我国水资源及对城市发展的制约
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发布时间：2022-05-15 07:48
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时间：2023-10-14 07:50
赵仑山
（中国地质大学（北京））
“水与城市”是当前我国和全球社会经济发展具有重要意义的非常复杂的课题。长期以来在我国经济建设中，水资源问题使全社会感到困惑、忧虑、争论不休，同时又是需要迫切解决的重大难题。围绕该主题，本文认为我国水资源状况及其对城市发展的制约作用的认识最具基础性和关键意义。同时也是地球科学最有依据切入进行研究分析的问题。本文仅就这一点以北京为例进行探讨，并提出解决我国华北地区水资源匮乏的一个方案。
地球是目前已知宇宙间唯一存在液态水的星球，水在地球上孕育了生命，也滋养了人类文明。水是人类生存及社会经济发展极端重要的基础物质条件。大自然赋予了人类最宝贵的水资源，但是由于地球上的水遵循自己固有的规律循环运转，使可利用的水资源在时空分布上很不均匀，一些内陆和干旱国家水量匮乏，沿海地带雨水过多，有时造成灾害。我国地域辽阔、海岸线长，由于受气候、区域地质和地形条件特殊性的制约，水资源的配置存在许多不利因素：东南沿海地带水资源丰沛地区面积不够大，而内陆缺水地区超过国土面积一半以上，因此总体上属水资源不足的国家。但我国不是绝对缺水的国家，主要矛盾是降水时空分布极不均匀。因此在当前我国社会经济高速发展、城市化快速推进，对水资源的刚性需求不断增长，同时又有全球气候干旱化背景，以及水务管理方面的不足等因素，以致长期陷入“水多、水少、水浑、水脏和水不均”的尴尬局面。严重地影响和制约了全面建设小康事业的发展。当前，能不能充分挖掘水资源潜力和科学调配管理水利，以达到最大可能保障水源供给的目标，是对我国当代人特别是科技队伍智慧的考验。我们的祖先曾经给出了优异的答卷，我国历史上在防洪、抗旱、水利灌溉及漕运上做出了值得我们骄傲的业绩。当代许多发达国家也根据自己国土条件创造了先进的水资源开发、利用和水患防治的高效益工程。我国水资源的有效开发和科学管理只有依靠中国人的智慧和创新找出路。
一、城市发展强烈受制于水资源条件：以北京为例
（一）北京水资源开发历史
北京城位于西山和军都山交汇构成的山前高地，以及由4条水系沉积形成的冲积平原上，西北部高，东南低平开阔向海。古时北京地区河流泉水纵横，湖泊湿地密集，地表及地下水资源类型齐全，储量丰富，具备人口聚居建城的优越条件。北京建城历史达3000年，自元代定为元大都已有近800年历史。都城随着人口和经济总量的增长，每一阶段都伴随着不同性质和产状水资源的开发和利用，以保障城市的需求，北京水资源开发简史见表1。
表1 北京城市和人口发展与水资源开发历史
续表
由表1可见，北京随着城市规模扩展和人口增多，必须不断开发各种类型的水资源：从地表水到地下水，直到开发超深地下水，从城近郊区到远郊区到邻省供水，以致引蓄远源河水，如永定河上游的桑干河水源于吕梁山区；以及远调长江水。2007～2009年北京人口剧增，除超采深层地下水外，开发中水、加大人工降雨等几乎所有的办法都用上了。目前北京水资源开发已达极限，同时北京人均占有水资源量持续在下降。
（二）目前北京水资源状况和底线
据2007年报道，北京市年用水量为34亿～36亿立方米，目前年供水量为26亿立方米，缺口为10亿立方米。目前用5种办法保证北京用水：①过度开采地下水，2000～2007年全市累计超采地下水56亿立方米。造成本区地下水位下降，如图1。②扩大循环用水，开发中水，提高利用率。③节约用水。④等外援供水，曾预计2010年调长江水进京，部分缓解北京用水困难（北京电视台，2007年2月15日）。⑤从河北、山西调水保北京。2010年南水北调到京落空，需再等5年。因此，目前北京市水资源状况极不乐观，2006年统计北京多年平均降雨量为585毫米，折合降水总量为98.28亿立方米，形成地表径流17.72亿立方米，蓄入地下水源量为25.59亿立方米；本地自产水资源总量37.39亿立方米。但近10年来北京年降雨量减少10%～20%，增加降雨的可能性不大。按北京2005年人口计算，人均占有水资源量为248立方米，为全国人均水资源占有量的1/8，全球人均水资源量的1/20；在全世界120个首都中排在100位以后。按2009年人口数计算，人均水资源量小于200立方米。
