粮食、石油和水已被确定为中国的三大战略资源。过去黄河频繁断流,而今长江源头冰川面积逐渐缩小,伴随各类水污染事件频发、大量水土流失等,水的问题已成为中国实现可持续发展战略目标必须认真解决的重大问题。
如何认识我国水资源利用的现状,洞察我国水资源利用现状的主要原因,提出解决困扰中国社会经济发展的水资源问题的对策意义重大。为此,《科学时报》采访了中科院地理资源研究所研究员、中科院院士刘昌明。
匡算家底
刘昌明说:“水资源的问题对于目前中国来说已经发展到了相当尖锐的地步。造成中国水危机的头号杀手是水污染问题,另外一个危机主要是北方地下水超采问题。”
刘昌明在研究华北平原水资源的过程中,发现该地区人均总水量不到300立方米,缺水情况甚至比世界上最为缺水的以色列还要严重。由于严重缺水,这些地区转向地下求水,造成地下水超采,导致大范围的地裂现象。
深层地下水往往于地质历史时期形成,是很长时间聚集起来的资源,如同石油和煤炭一样,开采之后恢复十分缓慢。科学家通过碳十四(C14)的地下水年龄测定证实:从太行山前到渤海滨的广大华北平原,其地下水的年龄介于5000年到30000年。目前,北方地下水超采达200多亿立方米,如果再将其相邻地区计算入内,地下水累积超采的数量十分庞大,过去30多年累计超采已近2000亿立方米。大范围大幅度地下水位下降,导致大批湿地消失,已成为我国最大的水危机之一。
我国的多年平均水资源总量评价数据为2.8万亿立方米,其中包含地下水和地表水。这个常规水资源总量的计算方式,是地下水和地表水的合计后,再将互相交换、互相重叠的部分扣掉得出的水资源总量。
但对此计算方式,刘昌明有不同的看法。他说:“实际上这个数量评价有所忽略。2.8万亿立方米对水利工程、地质开采或者各地方政府而言,是集中的、可直接使用的水。但这等于水资源总量吗?从工程的角度看,这个资源量绝对没错,而且确实是唯一的,但从另外的角度看,我们忽略了关键的雨水。我认为,计算水资源总量,要把地表水加地下水扣掉它们之间交换的重复部分作为常规水资源总量,而降水总量应视为积极可再生水资源总量。”
拓宽水资源概念
一般意义上的水资源是指,水循环中能够为生态环境和人类社会所利用的淡水,储存形式为地表水、地下水和土壤水,被称为蓝水。现在对水资源的评价多集中于可见的、能被人类直接利用的蓝水资源。
近年来,绿水概念出现。从水循环角度分析,全球总降水的65%通过森林、草地、湿地和雨养农田的蒸散返回大气,被称为绿水(绿水流)。绿水是源于降水、存储于地表与土壤并主要通过植被蒸发消耗掉的水资源,尤其在雨养农业区是重要的水资源。
刘昌明说:“相对于真实存在于河流、湖泊等中的水资源,绿水是一种不易被看见的气态水,但它具有重要作用。我国的灌溉面积官方数据是18.4亿亩,其中有灌溉设施的有效灌溉面积仅仅8.7亿亩,大约是50%。另外还有一半的农田主要是靠雨养的,所以如果我们忽略了雨水对农业生产的贡献,就不全面了。另外,从天然草场中,我们可以得到牛羊肉等畜产品,在林区有木材资源,而滋养这些的正是天然降水,因此可以说,这些用水有广泛的生态经济的意义或者是生态服务的意义,所以我认为应该拓宽水资源的概念,把降雨作为水资源来源是广义水资源。我支持狭义水资源的开发,就是蓝水的开发(包括地表与地下水),要合理开发,而且是主要的工程对象,但是不能忽略绿水资源。”
从世界范围看,已有数据表明,人类用来生产维系其生存所需的水资源多半为绿水资源。大约60%的世界粮食生产依赖于绿水,世界上畜牧业肉产品生产来源于绿水。并且在可预见的未来,绿水资源仍是世界粮食生产最重要的水源。绿水在维护地球陆地生态系统生产功能和服务功能方面具有不可替代的作用。
用水需求管理
水在过去很长一段时间被认为是取之不尽、用之不竭的,而缺乏将水作为商品管理的概念。一旦出现水危机,水体现出了稀缺性,其在商业市场的价值问题就出现了。
刘昌明说:“我们经历了从水资源无价到认为水资源有价这样一个发展过程。水资源的管理,初期被认为水利都是国家的事情,应由国家掏钱。现在看来不能这样做,应该采用市场机制,即谁用水,谁投入;谁造成了水问题,谁要负责,比如说出现水污染问题,谁来负责,这些都需要界定清晰。我认为,生态问题,要实行生态补偿政策,即谁破坏生态,谁修复治理。这是一个大原则。”
