主管:中華人民共和國水利部  主辦:水利部黃河水利委員會
水與中國
當前位置:主頁> 高端思維 >

中國工程院院士王浩:華北地下水超采歷史欠賬多,需推進全行業深度節水

作者:王學琛 發布日期:2019-04-28 11:44

  華北平原的地下水超采問題一直引發諸多關注。這里是中國小麥、玉米等糧食作物主產區,同時也是缺水最為嚴重的地區之一。

  由于用水量遠超水資源承載能力,華北平原是我國地下水超采最嚴重的地區。據測算,每年華北地區超采55億立方米左右,目前華北地區地下水超采累計虧空1800億立方米左右,是世界上最大的地下水降落漏斗區。

  2019年3月,水利部、財政部、國家發改委和農業農村部聯合印發了《華北地區地下水超采綜合治理行動方案》,將治理重點確定為京津冀地區,大概涉及11個地級市、149個縣區,治理面積約8.7萬平方公里。這是中國首次提出大區域地下水超采綜合治理方案。本次治理能否從根本上緩解華北地下水資源短缺的現狀?華北地區未來該如何走上節水發展之路?對此,界面新聞深度專訪了中國工程院院士、水文學及水資源學家、中國水利水電科學研究院水資源所名譽所長王浩。

  王浩表示,水資源本底條件差,加之人口迅速增長、社會經濟快速發展導致用水需求增加,這是華北平原水資源短缺的根本原因。華北平原地下水超采歷史欠賬多,實現采補平衡及地下水水位回升將是長期的過程,需繼續推進全行業深度節水,用好外調水源,實現水資源的可持續利用。

  

  華北地下水超采歷史欠賬多

  界面新聞:中國北方缺水問題有多嚴重?是否存在用水“危機”?

  王浩:對于“中國北方是否缺水”這個問題,一方面我們要客觀認識到北方地區水資源緊缺的事實,重視開源、節流與保護等各種措施,另一方面,也不能過分的妖魔化水短缺問題。

  我國南方地區與北方地區分界線大體是秦嶺-淮河一線,北方地區降水要遠小于南方地區。從降水量來看,東南沿海的廣東、廣西東部、福建、江西和浙江大部等地區年降水量為1500至2000毫米,長江中下游地區為1000至1600毫米。淮河、秦嶺一帶年降水量為800至1000毫米,而黃河下游、渭河、海河流域以及東北大興安嶺以東大部分地區為500至750毫米,黃河上中游及東北大興安嶺以西地區為200至400毫米,西北內陸地區年降水量為100至200毫米,新疆塔里木盆地、吐魯番盆地和柴達木盆地不足50毫米,盆地中心不足20毫米。

  而隨著經濟社會發展,不可避免會遇到水資源安全保障問題,比如海河流域人均水資源只有243立方米,其中天津160立方米,北京102立方米,而以色列是290立方米。根據國際標準,低于500立方米就認為出現水危機了。包括京津冀在內的海河流域連以色列還不如,就可以想象有多缺水了。

  界面新聞:海河流域的缺水是什么原因造成的?華北地區的地下水超采有哪些歷史原因,會造成哪些后果?

  王浩:水資源本底條件差,加之人口迅速增長、社會經濟快速發展導致用水需求急劇增加,這是造成海河流域整體處于水資源短缺狀態的根本原因。

  以絕大部分位于海河流域的京津冀地區為例,水資源與經濟社會結構嚴重不匹配。京津冀地區區域總面積21.6萬平方公里,占全國2.2%;總人口1.1億,占全國8.0%;地區生產總值5.7萬億元,占全國11.0%;但是地區水資源量只有241億立方米,僅占全國的0.9%;人均水資源僅218立方米,不足全國平均1/9。

  另一方面,社會用水需求量在不斷增加。比如2000年,京津冀地區年用水總量達到275億立方米,遠高于全區域水資源總量,之后用水總量雖然有所下降,也仍高于近年來平均水資源量。

  自上世紀80年代以來,水資源衰減也加劇了水供求矛盾,年均地表水資源量由1956至1979年的176.5億立方米,減少到1980至2000年的116.9億立方米,減少了33.8%,2001至2016年地表水資源量比1980-2000年又減少了45.7%。

  在這樣的資源環境背景下,海河流域經濟社會發展用水很大程度上以開采地下水、擠占河道內的生態用水來解決。從上世紀70年代以來機井農業灌溉的發展,以及80年代以后城市化進程帶來的工業和生活用水的增加,造成海河平原地下水累積虧空量達到1800億立方米左右,超采區面積達18萬平方公里。

  地下水超采會導致地面沉降等地質災害,地下水對河道基流的補給消失,污染的地表水會反向補給地下水造成地下水質惡化,地下水作為抗旱應急水源的作用也會減弱,而且,地下水水位下降還會帶來取水成本增加等一系列問題。

  界面新聞:也有聲音認為,華北平原缺水是因為資源基礎被破壞了,對此你怎么看?

