內部廢棄汙水處理回用量。再生水又稱中水、再生水,是指城市汙水和工業廢水經過凈化處理,水質改善達到國家城市汙水再生利用標準後,在壹定範圍內可以使用的非飲用水。如果這些廢水能夠通過處理轉化為中水,無疑將是壹筆巨大的資源。提高汙水處理率,增加汙水利用量,汙水資源將進入規模化利用階段。

根據《中國水資源公報》,2008年,全國用水總量為591億m3,用水總量為31 1億m3,綜合耗水率(用水百分比)為53%。2008年,全國廢水排放總量為758億t;廢水排放量是指工業、第三產業、城鎮居民生活等用水戶排放的水量,但不包括火電廠直接冷卻水排放和礦山排水。

提高其他水源的利用率,如汙水循環利用和海水淡化,未來將有超過6543.8+0000億立方米的潛力。

6.結論

目前,我國水資源開發利用接近25%,但流域間差異很大。

國際公認的壹個流域或國家水資源利用程度的警戒線是40%,這是在不考慮廢水處理和利用的情況下建立的標準。而且我國北方河流水資源利用程度長期超過這個警戒線,有些年份高達80%甚至更高。

隨著我國廢水處理程度的大幅度提高,再生水、雨洪工程、海水淡化、跨流域調水工程的達標排放或零排放,以及水利工程高壩大庫骨幹工程的建成,“洪水資源化利用”將常態化。結合我國的特點和實際,我國水資源開發利用程度的警戒線可以適當提高,高度設定為北方60%,南方40%。

建立高壩大庫容的骨幹工程,通過工程措施應對氣候異常帶來的“超標洪水”,結合科學智能管理,可以實現國際河流的跨流域調水和開發利用,減少入海徑流和“洪水再循環”,汛期前後“電調度”嚴格服從“水調度”,有利於為大江大河的長治久安提供工程保障措施。

參考文獻:省略。

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