中国水资源的可持续利用研究，本文主要内容关键词为：水资源论文,中国论文,可持续利用论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
水资源是社会经济可持续发展中至关重要的基础资源。我国平均年降水量61 889亿m[3]，全国年平均水资源量28124亿m[3]，按1993 年人口统计，我国人均占有水资源量约2 340m[3] （随着人口的增长还会不断减少），约为世界人均水资源量的1／4，按UNDDSMS分类， 其排位在世界100～117位之间，为水资源脆弱的国家。目前，我国已有300 多个城市因多种原因严重缺水，有0.067亿hm[2]农田得不到灌溉。据有关部门测算，至2000年，全国总缺水量将达778亿m[3]。与此同时， 水环境问题则加剧了水资源的短缺和有效利用。因此，本文试图通过对我国一些缺水地区水资源潜力的分析，对水资源可持续开发利用模式的探讨，为我国迎接日益紧迫的水资源危机的挑战，提出有益的对策。
1 中国水资源分布与利用状况
1.1水资源分布的若干特点
我国水资源的时空分布极不平衡，水资源的数量相差十分悬殊，水土资源的组合、 人均水资源的分配在地区上极不平衡， 若按年降水量400mm等雨量线划分，我国约有45 %的国土处于干旱半干旱少水和缺水的地区。长江流域及其以南的珠江流域、浙闽台诸河、西南诸河等四片，面积占全国的36.5%，耕地占全国36%，但水资源量占全国水资源总量的81%，人均占有水资源量大于4 000m[3]，亩均占有量为4 130m[3]；而北方淮河、黄河、海滦河、辽河四个流域片，总面积占全国的38.4%，水资源总量仅占全国的8%，其中海滦河流域人均占有水量小于430m[3]，亩均占有水量仅251m[3]。南方四片平均年入海和出境水量都在94 %以上。西南诸河出境水量达99%以上，河川径流量几乎全部流出国境；而北方地区河流入海水量越来越少，黄河频频断流，海滦河几乎没有什么水量入海，河川径流大都在流域内被拦截消耗。
1.2地下水资源分布的南北差异
由于地表水径流量的巨大时空变化，地下水资源就成为我国大部分地区供水的重要来源之一，尤其北方地区。我国矿化度小于2g／L， 与降水和地表水有直接水力联系的浅层地下水资源量为6 762亿m[3]， 其中97.6%转化为河川基流。地下水资源量也是南多北少，北方年均地下水资源量为2 551亿m[3]，占全国的31 %； 南方年均地下水资源量为5735亿m[3]，占全国的69%。 南方平均年地下水资源模数（即单位面积地下水资源量）较北方大2.5倍。
与南方相比，北方仅平原地区地下水具有相对优势。我国平原区年均地下水资源量（浅层）为1 873亿m[3]， 其中北方平原区年均地下水资源量为1 468亿m[3]，占全国平原区浅层地下水资源总量的78%； 南方平原区年均地下水资源量为405亿m[3]，占全国22%。
1.3水资源利用的基本状况
1993年底全国水利工程实际供水量5 285亿m[3]， 其中地表水供水量4 383亿m[3]，地下水开采量902亿m[3]。地表实际供水量中，蓄水工程占34%，引水工程占37%，提水工程占21%，其它占8%。1993 年全国实际用水量5255亿m[3]，人均综合用水量450m[3] ， 其中农业用水3850亿m[3]，占73%；工业用水926亿m[3]，占18%； 城镇生活用水252亿m[3]，占5%；农村生活用水227亿m[3]，占4%。 地下水开采主要集中在东北诸河、海滦河、山东半岛、黄河及内陆各河片，1993年共开采779亿m[3]，占全国地下水开采量的86%。
2 中国北方水资源利用潜力分析
宏观上看，中国南方除部分城镇水资源较为紧张、水环境问题较为突出外，中国水环境和水资源的问题主要集中在北方，尤其华北和西北地区。据估计，我国北方主要缺水区的农业年需水量约2 200亿m[3]， 年缺水量约300亿m[3]，预计2000年时黄淮海地区一般干旱年缺水量约280亿m[3]。由于“南水北调”工程在短期内尚不能实现， 且即使实施后，其解决的问题也很有限。因此，中国北方水资源的利用潜力直接关系到该区域社会经济的发展。