从水利建设的角度看,新中国建立60年来,我国水利建设和管理也发生了很大转变。初期百废待兴,大量的建设项目被提上日程,于是出现了重建轻管的局面。刘昌明说:“如今大兴土木的时期已经过去,基础建设规模已然形成,因此,水资源管理必然也要从供水管理转向需求管理。”
一旦转向需求管理,即要将缺水类型重新全面划分,过去所说的缺水一般分三类,一类是资源性缺水,一类是设施型缺水,一类是污染型缺水。
刘昌明说:“现在我们提出的三种划分,一种是基于生态气候分析的缺水,即蒸发能力大于降水的区域,秦岭淮河以北就是这样的情况;一种是基于社会发展的分析,超承载、水质、设施与管理四类缺水。比如北京,如果倒退50年,北京不缺水,而现在北京缺水,是因社会经济规模过大与人口过多,远远超过了水资源承载能力,将其称为资源性缺水并不全面。因为一个地方天然水资源是多少就是多少,资源性缺水是相对于人口而言的。再有,一些地区的河里与地下有水,但住在外面的居民或者是工农业生产没有设施,即没有做引、提水工程,水到不了这个地方,这就是设施型缺水。所以,要精确界定缺水的类型,然后提出对策,这样才能真正地认识问题、解决问题。”
用水对水资源影响的控制,一类是强耗水,另一类是弱耗水。强耗水指水经过使用以后被大量消耗和损失掉。而发生用水以后,大量的水还存在,消耗的水量很少就是弱耗水。强耗水的情况下,比如农业灌溉,通过大气的蒸发作用,水灌溉到农田以后全部蒸发掉了,只有1%的水量进行光合作用形成了产品,水量大部分被消耗到大气之中,不可能或很少被回收。
对此,刘昌明分析:“我们要调整农业种植结构,实行高效节约用水,不应该让农业用水浪费,要抓好水源、输水渠道以及田间的节水。弱耗水,比如生活与工业用水,我们每天大量的生活用水是洗澡、洗菜等,这90%以上的水都要排出去,排出去的都是污水,工业用水也不可避免地总有大量废污水排放,严格地做好‘供、用、耗、排、蓄’等用水过程的管理,基于水循环原理对用水作深入的研究,认真保护水资源与水环境。”
需求零增长
对于我国水资源未来能否支持经济、社会持续发展的需求,在学界多有争议。对此,刘昌明说:“对此我很乐观。”他的乐观源于需水管理、雨水利用与节水潜力的发挥。
雨水是可更新水资源的总来源,我国可更新的水资源主要来源于降雨,全国的降雨量62000亿立方米,年平均有土壤水总通量40000多亿立方米,占降水总量的2/3,其中有近7000亿立方米的地下水补给。而目前我国年平均用水量5700多亿立方米。可见,雨水利用与节水均具有非常大的潜力。
另外,我国政府在全国范围内提倡的节约用水与建设节水型社会,对水资源与环境的可持续发展具有很大的意义。节水有两大功能,一个是保护了水资源的量和质,一个是减少废水污水的排放,降低环境成本。
他指出:“我国目前有巨大的节水潜力,农业节水有大约30%的潜力,全国工业用水的重复利用率由现在的60%还可以提高到80%,工业废水的回收处理率也有提升空间。另外,杜绝浪费、管道渗漏和回收处理废污水,城市生活用水也可望节水1/2到1/3的用水量。”
建立循环经济与水循环耦合关系,实现需水量的零增长。土壤水、降水、植物水、地下水、地表水“五水”不断地循环,然后进入社会系统,人口、经济、社会、环境、生态等,在社会系统用水中实现“3R”,即减量化、回收、再利用,通过“3R”使社会系统出来的水是清洁的水,然后再返回到自然系统中。这是合理利用与控制水资源的重要方向。
从国外发达国家的发展经历看,都曾经历过一个需水变化过程。根据资料显示,美国从上世纪50年代以来水需求一直处于增长期,在80年代初开始出现需水零增长。日本的工业用水量变化趋势是在上世纪70年代前的水需求呈增长态势,至70年代末出现水需求零增长。而日本的全国用水量也是在70年代趋于平稳,2000年以来则出现了需水负增长。
刘昌明在分析我国城市生活与生活用水量及全国用水总量的变化后提出:“1995年之后的总体趋势是,生活用水上升,工业用水下降,总用水量趋于平稳。需水量零增长不是我们主观的愿望,而是经济社会发展和科学技术进步及需水管理水平提高的必然结果。保守地预估,我国可望在2030年前全面实现需水零增长。现在已经有了很多征兆,特别是北京市从1994年以后开始GDP增长迅速,但是总的用水量并未大量增加。尽管目前北京市每年仍然靠超采3亿~4亿立方米的地下水来稳定水需求,要到2014年南水北调中线的水到来后才能解决缺水问题。当前,北京市需水量增长的稳定,将为未来需水零增长奠定很好的发展基础。”
(来源:科学时报 2009-10-15)