中國工程院院士王浩中國水資源問題及其科學(xué)應(yīng)對
各位代表、各位來賓,大家上午好!
我發(fā)言的題目是“中國水資源問題及其科學(xué)應(yīng)對”。報告分四個部分:一、中國水資源狀況;二、中國水資源問題共同的科學(xué)背景;三、中國水資源問題的應(yīng)對策略;四、水資源應(yīng)對的關(guān)鍵科技支撐。
一、中國的水資源狀況
中國水資源總體格局主要受所處的的地理位置及季風(fēng)氣候區(qū)、特殊的三大階地地形等因素控制。全國多年平均降水量649毫米,南多北少,東多西少。這 是400毫米雨量線是濕潤半濕潤與干旱半干旱區(qū)分界線。我國降水具有明顯雨熱同期的特征,夏季降水占全年47%,其中北方地區(qū)占到62%。全國多年平均水資源總量28405億立方米,其中河川徑流量27328億立方米,地下水資源量8226億立方米,二者重復(fù)7149億立方米??紤]洪水和基本生態(tài)用水,中國河道外最大可消耗的地表水量為7524億立方米,不能有效控制和利用洪水量占地表水資源量40%,再有一部分是必須留給生態(tài)系統(tǒng)用的水,最小生態(tài)用水:占地表水資源量32%,針對城鎮(zhèn)化、工業(yè)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化能夠用的水資源占28%。
中國河川徑流年際變化很大,北方地區(qū)年最大最小的徑流極值比為4—7倍,一些支流可達(dá)10倍,一條河流的流水,各年、各時段都不一樣,最大、最小的時候可以差到10倍。再有一個不利的因素,就是水資源的空間分布和人口、耕地、礦藏資源等社會經(jīng)濟(jì)要素的空間分布不匹配。南方四個一級流域,長江流域、珠江流域、東南諸河區(qū)、西南諸河區(qū),這四個流域國土面積、人口、GDP差不多占全國的一半,但是水資源卻占到了全國的84%。北方六個一級流域,淮河區(qū)、黃河區(qū)、遼河區(qū)、海河、松花江區(qū)、內(nèi)陸河,這六個一級流域國土面積、GDP、人口也差不多占到全國的一半,耕地面積還占到全國的65%,但是水資源只占全國的16%,這是中國水資源的一個很大的特點,就是南方多、北方少,資源的分布條件不利。
近50年來,受自然因素和人類活動的影響,我國水資源發(fā)生了深刻演變,尤其是21世紀(jì)以來,全國水資源量減少較明顯。2001—2009年與1956年2000年比較,全國降水減少2.8%,地表水資源和水資源總量分別減少5.2%和3.6%,南北方均有所減少,其中海河流域減少最為顯著,降水減少了9%,可是地表水減少了49%,水資源總量減少31%。
中國水資源的自然條件評價起來有它的優(yōu)勢因素,也有它的劣勢因素。優(yōu)勢因素,水資源總量豐富,中國的水資源在世界上,按國別說,排第六位,但是單位國土面積,人均畝均水資源量非常少,有利條件是雨熱同期,利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),不利條件是,年內(nèi)年際分布很不均勻。山區(qū)產(chǎn)水量大,利于水資源調(diào)蓄,但是南北方、東西部分布的很不均勻,大江大河多,利于水資源的整體調(diào)配,但是水資源的天然增物和耕地、礦藏等經(jīng)濟(jì)要素分布不匹配,北方平原地區(qū)地下水賦存條件較好,但是西南、黃河等地區(qū)水資源開發(fā)難度大。
中國水資源條件和國際比較,中國單位國土面積的水資源量僅是全球平均水平的83%,人均水資源量約2100立方米,不足世界人均水平的1/3。在聯(lián)合國2006年對192個國家和地區(qū)評價中,中國從高到低排在第127位很靠后,中國在國際比較來看,水資源條件是不太好的,是現(xiàn)代化進(jìn)程中必須要克服的一個瓶頸。再看看開發(fā)利用的情況,全國的供水量從建國初期的1031億平方米增加到2009年的5965億平方米,增加了近5倍,年均增長率1.4%,這部分水量是國民經(jīng)濟(jì)的用水量。2009年全國的總供水量達(dá)到5965.2億立方米,其中地表水源供水兩占81.1%,地下水源供水量占18.4%,生活用水占12.6%,工業(yè)用水占23.3%,農(nóng)業(yè)用水占62.4%,生態(tài)環(huán)境補水占1.7%。
