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调控社会水循环 应对严峻水危机
 
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2018-11-01

  中国工程院院士、中国水利水电科学研究院教授级高工王浩近日在首届世界公众科学素质促进大会现场,做了题为《中国水资源面临的挑战与应对》主旨报告,针对我国的水资源现状、问题与挑战给出了应对策略,做出深入浅出的阐述。本期“专家观点”栏目,整合部分精彩观点,供广大读者学习借鉴。

  □王浩 中国工程院院士

  人、水、生态的关系

  水控制着生态的基本格局,对自然和社会具有极端重要性。

  王浩:水对自然、对社会有极端的重要性。水是生态系统的控制性要素。在地球表面,大陆面积占29%,陆地上的生态多样性归根结底只有四类,而这四类的基本格局都受水分的控制:水最多的时候是湿地;湿地的水少了演化为森林;森林的水少了,退化为草原;草原的水少了,演变为荒漠。反之,不断给沙漠灌水又会进化为草原。

  比如世界第四大淡水湖咸海,原有6.6万平方公里的水面,可是由于大规模的引水灌溉,短短38年消耗了9/10的水面,原来50米的水深,现在只有很浅的水,盐度增加20倍。专家预测再有15年,咸海就会消失。

  这说明,水控制了生态的基本格局,人类活动干扰了水的时空分布,时空分布的改变导致水分减少,胁迫生态系统退化,退化到了荒漠,没有了生态承载力,反过来影响人类的生存。这就是人、水、生态之间的互动关系。

  我国水资源本底条件

  总量大、人均少,时空分布严重不均,水资源与社会经济要素分布不匹配。

  王浩:虽然我国水资源总量位于世界第6位,但由于人口众多,所以人均量特别少,在世界192个有水统计的国家里,我国水资源人均量排121位。总量大、人均少,是我国水资源的第一大特点。

  第二大特点是时空分布严重不均。从时间分布来说,由于大陆季风气候,6月至9月降水量占全年降水总量的70%,剩下8个月是漫长的枯水期。从空间分布来说,我国南方国土面积只占全国的36%,水资源量占到全国总量的81%;北方为粮食主产区,水资源量只占全国19%。修建南水北调工程,就是要把时空分布不均的情况做适应性调整。

  第三大特点,水资源与社会经济要素分布不匹配。能源丰富、人口多的地区缺水现象严重。比如,中国14个大的煤炭基地,煤炭产量占全国九成以上,却都分布在水资源短缺的北方地区,而每开采1吨煤要消耗2.5立方米左右的水资源。

  随着中国人口总量不断攀升,经济的高速增长更需要向高质量发展,因此,资源节约型、环境友好型社会建设非常重要。我国采取了“节水优先”的原则,用水量从快速增长到缓慢增长,虽然生活用水量还在持续增加,但工业用水从总体增加转为渐趋稳定,农业用水受干旱和洪涝灾害等影响,会有一定幅度波动。

  我国水资源危机

  面临洪水灾害和城市内涝、缺水、水污染以及水生态退化多重挑战。

  王浩:一是洪水灾害和城市内涝的挑战。在有文献记载的2200多年里,我国发生大型水灾1600多次。1998年大水以后,我国开始加大力度治理江河,洪水基本得到控制。但山洪灾害死亡人数占洪涝死亡总数的74%。由于全球气候变化,城市内涝严重,我国62%的城市都发生过内涝,一年超过3次内涝的城市有137个。

  二是缺水的挑战。北方地区旱灾高发,南方多雨地区季节性干旱日趋严重。比如长江流域的伏旱问题凸显。从分布情况看,中国东北地区、西南地区、华北地区、淮河流域,都是干旱缺水发生频率较高的地方,从城市来看,我国660个城市,2/3的城市缺水,严重缺水的城市110个。

  三是水环境污染的挑战。全国把河流划分了8000个水功能区,2016年水功能区的达标率59%,污染具有复合型、流域性和长期性的特点,已经成为最严重和最突出的水资源问题。我国工业化、城市化在40年里走过了发达国家一两百年走过的道路。所以国外不同时期的环境问题,在我国同时出现。