（1）建立节水型生产体系和社会。 水资源在各种资源中是唯一不可替代的资源。从长远观点看，依靠科学技术进步、优化利用、科学调配和系统管理水资源，建立节水型的生产体系和社会，建立与水资源承载力相应的产业结构布局，是迎接水资源危机挑战的主要对策之一。在中国北方缺水地区，供水资源量80%都用在农业上，而农业灌溉80%仍然是传统的漫灌，浪费严重。目前全国自流渠灌区灌溉水的利用系数一般为0.3～0.4，平均毛灌溉定额为630～650m[3]／亩，东北及内陆地区高达700～1 000m[3]／亩。如果农业水资源的利用率提高0.2～0.3，每亩毛用水定额降至400m[3]，则全国每年农业可节约用水760亿～1 140亿m[3]，北方地区每年农业节水也可达300亿m[3]左右， 而工业与城市节水也具有一定潜力。
（2）降水资源利用。我国西北地区的黄土高原80 %以上的广大中部丘陵山地和残塬区，地表水和地下水极为贫乏，农业生产主要靠平均443mm的天然降雨，但由于降雨的时空分布不均， 干旱和水土流失严重，区域降水利用率只有40%，遇旱粮食减产明显。但若能增加5 %的降水利用率，就意味着增加130多亿m[3] 的淡水资源（区域折算降雨水总量为2 757m[3]），这对旱作农业无疑是一个巨大的宝贵资源。因此， 在传统旱作农业基础上，发展雨水集流农业和雨养农业是一种提高降雨利用率的积极作法。另外，在一些缺水乡村或岛屿，利用多种方式集聚雨水经过沙池过滤入地窖贮存，解决人畜饮用水源非常简便易行。
（3）矿山排水利用。华北是我国重要的煤炭生产基地， 石炭—二叠煤系地层下伏奥陶纪石灰岩层内赋存有丰富的岩溶裂隙水，因此，煤炭开采常有突水事件发生。一些矿山因采空面积不断扩大，产生地面塌陷和开裂，导致河川径流漏失和浅层地下水入渗，使煤矿开采的排水量增加。据有关资料，山西每年矿井总排水量近3亿m[3]， 其利用率仅15%；河南焦作地区每年采煤排水量达3.6～5.4亿m[3]；河北、山东等地煤矿开采也时有突水产生。华北煤炭开采每年都在递增，最保守的估计每年至少有10亿m[3]的矿井水被排除，矿井水利用具有较大潜力。
（4）咸水利用。华北平原东部分布有大面积咸水和微咸水。 目前河北沧洲地区仅地下浅层咸水面积仍有2 126km[2]，如果考虑深层咸水，其咸水资源量约有500亿m[ 3] 左右； 天津地区的咸水资源量也将近400亿m[3]；黄河三角洲矿化度5～30g／L的咸水面积约3 500km[2]。咸水区历来是荒沙盐碱之地，农田生态环境很差。而且，这些地区也是我国最缺水的地区之一。因此，开发利用微咸水和咸水不仅可以一定程度地弥补淡水资源不足，而且可以改善生态环境，促进水土环境良性循环，增大降雨入渗量，增加地下淡水资源。
（5）污水回用。随着我国工农业生产和经济建设的快速发展， 城市化速度的加快，水环境问题日趋显著。目前，我国的江河湖库水域普遍受到不同程度的污染，工业发达城镇附近水域污染更为突出。每年的工业和城市生活污水排放总量约410亿t， 黄淮海流域每年排放污水110亿t以上，其中仅有20%得到低级次处理。 一些地区因水污染加剧了水资源的危机，一些地区因水污染使耕地荒废、农田生态环境恶化，一些地区因饮用劣质水导致地方病增加和居民健康受损。但如果有效地控制污水排放，加快环保产业的发展，加大污水处理的能力，加快污水资源化进程，对于我国水资源的保护和可持续利用无疑具有重要意义。
3 地表水地下水联合运用的几种措施
地表水与地下水最主要的区别在于其贮存空间和调蓄能力。占我国国土面积2%的江、河、湖泊贮存着大量的水体。 而地下水含水层由于其分布面积广，有些地方有相当大厚度而构成巨大的地下库容。在华北、西北，仅仅是浅层的地下水资源量就接近地表水资源量。在调蓄能力上，地下含水层就更为突出，它能把极为不均匀的降雨入渗补给转化为比较均匀的给水水源，并使河流保持一定的基流。而地表水随降雨强弱而涨落，即使是人工水库其调蓄能力也十分有限。因此，在借助水利工程的基础上，充分利用地下含水层系统的巨大调蓄功能，建立地下水和地表水联合运用的水资源开发模式，可以在时间和空间上对区域水资源进行一定程度的人工调节，促进区内水资源的优化配置和可持续利用。
在我国北方水资源开发利用中，或过分强调地表水资源，或过分开采地下水，均给农业生产和生态环境带来诸多负效应。如50～70年代，华北和西北的一些灌区，盲目大量引地表水（黄河）灌溉，造成许多地区地下水位长期抬升，导致蒸发型盐碱地大面积增加；70～80年代，因气候干旱和工农业生产的需要，许多地方长期过量开采地下水，引起大面积地下水位长期下降，导致一些地方出现地面沉降、地裂隙、海、咸水入侵和土地沙漠化等环境问题。因此，地表水地下水联合运用是实现水资源可持续利用，保护和改善生态环境的一个重要途径。