二、中國水資源問題及其科學(xué)背景
我們面臨的主要水資源問題有四個:水資源供需矛盾突出、水環(huán)境污染嚴(yán)重、水生態(tài)系統(tǒng)退化、極端和突發(fā)事件頻繁。水資源短缺:全國正常年份缺水約500億方,海河流域、黃河流域、遼河流域、西北和東部沿海城市等地缺水嚴(yán)重,缺水的范圍還在蔓延。主要原因是經(jīng)濟(jì)社會用水量快速增長,這是造成缺水的主因,同時也存在污染型缺水和工程性缺水的問題,北方地區(qū)水資源量衰減,加劇了缺水情勢。水環(huán)境污染:2009年全國廢污水排放量達(dá)到747億立方米,全國地表水水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率為47%,562眼監(jiān)測井中水質(zhì)在四類和五類的監(jiān)測井占72%,說明地下水污染的也很嚴(yán)重。主要原因是排污量增加與水體納污能力降低綜合作用的結(jié)果,其中入河排污量超過水體自凈能力,這是主因,由于水量減少和水動力學(xué)條件變化導(dǎo)致的水體自凈能力下降也是其中因素。水生態(tài)退化:淡水生態(tài)系統(tǒng)功能整體呈現(xiàn)出“局部改善、整體退化”的態(tài)勢,北方平原區(qū)地下水嚴(yán)重超采,形成160余額五個地下水的超采區(qū)。原因是經(jīng)濟(jì)社會用水?dāng)D占了基本 生態(tài)用水,另外河流水域侵占、濕地開發(fā)等也是南方水生態(tài)退化的重要原因。極端和突發(fā)事件發(fā)生頻率加大:近年來,我國北方地區(qū)旱災(zāi)高發(fā),南方多雨地區(qū)季節(jié)性干旱也日趨嚴(yán)重,同時突發(fā)性的水污染事件發(fā)生的頻率加大。主要原因兩方面,一方面是氣候變化,一方面是不當(dāng)?shù)娜祟惢顒佑绊憽?/FONT>
水問題的科學(xué)背景,統(tǒng)一的客觀基礎(chǔ)就是流域水循環(huán)發(fā)生了演變,流域水循環(huán)分兩部分,一部分是由降雨、蒸發(fā)、入滲、潺流、匯流、補給、排泄這些基本環(huán)節(jié)組成的自然水循環(huán);另一方面在自然水循環(huán)的主框架內(nèi)由給水、供水、排水、用水、治污,側(cè)支循環(huán)形成的社會水循環(huán),自然水循環(huán)和社會水循環(huán)相互依存,相互制約、相互作用,加速了流域 水循環(huán)的演變,在這個演變過程中發(fā)生了一系列資源效應(yīng)、生態(tài)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng),因此我們需要對各類水問題的解決,要從流域水循環(huán)演變,在變化環(huán)境下演變的機理出發(fā),對他進(jìn)行模擬和調(diào)控,面向國家目標(biāo)。各式各樣水問題共同的科學(xué)背景,二元驅(qū)動下的自然社會水循環(huán)驅(qū)動下的流域水循環(huán),及其伴生過程的演變。缺水問題:自然水循環(huán)——社會水循環(huán)演變失衡;水污染問題:與水循環(huán)伴生的水化學(xué)過程的演變失衡;生態(tài)退化:與水循環(huán)伴生的生態(tài)過程演變失衡;水土流失:與水循環(huán)伴生的水沙過程演變失衡;極端實踐:氣候變化下的自然水循環(huán)過程演變。解決這些共同水問題有一個統(tǒng)一的科學(xué)基礎(chǔ)“自然—社會”二元水循環(huán)及其伴生過程演變的機理揭示、規(guī)律認(rèn)知與過程模擬。自然水循環(huán)包括大氣過程、地表過程、土壤過程,地下過程。社會水循環(huán)包括供水過程、用水過程,排水過程,回歸過程。調(diào)控有一統(tǒng)一的科學(xué)路徑,目標(biāo)導(dǎo)向下的“自然—社會”二元水循環(huán)系統(tǒng)的多維均衡綜合調(diào)控。資源維,目標(biāo)是水循環(huán)可再生性維持,途徑是水源涵養(yǎng)合理開發(fā)地表、地下水資源。對經(jīng)濟(jì)維來說,目標(biāo)是提高用水效益,降低用水成本。途徑是用水效率提高、循環(huán)用水、水向高效益部門流轉(zhuǎn)。對社會維來說,提高供水保證程度,維護(hù)社會用水公平。提高供水能力,保障肉食群體和公益性行業(yè)的基本用水。生態(tài)維,修復(fù)受損生態(tài)系統(tǒng),保護(hù)健康水生態(tài)系統(tǒng)對環(huán)境維來說,水體環(huán)境狀況保持良好,減少污染物產(chǎn)生量,加大廢污水處理力度。水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率、排水達(dá)標(biāo)率。
