完美体育上蔡县多年平均降水量为836mm,多年平均水资源总量为6.07亿m3,人均水资源量约463m3,全县现有耕地165.6万亩,水资源量平均5835m3/hm2,分别占全国人均、公顷均的19%、15%。水资源十分贫乏,且时空分布不均。
目前水资源利用率低,一般灌区灌溉水有效利用系数仅为0.5左右,井灌区亦仅为0.7左右,大部分仍沿用落后的灌溉方式和灌溉技术,灌溉定额较大。工业用水浪费严重,工业用水重复利用率仅40%,个别工业的万元工业产值用水达1000m3,这些指标与先进用水地区相比差距较大。
据统计,全县约有50%的废水未经处理而直接排入河道,致使许多河流受不同程度的污染,甚至部分地区地下水亦受到污染。水污染不仅直接影响人民健康和生活质量,还进一步加剧了水资源的供需矛盾。
由于缺乏对地下水资源的有效管理,部分地区地下水超采严重,造成漏斗面积不断扩大,地下水位持续下降,同时还带来了地面沉降,危机建筑物安全等问题。
上蔡县大多水利工程老化,设计标准低,工程质量不高,加之管理不善,现在病险较多,大多不能进行多年调节。我县机井中,约有35%的机井出水量达不到设计能力,且有相当一部分机井已经报废。
水资源管理薄弱,各部门分散管水,各自为政,使水资源不能有效地进行统一规划、开发、利用,造成各地区、各部门之间争水严重,导致水资源的掠夺性开发,后果严重,给今后水资源的持续利用带来了很大的困难。
造成水资源供需矛盾尖锐的根本原因是对水资源缺乏严格科学的管理,利用率低,浪费严重。
(1)因地制宜的推广喷灌、滴灌等先进节水技术。喷、滴灌技术可使灌溉水的有效利用率达到75%~90%。
(2)根据作物需水规律,制定合理的灌溉定额。在缺水地区及干旱年份,可根据土壤墒情和作物生长阶段,采取只浇关键水的灌溉技术等。
(4)建立适水种植的农业生产体系。根据水资源条件,适当调整农业结构及作物布局,适水种植。对缺少灌溉条件的区段,要大力发展旱作农业。
(1)应根据水资源条件,合理调整工业布局,使城市发展规模及工业布局与当地水资源条件协调一致,建设节水型城市。
(2)实行计划供水、超指标加价收费等必要的经济与行政相结合的管理方式,促使工业企业节水工作的顺利进行。
(3)制定合理的工业用水定额,调整水资源费和工业用水水价,发挥价值规律在节水中的作用。
一要根据水资源功能分区,制定切实可行的水资源保护规划和目标,努力实现资源、经济、环境的协调、持续发展;二是坚持“谁污染,谁治理”的原则,对污染治理无望的企业坚决实行关完美体育、停、并、转;三要加大执法力度,完善排污收费制度,用经济、行政手段,促使企业加大治污力度,减少污水排放量;四要集中力量加强对重点供水水源的保护。
一是应编制地下水开发利用规划,划出鼓励开采区和限制开采区;二要实行征收地下水资源费制度,用经济手段调节地下水开采量;三是在城市区域内,建立分散型供水系统,发展郊区工业,避免水资源的过分集中;四要加大地表水引用量,减少地下水开采量。
水资源:水资源分为地表水及地下水。地表水包括河流、湖泊、冰川等,其动态水量河川经流量,一般称为地表水资源。地下水储存量是 历史 时期积累形成的动态水量都比较小,主要靠地表水和降水入渗补给。
随着城市规模的不断扩大和经济的快速发展。水资源保护及水资源可持续利用是城市经济发展的重要保证。坚持以人为本,坚持人与自然和谐,坚持水资源可持续利用的治水思路。乌拉泊水库清淤工程、乌拉泊水库清理搬迁工程、乌拉泊水库清淤质利用及生态恢复建设工程正是顺应了国家产业政策的要求,使生态效益、社会效益、经济效益三效的和谐统一。
依据《中华人民共和国环境保护法》及《乌鲁木齐市水源保护区管理条例》各级水行政主管部门应加强水资源管理和水环境保护,积极推进节水型社会,拟定应对突发性水污染事件的预案。
陆续出台了《水法》、《取水许可证和水资源费征收管理条例》为水功能区监督管理提供依据。制定出各地水域纳污能量核定,提出限制排污总量,从而进一步完善了水资源保护协调机制,在完成水功能区监督管理工作的同时,及时将监测结果通报各地方环境保护主管部门,公布各地区水源地名录。
按照中央节能减排工作的总体要求,积极推进节水型社会建设。明确节水型社会的目标和任务,探索不同类型地区建设节水型社会的具体模式和有效途径。把创建节水型 企业 、单位和社区活动作为落实节水型社会各项活动。
各级水行政主管部门制定切实可行的应对突发性水污染的预案。要求在突发事件发生时应对有序,处置得当,确保饮用水的安全。
大力推进水资源保护和修复试点工程,减少人类对水资源的破害,提高全民保护水资源的意识。乌拉泊水库清淤质利用及生态恢复建设工程正是利用乌拉泊水库清淤工程中清理出的清淤质对1573.5亩戈壁沙坑平均覆土约1米厚,选择防风性强、深根性、抗遡性强、耐旱适宜在项目区生长的乡土树种进行生态建设恢复。一方面即减少外运清淤质费用,另一方面对水库上游戈壁沙坑通过生态建设,可以防风保土,改善水库生态环境状况,实现自然生态系统和人工生态系统界面之间的融合,进一步完善城市生态系统的整体性,提高城市生态系统的稳定性。项目符合国家保护和改善生态环境的国策以及支持科技型产业发展的政策导向,与生态保护和环境建设先行的思路不谋而合。
水资源保护不仅是实现水资源可持续利用的重要前提,而且是保证社会 经济 与环境可持续 发展 的重要条件。为实现水资源可持续利用目标,针对现存在的水问题和水资源开发利用中的问题,提出以下建议。
党的提出要深入贯彻落实 科学 发展观,积极构建社会主义和谐社会,确保到2020年实现全面建设小康社会的奋斗目标。科学发展观强调了全面协调可持续发展的思想,强调保护环境和保护资源,提出构建资源节约型、环境友好型社会。根据中央水利工作的方针和可持续发展的治水思路,我们要坚持全面规划、统筹兼顾、标本兼治、综合治理的原则,实行兴利除害结合,开源节流并重,防洪抗旱并举,对水资源进行合理开发,高效利用、优化配置、全面节约、有效保护和综合治理,以水资源的可持续利用保障经济社会的可持续发展。
要不断完善和创新治水思路,对洪涝灾害、干旱缺水、水环境恶化等问题进行统筹规划,综合治理,坚持人与 自然 的和谐共处。在防洪体系建设中,重视人与水的和谐,构建人水和谐社会。既要治水又要规范人类活动,给水资源留出足够的空间和出路。要注重水资源的节约,保护和优化配置。要改变对水资源“取之不尽,用之不竭”的观念。建立水资源统一管理体制。实行区域水资源统一管理。以水利信息化带动水利 现代 化,全面提高水利工作的科技含量。
要贯彻落实《水法》,加强制度建设。尽快出台“水资源管理条例”“节水管理条例”“水功能区监督管理办法”等配套法规。建立健全水资源管理政策法规体系。
要加强水资源基础工作。不断完善水资源战略规划,制定水资源配置方案,搞好城市水资源综合规划,使城市建设和发展线深化水资源管理体制改革,逐步建立水资源统一管理体制。
《水法》强调了水资源的统一管理,规定“国家对水资源实行流域管理与行政区域管理相结合的管理体制”。要贯彻落实《水法》,用足、用好现有的法规与规范性文件。根据《水法》,深化水资源管理体制改革,坚持对洪涝灾害、干旱缺水和水环境恶化等问题实行统筹规划、综合治理,实行水资源统一管理体制,实现城乡水务一体化管理。