  四是水生态退化的挑战。由于人类的生产生活空间挤占了生态空间,在水土两方面造成了水生态系统退化。水生态退化主要体现在江河断流和湖泊萎缩上,湿地在大面积地减少,水生生物物种在消失,淡水生态系统功能整体在退化。从地下水的情况看,严重并且普遍的超采,引发地面沉降、海水入侵等环境地质问题。北方水资源短缺也是造成水生态退化的原因,社会经济用水严重挤占了基本的生态用水。

  水资源管理的核心

  调控社会水循环过程,维持自然与社会水循环平衡。

  王浩:只要有人类活动的地方,水循环都呈现出自然、社会二元水循环的特征。过去传统的水问题都是针对自然水循环采取各种措施进行调控,今后的水问题主要针对社会水循环进行调控。解决水问题的核心,首先要从科学入手,要调控社会水循环过程,人类要少从自然水循环取水,少向自然水循环排污水,以维持自然与社会水循环的平衡。

  如何构建健康的社会水循环系统呢?第一,社会水循环利用不要影响河湖水域的水体功能。第二,水的社会循环不要影响自然水循环的客观规律。第三,社会的物质循环不要切断,不要损害植物营养素的循环,不产生营养素物质的流失,也不积累与自然水系富营养化而损害水生态。第四,要从流域尺度维系和恢复良好的水环境。主要有五类措施:一是构筑合理的土地利用空间格局。二是开展水土保持建设,增加湿地面积优化耕地面积。三是在城市以及整个流域推进生态流域建设,增加自然的调蓄能力。四是优化已建水利工程系统调度,保障生态流量。五是降低水循环的极值性,加强社会水循环以及人类需求的匹配性,降低洪涝干旱的风险。

  水危机的应对策略

  流域水资源综合配置,建设节水型社会,建设海绵城市,实行最严格水资源管理制度,保护和修复水生态环境保护。

  王浩:主要从五个方面应对水危机。

  一是加强流域内的水资源综合配置。基本思路是五维均衡调控,即资源维、生态维、环境维、社会维、经济维。我国在黄淮海等流域提出了国家水资源统一调配方案,黄淮海流域的外调水量占了全国调水总量的90%。目前,全国17个省已完成省级的水网配置,调水总规模每年接近600亿立方米。

  二是建设节水型社会。我国的节水工作经历了三个阶段:第一个阶段主要在微观、用水末端促节水,都是行业的工程技术节水。第二个阶段是“微观+中观”节水,建设节水型社会、实行最严格水资源管理制度、灌区节水改造、建设节水型城市以及节水型企业。现在,发展为宏观、微观、中观三个方面,不仅节实体水,对商品里、物流里包含的虚拟水也在考虑,非常规的水资源、海水淡化、再生水的循环、多次利用等研究也在突飞猛进。

  三是建设海绵城市。海绵城市的建设包括了水量、水质、雨水利用三个方面。我们提出三大内涵:水量要削峰,水里要减污,雨水资源要利用。根据这三大内涵,用先进的城市水文模型做三大问题的诊断,洪涝积水的诊断,污染物来源和累积的诊断,雨水利用与控制的诊断。最后,实行顶层设计,形成海绵城市的三大平衡,雨水水量的下泻和分散治流、蓄流相平衡,污染的产生和削减在片区尺度和流域尺度平衡,雨水的控制量和回用量平衡。

  四是实行最严格水资源管理制度。我国从2011年起到2030年实行最严格水资源管理制度,发布“三条红线”,从社会水循环的取水环节、用水环节、排水环节设置了“三条红线”,对应着相应的工程和科学技术,取水环节主要聚焦水资源配置,用水环节主要聚焦水资源节约,排水环节主要聚焦水资源保护。

  五是水生态环境的保护和修复。水污染的问题都在水里,但是污染原因产生在岸上。因此,要建立水环境目标倒逼机制,一水一测,一河一测,制定更为严格的污染物排放标准,才能起到保护的作用。

  来源:中国水利报 2018年11月1日

 

王浩
见习编辑:邓婉颖
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