图1 北京市城近郊区多年同期地下水位下降示意图
（三）规划、现实、争议和出路
2011年1月报刊报导：2009年底北京常住人口1972万人；按“十一五”规划，2008年北京人口1625万人，超约300万人，规划2020年北京人口到1800万，提前10年超过规划。“十一五”人口规划已经是冒进的；事实结果是“十一五”期间人口年均增长54.3万人，比“十五”期间年均多增20万人，当前必须面对突破2000万人口大关的考验。目前北京正面临人口暴增和水资源枯竭的危机局面。北京市水资源的底线在哪里呢？据北京市地勘局一项研究结果显示，在北京市150米深度范围内地下水总储量为600亿立方米；北京2001～2008年平均年供水缺口为12.7亿立方米，累计缺102亿立方米。20世纪60年代打水井深度小于100米，而目前平原地区100米取水深井都已成废井，新打井直深到150米。如按2500万人口供水，大约20年内北京地下水将全部耗竭殆尽。这便是北京水资源的底线。
考查北京之所以发生近年来的人口暴增，与一段时期出现的似是而非的认识有关。一些经济学家和媒体人对“城市人口承载力极限”的提法持否定态度。实践证明，城市的发展和人口规模严格受自然基础条件的制约，在我国北方首先是水资源的*。2011年3月17日北京市政协委员清华大学公共管理学院教授巫永平建议“将首都部分功能分散到周边地区”，并指出这一问题应由**下决心解决。笔者同意巫委员的建议。北京市的城市功能定位和人口规模应严格按科学发展观的理念进行规划。
然而，即便是严格按北京市原订规划压缩人口，从建设“世界城市”的标准要求，也还需要给北京开辟一条具有大流量、稳定供水的廉价新水源，本文建议从解决华北区域水资源匮乏问题出发，从全国范围寻找水源，提出从长江自流引水到京的解决方案。
二、我国水资源状况和深入开发潜力
（一）我国水资源总体状况
我国地域辽阔、气候和地形复杂，受季风影响全国降水分布极不均匀；在地质构造背景上，由于自二叠纪以来青藏高原持续隆升，形成西南部地势陡高，向东急降到低阔平原，构成阶梯式偏陡地形，由此造成河流流速急，携带泥沙量大，同时土壤层较薄，不利于蓄存地下水和缓冲河水流速等不利因素，是造成洪、旱频发的地质背景。据水利部年报2004年全国平均降水量600.6毫米，折合降水总量为56876.4亿立方米，当年全国占有水资源总量为24129.6亿立方米，比近40年来平均值28124.4亿立方米少12.9%，居世界第6位。我国人均占有水资源量2300立方米，为世界人均占有水资源量的1/4，在全世界排名第21位，被联合国列为世界13个贫水国家之一。我国耕地亩均占有水资源量1770立方米，为世界平均值的3/4；中国人口占世界总人口的22%，但可再生淡水占世界总量的8%。总体上我国水资源量不够丰富，人均和亩均水量少，水资源在地区间、年际和年内分布不均匀，属自然条件不利的因素。我国历史上洪、旱灾害频繁，加之近年来全球总体升温，缺水区面积加大，目前全国655个城市中有近400个城市缺水，其中约200个城市严重缺水。
我国水资源匮乏状况近年来明显加剧，表现为：华北地区降雨量减少，2010～2011年冬春连旱，山东、河南遭遇60年来特大旱灾，干旱加剧；广大的西北地区干旱缺水依旧；2010年春夏云贵高原大旱，重庆连年大旱；近年来两广及福建因台风减弱而降雨不足，中国南方的旱情引人关注。近年洪、旱灾害频发和扩大，除自然不可抗拒因素外，还与全国水资源管理中的某些缺位有关。
（二）我国的水资源潜力亟待重新评估
关于目前我国水资源是否还存在开发潜力的问题，多年来存在不同认识，一种意见认为我国水资源已无开发潜力，解决水问题只有靠节约用水和防治污染。大力推行节约用水，如提高农业灌溉效益、调整水价，以及治理水污染等都是必要的、有效的治水措施。但从深入开发水资源方面，一些基层水利部门的经验值得重视和推广。如山东省水利厅根据多年本省管理水利的实践总结出“洪水资源化”的治水思路和一整套解决蓄洪防旱的水利管理和工程措施，保障了本省社会发展和经济建设对水资源不断增长的需求。