节水型社会建设要依靠制度建设和体制创新,要实行以用人和排污总量控制与定额管理相结合的管理制度,全面实行定额用水和计划用水,建立总量控制与定额管理相结合的管理机制。在建立节水防污型社会的运行机制的同时,注重经济结构调整,大力发展环保产业,优化配置水资源;保护水环境,促进生态修复;建设科学合理的水资源利用体系,实现水资源可持续利用。
水资源的开发利用,治理保护和管理是公共财政支持的重点领域。水资源可持续利用需要加大公共财政的支持力度,并建立长期稳定的投入保障机制。继续把水利基础设施建设列为长期建设国债投资的重点,力争用于水利建设的比重有所提高。稳定水利建设基金政策,扩大基金筹集范围。
建立投资主体多元化、产业发展市场化、行业监管法制化得城市水务的运行机制。调整经济政策,改善投资环境,形成政府财政资金、银行信贷资金、国债资金、 企业 资本和私人资本等共同参与的多元化投资体制。构建一个长期稳定的投资信贷体系。
我们要按照科学发展观的要求,加强水资源合理开发,高效利用、优化配置、全面节约、有效保护和综合治理工作。要从社会经济发展、生态环境保护、水资源开发利用三个方面统筹规划,进行水资源的合理配置,相当幅度地提高区域的资源环境承载能力。建设节水型社会,以水资源可持续利用支撑经济社会的全面协调可持续发展,为全面建设小康社会的目标提供水资源保障。
水资源指可资利用或有可能被利用的水源,这种水源具有足够的数量和可用的质量,且必须具备可以更新补充、可供永续利用的特点。
我国是一个水资源短缺、水旱灾害频繁的国家,如果按水资源总量考虑,水资源总量居世界第六位;若按人均水资源量计算,人均占有量只有2500立方米,约为世界人均水量的1/4,在世界排第110位,已经被联合国列为13个贫水国家之一。
我国年降水总量为61889亿立方米,多年平均地表水资源为127115亿立方米,地下水资源量为8288亿立方米,全国平均年水资源总量为28124亿立方米。1998年我国总用水量5435亿立方米,其中农田灌溉用水占64.3%,林牧渔用水占5.0%,农村生活用水占5.3%。各流域片用水情况是:松辽河片用水量624亿立方米,农业占72.4%;海河片用水量424亿立方米,农业占72.5%;黄河片用水量395亿立方米,农业占77.9%;淮河片用水量567亿立方米,农业占72.2%;长江片用水量1663亿立方米,农业占58.5%;珠江片用水量837亿立方米,农业占65.0%;东南诸河片用水量308亿立方米,农业占65.3%;西南诸河片用水量82亿立方米,农业占78.9%;内陆河片用水量536亿立方米,农业占94.6%。1998年,各流域片地表水控制利用率(地表水供水量占地表水资源量的百分比)、水资源总量利用消耗率(用水消耗量占水资源总量的百分比)是:海河片和黄河片的利用程度最高,地表水控制利用率分别为61.8%和73.7%,水资源总量利用消耗率分别为70.2%和44.5%;其次是内陆河片、淮河片和松辽河片,地表水控制利用率分别为34.2%、34.9%和16.6%,水资源总量利用消耗率分别为26.9%、24.7%和15.4%;珠江片、长江片、东南诸河片和西南诸河片的利用程度低,地表水控制利用率分别为14.0%、12.1%、9.9%和1.3%,水资源总量利用消耗率分别为6.6%、6.3%、5.6%和0.9%。松辽河片中的辽河流域利用程度较高,地表水控制利用率为39.8%,水资源总量利用消耗率为33.5%。
从总体上来看,我国农业水资源利用效率不高。据初步分析,全国平均渠系利用系数0.4—0.6,灌区田间水利用系数0.6—0.7,灌溉水利用用系数0.5左右。从表1-2-1可以看出,全国水资源利用情况是:渠系综合水利用系数为0.40-0.6,灌区田间水利用系数为0.60-0.7,灌溉水利用系数为0.3-0.5。华北地区是我国农业水资源利用较高的地区,其各灌区利用系数存在较大差异。衡量水资源高效利用指标,不能仅仅考虑水资源利用率,更重要的是看水资源的利用效率。
我国地表水灌区每公顷次灌水量1200-1500m3,最高达2258,地下水灌区达900-1050m3,高出适宜水量的1-2倍,西北地区每年灌水定额可达16537m3/hm2,是全国的1.4倍。
另外,我国农业水资源污染也非常严重。椐统计,1998年全国废污水排放总量共593亿吨(不包括火电直流冷却水);其中工业废水占69%,生活污水占31%。这些污水排放污染了水质。椐1998年水质监测资料,对全国109700公里河长进行评价的结果,Ⅰ类水河长占5.4%,Ⅱ类水河长占24.4%,Ⅲ类水河长占33.0%,Ⅳ类水河长占13.7%,Ⅴ类水河长占6.6%,超Ⅴ类水河长占16.9%。
尽管农业水资源“农转非”提高了水资源利用效率,但也带来了一系列问题,如农民的水权如何得到保证,节水农业投资如何合理分配等。
节水农业是充分利用降水和可利用的水资源,采用水利与农业措施提高水的利用率和水的利用效率的农业,即提高用水有效性的农业,节水农业的核心是节水灌溉。
由于我国水资源及其有限,扩大灌溉面积的水量必须立足于现有农业水资源的高效利用,因此,发展节水农业成为我们的必然选择。
农业用水量始终保持在3500~3900亿m3,我国水的利用率和效率均有提高。
一是对节水农业认识上存有误区,认为节水农业就是节水灌溉农业,节水技术是灌区的专利。
从整体上来看,我国的农业节水技术水平尚处于较低层次。以节水灌溉为例,全国节水灌溉面积占有效灌溉面积的1/3,渠道防渗和管道输水灌溉等方式仍占主导地位,喷灌和微滴灌等高效节水灌溉方式仅占有效面积灌溉面积的4.3%左右,与发达国家相比存在很大差距,节水灌溉设备品种和质量还不能满足节水灌溉的发展需要。3.3.3没有形成高效的推进节水农业发展的机制。
(3)管理。现行水管机构节水功能缺损,不适应市场经济和节水农业发展的需要,灌溉管理系统缺乏效率。我们从仅从重水利轻灌溉,水利与灌溉分家现实就可以窥视一二。其原因出现在管理归属上,兴修各种水利工程归水利部管,农田水利归水利部管,水利部与农业部又分属不同的部,而灌溉技术与农业密不可分,部门分割影响了我国节水农业的发展。
多年来,随着节水农业的发展,各地广大科技工作者研制出适合中国国情节水技术,并对节水农业发展模式进行了认真总结和推广,效益显著。3.3.4广大农民的积极参与,极大地推动了节水农业的发展
到2015年,使全国节水灌溉面积达到6亿亩,灌溉水的利用率达到的60%以上,年节水700亿立方米,以满足扩大灌溉面积和提高保证率对水量的需求。到2030年,井灌区80%以上实现喷灌或低压管道输水灌溉,自流灌区60%以上的骨干渠道实现防渗、水稻全部采用控制灌溉,通过采用节水灌溉制度和管理措施,使全国灌溉水利用系数提高到65%,每年可节水1000多亿立方米。
西北地区目前耕地灌溉率为39.1%,从土地资源看扩大灌溉面积的潜力比较大,但该地区水资源相对短缺,而且水土资源部匹配,生态环境相对脆弱,但如果解决水资源问题,或大力发展节水灌溉,尚可扩大部分灌溉面积。华北地区耕灌溉率较高,1997年全区平均为44.6%,通过节水及调水,具有进一步发的耕地条件。在我国现有灌溉耕地中,水田占31.7%。水田灌溉用水量较大,但亩产量较高,且我国粮食需求中稻米需求较大,因此水田需水较多,但其种植面积应保持一定比例。
水资源需求受人口增长有与经济发展驱动,同时还受水资源条件、水资源市场、水工程条件和水管理政策等因素的制约。市场条件下需水增长将受到水价的抑制。
