水利工程師核心論文投稿我國水資源危機新政治方案模式

　　水資源受到嚴重污染不能繼續(xù)作為水源也是供水不足的一個重要原因。目前,全國廢污水排放量高達300多億m3,80%污水未經(jīng)處理就直接排入江河湖海。據(jù)調(diào)查,全國近1/4的人口在飲用水質(zhì)不良的水,有2/3的人口飲用的是受次生污染的水。

　　摘要：隨著持續(xù)發(fā)展的興起,各國學者見智見仁。有的強調(diào)環(huán)境保護,即倡導減少溫室效應(yīng)保護臭氧層;有的西方學派則強調(diào)少投入不施化肥的“生態(tài)農(nóng)業(yè)”;有的如以色列、埃及、印度等國則強調(diào)治水。對于我國而言,由于水資源不豐不均決定了治水是國民經(jīng)濟的命脈,而且灌溉農(nóng)業(yè)和旱農(nóng)為我國農(nóng)業(yè)之主體,合理治水、調(diào)水、用水、節(jié)水、保水是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ),因此眾多學者如劉巽浩指出“我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略重點是水[5]”;張岳提出“中國可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵在水”[12]等。

　　關(guān)鍵詞：水資源管理,節(jié)水農(nóng)業(yè),水利工程論文

　　一、 水與我國的持續(xù)發(fā)展

　　尤其長江、黃河、珠江、淮河、海河、遼河和松花江等七大江河流域能否得到根本治理與開發(fā)便成為我國社會經(jīng)濟是否能夠持續(xù)發(fā)展的重點。這七大江河流域面積占全國國土面積44.5%,人口約占88%,耕地面積約占83%,河川徑流量占58%,工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值約占全國的80%以上,而且集中了全國各種主要礦產(chǎn)資源,尤其這些流域的中下游地區(qū)是我國社會經(jīng)濟最發(fā)達的區(qū)域,同時由于下游地勢較低平,又是經(jīng)常遭受洪澇等各種自然災(zāi)害最集中的地區(qū)[1]。為此,我國在《中國21世紀議程》中,把解決水問題(包括水利設(shè)施和資源節(jié)水)放在首要地位。

　　二、 我國水資源狀況

　　1、我國水資源基本特征

　　由于我國受所處地理位置、氣候、降水、地形、地貌等自然條件以及人口、耕地與礦產(chǎn)資源分布的影響,水資源有以下特點。

　　1.1水資源總量較豐富,人均畝均擁有水量少

　　水資源總量為河流、冰川、湖泊等地表水體與地下水體中參加水循環(huán)的動態(tài)水資源量的總和。根據(jù)水利部于1986年完成的全國水資源調(diào)查評價成果,我國的多年平均水資源總量為28124億m3,但可利用量只有40%-50%左右。河川徑流是水資源的主要組成部分,占我國全部水資源總量的94.4%。與世界各國河川徑流量比較,我國河川徑流量居世界第六位(算上原蘇聯(lián)),約占全球河川徑流量的5.8%。平均徑流深度為284mm,為世界平均值的90%。然而,每人年占有的徑流量僅為2260 m3,約相當美國每人平均占有量的1/6,巴西的1/19,加拿大的1/58。人均水資源量為2480 m3,約為世界平均值的1/4,占世界第88位(有人認為第109位[8]),屬于最低國家之一[5]。據(jù)實有耕地計算,我國畝均水資源量約為1400 m3,約為世界水平2353 m3的60%,低于巴西、加拿大、印尼和日本(山侖[6]指出人均畝均水資源分別為2730 m3/人和1870 m3/畝,陳夢熊[7]認為人均畝均分別為2710 m3和1770 m3,但兩人一致得出人均畝均水資源分別為世界平均水平的1/4和3/4)。

　　1.2水資源時空分布極不均勻

　　我國水資源受降水影響,其時空分布具有年內(nèi)、年際變化大以及區(qū)域分布不均勻的特點。首先是水資源的地區(qū)分布很不均勻,北方貧乏,南方豐富,差距懸殊。長江及其以南地區(qū)的流域土地面積、人口和耕地分別僅占全國的 36.4%、55%和36%,卻擁有占全國81%的水資源,北方的土地、人口和耕地相應(yīng)地占全國的63.6%、45%和64%,水資源卻僅占19%[3]。此外,西北內(nèi)陸及額爾齊斯流域面積占全國的63.5%,擁有的水資源量也僅占全國的4.6%。