三、中國水資源問題應(yīng)對策略
國家始終高度重視水資源問題應(yīng)對和安全保障體系的建設(shè),全國現(xiàn)狀供水能力超過7000億立方米,實現(xiàn)了以占全球7%左右的水資源量,支撐著全球22%的人口和超過10%的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度。今年年初發(fā)布了《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快水利改革與發(fā)展的決定》,7月8日召開了中央水利工作會議,確定了水資源問題應(yīng)對策略??傮w來說,水資源的安全保障戰(zhàn)略有賴于四個部分的協(xié)同:水資源合理配置與安全供給、節(jié)水型社會建設(shè)、水生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)、水資源應(yīng)急風(fēng)險管理,這就是國家水資源安全保障戰(zhàn)略的框架。一號文件明確提出了要實行最嚴(yán)格的水資源管理制度,將其定位為“加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的戰(zhàn)略舉措”。制定了四項制度,用水總量控制制度、用數(shù)效率控制制度、水功能區(qū)限制納污制度、管理責(zé)任與考核制度。
三條考核的紅線:水資源開發(fā)控制紅線、用水效率控制紅線、入河湖排污總量控制紅線。針對水資源三大問題:水資源的過渡開發(fā)、缺水和浪費并存、水體與環(huán)境污染,這三條紅線分別針對水資源開發(fā)利用的三大環(huán)節(jié):取水環(huán)節(jié),用水環(huán)節(jié),排水環(huán)節(jié)。涉及到水資源管理的三大領(lǐng)域:水資源配置、水資源節(jié)約、水資源保護(hù)。這是最嚴(yán)格水資源管理制度體系的構(gòu)架,包括目標(biāo)體系、制度體系、考核體系,也包括保障和支撐體系。
2020年國家制定了水資源安全保障目標(biāo),基本建成水資源合理配置和高效利用體系,抗旱能力顯著增強。基本建成水資源合理配置和高效利用體系,全國年用水總量力爭控制在6700億立方米以內(nèi),城鄉(xiāng)供水保證率顯著提高,城鄉(xiāng)居民飲水安全得到全面保障,萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值和萬元工業(yè)增加值用水量明顯降低,農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)提高到0.55以上?;窘ǔ伤Y源保護(hù)和河湖健康保障體系,主要江河湖泊水功能區(qū)水質(zhì)明顯改善,城鎮(zhèn)供水水源地水質(zhì)全面達(dá)標(biāo),地下水超采基本得到遏制。
2020年要基本建成有利于水利科學(xué)發(fā)展的制度體系,最嚴(yán)格的水資源管理制度基本建立,水利投入穩(wěn)定增長機制進(jìn)一步完善,有利于水資源節(jié)約和合理配置的水價形成機制基本建立。
四、水資源應(yīng)對關(guān)鍵科技支撐