农业用水比例下降,总量趋稳。农业用水比重,1949年为97.1%,1980年为88.2%,19993年为78.0%,到1997年下降到75.3%。农业用水增长地区差异大。北方农业用水的增幅大于南方。
1980年北方地区农业用水占全国农业用水总量的51.3%,1997年上升到52.5%,这与北方土地资源丰富及灌溉面积扩展规模大于南方有关。
农业需水包括农田灌溉用水和林牧渔业用水。农田灌溉需水又包括水浇地和水田,灌溉需水预测采用灌溉定额预测方法,灌溉定额预测要考虑灌溉保证率水平,本次预测采用中等干旱年份灌溉定额。灌溉需水预测见表2-3-1。南方地区虽然水资源相对充足,但灌溉供水需要资金投入,且在局部地区灌溉供水的水源也受城市和工业的挤占,因而其灌溉需水增长受到抑制。1997年全国林牧渔业用水量为321亿立方米。考虑林牧渔业用水后,我国农业总需水量,1997年全国为4300亿立方米,农业需水高峰预计在2010年出现,其需水量约4350亿立方米。表2-3-12005?2030年农业灌溉定额与需水量
农业水资源的供给要取决于水资源总量的增长和其它竞争性用途(如工业和生态环境用水等)的增长状况。表2-4-12005?2030年农业水资源供需态势
它主要包括节水的轮作制度、节水灌溉制度与管理制度、节水高产品种、耕作栽培、培肥施肥和化控技术等。
水资源高效利用是世界性课题,无论是富水国家还是缺水国家,都十分重视水资源可持续利用,下面从开源、工程节水、农艺节水、化学节水和管理节水等方面综合介绍国际经验,以利于我们借鉴,提国我国农业水资源利用效率。
跨流域调水跨流域调水是解决水资源时空分布不均的有效途径。管道输水,大大地减少了水资源在运输过程中的损失,并有效地避免水质恶化。
劣质水利用劣质水包括工业、生活废污水、地下咸水等。随着人口的日益增加和国民经济的迅速发展,对水资源的需求日益增大,水资源危机逐渐显露,为了解决水资源供需矛盾,各国均把利用劣质水开发利用作为弥补淡水资源短缺一个途径。美国目前已建成3400余处污水再利用工程,全国50个州中有45个采用了污水灌溉。印度自80年代开始,每年用于农田灌溉污水占城市污水量的50%以上。以色列污水利用率已达70%,其中1/3用于灌溉,约占总灌溉水量的1/5。ARO的水土研究所的资料表明,目前经处理的工业废水和微咸水用于农业灌溉的分别为2亿m3和1亿m3,计划到2010年,工业废水利用量将达到5.4亿m3,60%生活污水也将用于灌溉,而淡水用于灌溉的量从11亿m3下降到5.0亿m3,即农业灌溉用水的一半左右将由经处理工业废水和其他劣质水来满足。
如以色列采取各种方法综合利用水资源,包充分利用天然降水、污水利用和微咸水利用。1.2工程节水
改进地面灌水在发展喷、微灌同时,各国重视对常规灌水方法的改进与发展,并研制出绳索控制灌溉、波涌灌、地面浸润灌溉、负压差灌溉、土壤网溉、集水灌溉、皿灌、水平地灌、膜上灌、抗旱坐水种、水稻浅湿赶循环交替间断灌水方法和水稻节水控制灌溉等许多新方法、新技术。
多年来,我国对农业水利投资非常重视。3年来,全国共投入节水灌溉资金250亿元,其中,利用节水灌溉的贴息贷款53亿元,各级财政投入73亿元,群众自筹124亿元,大大地促进了节水农业推广,新发展节水灌溉工程面积8450万亩。截止到1998年底,全国节水灌溉工程面积已达1533万公顷,其中喷灌、滴灌和微喷灌面积146.7万公顷,管道输水灌溉面积520万公顷,渠道防渗面积866.7万公顷,推广水稻节水灌溉和坐水种等非工程节水面积1333万公顷。
节水农业的概念有多种说法,但我们认为节水农业最基本的内涵是应用节水技术高效利用水资源,水资源包括灌溉水和降水,高效指提高水资源的“有效性”和“转化效率”。节水农业技术系统由相互联系、相互制约的工程节水、生物节水、农艺节水和管理节水四个子系统组成。
1)工程节水子系统。包括:(1)输水工程--渠道防渗、低压管道输水;(2)集水工程--梯田、水窖、坑塘、水库等;(3)灌水工程--常规节灌(如小畦灌、细流沟灌、隔沟灌、膜上灌、间隙灌、浅湿晒等)和现代喷微灌等措施。
2)生物节水子系统。理论上讲,生物节水技术的“水分转化效率”功能具有无限性,对节水农业具有特别重要的意义。
3)农艺节水子系统。4)管理节水子系统。包括水资源优化调度、灌溉自动化控制、节水灌溉制度、节水种植制度、价格杠杆、农户参与等措施。发展节水农业应以上述四个子系统为基础进行优化集成,节水灌溉农业和节水旱作农业并举。消除“节水农业=节水灌溉农业=节水灌溉工程=喷滴灌”这种认识上的误区,应全面推进节水农业。节水旱作农业与节水灌溉农业同属节水农业范畴,二者不可偏废,节水灌溉农业不应排斥农艺、生物和管理节水措施,节水旱作农业也不应排斥工程节水措施。
用水效率和水资源利用率两个不同的概念,它偏重于单位水资源所获得的效益。我国的水资源开发利用率较高,但是水资源利用效率比较低下,导致宝贵的水资源浪费十分严重。
如我国的农业长期以来采用粗放型灌溉方式,水的利用效率很低,水的有效利用率仅在40%左右,现有灌溉用水量超过作物合理灌溉用水0.5至1.5倍以上,椐有关资料分析,美国1990年用水效率为10.3美元/m3,1989年日本为32.4美元/m3,我国1995年用水效率为10.7元/m3,我国1995年的用水效率只有美国的1990年1/8,日本1989年的1/25(汇率按1995年1.32美元计算),说明我国节水潜力很大。
主要表现在:首先,农业水资源市场的垄断性与广阔性,这就决定了农业水资源市场不可能放开,不完全的市场,培育水资源市场只能是在政府调节下的有步骤地进行;其次,农业水资源市场的双重性,水资源具有生产资料和消费资料双重性,因而农业水资源市场也具有双重性;第三,农业水资源市场失效性,主要表现在节水效益的外部性及其农业水资源的保护方面;第四,农业水资源市场交易所有权恒定性,农业水资源市场中水资源所有权是不变的。
由于农业水资源市场所具有的特殊性,决定了农业水资源市场交易原则具有特殊性。3.2农业水资源市场存在的问题
为了实现水资源国内水资源市场发挥作用,对水资源市场进行培育是十分必要的。农业水资源市场的培育,其关键是建立合理的水价体系。科学的水价体系是水利经济良性循环的重要保证,也是合理利用水资源的调解器。3.3农业水价政策
(4)建立科学的水价体系,确保地表水、地下水及降水联调机制顺利实施。如对于河水灌区,为了充分利用水资源,充分利用地下水进行灌溉,适当提高地表水资源价格,地表水地下水资源的比价足以刺激地下水资源开发为限,对于地下水资源溃乏而地表水资源丰富地区,可以适当提高地下水资源价格,确保地表水资源合理利用,保护地下水资源。
如区域水量与水质管理的协调统一,流域管理与行政管理的协调统一、水资源管、供、用和治理协调、水资源利用和湿地保护统一,水资源地表与地下水—降雨联调,水资源开发利用与森林保护相统一,区域产业结构的调整和布局充分考虑水资源承受能力等等。
流域水资源管理一体化包括水量(包括地表水、地下水)、水质和开发利用,采取统一规划、统一调度、统一管理。具体而言,流域水管理机构给各地区和各部门分配地表水,要以这些地区和部门做到合理开发利用当地地下水资源为前提。地区和部门合理开发利用地下水,包括利用当地地表径流人工补给地下水的各种措施。