　　其次,水資源年際年內(nèi)變化很大。主要是雨水集中在夏秋6-8月,冬春少雨,而且長江以南十年中最大降雨與最小降雨的比值為1.5-1.7,而黃淮海為2.2-2.9;最大與最小年徑流的比值,長江以南的中等河流在5以上,北方河流多在10以上。徑流量的逐年變化存在明顯的豐平枯水年交替出現(xiàn)及連續(xù)數(shù)年為豐水段和枯水段的現(xiàn)象,由此使我國經(jīng)常發(fā)生旱、澇及連旱、連澇現(xiàn)象,從而加重了水資源調(diào)節(jié)利用的困難。

　　1.3我國大部都處在季風氣候控制下,旱澇是經(jīng)常的絕對的

　　據(jù)不完全統(tǒng)計,從公元前206年到1949年的2155年期間,我國發(fā)生較大的水災(zāi)1092次,較大旱災(zāi)1056次,也就是幾乎每年都有一次較大的水災(zāi)或旱災(zāi),其中尤以黃淮海平原和長江中下游最為嚴重。又據(jù)1950-1995年,全國平均受旱災(zāi)和水災(zāi)面積約2133萬ha和933萬ha,分別占耕地面積的22%和9.1%,成災(zāi)率分別為43%和55%。

　　2、我國水資源危機狀況

　　2.1 我國水資源極其缺乏,按人均被列為13個貧水國家之列

　　2.1.1我國是世界上缺水區(qū)分布人口最多的國家

　　根據(jù)聯(lián)合國人口行動組織1993年提出低于1000 m3/人.年屬于缺水國,低于1700 m3/人.年為用水緊張國。1995年用水緊張國有44個,分布人口有7.33億;缺水國28個,人口3.8億。從總體上看,中國尚不屬于缺水國家。事實上則不然,中國人口占世界的22%,而淡水量僅占世界的8%。而且由于水資源地區(qū)分布極不均勻,使得我國北方和西北地區(qū)出現(xiàn)資源性缺水;而水資源年際變化大,年內(nèi)分配不均,又造成我國半干旱、半濕潤地區(qū)甚至南方多水地區(qū)經(jīng)常發(fā)生季節(jié)性缺水,從而導致我國國土的大部分地區(qū)都出現(xiàn)水資源短缺問題。如按省市區(qū)匹配核算,用水緊缺的省市已有15個,即天津、寧夏、上海、河北、北京、山東、河南、山西、遼寧、安徽、甘肅、陜西、吉林、湖北和江蘇,分布人口為6.19億,相當于世界44個用水緊張國人口的85%,其中10個省區(qū)已滑入缺水行列,分布人口為4.19億,超過28個缺水國人口的總和。這就意味著全球有50%以上的缺水人口在我國,主要集中在北方。

　　2.1.2我國缺水嚴峻,尤其缺水區(qū)形勢不容樂觀

　　我國水資源主要補給來源是大氣降水,全國年平均降水量為628mm,遠低于世界陸地年均降水834 mm,而廣大西北內(nèi)陸地區(qū)年均降水還不到400 mm,塔里木盆地、河西走廊、柴達木盆地、阿拉善高原等地年均降水量還不到100 mm[9]。90年代初,我國476個城市中,缺水城市近300個,其中嚴重缺水城市就有58個[37]。而且1995年,我國10個缺水省年人均可再生水資源量為458.6 m3,不足該類型標準的50%。比如天津人均量163 m3 ,寧夏193m3,上海207 m3 ,河北369m3 ,北京379m3 ,山東385m3等。