3.1人工回灌，优化调控
地表水地下水联合运用的措施之一，是人工回灌地下水。70年代以来，我国在人工回灌方面开展了大量的研究和试验工作。山东桓台利用河道、沟渠和坑塘拦蓄洪水，使降水补给量增大一倍；河北南宫利用古河道调蓄地下水，调蓄量可达2亿m[3]，灌溉耕地1.33万hm[2]；北京房山县利用水库贮水回灌，朝白河利用汛期弃水回灌，并建设拦水坝和拦河闸截水引渗补给地下水；河北平山县根据当地水文地质条件，利用库渠、河坝、机井（回灌）等水利工程体系，采取“强采”和“强补”战略，强化降水入渗，充分利用地表弃水进行人工回灌，汛期可补充地下水2亿m[3]，干旱期粮食亩产连连递增， 并在除涝治碱改善农田生态环境方面取得了显著效果。
人工回灌地下水，对于华北地区具有普遍意义。华北地区地下水开发程度普遍很高，但地表水库调节能力有限，每年仍有较大数量的弃水。如山东半岛水资源短缺，80年代以来，地下水开发程度已达90%以上，但地表水开发利用程度较低，仅35 %左右， 即使是一般水平年也有40多亿m[3]地表径流流入大海。而山东半岛的山前冲积平原和山间河谷冲积层，实际上是一个巨大的天然水库，具有埋藏浅、易采易补的特点。因此，因地制宜地构建人工回灌的工程体系，利用地下水库对“三水”在时空上进行联合调度运用，不仅能大大提高水资源利用水平，而且对治理和防止海、咸水入侵等灾害，改善生态环境，有直接的效果。
3.2系统规划，联合运用
西北地区因有巨厚第四系松散地层广泛分布（如准噶尔盆地南部、柴达木盆地南部、塔里木盆地南部以及祁连山北麓等平原地带），大都是地下水富集场所，而且地表水与地下水相互转化交换强烈，构成了河流—地下水一体化的水资源系统，这实际上给水资源的联合运用提供了很好的天然条件。但由于缺乏系统规划，缺乏水质、水量与生态环境相互关连的整体认识，出现两类生态环境问题：一是因大规模开采地下水或不断提高河水利用量（减少地下水补给），造成大面积地下水位下降，河流下游径流衰竭甚至断流，水质恶化、绿洲减少、土地沙漠化加剧（如石羊河等）；二是因大规模长期地表水灌溉，造成地下水水位大面积抬升产生土壤次生盐渍化，破坏了农田生态环境（如乌鲁木齐河等）。因此，在流域水资源开发过程中，必须进行系统研究，充分考虑水循环周期和当地气候条件，使地下水位埋深在一定的变幅以内，合理配置上下游开发量，因地制宜地设计取水方式和强度，在流域取水工程体系中，以促进和保持环境良性循环为前提，进行时间和空间上的最优化组合，系统地构建流域综合开发模式。
华北平原与山间盆地地下库容大，调蓄能力强，加强地表水库和地下水库的联合运用，对华北区水资源问题的解决有重要作用。根据当地水文地质结构和条件，合理科学地开发利用浅层地下水，不仅有利于雨季降水和洪水入渗，增大地下水的补给量；而且有利于重建土壤中的水盐平衡，改善和防治盐碱化。开发地下水库，还因其不占耕地，投资少，更有利于农业的可持续发展。
3.3井渠结合，合理开发利用
井渠结合是水资源合理利用的有效工程模式，也是改善农田环境防治耕地盐碱化的重要措施。不少地区土壤盐碱化往往是人为作用造成的，特别是不适宜引灌的地区，进行大水漫灌，使地下水位大幅度上升，导致土壤次生盐碱化与沼泽化的普遍发展，造成严重危害。如华北地区曾不适当地大规模引黄灌溉，修建平原水库， 有蓄无排， 使盐碱地由186.67多万hm[2]增加到400万hm[2]；河套和银川平原由于大水漫灌， 造成的危害至今尚未得到改善。如果坚持地表水地下水联合持续利用的原则，采用井渠结合的模式，不仅能互相调剂，节省水源，而且井灌区又能起到井灌井排、调控地下水位、防止土壤盐碱化的作用，对咸水、微咸水分布地区，井渠结合还能起到抽咸补淡、改良水质的作用。近年来华北平原土壤盐渍化有所改善，主要就是实行了井灌井排和流域综合治理。
总之，以合理开采浅层地下水为中心，以河补源，井渠结合，井灌井排，正确处理排、灌、蓄、补的关系，是对东部季风区盐碱地进行综合治理的一项具有普遍意义的战略措施，也是水资源优化利用的有效措施。
收稿日期：1998—07—24