市场是资源配置的重要手段,向国际、国内市场要水资源,并且适当开展水资源贸易,是解决21世纪水资源的重大方略之一。
对于国内市场,主要是通过水资源的市场调解实现水资源的合理的调配。研究结果表明,水价与水资源量之间存在如下关系:Q=Q(P/P),式中,Q2为调整后的用水量;Q1为调整前的用水量;P1为原水价;P2调整后的水资源价格;E水资源价格弹性系数。由此可见,建立科学的水价体系是水资源合理调配的关键。
所谓的水权,指水资源的所有权和使用权。水资源配置过程,实质上就是水资源“水权”的重新分配过程。水权在调节水资源供需和水资源转移过程中扮演着重要角色,水权是水资源管理的中心,研究建立水权的理论和可操作性的交换机制,通过市场的交换,实现水资源的有效分配,是21世纪农业水资源管理的重要趋势和方向。
水资源只是农业持续发展众多因素中重要因素之一,农业用水向城市生活和工业转移没有根本影响农业发展的根本原因是优质种子、化肥和科学技术的进步推动,其中农业节水技术发挥了不可替代的作用,可以说,水资源“农转非”挤占了农业生产所必须的农业水资源资产,他迫使农业生产走高效用水之路,因而促进了农业节水技术的发展,其最终结果是水资源资产增殖。
针对水资源“农转非”问题,必须采取“以益补农”的战略,即,水资源“农转非”受益者采取经济补偿的政策,补偿农业水资源水权转移额外投入或经济损失,如根据水资源“农转非”实际情况,可以适当提高工业用水或生活用水等价格,所积累的资金用来投资节水农业或对水资源转移者给予补偿。
对于水资源流域管理,采用以水权为中心的管理,建立流域级水权交换机制。特别针对大江大河,水权在科学调配水资源方面更具有重要的作用。无论水价是否合理,节水对供水单位的收入带来一定冲击,为了鼓励供水单位节水,国家或政府根据节水的实际情况,给予供水单位适当的补偿奖励,补偿奖励的数额足以调动节水的积极性;
长期以来洪涝灾害一直是威胁人们生存的心腹之患,随着我国城市化进程的加快,防洪减灾已经成为中国21世纪可持续发展的重大课题,我国政府在1998年长江发生大洪水后,对防洪工作重新做了战略性的调整,即我国的防洪工作将逐步从控制洪水向体现水资源性的洪水管理转变,以规范人类社会活动,尽最大可能变害为利,充分利用洪水资源,以解决我国面临的水资源紧缺问题。在水资源紧缺的东营市,汛期洪水在造成灾害的同时,其作为资源的特性越来越引起人们的高度重视,是值得研究和解决的重要课题。
山东省东营市地处黄河入海口,是黄河三角洲的中心城市,也是我国第二大油田—胜利油田所在地。全市总面积8053平方公里,当地水资源量为5.07亿立方米,其中地表水多年平均径流量为4.47亿立方米,有70%集中在汛期,大部分汇流后经河道排泄入海。唯一的地下淡水区位于小清河以南的山前冲积平原上,面积为367平方公里,其多年平均浅层地下水资源量为0.6亿立方米。由于连年超采,致使地面裂缝、海水入侵。小清河以南地区地下水持续下降,,到2007年已形成以大王镇政府驻地、稻庄镇政府驻地、县城规划区、石村镇辛桥为中心的4个深层地下水漏斗区。同时,黄河水是东营市最重要的客水资源,近年来均引提黄河水量为55亿立方米。随着黄河水资源日趋减少,东营市水资源短缺问题将愈加突出。因此,在有效利用黄河水的情况下,充分利用洪水资源是非常必要的。
东营市位于黄河入海口,濒临渤海湾,属华北暖温带半湿润季风型大陆性气候,也具有海洋性气候特点,多年平均降雨量560毫米,受地理位置及气候因素影响,该地区降水量在区域分布及时空分布上均具有较大的不均匀性,主要表现在降水量年际、年内分配变化较大,降水量丰枯相差悬殊,连丰枯时段变化明显。从实测降雨资料可以看出,1964年年降水量达到1133毫米,为系列之最大,而1989年降水量仅为364毫米,为系列之最小值,丰枯极值比达3.1完美体育。1961—1967年是明显的丰水时段,平均降水量706毫米;而1980—2004年则是典型的枯水时段,平均降水量仅为476.6毫米,丰枯时段降水量极值比为1.5。同样,降水量年内分布更不均匀,降水量主要集中于汛期6—8月。一般年份汛期降水量占到全年降水的60%—70%,而有些年份甚至高达80%以上。尤其是7、8月份易产生洪涝灾害,而其它季节降水极少,季节性干旱时常发生。全市多年平均径流水量4.47亿立方米,其中汛期3.08亿立方米,实际全市骨干河道建闸25座,拦蓄总量2.4亿立方米,仅占多年平均径流量的53%,每年汛期均有1.5—2.0亿立方米的洪水被弃,造成极大浪费。目前,水资源短缺已严重影响到城乡人民生活和工农业生产,严重制约着加快建设经济强市的步伐和全面建设小康社会的进程,必须从全局的、战略的高度推进传统的水利向现代水利的转变,在优化配置现有水资源的同时,不断强化洪水资源的意识,科学开发利用洪水资源,大力推进流域和区域水资源的可持续利用,提高水资源的利用效率,为实现经济社会的可持续发展提供强有力的支撑保障。
加快水库及河道拦河闸建设步伐,增强水库、河道拦蓄总量,提高多年调蓄能力,是科学利用洪水资源的重要工程措施。在洪水资源利用方面,东营市具有较好的优势,河道、水库众多,分布较合理,需水能力较大。截至2008年,东营市和胜利油田共建成平原水库708座(地方558座,胜利油田150座);总设计库容9.31亿立方米(地方4.40亿立方米,油田4.91亿立方米)。但多数水库未达到设计蓄水标准。相当一部分水库地处低洼地带,或靠近河道,但具有流入水库条件。为从长远解决水资源供需矛盾突出的问题,必须充分开发利用洪水水资源,提高水库的蓄水能力。力争经过3—5年的努力,使东营市蓄水工程规划增加蓄水能力2.0亿立方米。蓄水工程本着少占地的原则,采取以下措施:一是利用工程措施对现有水库进行增容,1.5亿立方米。二是新建水库工程,库容2500万立方米。三是新建河道拦河闸,拦蓄库容2655万立方米。
加快“水网“工程建设及洪水资源的统一管理和调度,是科学利用洪水资源的重要途径。在加快水库衬砌及河道拦河闸建设的同时,组织本市主要骨干河道流域”水网“工程建设的科学统一规划,总的要求是”库库相通、沟沟相连“。按照“先急后缓、先易后难”和“尽力而为、量力而行”的原则,分期组织实施,力争5—10年的时间,建成东营市“六纵六横”的水网体系,以尽快实现洪水资源的科学统一调度。
“水网”工程建设要以现有水利工程为基础,以规划工程作依托,修建引、蓄、排配套工程,构成网络体系,达到引、蓄、排自如。修建拦蓄洪水工程,增强控制洪水和利用洪水资源的能力。另外,要建立水库、河道风险调度机制。随着东营市的发展、科学的进步以及水利工程的治理,水利工程拦蓄洪水的能力不断提高,水库、河道多级调度变为可能。
在抓紧水库除险加固、河道拦蓄及“水网”工程建设的同时,要加快水保生态工程建设,加大流域的水土保持工作的力度,结合产业种植结构调整,改进耕作方式,大力种草、植树,增强地表植被,减少地表径流,增大地下径流,减轻水库、河道淤积,涵养水源,改善生态环境。重点抓好支脉河、沾利河、神仙沟、广利河、溢洪河等流域水保生态工程项目建设,大搞以小流域为单元的水土保持治理,做到治一片、成一片、发挥效益一片。“十一五”末东营市水土流失严重区得到基本治理,再经过5—10年的奋斗,将东营建成富而强、绿而美的新东营。