　　2.2我國水資源狀況將進一步惡化,危機初露端倪

　　黃河1972年出現(xiàn)了長達3000年悠久歷史中的首次斷流。此后的12年中斷流斷斷續(xù)續(xù)出現(xiàn)。自1985年以來,黃河每年必定發(fā)生斷流,而且斷流長度、時間和頻率不斷加長加快[11]。如1997年斷流長度為500公里,斷流時間為226天�；春�1997年斷流90天。其它支流也難以幸免。發(fā)源于祁連山的黑河,穿越甘肅進入內(nèi)蒙古阿拉善,1949年年流量為16億噸,到90年代只剩下1-2億噸。新疆塔里木河因上游引灌,下游已干枯數(shù)百里。此外,自然湖泊90年代初,數(shù)量已減少19%,總面積縮小了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。布朗再次以此為由指出我國水資源短缺,灌溉能力的下降勢必影響世界糧食安全[40]。

　　地下水問題也面臨挑戰(zhàn)。其中華北地區(qū)最為嚴重,出現(xiàn)了2.3萬km2的大漏斗,而地下水開采率仍在以130%的規(guī)模進行,地下水位年降低量平均為1.5米。1997年夏,滄州地區(qū)地下水位降低近3米,近1/3的井無水可抽。地下水超采造成大量環(huán)境地質(zhì)問題, 如地下水枯竭、地面下沉、海水倒灌等。

　　氣候變暖致使青藏高原冰川每年是退縮量為2-17米,天山冰川也在退縮之中。未來氣候條件下,黃淮海三個流域水資源短缺可能進一步加劇[12]。

　　2.3局部地區(qū)水環(huán)境將進一步惡化

　　據(jù)環(huán)保局提供的信息,我國江河湖庫普遍受到不同程度污染,七大水系污染呈加重趨勢,其中遼河、淮河、海河為污染嚴重,工業(yè)發(fā)達城鎮(zhèn)附近的水域污染尤為突出[14]。其它如北方的汾河、白洋淀、南四湖、部分水庫如官廳水庫以及南方的黃浦江、蘇州河、太湖、洞庭湖等水體已被嚴重污染。全國90%以上的城市水環(huán)境惡化,城市所在附近的河流或河段已多成為排污溝渠。城市地區(qū)的地表水和地下水水質(zhì)已嚴重惡化。隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的迅速發(fā)展,水質(zhì)污染更迅速向廣大城市郊區(qū)和農(nóng)村蔓延。

　　2.4水資源危機成因錯綜復(fù)雜,需水壓力急速膨脹,加之用水浪費和用水效益低下,使得水資源供求矛盾更趨尖銳

　　除了水土資源組合不平衡,降水年際年內(nèi)不均,旱澇頻繁等自然因素外,造成水資源緊缺的根本原因是人為因素,即人口增長,經(jīng)濟高速發(fā)展、工農(nóng)業(yè)和人民生活用水持續(xù)增加、水質(zhì)污染以及溫室效應(yīng)造成的氣候變化使目前存在的水資源供求矛盾更趨激化,其主要表現(xiàn)在:一是供求總量更加不平衡,需水量增長速度超過可供水量的增長速度,供水狀況惡化。二是北方地區(qū)和沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū)等地域性水資源供求矛盾日趨惡化,將嚴重影響經(jīng)濟發(fā)展。三是巨大的人口壓力對發(fā)展灌溉提出更加緊迫要求,但工業(yè)城市將是增加用水量的主要部門,從而將對農(nóng)業(yè)用水構(gòu)成嚴重威脅。

　　2.5傳統(tǒng)的水管理體制力不從心,新的體系尚待建立

　　我國水資源狀況清楚地表明:①我國是發(fā)展中國家,工業(yè)化、城市化及人口增長對水的需求將會快速增長,對水量水質(zhì)都提出更高的要求;②水資源的開發(fā)利用仍受到經(jīng)濟水平的制約,特別是在可利用水量有限的情況下,經(jīng)濟發(fā)展將受制于水資源的條件;③目前缺水形勢十分嚴峻,危機初露端倪,而未來供水能力并不能與經(jīng)濟增長同步增加;④水污染已直接影響國民飲用水的安全供應(yīng),舊的水管理體制還未解體,新的管理體制尚未建立,都人為加劇了水資源的短缺。很顯然的是,現(xiàn)在可經(jīng)濟開發(fā)的大型水源越來越少,即使具有可開發(fā)的資源,其開發(fā)難度將越來越大,所需的費用將十分昂貴。因此單純靠興建水利工程來增加水的供應(yīng)將日趨艱難,實施南水北調(diào)雖然可以緩解北方地方水短缺的矛盾,但調(diào)水量是有限的,仍難以滿足人口、經(jīng)濟和社會對水的日益增長的需求。對我國而言,節(jié)約用水,提高水資源利用效率顯然是當務(wù)之急。