  王浩:我國北方地區水資源本底條件差是客觀存在的,再加上氣候變化和人類活動的影響,矛盾就越來越突出。

  過去幾十年,氣候變化和高強度人類活動對降水產流過程產生了很大影響,在同樣的降水條件下,產生的徑流性水資源減少了,更加劇了水資源矛盾。但是隨著人們對生態文明的重視,通過采取深度節水、充分開源、加強保護等一系列措施,總體上遏制了用水總量迅速增加的勢頭,用水效率顯著提升,生態環境惡化的趨勢也逐步得以控制。

  例如從2014年開始,國家就在河北省開展地下水超采綜合治理試點工作。根據我們對三年試點的跟蹤評估,同樣降水條件,治理前后淺層、深層地下水位變化呈現下降幅度減小、上升幅度增大、止跌回升態勢。比如2017年為平水偏枯年份,同樣降水條件下,治理前淺層地下水位下降0.72米,當年實際下降0.15米,比治理前少下降0.57米;治理前深層地下水位平均下降4.07米,當年實際下降0.21米,比治理前少下降3.86米。

  再例如北京市,由于南水北調中線水利用充足,2017年7月地下水位較2016年同期回升了0.15米,為16年來北京市地下水位首次回升,2018年又較上年回升了1.94米。

  但我們必須要認識到,水資源本底條件是無法改變的,通過河北和北京地下水超采治理過程來看,要全面恢復到健康良好的生態環境絕非短期可以完成的,還要繼續推進全行業深度節水,進一步用好外調水源,實現水資源的可持續利用。

  南水北調讓華北地區生態得到休養生息的機會

  界面新聞:南水北調是華北地區地下水超采的解決方式嗎? 南水北調對河北乃至整個華北具有怎樣的意義?

  王浩:南水北調對河北乃至整個華北的意義,一言以蔽之,就是區域生存和發展的重要生命線。

  華北地區嚴峻的缺水形勢,主要就表現在地下水嚴重超采以及由此帶來的一系列生態問題。京津冀是依靠長期大規模地下水超采,甚至從缺水的黃河流域調水,才勉強支撐了經濟社會的正常發展。而南水北調的最終效益也是體現在生態上,最直接的就是地下水超采治理和河湖生態改善上。

  南水北調通水前,北京地下水應急水源地本有“采二養三”原則,即備用水源地開采3年后將涵養3年。然而北京水資源太缺乏了,應急水源地不得不每年都在運行。像懷柔應急水源地,自2003年起供水,連續供了12年,只有南北北調中線水進京后,才有機會得到喘息,北京市面臨的水資源保障形勢之嚴峻由此可見一斑。

  在這種情況下,南水北調是必然之舉,也可以說是無奈之舉。自從2014年12月南水北調中線工程正式通水以后,截至2019年3月,中線工程累計向北方輸水200億立方米,相當于黃河一年水量的三分之一。其中一個重要意義就是顯著提高了沿線城市供水安全性。中線工程通水后,沿線許多城市的供水格局發生了變化,過去以地下水為主的供水方式正在被中線水所替代。

  南水北調通水之后,北京市已累計受水43億立方米,相當于1個密云水庫的庫容量。中線水已經占到北京城區全部供水的73%,超過5.62億立方米中線水儲存到密云水庫、懷柔水庫和十三陵水庫,對北京市水資源優化調配、豐枯互濟起到重要作用;在河北,石家莊、邯鄲、保定、衡水主城區,南水北調水供水量占75%以上;在天津,包括中心城區在內的14個行政區居民能喝到南水北調水,南水北調水已成為城鎮供水主水源。

  此外,通水以來,中線水質一直保持穩定,干渠沿線各斷面監測結果均達到或優于地表水二類水質標準。北京市自來水硬度較高的情況大有改善,特別是以中線水為單一水源的水廠供水范圍內效果尤為突出,自來水硬度由以前的380毫克每升降為120至130毫克每升。同時,中線水讓河北廊坊、滄州一些地區告別了苦咸水和高氟水,對改善當地居民的健康狀況同樣起到重要作用。