运用现代科学技术进行洪水资源管理和调度,不仅能提高洪水资源在利用管理和调度上的科学化、现代化水平,而且可为逐步建立洪水资源科学利用和调度信息系统奠定坚实的基础。发挥已建成的水情自动测报系统、雨情自动测报系统、防潮大堤潮水位自动测报系统、墒情监测及旱情信息管理系统、引黄灌区水信息化管理系统、地下水位自动监测系统的作用,充分利用计算机信息处理技术在水文预报、洪水资源调度等方面的应用。加快东营市大中型水利工程雨水情遥测系统建设,在主要河道流域上合理增补雨量、水情站,及时、准确、快捷、有效地收集雨情、水情等数据资料,用地理信息系统加以处理,利用洪水预报模型对流域上的产汇流情况及河道水库的水位、流量进行预报,用洪水资源优化调度模型对大中型水利工程实施科学统一调度,并做到可靠、安全、快捷、准确,真正实现洪水资源的科学管理和统一调度。
按照市场经济运行规律的内在要求,使洪水资源的配置发挥最佳经济社会效益。依据《水法》、《防洪法》等法律法规,大胆探索地方流域洪水资源开发利用的配套规章建设,对洪水资源科学开发利用管理体系、运行机制及征收资源费等作出明确规定,加快依法开发利用洪水资源的步伐。积极探讨科学开发利用洪水资源的运行机制,使其与社会发展真正融合在一起,用水的人有利益约束、开发水的人有经济保证。改革东营市洪水资源开发利用的投资体系,采取经济刺激手段和价格机制调节资源的利用和供给管理。尤其对洪水资源工程的开发建设,应实行收益者投资,真正从经济上保证洪水资源得以合理开发、利用和保护。
水是人类赖以生存的不可代替的生命资源,也是社会发展的重要经济资源。地球上70%的面积是海洋,因而水资源总量中97.5%是不可能直接利用的海水,淡水资源只占2.5%,而可以直接利用的的淡水资源,仅为淡水资源总量的0.26%。其中农业用水占淡水用水总量的70%,工业用水占20%,生活用水占7%,且需求量仍在上升。面对水资源的紧缺局面,开源节流是最根本的解决办法。在开源方面,我国实施的南水北调工程,工程量和耗资巨大,工期长,远不如节流的效果明显。如农业上实施节水灌溉技术,工业上治理污染并利用废水,国家调节供水政策。就城市而言,充分利用雨水资源则是切实可行的办法。
从20世纪80 年代开始,我国城市雨水再利用真正意义上步入了研究与应用阶段。与国外相比,天然降雨能够再次利用的比例在我国只有10%,所以还有很大提升利用率的空间。纵观全国,只有少数城市能够做到将雨水资源的再利用从工程实施推进到应用推广的阶段。90年代开始,像大连、山东、浙江等大省份和大城市已经建有了雨水收集系统,而北京,由于地下已成漏斗状,缺水形式极其严峻,更是加快了城市雨水再利用的步伐,进入了示范与实践阶段。北京在周边城区和郊县范围内已经建成了完备的集雨设施,年利用雨水资源己达35万m3。通过铺设透水路面收集的雨水可以用来冲厕所、洗车、冲操场等。下一步,将通过开展一批示范工程,争取向雨水资源再利用的纵深领域延伸,争取规范城市雨水再利用的标准化和产业化,从而推动我国城市雨水资源再利用迅猛发展。
利用集水工程等多种人工手段强化雨水渗透是城市雨水利用的重要途径之一。研究表明,雨水渗透涵养地下水、抑制暴雨径流的作用十分显著,雨水入渗量与植物覆盖率的增加成几何倍增长,如何增加雨水的渗入量是问题核心所在:
(1)改造城市绿化用地,现有的绿化地都包括在内,使居民区和城市道路的雨水都都流向绿化地,尽可能多的渗入雨水。城区内的街道、广场、人行便道、建筑物都可以铺设透水地面,如铺设透水砖,砖下设置回填砂石,用这样的方法增加雨水渗透量。
(2)如果遇到新建或者必须拆改的下水道,为了达到增加雨水入渗量的目的,可以采用完备的渗透设施,这样既能省钱,又能延缓暴雨的流速、流量,从而留住更多的雨水。
城市市区范围内大到城市广场、运动场、城市道路,小到草坪、庭院、建筑屋顶等都可以作为收集雨水的有效界面。其中建筑屋顶因普遍存在并利于改造,对于城市雨水的收集起着至关重要的作用。城市雨水收集利用应将屋顶上的雨水通过落管下引首先进入楼寓周围的绿地,经过天然土壤渗入地下,再通过过滤系统后储存于蓄水池内以供使用。或者直接导入附近储水池中,通过过滤、杀菌及沉淀等措施使得水质得以净化,以供使用。大部分城市为实现地面径流的收集都会选择依靠雨污分流和地面透水材料。对城市而言,建造独立的城市雨水系统才能做到雨污分流。目前,将污水管网和雨水管网合并还是很多城市的主流选择,我们称之为传统的合流制的排水系统。这种排水系统有两个弊端:
(1)同一个排水系统同时排放了雨水和污水,雨水污水没有分开,被当做污水直接排掉了,并且都排入到同一条河道和海域。在暴雨多发季节,这种合流制的管网往往因为无法在排污的同时又泄洪而造成内涝。
(2)雨水的水质相较污水要清洁的多,而合流制管网将雨水和污水混合排放,白白浪费和流失了较清洁的雨水资源。因此,建议在城市规划中,设计两套管网进行雨污分流,一套用来排污,另一套则专门用来排雨,让下雨时形成的地面径流通过雨水管网排到雨水收集利用系统内。
因为雨水属于较清洁的水资源,污染并不严重,经过简单的处理是可用于日常生活当中的,如生产生活中的的洗涤用水、城市清洁、灌溉绿地、工业用水、维持城市水体景观等,使城市雨水成为资源并实现资源化利用。例如,在贮留池基础上建造美丽的音乐喷泉,可解决喷泉用水和绿地用水的矛盾。在欧洲某些国家,有一种叫做“屋顶花园”的雨水收集利用系统,具体做法就是在屋顶上培土种植植物,建立配套的雨水收集和排水系统,很好的利用了雨水,同时美化环境,降低了城市热岛效应。当然,不同的雨水利用方式,对雨水处理的水质要求也不同。要求最高的是作为生活用水,一般都是用于洗涤的过滤水,很少是饮用水。其次是工业生产用水和用于城市绿地灌溉的用水,水质要求比生活用水要低一层次。雨水有一个很重要的特质就是钙盐含量较低,属于软性水,可用于工业冷却,因此雨水用于工业生产比较常见。如此多的途径利用城市雨水,雨水的资源化利用并不是空想。
我们可以借鉴发达国家的经验,制定一系列城市雨水再利用的政策法规和条例,保证雨水资源得到合理、充分的再利用,使城市供水压力得到有效缓解,回补地下水资源、保证城市的防洪安全并改善生态环境。这些政策法规可以包括在城市各项规划中,要求切实提高雨水的收集利用率;规定在报建城区建设工程时,必须要有对雨水利用设施的设计方案,包括工厂范围内的庭院、商铺周围、商业步行街和住宅小区的绿地,否则不予审批或按面积征收雨水排放费。
城市雨水再利用之所以需要纳入城市整体布局规划,是因为它的目的是造福子孙后代,是一项需要有高技术要求的极其复杂的系统工程。因此我们不仅从宏观上把握城市发展,还要将城市雨水利用与市容建设、环境保护、水资源优化配置相结合。如道路系统、给水排水系统、建筑系统、园林系统以及污染控制系统等应进行综合的充分的考虑,统一规划。建议将城区内的沿街绿化带、公园、小区绿地标高降低,既不增加成本又使其成为很好的雨水汇流入渗场地,还能节约绿化用水,会从整体上为控制解决城市规划中的雨水资源利用问题带来许多便利和成效。
尽管我国部分城市的雨水利用工程开展的比较早,但目前各地的雨水利用技术还处于摸索阶段,雨水利用的科学技术研究相对落后,缺乏系统的科学分析和技术性的指导,目前雨水利用的客观需求无法得到满足。今后政府科研部门应先行一步,加大投入和科研力度,在借鉴国外先进经验和技术的基础上,根据不同地区的降雨特点、自然和社会环境的差异,对符合南北方城市的雨水利用技术进行深入和广泛的研究,积极探索城市雨水资源利用的技术和方法,开展可操作性强,有示范效应的应用工程,切实推行雨水利用项目的实施和发展。