　　水利工程論文：《中國水利水電科學研究院學報》Journal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research(雙月刊)2003年創(chuàng)刊，主要刊登我院科研人員在水利水電宏觀決策研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究及工程應(yīng)用方面的科技論文、專題綜述和工程技術(shù)總結(jié)等,開展學術(shù)討論,介紹國內(nèi)外科技動態(tài)。

　　三、目前就解決水問題相關(guān)的理論

　　1 與用水問題相關(guān)的理論

　　1.1 用水零增長概念

　　“零增長”是美國學者米都斯在《增長的極限》中提出的一種社會發(fā)展模式。即增長速度為零,保持原來的規(guī)模,不增加也不減少。然而社會發(fā)展的零增長卻難以被社會廣泛接受,因為對于生活水平、科技進步、環(huán)境質(zhì)量等有益于人類生存的指標出現(xiàn)零增長,并不符合人類自身的利益。但是,資源(水)消耗、污染物排放、環(huán)境負影響出現(xiàn)零增長或負增長,卻易于被人們所接受�？梢哉f,零增長甚至負增長是社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)支持條件。

　　需水零增長是指新鮮水的消耗量(原水取用量)不再增長,但水資源的使用效益可不斷提高,以滿足社會、經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的需要。具體內(nèi)容如下:

　　(1)需水量是指新鮮水的需求量(原水取用量),即從河、湖、水庫、地下淡水、在一定程度上也包括微咸水和海水的使用量。需水零增長的研究實質(zhì)是預(yù)測未來水資源的需求,著重于水量的研究;水質(zhì)僅作為影響因素來考慮。

　　(2)零增長是正負增長之間的狀態(tài),其并非絕對的靜止,具有很小的正負變化狀態(tài)可視為零增長狀態(tài),這一變化區(qū)間視研究的地區(qū)尺度和數(shù)量范圍而定。研究零增長是預(yù)測正、負增長變化的時間閾值以及該狀態(tài)下的需水規(guī)模。

　　(3)零增長是預(yù)測研究的范疇,只是現(xiàn)行趨勢的合理外推,即使是近期預(yù)測也需要諸多的假設(shè)條件,更何況變化具有隨機性。而長期預(yù)測具有很大的不確定性,應(yīng)允許有一定的誤差。

　　需水零增長受眾多因素的影響,諸如水資源條件、人口、人均用水水平、工業(yè)結(jié)構(gòu)狀況、單位產(chǎn)品耗水量、農(nóng)業(yè)灌溉面積及灌溉保證率、灌溉定額、水資源重復(fù)利用率、管理水平、節(jié)水意識、節(jié)水技術(shù)等。需水零增長的主要類型有以下兩種(見表一)。

　　表一 需水零增長的主要類型

　　零增長

　　自由零增長

　　水源無約束零增長

　　供水能力無約束零增長

　　約束零增長

　　水源限制的零增長—水資源開發(fā)的極限

　　被迫零增長—經(jīng)濟、技術(shù)、法規(guī)的約束

　　1.2 “需求管理”

　　需求管理是針對供給管理提出來的。長期以來,水管理被理解為尋找開發(fā)新水源、輸水和水處理。一味地追求擴大供水,直到需水滿足為止。但隨著水資源短缺每況愈下時,供給管理方式便潛伏著危機。由于忽視水資源的節(jié)約和工程效益,很快便暴露了供給管理的嚴重弊端。因此,近些年來,對供水系統(tǒng)的需求管理的研究日益增多。