从总体降水量来看我国不是绝对缺水的国家：全国年平均降雨量600.6毫米，人均水资源量2300立方米，问题是大量的水资源空流入海，或被蒸发。通过调查研究和一定的工程措施把无效损失的水资源找回来，即采取“开源节流”并重的方针管理水利，是我国克服水危机有效可行的出路。山东省提出的治洪与资源化相结合，化害为利的对策符合2006年9月在北京召开的第五届世界水大会上提出的“水资源和流域综合管理”及“可持续水管理”的当代水资源开发和保障理念。
（三）我国水资源深入开发的5个方面建议
（1）对全国大江河、大湖泊进行水资源开发利用率评估。表2为引自《水利规划与设计》2010年第1期《长江流域水资源开发利用率初步研究》一文部分数据并补充。
表2 我国部分大河流域和湖泊水资源开发利用率
由表2可见，除海河和太湖水系开发利用率很高外，我国还有相当数量河湖开发利用率不高，特别是南方河湖，为解决南方频繁出现的干旱问题应充分规划，并进行工程试验，深入开发利用。我国北方因严重干旱，一些水域过度开发，如黄河断流、北京与河北超采地下水等，应及早进行研究，采取对策解决。但针对我国国情，国际上一般认为的流域水资源开发利用应不超过40%的认识需重新考虑。总之，全国大江河湖泊水域亟须进行一次水资源和污染现状，以及深入开发潜力的调查研究与评估。
（2）把江河入海的淡水采用“御咸蓄淡”工程措施蓄洪。据水利部《中国水资源公报》，2004年长江流域降水总量为18546.8亿立方米，但区内可利用的水资源量仅8754.6亿立方米，在全国范围内这组数字分别为：56876.4亿立方米和24129.6亿立方米。即大约有42.4%～47.2%的降水损失掉，主要是被蒸发或流入大海。2004年由长江口入海的水量为7974亿立方米，全国为12921亿立方米。通过一定工程*可以分流储蓄一部分入海淡水，输导到北方干旱地区，经过多年的补水将会大大增加北方水资源，缓解干旱。这种治水思路在我国古代已有，称为“御咸蓄淡”。为洪水资源化和以丰补歉的一种有效形式。
（3）青藏高原融雪水合理开发。青藏高原面积230万平方千米，平均海拔4500米，号称“世界屋脊”、“地球第三极”。自二叠纪2.4亿年前开始隆升，形成面积达59406平方千米，总体积5590立方千米的高原冰盖，平均水资源径流量3590亿立方米，构成世界上独一无二的由一个国家享有主权的“固体水库”，其融雪水是7条亚洲大河的发源。由于全球升温，高原冰盖自20世纪60年代开始溶化，长江源每年退缩50米。青藏高原是我国独有的宝地，世界第三极冰层是我国享有主权的固体水库。但多年来我们对青藏高原的融雪水研究开发不够，总计冰川数达46298条，观测过有资料的只有数百条。冰川融化是个非常复杂的现象，一方面冰雪在溶融，有的地方在继续生长，高原还在隆升，存在某种收支平衡。最近报道高原湖泊面积正在扩张，水源来自溶融的冰雪；作为水资源的大量融雪水应当开发利用，不研究、不开发利用，丝毫不能阻止冰雪的融化，而这样融出的水绝大部分被蒸发散失掉。高原融雪的开发和利用的前提是深入的调查研究。
（4）暴雨资源化。我国是暴雨多发的国家，暴雨的发生主要与强气流活动和一定的地形因素有关，具有一定的时空分布规律。如长江中下游江西、湖南等省春夏雨季频发暴雨天气，河北省太行山东麓如邢台等地也常出现局部强降雨。暴雨有破坏性，可能造成灾害，但暴雨也是一种水资源，在暴雨多发地通过一定的工程措施，可以防止暴雨成灾，并进行蓄存变害为利。我国基层水利部门已经总结积累了多年的经验，应深入研究推广。在这方面荷兰用修建“水广场”的工程措施存蓄强降雨，达到变害为利科学利用的目标，可供参考。
（5）界河水资源的开发和利用。我国有多条大江大河跨越国境，水资源属两国共有，其中在我国境内发源流出国境的水资源应引起特别关注，并研究开发，如2004年由我国流出国境或流入国际界河的水资源总量为7064亿立方米，其中从西南诸河流出5855亿立方米。按照国际法，我们有权根据与邻国建立一定的协议，利用开发这些水资源。在国际关系上界河水资源所有权属国家主权和民族利益问题，应严肃认真地对待。
我国各地地理气候条件复杂，变化多端，通过全国系统的水资源状况普查，还可以找出更多的可开发水源。上列提出的几个方面也应首先开展专题水况调查，在一定的工程试验基础上提出论证和工程规划。
三、解决北方水资源危机的一个方案：扩建京杭大运河，实现“南洪北导”
（一）贯通我国东部繁华经济区南北的一条黄金水道