城市雨水利用是造福一方的工程,是利国利民的环保产业,政府应加大资助力度,积极推广效果明显的雨水利用技术,推动城市雨水利用技术实现产业化。政府应制定各种有利于推广雨水资源再利用的优惠政策和利益机制,比如针对按要求建设雨水利用工程并保证正常运行的小区和单位,可免收防洪费,所免费用用于设备维护,用于鼓励不增加排洪量;又如有些单位虽然建设了雨水收集工程,但未达到标准,可适当减收防洪费。此外,财政应配备扶植雨水利用产业发展的专项资金。这些财政扶植政策均能调动开发商和企事业单位的积极性,使他们在施工时充分考虑和合理建设雨水收集系统并很好的加以利用,实现雨水资源的再利用。
城市雨水资源再利用涉及到很多方面,如气象、地质、水利、环保、城市建设等问题,宜因地制宜制定规划和管理措施,有计划的推进雨水利用行动。首先要加强宣传教育,使人们了解是什么是雨水资源再利用,雨水资源再利用有什么好处,普及民众雨水利用常识,提高人们的思想认识,激发民众的参与热情,能自觉自愿地加入到雨水利用的行列。到具体实施时还需从城市建设、市容市貌、保护环境等诸多方面考虑,对雨水利用方式和保障制度进行科学管理,建立雨水利用长效机制,设立技术示范点,通过雨水利用示范工程,推动各地雨水利用技术经验的交流和推广。
就目前而言,我国城市排水规划中雨水利用尚处在起步阶段。随着政府以及相关部门规范出台各项政策法规,人们环保意识的增强,科学合理的对城市雨水资源进行再利用,改变城市水资源利用现状、补充地下水源、减轻城市雨洪负担和改善生态环境等都不再是空谈。我们要不断地研究探索雨水利用新技术,寻求并实施一整套完善的城市雨水资源再利用管理体系。相信雨水资源再利用有着广阔的发展前景,在不久的未来将会形成一个成熟的产业化模式,最终成为一个利润丰厚的朝阳产业。
[1] 孙爽,高华.园林绿化中雨水的收集与利用[J].绿色科技,2010(7).
[2] 潘安君,张书函,陈建刚,等.城市雨水综合利用技术研究与应用[M].北京:水利水电出版社,2010.
水是人类发展不可缺少的自然资源,是人类和一切生物赖以生存的物质基础。当今世界,水资源不足和污染构成的水源危机成为任何一个国家在政策、经济和技术上所面临的复杂问题和社会经济发展的主要制约因素。1992年1月联合国在冰岛举行了水和环境国际会议,呼吁寻找新的途径,对淡水资源作出评价、发展和管理。1993年,世界银行提出了有关水资源的新课题。粮农组织最近成立了一个关于水和持续农业发展的国际项目(LAP-WASAD),这些信息表明,水资源问题已引起全世界的关注。
人类对水资源的开发利用分两大类:一类是从水资源取走所需的水量,满足人民生活和工农业生产的需要后,数量有所消耗,质量有所变化,在另外地点回归水源。另一类是取用水能(水力发电)、发展水运、水产和水上游乐,维持生态平衡等,这种利用不需要从水源引走水量,但是需要河流、湖泊、河口保持一定的水位、流量和水质。本节所讨论的水资源利用情况主要是第一类用水形式。
要做好水资源的利用与保护工作,就要了解水资源及其重要作用,世界水资源利用情况,我国水资源的特点,水资源的利用与保护措施。
地球上水的总贮量约有13.9亿km3,其中约97%为海洋咸水,不能直接为人类利用。二淡水的总量仅为0.36亿km3,而且这不足地球总水量3%的淡水中,有77.2%是以冰川和冰帽形式存在于极地和高山上,也难以为人类直接利用;22.4%为地下水和土壤水,其中2/3的地下水深埋在地下深处;江河、湖泊等地面水的总量大约只有23万km3,占淡水总量的0.36%。因此,只有约20%的淡水是人类易于利用的,而能直接取用的河、湖淡水仅占淡水总量的0.3%。可见,可供人类直接利用的淡水资源是十分有限的。
地球表面的水在太阳辐射能和地心引力的相互作用下,不断地蒸发和蒸腾到大气中,并在空中形成云,在大气环流的作用下传播到不同的地域,再以降雨或降雪等形式回到海洋或陆地的表面。这些降水,一部分渗入地下,成为土壤水或地下水;一部分形成地表径流汇入江、海,再经蒸发进入大气圈;还有一部分直接蒸发或经植物吸收而蒸腾进入大气。这种过程循环往复,永无止境。
通过循环水资源得到不断的更新。在较长时间内,全球范围的蒸发于降水基本保持平衡,但在一定时间、空间范围内,其数量极为有限,并不像人们想象的那样可以取之不尽、用之不竭。不同形态水的循环速率差异很大,除生物水外,大气水和河流水的循环更替期最短,更新利用率高,是最活跃、最重要,也是于人类和生物生长发育最密切的水资源。
1) 调节气候。水是大气的重要成分。虽然大气中仅含全球水量的百万分之一,然而,大气和水之间的循环相互作用,确定了地球水循环运动,形成支持生物的气候。大气中的水帮助调节全球能量平衡,水循环运动起着不同地区的能量传输作用。
2) 水磨塑造地球表面的形态。流动的水开创和推动土地地貌的形成,重排地表景观以及三角洲形成等。水是形成土壤的关键因素,也在岩石的物理风化中起着重要作用。
3)水具有物质运输的功能。水可以输送多种多样材料和营养物质。水输送物质的形式有两种:溶解的矿物质和整体物质。大气中的各种颗粒物质可以沉降到水体,然后由水输送。从这一方面可以看到,水可以把环境污染物输送、扩散到更远、更广泛的区域。
4) 水是一切生物必不可少的物质。生命的形成离不开水,水是生物的主体,生物体内含水量占体重的60~80%,甚至90%以上。水是生命原生质的组成部分,并参与细胞的新陈代谢,还是生物体内外生物化学发生的介质。因此,一切生命都离不开水。水与生物以各种方式相互作用。在一个区域范围内,水是决定植被群落和生产力的关键因素之—,还可以决定动物群落的类型、动物行为等。
5) 水是人类赖以生存和生产的最基本的物质基础。水与人类的关系非常密切,不论是生活或是生产活动都离不开水这一宝贵的自然资源,水既是人体的重要组成,又是人体新陈代谢的介质,人体的水含量占体重的2/3,维持人类正常的生理代谢,每天每人至少需要2~3L水。工业生产、农田灌溉、城市生活都需要消耗大量的水。但是,随着人口和经济活动的加剧,全球的水循环已大大偏离了它的自然状态,水的流动已发生了显著的变化。人口迅速增长,加快了对水资源的消耗,工农业生产发展严重污染了水体,森林破坏改变了蒸发和径流方向等,这些人类活动造成了水资源的严重破坏,使世界面临着水危机。 返回
世界各地自然条件不同,降水和径流相差也很大。年降水量以大洋洲(不包括澳大利亚)的诸岛最多;其次是南美洲,那里大部分地区位于赤道气候区内,水循环十分活跃,降水量和径流量均为全球平均值的两倍以上。欧洲、亚洲和北美洲与世界平均水平相接近,而非洲大陆是世界上最为干燥地区之一,虽然其降水量与世界平均值相接近,但由于沙漠面积大,蒸发强烈,径流量仅为151mm。相比之下大洋洲的澳大利亚最为干燥,与降水量761mm相对其径流量仅为39mm,这是由于澳大利亚的有2/3地区为荒漠、半荒漠所致。
通常人们将全球陆地入海径流总量作为理论上的水资源总量,即全球水资源总量为47000km3,而这一水资源数量在全球分布又是不均匀的,各国水资源丰缺程度相差很大。人类在早期对水资源的开发利用,主要是在农业、航运、水产养殖等方面,而用于工业和城市生活的水量很少,直到本世纪初,工业和城市生活用水仍只占总用水量的12%左右。随着世界人口的高速增长以及工农业生产的发展,水资源的消耗量越来越大。世界用水量逐年增长,1900~1975年间,每年以3~5%的速度递增,即每20年左右增长一倍。到2000年,世界总用水量将达到6000亿m3,占世界总径流量的15%。