  從生態方面來說,南水北調讓華北地區的生態得到了一次難得的休養生息的機會。就好比一個人,原本手里的錢僅勉強夠糊口度日,維持生計,如今手里的錢多了一點,終于可以拿出點來改善生活、調養身體了。正是因為有了南水北調,各地方開始有條件通過采取限制地下水開采、直接補水、置換擠占的環境用水等措施來修復受損嚴重的生態環境。

  統計數據來看,北京、天津等中線沿線6省市已壓減地下水開采量15.23億立方米;中線一期工程連續兩年利用汛期棄水向受水區30條河流實施生態補水,已累計補水8.65億立方米;北京連續幾年開展向密懷順等地下水源地及河道生態補水,累計補水超過4.44億立方米。通過實施生態補水,南水北調讓北方多地河湖干涸、地下水位快速下降等問題得到了緩解。

  界面新聞:今年兩會期間,有代表稱南水北調中線工程綜合效益還遠未得到充分發揮,且存在安全隱患,要如何避免這種情況?

  王浩:首先需要明確的一點,對于南水北調中線這樣大規模、戰略性的調水工程,必然要經過相對較長的時期才能充分發揮工程效益。美國加州北水南調工程也一樣,其主干線長約1060公里,設計輸水能力年調水量近50億立方米,工程于1973年竣工,1990年才達到設計輸水能力。

  南水北調中線工程綜合效益的發揮是一個受水區不斷適應、調度管理不斷優化和配套工程不斷完善的過程,所以我們一方面要保持足夠的耐心,同時也要綜合運用經濟手段、管理手段、政策手段和工程手段,加速這一過程。

  中線水沒有得到充分利用很大程度上是價格原因,使用當地水或者引黃水比南水便宜,影響了受水區消納南水的積極性。所以要運用市場機制,促進外調水高效利用。受水區省市需要統籌考慮南水北調水與當地地表水、地下水等各種水源的供水價格,合理調整水資源費征收標準,運用經濟手段推動受水區水資源合理配置。

  其次也要優化中線工程的目標功能,提高生態供水的比重。中線工程原規劃目標是以城市供水為主,兼顧農業和生態用水。可在保障城市供水安全前提下,充分利用閑置的工程能力,為地下水涵養區和河道進行生態補水,這也相當于加強了當地水資源的戰略儲備。

  另外也要完善配套工程建設。通過水廠、配套管網以及調蓄工程建設,提升南水的接納能力,其中還包括對雄安新區的輸水干渠建設。目前部分地區配套工程建設相對滯后,使得城區地下水壓采替代水源置換條件尚不完全具備,也影響了地下水壓采工作的順利開展。

  華北已難以挖掘內部供水潛力,需控制不合理開發利用

  界面新聞:2019年中國首次提出了整個華北區域地下水超采的綜合治理方案,河北近幾年也在試點治理地下水超采,試點成效如何?這些措施是否可以使得華北地區地下水達到采補平衡?

  王浩:此前,在2014至2016年,財政部、水利部、農業部、原國土資源部聯合部署開展了河北省地下水超采綜合治理試點,以“節、引、蓄、調、管”措施為著力點來進行地下水超采綜合治理工作。評估表明,試點確定的壓采任務全部完成,地下水位持續下降趨勢也得到顯著改善。

  2019年,水利部、財政部、國家發改委和農業農村部共同印發《華北地區地下水超采綜合治理行動方案》。這是我國首次提出的大區域地下水超采綜合治理方案,在全世界也都是首例。

  方案目標是,通過強化節水、實施禁采限采、調整農業種植結構、充分利用當地水和外調水置換地下水開采等措施,在正常來水情況下,到2022年,京津冀地區年壓采地下水開采量25.7億立方米,超采區城鎮力爭全部實現采補平衡。到2035年,通過進一步強化各種措施,力爭實現全京津冀區域地下水采補平衡。

  不過也應該看到,華北地區地下水超采問題由來已久,早在上世紀70年代就出現地下水超采現象,歷史欠賬多,要實現采補平衡,再到實現地下水水位的回升將是一個長期的過程。

  界面新聞:在華北地區,目前常規的節水、挖掘內部供水潛力的空間有多大?