在基礎(chǔ)認(rèn)知方面有“自然—社會”二元水循環(huán)基礎(chǔ)理論。摸清家底方面,做好變化環(huán)境下水資源的評價方法。水資源合理分配方面要做好生態(tài)需水計算理論與方法,做好水資源合理配置理論技術(shù)。在水資源高效利用方面要做好社會水循環(huán)模擬與ET控制技術(shù)。在水資源有效保護(hù)方面要把水化學(xué)過程模擬與調(diào)控技術(shù)搞好。在生態(tài)修復(fù)方面,要做好水生態(tài)過程模擬與修復(fù)技術(shù)。在科學(xué)管理方面要提出復(fù)雜水資源系統(tǒng)綜合調(diào)度技術(shù)。綜合平臺方面要建立流域水循環(huán)及其伴生過程的模擬系統(tǒng)。這是基礎(chǔ)認(rèn)知方面,“自然-社會”,包括變化環(huán)境下自然水循環(huán)的演化機理,社會水循環(huán)社會與演化機理,“自然-社會”二元水循環(huán)作用機理。
在水資源合理配置方面要做好分區(qū)域生態(tài)需水的計算方法,把干旱區(qū)、半干旱區(qū),濕潤區(qū)、半濕潤區(qū)的生態(tài)需水方法得到進(jìn)一步完善。在水資源合理分配方面把用水總量的控制,用水效率的控制,入河湖的排污限制進(jìn)一步做好,包括吸納過程的包括,地表水、地下水的取水總量、非常規(guī)水的利用量、生態(tài)環(huán)境用水量、入海、入湖量,經(jīng)濟(jì)ET控制量,污染物排放總量。高效利用方面要借鑒自然水文過程分布式模擬模型構(gòu)建方法,構(gòu)建基于用水單元斑塊識別的社會水循環(huán)模擬模型,描述社會水循環(huán)通量及循環(huán)過程。再就是水化學(xué)過程的模擬與調(diào)控技術(shù),水動力學(xué)的控制方程、水質(zhì)的動力控制方程,生態(tài)修復(fù)、濕地修復(fù),科學(xué)管理,包括復(fù)雜水資源系統(tǒng)的綜合調(diào)度技術(shù)。這是我們在南水北調(diào)中線88個供水口門,62個退水口門,幾百個水利建筑部統(tǒng)一控制,給100多個縣,44個地市聯(lián)合供水的復(fù)雜調(diào)度系統(tǒng)。這是長江三峽以上,整個長江流域100萬平方公里上面,103座大型水庫的聯(lián)合調(diào)度,把整個防洪調(diào)度,航運調(diào)度,發(fā)電調(diào)度,供水調(diào)度,生態(tài)調(diào)度統(tǒng)一綜合起來。要做成這么一個綜合平臺,流域水循環(huán)和伴生過程的模型系統(tǒng)。
我國水資源自己稟賦條件不好,人均占有量少,時空分布不均勻,暴雨洪水和干旱缺水并存,氣候變化可能會使這種態(tài)勢進(jìn)一步加劇,水資源問題已經(jīng)成為國家安全戰(zhàn)略的基礎(chǔ);我國當(dāng)前正處在經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展時期,水資源短缺,水環(huán)境污染,水生態(tài)退化,以及極端突發(fā)水事件問題突出,糧食安全、工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的水資源安全保障任務(wù)艱巨;為保障科學(xué)發(fā)展進(jìn)程中的水資源安全,協(xié)調(diào)水資源開發(fā)利用過程中人與自然的關(guān)系,必須積極推進(jìn)節(jié)水防污型社會建設(shè),當(dāng)前最迫切的工作是要實行最嚴(yán)格的水資源管理。
在長期迫切的治水實踐技術(shù)推動下,中國水資源工程與科學(xué)技術(shù)總體處在國際先進(jìn)水平,特別是在水資源配置技術(shù),水沙科學(xué),以及大型水資源調(diào)配工程等技術(shù)領(lǐng)域達(dá)到國際 領(lǐng)先水平。今后我國水資源科學(xué)技術(shù)要面向?qū)嵤┳顕?yán)格的水資源管理需求,著力構(gòu)建流域“自然-社會”二元水循環(huán)模擬與調(diào)控的科學(xué)技術(shù)體系。我們國家的政府清醒認(rèn)識和高度重視水資源問題,科學(xué)制定了水資源安全保障戰(zhàn)略,加大投入并積極采取了一系列的有效措施,著力保障經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的水資源安全,遵循科學(xué)治水和依法治水的路徑,中國有信心也有能力解決好水資源問題。
我的發(fā)言完了,謝謝!
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