与万里长城齐名的京杭大运河，始建于春秋时期，1293年元朝时期全线开通达北京，全长1794千米，是世界最长和人类历史上开凿最早的古老水利工程。京杭大运河是祖先留给我们的宝贵遗产，历经2000多年的风雨沧桑，古运河为我国社会和经济发展发挥了重大而持久的促进作用，可谓是贯通我国东部繁华经济区的一条黄金水道，也充分展现了中华民族高度的创造智慧和我国历史上水利开发利用的先进水平。
在今天科学技术高度发展、全国全面建设小康的历史时期，京杭大运河能起什么作用，如何发挥运河的地理优势，扩大开发它的航运、水利和调水等多种功能，是近年来许多专家和领导部门思考的问题。如南水北调项目的东线调水工程，以及沿河各省的航运、开发、引蓄水灌溉和运河古迹修缮等。2006年全国“*”期间，多位政协委员提出修缮运河文物古迹和大运河申报世界文化遗产的建议，进行了考察。2007年山东省*提出，南水北调东线工程兼顾河道开发，达到调水航运综合功能目标的方针，并投资10年内扩建东平湖到济宁101.19千米高标准通航河道。全国人民的“运河热”在持续。
今天面对我国北方地区水资源的困境，京杭运河给我们提供了一条现成的输水通道。它的东南起点正是水资源丰沛的沿海地区，终点是华北方最缺水的北京、天津及冀、鲁、豫、晋；运河所经各省属近海平原，地形起伏不大，便于施工，原有河道可用于扩展河漕，不必扩大征地，因此扩建开发京杭运河，使之变成疏导南方汛期洪水和部分入海淡水，自流到北方干旱区的最佳水道。扩建运河的重点是跨流域自流输水，在大规模增加径流的基础上，使运河保有充足的水量，进而发挥蓄洪、抗旱等大区域水资源调配管理功能。
（二）京杭大运河扩建和开发利用目标及工程可行性依据
（1）水源。扩大运河水量的依据条件是我国东南*江和钱塘江流域1600～2000毫米的年降雨量，和长江巨大径流量形成的春汛期洪水。2004年通过长江流入东海的水量达7974亿立方米，占全国入海流量的61.71%，因此，长江流域是我国第一大水资源区。通过修建一定的工程分流、蓄洪，并加以疏导引入运河，使自流引到华北地区。设把长江入海水量的1/20～1/10，即约1000亿～2000亿立方米水引入运河，就可以使运河增加近2～4条黄河的径流量，通过合理的工程措施运河水量还可以加大。扩建的最基础工程是拓宽和加深运河河道，及开拓多条出口由长江引水。
（2）实现自流。设以大运河扬州到天津段为第一期工程，全程长约1150千米。两端地面都处于低海拔，据中国科学院地理研究所等（1985）长江镇江扬州段江底基岩面低于黄海基面10～40米，泥沙沉积层江底面低于黄海基面3～10米。南京站长江多年平均水位为5.48～4.97米，洪汛期峰值水位为10.22米，枯水期最低水位1.54米。如设天津海河入海口海拔为0米。据此计算，当运河全线河底深挖到黄海基面以下－2米（扬州）到－15米（天津），平均水位落差为15～20米，达到平水期水面比降为万分之0.13以上，枯水期水面比降为万分之0.10，可实现长江到天津自流引水，包括洪汛期长江高水位灌注和平水期缓慢引流。此外，运河还可以容纳和消化淮河、黄河等的洪汛期洪水，蓄入运河水系，运河同时起到平原水库的作用。
（3）运河扩建工程的相关项目。开发修建以运河为中心的包括沿河湖泊、支流、水库、湿地，以及渠塘的大运河水系，并进行整治疏浚、清淤、深挖。并且在运河与5条大江河交汇口处修建堤、坝、闸、库等*运河水流向和流量的工程，还要进行运河生态环境建设和运河古迹修缮工程等，使古运河焕发新的活力和生机，绽放出21世纪华夏子孙智慧的风采。
四、结论
综上所述，北京的发展需严格按科学发展观和可持续发展的理念进行规划，北京的城市功能定位和经济总量及人口规模，应依据本地加外援可持续稳定供应的水资源量标准加以控制。解决京津水资源困境应从华北地区总体干旱问题着手，可以从全国水源引水，但以自流输水为上策。我国总体水资源还有潜力可挖，建议实行开源与节流相结合的水利方针治水。扩建京杭大运河工程，高效利用现有的运河河道、湖泊、渠塘等已占有的地面，不需扩大征地、不移民，建成后高效益零风险，子孙后代长远受益。充分利用现代科技，建成一套适应我国国情、功能齐全、运行高效、技术上属21世纪世界领先的宏伟工程。新建运河引水功能的长期运行和对我国东部大水系水资源的科学调配与管理，将会大大改变华北地区水资源匮乏状况，有力地保障我国国民经济高速可持续发展。
参考文献
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