  王浩:受水資源短缺條件倒逼,華北地區水資源利用效率始終處于全國領先水平。以京津冀為例,北京市萬元工業增加值用水量分別為8.2立方米,天津市為8.0立方米,河北省為13.3立方米,遠遠低于國內平均值45.6立方米,在國際上都屬于非常領先的水平。

  農業用水效率也處于全國領先的水平,北京市農田灌溉水有效利用系數為0.732,天津市為0.703,河北省為0.672,遠高于全國平均值0.548。三地的非常規水利用水平也遠高于其他地區,其中北京市再生水利用量達到10.5億立方米,占全市用水量的27%。

  從供給側來看,自2000年以來,除個別年份(2012年)因水資源總量較為豐沛外,水資源開發利用強度均超過100%,遠超水資源承載能力。因此,華北地區已經難以進一步挖掘內部供水潛力,而是要控制不合理的開發利用。

  從需求側看,雖然華北地區用水效率已經很高,但與區域嚴峻的水資源形勢仍不相匹配,區域間、行業間用水效率差異較大,仍有一定的節水空間,但需要在常規節水措施實施的基礎上,采取一些創新性的節水舉措。

  界面新聞:可以采取哪些創新性的節水措施?

  王浩:首先要強化總量控制措施,不僅僅要控制用水總量,還有控制水資源超載區的城市規模、產業規模和灌溉規模。比如《北京城市總體規劃(2016年—2035年)》明確提出,要嚴格控制城市人口,遠期常住人口規模控制在2300萬人以內。

  其次是種植結構的調整,《華北地區地下水超采綜合治理行動方案》也提出,在無地表水替代的深層地下水嚴重超采區,壓減依靠地下水灌溉的冬小麥種植面積,改冬小麥、夏玉米一年兩熟制,為種植玉米、棉花、花生、油葵、雜糧等農作物一年一熟制,實現“一季休耕、一季雨養”。

  另外,需要充分利用好華北地區雨熱同期的特點,培育和發展雨養或少耗水灌溉作物。比如,我們持續開展了東北和華北旱稻種植跟蹤調查和試驗研究工作,認為推廣種植旱稻將是兼顧實現節水壓采、保障農民收益和國家糧食安全的重要措施。以東北旱稻為例,在全年降水量500毫米、大于10℃年積溫2300至2400℃、日照2600至2800小時、全程無水灌溉的條件下,畝產可達500公斤以上。

  還要就是要建立先進的節水技術、設備和產品的推廣實施機制。比如構建節水技術信息平臺,對節水技術進行及時發布,分區域、分行業、分用戶對節水技術資源進行有機整合,進一步完善節水稅收優惠支持政策等,以及將非常規水源開發利用基礎設施作為城市建設的強制性內容,納入市政供排水體系。

  界面新聞:華北地區也是中國糧食主產地之一,要如何協調華北地區糧食生產和地下水壓采目標的關系?

  王浩:從河北省的地下水超采綜合治理試點來看,2014年試點實施以來,農業用水量持續下降,由2013年的137.6億立方米下降到2017年的126.1億立方米。但在農業用水量下降的同時,通過推進農業節水,也實現了農業生產的播種面積減、單位產量增、總產量增的目標,2017年河北省糧食總產量首次突破350億公斤。

  綜合來看,要協調好華北地區糧食生產和地下水壓采目標,首先要持續推進農業節水,具體包括進一步通過水權制度改革、農業水價綜合改革、小型水利工程建管機制改革、農田高效節水灌溉改造等措施,在農業生產用水降低的同時也保證糧食產量穩定增長。

  其次也需要研發和培育低耗水、高產出的作物,比如我前面提到的旱稻種植推廣,就具有灌溉用水少、化肥施用少、農民投勞少、畝均成本少以及畝均產量多、農民收入多、生態效益多的優勢,替代冬小麥、夏玉米一年兩熟制潛力巨大。但要實現旱稻大面積推廣種植,需要國家高度重視和大力扶持。

  海綿城市建設是長期的過程

  界面新聞:海水淡化是否可以作為緩解華北水資源短缺的出路?

