文章是一篇水利论文，主要讲述了我国水资源危机与节水农业新科技发展运用等等。本文选自：《水利建设与管理》，《水利建设与管理》主要宣传报道设计施工、建设管理、招标投标、工程监理、工程质量、工程管理、工程加固、防洪抢险、河道整治、水利资源利用、经验交流、信息传递等方面的新技术、新成果以及科技信息等。本刊信息量大、实用性强。
摘要：随着持续发展的兴起,各国学者见智见仁。有的强调环境保护,即倡导减少温室效应保护臭氧层;有的西方学派则强调少投入不施化肥的“生态农业”;有的如以色列、埃及、印度等国则强调治水。对于我国而言,由于水资源不丰不均决定了治水是国民经济的命脉,而且灌溉农业和旱农为我国农业之主体,合理治水、调水、用水、节水、保水是农业可持续发展的基础,因此众多学者如刘巽浩指出“我国可持续发展的战略重点是水[5]”;张岳提出“中国可持续发展的关键在水”等。
关键词：水资源,节水要点,水利工程,水利应用,水利论文
一、 水与我国的持续发展
历史上,治水就被众多统治者看作是兴国安邦的根本大计,主要致力于农田灌溉和水道运输两方面的发展。公元前250秦朝蜀郡太守李冰在成都平原修建了都江堰灌溉工程,两千余年来,这个工程仍良好地使用着。公元前246年在秦始皇号召下又兴建了关中郑国渠,其引泾水至洛水,全长150公里,灌田约115亩,据史书记载称誉到:“关中为沃野,无凶年,秦以富强,卒并诸侯”。公元前221年前后,即战国末期,我国开凿的运河已沟通了黄河、淮河、长江等几个主要水系。公元前219年在今广西兴安县修建了灵渠,接通了湘、漓二水,从而沟通了长江和珠江两大水系的航道。隋朝时期,开凿了与长城相媲美的南北大运河(或称京杭大运河),即联通了海河、黄河、淮河、长江和钱塘江五个水系,全长约1780公里,为世界上修建最早和最长的人工运河。唐中期则主要是南方农田水利的开发,即太湖流域发展了大规模的围田垦殖,并在大部分湖岸修堤,使湖海通流。唐代大和七年,则修建了它山堰工程(今浙江宁波),设计和施工都很先进。在南宋时期,井灌技术已甚发展,地下水得到大量利用,较着名的有坎尔井(源于汉代关东的井渠,由新疆各族人民改创)。元代也很注重兴修水利,设置屯田,由军民凿渠灌田,并建成通惠河(北京至通州)。明代军事屯田规模也不小,在内蒙古建立后套八大渠,宁夏引黄灌溉等,此外,还治理了京杭运河。到了清代,农田灌溉也有发展,但规模不大。建国后,提倡水利是国家的命脉,大力修建水利,农田灌溉已达约7.3亿亩[4]。总之,“兴水利,而后有农功;有农功,而后裕国”,也就是说水利兴则国泰民安,水利衰则社会动荡,这是历史的见证。
尤其长江、黄河、珠江、淮河、海河、辽河和松花江等七大江河流域能否得到根本治理与开发便成为我国社会经济是否能够持续发展的重点。这七大江河流域面积占全国国土面积44.5%,人口约占88%,耕地面积约占83%,河川径流量占58%,工农业总产值约占全国的80%以上,而且集中了全国各种主要矿产资源,尤其这些流域的中下游地区是我国社会经济最发达的区域,同时由于下游地势较低平,又是经常遭受洪涝等各种自然灾害最集中的地区[1]。为此,我国在《中国21世纪议程》中,把解决水问题(包括水利设施和资源节水)放在首要地位。
二、 我国水资源状况
1、我国水资源基本特征
由于我国受所处地理位置、气候、降水、地形、地貌等自然条件以及人口、耕地与矿产资源分布的影响,水资源有以下特点。
1.1水资源总量较丰富,人均亩均拥有水量少
水资源总量为河流、冰川、湖泊等地表水体与地下水体中参加水循环的动态水资源量的总和。根据水利部于1986年完成的全国水资源调查评价成果,我国的多年平均水资源总量为28124亿m3,但可利用量只有40%-50%左右。河川径流是水资源的主要组成部分,占我国全部水资源总量的94.4%。与世界各国河川径流量比较,我国河川径流量居世界第六位(算上原苏联),约占全球河川径流量的5.8%。平均径流深度为284mm,为世界平均值的90%。然而,每人年占有的径流量仅为2260 m3,约相当美国每人平均占有量的1/6,巴西的1/19,加拿大的1/58。人均水资源量为2480 m3,约为世界平均值的1/4,占世界第88位(有人认为第109位[8]),属于最低国家之一[5]。据实有耕地计算,我国亩均水资源量约为1400 m3,约为世界水平2353 m3的60%,低于巴西、加拿大、印尼和日本(山仑[6]指出人均亩均水资源分别为2730 m3/人和1870 m3/亩,陈梦熊[7]认为人均亩均分别为2710 m3和1770 m3,但两人一致得出人均亩均水资源分别为世界平均水平的1/4和3/4)。