随着人类文明的进步,对水资源的需要量越来越大,1985年用水量为1950年的3.5倍。其中农业用水占总水量的比例由1950年的78.2%下降到1985年的61. %5;而工业用水与城市用水占总用水量的比例由1950年的22.7%,增加到1985年的34.6%。但可供人类使用的水资源却不会增加;甚至会因人为的污染等因素而使其质量变差,可利用数量减少。加之,世界淡水资源的分布极不均匀,人们居住的地理位置与水的分布又不相称,使水资源的供应与需求之间的矛盾很大,尤其是在工业和人口集中的城市,这个矛盾更加突出。据统计完美体育,近40年来,全世界农业用水量仅增加了2倍、工业用水增加了7倍,而生活用水增加的更多。
在人类消耗的淡水资源中生活用水量只占总用水量的一小部分,目前全世界的生活用水量只占河川径流量的7,但随着人类生活水平的不断提高,生活用水量在不断增长。
在工业用水中,主要是能源部门的冷却用水量大。在热电厂,每生产1000kW·h电,需用水200~500 m3;而原子能电站需水量多一倍。世界能源年产量为4×1012kW·h电,耗水量约为1.2×1010m3。按照目前的趋势,电力生产每10年翻一番,耗水量较大的核电站的比例到2000年将提高到30~50%。因此,电力工业需水量将增加一个数量级。在保持现代工业发展进度情况下,冷却水用量占全球需水量的30%,工业发达国家则可能到60%。其次冶金工业和化学工业耗水量也很大。
农业用水的耗水量主要是灌溉用水。并且农业用水的损失比工业用水要高得多,因此,农业用水对水资源的消耗是最大的。自1950年以来,世界灌溉农田增加了近3倍,达到2.7亿hm2。淡水资源总量并不能充分为人们所利用,例如,美国人均年占淡水资源10230m3,但约有2/3通过湖泊、河流、湿地等的蒸发及植物表面蒸腾进入到大气或流回海洋。因此,对水资源的消耗应当合理有序,否则,就会引起一系列的不良后果。如广州佛山最近出现许多地面塌陷的现象,专家指出其原因是采矿的同时大量提取地下水造成的。此外,大量废水的排放引起纳污水体的污染,使水资源更加紧张,出现严重的水资源危机。
从总的水储量和循环量来看,地球上的水资源是丰富的,如能妥善保护与利用,可以供应200亿人的使用。但由于消耗量不断的增长和可利用水域的污染等原因,造成可利用水资源的短缺和危机,主要有以下几个方面的原因:
1) 自然条件影响:地球上淡水资源在时间和空间上的极不均匀分布,并受到气候变化的影响,致使许多国家或地区的可用水量甚缺。例如我国长江、珠江、浙、闽、台及西南诸河流域的水量占总水量的81.0%,而这些地区的耕地仅占全国的35.9%;而华北和西北地处于干早或半干旱气候区,其降雨和径流都很少,季节性缺水很严重。北非和南撒哈拉地区、阿拉伯半岛、伊朗南部、巴基斯坦和西印度是年降雨长期平均变化最大的区域,其变化幅度超过40%。美国西南部、墨西哥西北部、非洲西南部、巴西最东端以及智利部分地区也是如此。因此,世界许多地区会出现区域性的供水危机。
2) 城市与工业区集中发展:200多年来,世界人口趋向于集中在占全球较小部分的城镇和城市中,在20世纪中期以来这种城市化化进程已明显加快。我国在改革开放后的20多年中,城市的数量增加了好几倍,城市的规模也越来越大。目前世界上城市居民约占世界人口的41.6%,而城市占地面积只占地球上总面积的0.3%。在城市和城市周围又大量建设了工业区,因此集中用水量很大,超过当地水资源的供水能力。
例如,日本年降雨量1818mm,但由于73%的工业集中在太平洋沿岸完美体育,而且东京、大阪、名古屋三大城市周围50km以内,不到国土的1%土地以上居住了全国总人口32%,因此这些城市用水十分紧张。
3) 水体污染:水体有两个含义:一般是指河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、海洋的总称,在环境学领域中则把水体当作包括水中的悬浮物、溶解物质、底泥和水生生物等的完整生态系统或自然综合体。由于污染物的入侵,使许多水体受到污染,致使其可利用性下降或丧失。因此,水体污染是破坏水资源、造成可利用水资源缺乏的重要原因之一完美体育。主要的水体污染物包括各种有机物、酸污染、悬浮物、有毒重金属和农药以及氮磷等营养物质。
4) 用水浪费:城市生活和工农业用水都存在大量的浪费。由于管理不善,工程配套差和工艺技术落后,城市管网和卫生设施的漏水很普遍,是城市生活用水中浪费最大的一项。据统计,美国城市管网漏水量平均达每人每天60L,占全部用水量的10~15%。北京漏水量占总用水量的10~40%,甚至可达70%。工业上从水源取用的水量远远超过其实际耗水量。如美国1970年统计表明,占全国工业用水量78%的热电站用水,其实际耗水量仅为其取用水量的1%。农村大水漫灌,利用率很低,而且渠道渗漏很大,不仅浪费水资源,而且引起土壤的次生盐渍化和潜育化,降低土壤质量。
5) 盲目开发地下水:由于地表径流的减少,水资源的开发由地表转入地下,但由于对地下水的盲目过量开采,引起了一系列的后果。我国北方地下水年开采量超过了370亿m3,河北沧州1973年地下水位降落漏斗为16km2,中心水位埋深33m,到1980年已达到2700km2,中心水位达68m,这种现象在北方较普遍。由于过量开发地下水,导致上海、天津市都发生了严重的地面下沉;一些沿海城市出现了海水入侵,使地下水含盐量过高,失去饮用价值;我国西南部分碳酸盐地区的岩溶塌陷。
1、概况:我国江河众多,流域面积在100km2以上的河流有5万多条,1000km2以上的约有1500多条。但受气候和地形的影响,河流分布很不均匀,绝大部分河流分布在我国东部湿润、多雨的季风区,西北内陆气候干燥、少雨,河流很少。
我国有1 km2以上的湖泊2300多个,总面积7187 km2,约占国土面积的0.8%;湖水总储量约为7088亿m3,其中淡水量占32%。
我国还有丰富的冰川资源,共有冰川43000余条,集中分布在西部地区。总面积58700km2,占亚洲冰川总量的一半以上,总贮量约52000亿m3。
我国平均年降水量为61889亿m3,平均降水深648.4mm,年均河川径流量27115亿m3,合径流深284.1mm。河川径流主要靠降水补给,由冰川补给的只有500亿m3左右。我国年平均地下水资源为8287.6亿m3。
根据分析计算,我国地表水和地下水的量分别为27115和8288亿m3,扣除二者间的重复量7279亿m3后,则我国多年平均水资源总量28124亿m3。
我国水资源的时空分布特点,可通过降水、蒸发、径流等水平衡要素的分布反映如下:
我国多年平均年水资源总量为28124亿m3,其中河川径流约占94%,低于巴西、前苏联、加拿大、美国和印度尼西亚,约占全球径流总量的5.8%,居世界第6位。平均径流深为284mm,为世界平均值的90%,居世界第7位。可见,我国的水资源量还是比较丰富的。然而,我国人口众多,按12亿人口计算,平均每人每年占有的河川径流量2260m3,不足世界平均值的1/4,分别是美国人均占有量的1/6,前苏联的1/8,巴西的1/19和加拿大的1/58。我国地域辽阔,平均每公顷耕地的河川径流占有量约28320m3,为世界平均值的80%。所以,人我国水资源量与需要不适应的矛盾十分突出,以占世界7的耕地和6%的淡水资源养活着世界上22%的人口。