  王浩:前面也提到,華北地區水資源十分短缺,海水淡化利用是水資源增源和有效替代的措施,如果能在在華北地區推動鋼鐵、電力、石化等高用水行業向沿海布局,節約大量淡水資源,這將是解決水資源短缺問題的有效途徑。

  海水淡化技術研究起始于20世紀20年代,40年代逐步走向應用,到今天來說,海水淡化在技術上已經有了很大突破。不過,相對大部分城市自來水價格,海水淡化成本仍然偏高,需要大力發展新技術。

  世界上絕大多數地區淡化水成本都高于傳統供水價格,這就需要建立有利于促進海水淡化產業發展的水價補貼機制,對進入市政管網的淡化水價格進行補貼,提高淡化水的競爭力。 同時要鼓勵地方將其作為市政用水的重要組成部分來規劃、建設和運營,中央財政需要研究將現有的城鎮污水管網以獎代補專項資金優先用于海水淡化項目的配套管網建設等。

  推廣海水淡化利用,還需要政府全方位扶持和培育,將海水淡化納入國家水資源戰略體系,從國家水資源戰略的高度對海水淡化發展統籌考慮。在規劃、設計、項目審批、項目水資源論證等環節,新增用水應優先使用海水或海水淡化水。

  界面新聞:近幾年中國也一直在推動海綿城市建設,海綿城市能否緩解地下水超采?會有哪些難點?

  王浩:海綿城市建設是綜合運用“滲、滯、蓄、凈、用、排”六大類措施,將更多的雨水“自然積存、自然滲透、自然凈化”,也就是說,有更多的雨水資源通過海綿城市建設滯留在城市當地,并通過“城市海綿體”在降雨結束后緩釋,這對于補給超采的地下水、緩解地面沉降應當說是有一定作用的,特別是在華北地區。不過,這種作用也是長期、緩慢的,因此海綿城市建設對于緩解地下水超采與地面沉降需要系統觀測,結合觀測數據和大尺度的模擬進行綜合評估。

  在這方面,主要的難點在于海綿城市設施滯蓄的雨水有一定暴雨沖刷等污染,“海綿體”在自身凈化不夠完全的情況下補給地下水的話,可能會造成地下水的二次污染,這一點在將來海綿城市發揮相應作用中應予以充分考慮。

  界面新聞:目前海綿城市建設的進展效果如何?

  王浩:中國自2015年啟動了國家級海綿城市建設試點,總體上,從政府推動、項目建設、制度配套等各方面看,海綿城市建設進展是按計劃順利推進的,甚至要比預想的進展更快更全面。兩批30個國家級試點城市都已完成海綿城市專項規劃,一些省份開展了省級海綿城市試點,一些在建項目也逐步自覺地引入海綿城市理念,開展海綿城市建設。2019年兩會政府工作報告確定的70項重大工程中,也明確指出要“推進海綿城市建設”。

  目前第一批海綿城市試點已進入到了驗收評估階段,這個工作正在開展,住建部等部委正組織專家分批、分片赴試點城市開展評估驗收工作。此外,《海綿城市建設評價標準》這一項國家標準也已經制定,相信不久就會有一個綜合的評估結果出來,這將是海綿城市建設上的一件大事,可以起到一個承前啟后的作用。

  需要明確的是,海綿城市的建設是一個相對長期的過程,其在污染減控、徑流控制、生態修復、內澇控制、熱島緩解方面的效果顯現也是一個相對緩慢和長期的過程。

  在已建設完成的項目中,有一批亮點工程已發揮作用,如廈門海綿城市建設在污染治理方面起到較好的效果,萍鄉海綿城市建設試點區的工程對緩解2018年汛期城市內澇發揮了一定的作用,此類例子還有很多。按照國家規定的海綿城市建設目標(到2020年,城市建成區20%以上的面積達到目標要求;到2030年,城市建成區80%以上的面積達到目標要求),將來在海綿城市建設會更完善。

瀏覽更多相關資訊敬請關注水與中國微信公眾號 
【如何關注水與中國雜志微信公眾號】——方法一:打開微信直接“掃一掃”圖上的二維碼即可。方法二:打開微信,并點擊“通訊錄”并點擊右“公眾號”選項;在“公眾號”頁面里面,點擊右上角的“+”號選項;在“查找公眾號”頁面里面的搜索框里輸入“水與中國雜志”,并點擊“搜索”按鈕;在“搜索”結果里選擇第一個,即水與中國雜志微信公眾號,點擊關注“進入公眾號”即可。
【下次如何打開你關注的水與中國雜志公眾號呢?】——進入“通訊錄”頁面后,點擊“公眾號”;在這里您可以找到您已經關注過的水與中國雜志公眾號。
來源:界面新聞 編輯:李楠
封神榜试玩