1.2水资源时空分布极不均匀
我国水资源受降水影响,其时空分布具有年内、年际变化大以及区域分布不均匀的特点。首先是水资源的地区分布很不均匀,北方贫乏,南方丰富,差距悬殊。长江及其以南地区的流域土地面积、人口和耕地分别仅占全国的 36.4%、55%和36%,却拥有占全国81%的水资源,北方的土地、人口和耕地相应地占全国的63.6%、45%和64%,水资源却仅占19%[3]。此外,西北内陆及额尔齐斯流域面积占全国的63.5%,拥有的水资源量也仅占全国的4.6%。
其次,水资源年际年内变化很大。主要是雨水集中在夏秋6-8月,冬春少雨,而且长江以南十年中最大降雨与最小降雨的比值为1.5-1.7,而黄淮海为2.2-2.9;最大与最小年径流的比值,长江以南的中等河流在5以上,北方河流多在10以上。径流量的逐年变化存在明显的丰平枯水年交替出现及连续数年为丰水段和枯水段的现象,由此使我国经常发生旱、涝及连旱、连涝现象,从而加重了水资源调节利用的困难。
1.3我国大部都处在季风气候控制下,旱涝是经常的绝对的
据不完全统计,从公元前206年到1949年的2155年期间,我国发生较大的水灾1092次,较大旱灾1056次,也就是几乎每年都有一次较大的水灾或旱灾,其中尤以黄淮海平原和长江中下游最为严重。又据1950-1995年,全国平均受旱灾和水灾面积约2133万ha和933万ha,分别占耕地面积的22%和9.1%,成灾率分别为43%和55%。
2、我国水资源危机状况
2.1 我国水资源极其缺乏,按人均被列为13个贫水国家之列
2.1.1我国是世界上缺水区分布人口最多的国家
根据联合国人口行动组织1993年提出低于1000 m3/人.年属于缺水国,低于1700 m3/人.年为用水紧张国。1995年用水紧张国有44个,分布人口有7.33亿;缺水国28个,人口3.8亿。从总体上看,中国尚不属于缺水国家。事实上则不然,中国人口占世界的22%,而淡水量仅占世界的8%。而且由于水资源地区分布极不均匀,使得我国北方和西北地区出现资源性缺水;而水资源年际变化大,年内分配不均,又造成我国半干旱、半湿润地区甚至南方多水地区经常发生季节性缺水,从而导致我国国土的大部分地区都出现水资源短缺问题。如按省市区匹配核算,用水紧缺的省市已有15个,即天津、宁夏、上海、河北、北京、山东、河南、山西、辽宁、安徽、甘肃、陕西、吉林、湖北和江苏,分布人口为6.19亿,相当于世界44个用水紧张国人口的85%,其中10个省区已滑入缺水行列,分布人口为4.19亿,超过28个缺水国人口的总和。这就意味着全球有50%以上的缺水人口在我国,主要集中在北方。
2.1.2我国缺水严峻,尤其缺水区形势不容乐观
我国水资源主要补给来源是大气降水,全国年平均降水量为628mm,远低于世界陆地年均降水834 mm,而广大西北内陆地区年均降水还不到400 mm,塔里木盆地、河西走廊、柴达木盆地、阿拉善高原等地年均降水量还不到100 mm[9]。90年代初,我国476个城市中,缺水城市近300个,其中严重缺水城市就有58个[37]。而且1995年,我国10个缺水省年人均可再生水资源量为458.6 m3,不足该类型标准的50%。比如天津人均量163 m3 ,宁夏193m3,上海207 m3 ,河北369m3 ,北京379m3 ,山东385m3等。
2.2我国水资源状况将进一步恶化,危机初露端倪
21世纪正是我国人口增长高峰期,预计一些省份将落入紧水或缺水区,届时用水紧张区人口分布将达7亿以上,缺水区将达5亿以上。东北、西北、华北及长江下游将成片出现水资源危机,如此广的地域,如此多的人口分布,在世界上实属罕见。