　　所謂需求管理就是對供水系統(tǒng)和供水策略中需求方面的管理,涉及經(jīng)濟、政策法規(guī)、以及技術(shù)諸方面。并且認為對水的要求并不等于對水的需求,需求是在一定條件下使供水系統(tǒng)、工程和用戶獲得最大效益的需水量,并與一定的管理措施相聯(lián)系,以此達到減少用水量,緩解水資源供需矛盾的目的。需求管理是對“供給管理”的傳統(tǒng)方式的批判的改進。

　　2 與節(jié)水問題相關(guān)的倡議

　　2.1 非充分灌溉( No-Full Irrigation)

　　其理論要點是放棄單產(chǎn)最高,追求一個地區(qū)總體增產(chǎn),即在水分限制(一般指缺水地區(qū))的條件下,舍棄部分單產(chǎn)量,以擴大灌溉面積來追求總產(chǎn)量。

　　2.2 有限(或限額)灌溉(Limited Irrigation)

　　指在缺水地區(qū)利用灌溉僅能滿足作物對水分部分需求的一種補充供水方法,被視為旱地栽培和有限供水結(jié)合的一種作物管理制度。山侖[6]院士認為有限灌溉是節(jié)水農(nóng)業(yè)的一種趨向,在技術(shù)不斷進步基礎(chǔ)上,如能做到對灌溉水的定時定量精確控制,則有限灌溉可能成為未來農(nóng)業(yè)供水的一種主要方式。

　　2.3 作物調(diào)虧灌溉(Regulated Defit Irrigation)

　　70年代中期提出的一種新的灌溉方式,其既不同于豐水高產(chǎn)灌溉,也不同于前兩種灌溉方式。調(diào)虧灌溉是舍棄生物產(chǎn)量總量,追求經(jīng)濟產(chǎn)量(籽粒或果實)最高。它主要是根據(jù)作物的遺傳和生態(tài)生理特性,在其生育期內(nèi)的某些階段(時期)人為地主動施加一定程度的水分(虧缺),調(diào)節(jié)其光和產(chǎn)物向不同組織器官的分配,調(diào)控地上地下生長動態(tài),促進生殖生長,控制營養(yǎng)生長,從而提高經(jīng)濟產(chǎn)量,舍棄生物總量,達到節(jié)水高效高產(chǎn)和增加灌溉面積的目的。其關(guān)鍵在于從作物的生理角度出發(fā),根據(jù)其需水特性進行主動的調(diào)虧處理。賈大林[15]認為調(diào)虧灌溉開辟了一條最佳調(diào)控水-土-植物-環(huán)境關(guān)系的有效途徑,不失為一種更科學、更有效的新的灌水策略。這是目前國際上灌溉及其有關(guān)領(lǐng)域研究的一個熱點,但國內(nèi)尚屬起步階段,報告資料較少。

　　2.4旱作農(nóng)業(yè)與集水(抗旱)灌溉

　　旱農(nóng)指受干旱威脅地區(qū)的非灌溉農(nóng)業(yè)。一般在無灌條件的地區(qū)如半干旱和半濕潤地區(qū),高效利用自然降水(包括集水措施)以達到有限增產(chǎn)的農(nóng)業(yè),也屬節(jié)水農(nóng)業(yè)的范疇。有的學者提出在無灌溉條件(或無充分灌溉條件)的地區(qū)應(yīng)廣泛采取包括集水措施在內(nèi)的抗旱灌溉。即目前在黃淮海平原采取的打吊管井提取淺層淡水;在東北地區(qū)從坐水種的車拉人擔發(fā)展到半機械化(節(jié)水噴淋機灌溉);在西北地區(qū),采取多種集水、窖水和微灌形式。

　　2.5 農(nóng)水結(jié)合

　　指農(nóng)藝措施(主要包括秸稈和地膜覆蓋,耕作栽培、合理密植和化學調(diào)控等)與節(jié)水灌溉技術(shù)(主要包括間歇灌和膜上灌及噴灌、微灌等)有機結(jié)合,實現(xiàn)節(jié)約灌溉用水、減少土壤蒸發(fā)和抑制作物奢侈蒸騰,增加產(chǎn)量,進而提高作物水分利用效率的目標。