黄河1972年出现了长达3000年悠久历史中的首次断流。此后的12年中断流断断续续出现。自1985年以来,黄河每年必定发生断流,而且断流长度、时间和频率不断加长加快[11]。如1997年断流长度为500公里,断流时间为226天。淮河1997年断流90天。其它支流也难以幸免。发源于祁连山的黑河,穿越甘肃进入内蒙古阿拉善,1949年年流量为16亿吨,到90年代只剩下1-2亿吨。新疆塔里木河因上游引灌,下游已干枯数百里。此外,自然湖泊90年代初,数量已减少19%,总面积缩小了11%,最大的咸水湖—青海湖,水位正以每年10厘米左右的速度下降。布朗再次以此为由指出我国水资源短缺,灌溉能力的下降势必影响世界粮食安全[40]。
地下水问题也面临挑战。其中华北地区最为严重,出现了2.3万km2的大漏斗,而地下水开采率仍在以130%的规模进行,地下水位年降低量平均为1.5米。1997年夏,沧州地区地下水位降低近3米,近1/3的井无水可抽。地下水超采造成大量环境地质问题, 如地下水枯竭、地面下沉、海水倒灌等。
气候变暖致使青藏高原冰川每年是退缩量为2-17米,天山冰川也在退缩之中。未来气候条件下,黄淮海三个流域水资源短缺可能进一步加剧[12]。
2.3局部地区水环境将进一步恶化
水资源受到严重污染不能继续作为水源也是供水不足的一个重要原因。目前,全国废污水排放量高达300多亿m3,80%污水未经处理就直接排入江河湖海。据调查,全国近1/4的人口在饮用水质不良的水,有2/3的人口饮用的是受次生污染的水[13]。据环保局提供的信息,我国江河湖库普遍受到不同程度污染,七大水系污染呈加重趋势,其中辽河、淮河、海河为污染严重,工业发达城镇附近的水域污染尤为突出[14]。其它如北方的汾河、白洋淀、南四湖、部分水库如官厅水库以及南方的黄浦江、苏州河、太湖、洞庭湖等水体已被严重污染。全国90%以上的城市水环境恶化,城市所在附近的河流或河段已多成为排污沟渠。城市地区的地表水和地下水水质已严重恶化。随着乡镇企业的迅速发展,水质污染更迅速向广大城市郊区和农村蔓延。
2.4水资源危机成因错综复杂,需水压力急速膨胀,加之用水浪费和用水效益低下,使得水资源供求矛盾更趋尖锐
除了水土资源组合不平衡,降水年际年内不均,旱涝频繁等自然因素外,造成水资源紧缺的根本原因是人为因素,即人口增长,经济高速发展、工农业和人民生活用水持续增加、水质污染以及温室效应造成的气候变化使目前存在的水资源供求矛盾更趋激化,其主要表现在:一是供求总量更加不平衡,需水量增长速度超过可供水量的增长速度,供水状况恶化。二是北方地区和沿海工业发达地区等地域性水资源供求矛盾日趋恶化,将严重影响经济发展。三是巨大的人口压力对发展灌溉提出更加紧迫要求,但工业城市将是增加用水量的主要部门,从而将对农业用水构成严重威胁。
目前的人口数量约为350年前的25倍,是20世纪初的3倍以上,预计2030年人口达16亿,人均将降至1758 m3,近于世界用水紧张水线。同时由于经济社会活动所造成的水质变劣,使得人均水资源量还要相对减少。
我国一方面供水量不足,另一方面用水浪费,用水效益低下,大大又加剧了全国性水的供需矛盾。据计,目前农业灌溉缺水240亿m3左右,工业、城市缺水约58亿m3。但农业渠灌区水的利用率仅0.4-0.5,粮食作物的水分生产效率只有4.5-7.5kg/(mm.hm2),灌溉水量超过作物需水量1/3甚至1倍以上,西北一些地区每公顷灌水超过15000m3。农民仍然习惯大水漫灌,新的节水灌溉技术推广进度缓慢。此外,我国正处在工业化初期阶段,大量工业生产设备陈旧,生产工艺落后,绝大多数地区工业单位产品耗水率高于先进国家数倍甚至十余倍。目前只有大连、北京、天津、西安等缺水城市的水重复利用率达到70%以上,大批城市在30%-50%之间。
根据国内外经验,当一个国家用水超过其可用水资源量的20%,就会发生危机。目前我国用水量占到我国可用水量的19%左右,处在水危机的临界状态。到21世纪中叶,这个比例将会升高到28%,需水压力加大,人水矛盾将更加尖锐[10],水资源危机将空前深重。