降水是我国河川径流的主要补给来源,全国降水量的44%转化为径流,平均径流深284.8mm。而我国降水量受海陆分布和地形等因素的影响,在地区上分布很不平衡,年降水量和径流深都由东南沿海向西北内陆递减。东南沿海径流深为1200mm,而西北干旱区小于50mm,甚至等于零。水资源的地区分布与人口和耕地的分布很不适应,南方耕地面积只占全国的35.9%,但水资源却占总量的81%,人均水资源约为全国平均的1.6倍,亩均水量为全国平均的2.3倍。北方黄河、淮河、海河、辽河四大流域片的耕地多、人口密,淡水资源量只有全国的19%,人均占有水量只有全国平均的18%左右,亩均水量仅为全国均值的15%。我国干旱和半干旱地区,由于降水稀少,蒸发旺盛,蒸发能力大大超过降水能力。
在西部内陆沙漠和草原地区,蒸发能力达到1600~2000mm,为我国蒸发能力最强的地区。而在东北大小兴安岭、长白山,千山丘陵区和三江平原,气温既低、湿度又大,因此,年蒸发量较小,仅600~1000mm。
我国地表径流随时间的分布也很不均匀,径流的季节性分配具有夏季丰水、冬季枯水、春秋过渡的特点,而且年际变化北方大于南方。
我国东北平原,黄河、淮河、海河平原以及长江中下游平原的地下水补给以降雨为主;而在西北内陆盆地则主要以河川径流补给为主。南方山区地下水补给量大,一般为20~25万m3/(km2·a);而东北西部、内蒙和西北内陆河山丘区一般小于5万m3/(km2·a)。
我国水资源总量为28124亿m3,其中河川径流量为27115亿m3,居世界第六位。但我国人均水资源量只有2710 m3,约为世界人均水资源的1/4,列世界第88位。亩均水资源量也只有1770m3,相当于世界平均数的2/3左右。因此,虽然我国水资源总量并不少,但人均和亩均水量并不丰富。
我国水资源的时空分布很不均匀,与耕地、人口的地区分布也不相适应。我国南方地区耕地面积只占全国35.9%,人口数占全国的54.7%,但水资源总量占全国总量的81%;人均而北方四区水资源总量只占全国总量的14.4%,耕地面积却占全国的58.3%。由于季风气候的强烈影响,我国降水和径流的年内分配很不均匀,年际变化大,少水年和多水年持续出现,旱涝灾害频繁,平均约每三年发生一次较严重的水旱灾害。
由于自然条件的限制和长期人类活动的结果,中国森林覆盖率只有12%,居世界第120位,水土流失严重,全国水土流失面积约150万km2,约占国土面积1/6。结果造成许多河流的含沙量大,如黄河年平均含沙量为37.7kg/m3,年输沙总量16亿t,居世界大河之首。
在南方多水地区,水的利用率较低,如长江只有16%,珠江15%,浙闽地区河流不到4%,西南地区河流不到1%。但在北方少水地区,地表水开发利用程度比较高,如海河流域利用率达到67%,辽河流域达到68%,淮河达到73%,黄河为39%,内陆河的开发利用达32%。地下水的开发利用也是北方高于南方,目前海河平原浅层地下水利用率达83%,黄河流域为49%。
随着人口的增长,城市化、工业化以及灌溉对水的需求日益增加,21世纪将出现许多用水紧缺问题。在可供淡水有限的情况下,应积极采取措施保护宝贵的资源。一般采取以下几种措施。
降低工业用水量的主要途径是改革生产用水工艺,争取少用水,提高循环用水率。如炼钢厂用氧气转炉代替老式平炉,不但提高了钢的质量,而且用水量降低了86~90%。
现在世界上许多工业发达的国家都把提高工业重复用水率作为解决城市用水困难的主要手段。有的国家还辅设了专门供工业循环用水的管道,效果很好。我国近几年来,对水的重复利用也逐步开展起来。在一些水源特别紧张的城市,水的重复利用率已达到较高水平,如大连市为79.5%,青岛为77.3%,太原为83.8%,但整体水平还比较低,平均工业用水重复利用率仅为20~30%。
如果把全国工业用水的平均重复利用率从目前的20%提高到40%。每天可节水1300万t,相应地节省供水工程投资26亿元,节水量和经济效益都是相当可观的。
提高工业用水重复利用率,不仅是合理利用水资源的重要措施,而且减少了工业废水量,减轻了废水处理量和对水体的污染。
全世界用水的70%为农业灌溉用水,但其利用率很低,浪费严重。据估计,全世界有37%的灌溉水用于作物生长,其余63%都被浪费掉了。因此,改革灌溉方法是提高用水效率的最大潜力所在。
渠道渗漏是世界各国在发展灌溉事业时遇到的共同问题。据国际灌溉排水委员会的统计,灌溉水渗漏损失量一般为15~30%,高的甚至达到50~60%。我国渗漏损失一般为40~50%,高的甚至达到70~80%。由于大部分灌区的渠道没有防渗措施,我国南方长江、珠江、东南沿海等地渠道水利用系数平均为0.6,其它各片为0.5。估计全国渠道渗漏损失的水量可达到1700多亿m3。因此,防渗渠道和暗管输水等工程技术的应用可以得到明显的节水效果。
灌溉方式的改进,是农业节水的重要途径。60年代在以色列发展起来的滴灌系统,可将水直接送到紧靠植物根部的地方,以使蒸发和渗漏水量减到最小。当前,国外灌溉节水技术的发展趋向是采用完整的灌溉排水管道系统,它具有能源消耗少,输水快,配水均匀、水量损失小,不影响机耕等优点。此外,一些国家还研究了新的灌溉技术,如涌流灌溉、水平畦田灌溉、采用自动升降竖管等。内布拉斯加农业和自然资源研究所设计了一种灌溉计算机程序,利用各小型气象站收集来的数据计算各地区生长的不同作物的蒸发蒸腾率,指导农民调整灌溉日期。自动灌溉技术,利用计算机控制流量、监测渗漏、调节不同风速和土壤湿度条件下的用水量,并使肥料用量最佳化。我国最新的研究表明,覆盖滴灌对水的利用效率更高,是适合干旱半干旱地区的新型灌溉技术。
回收和重新使用废水,使其变为可用的资源是另一种提高水使用效率的方法。在东京,城市水回收中心通过三级水处理厂慢沙过滤回收废水,氯化消毒后用于冲洗高层建筑的厕所。北京也曾修建过类似的“中水道”系统。
前述水资源紧张的第一个原因是自然条件的影响,如气候、地理位置,淡水分布不均匀等问题。人们试图通过调节水源流量、开发新水源的方式加以解决。
1) 建造水库: 建造水库调节流量,可以将丰水期多余水量储存在库内,补充枯水期的流量不足。不仅可以提高水源供水能力,还可以为防洪、发电、发展水产等多种用途服务。目前,各国在江河上建造的库容超过1亿m3的水库共有1350个,总蓄水量达到4100km3。
然而,在很多工业发达国家,随着建库地址的选择日益困难,增加新蓄水设施的成本迅速提高,水库发展的速度明显减慢了。发展中国家的水库建造仍处于全盛时期。在建库时,还必须研究对流域和水库周围生态系统的影响,否则会引起不良后果。
2) 跨流域调水: 跨流域调水是一项耗资昂贵的增加供水工程,是从丰水流域向缺水流域调节。由于其耗资大、对环境破坏严重,许多国家已不再进行大规模的流域间调水。巴基斯坦的西水东调工程和澳大利亚的雪山河调水工程以及我国近年来相继完成的引黄济青、引滦入津和引滦入唐等工程都是从丰水流域向缺水流域供水的大工程,我国的南水北调工程也已开始动工。
3) 地下蓄水: 目前,已有20多个国家在积极筹划人工补充地下水。在美国,加利福尼亚的地方水利机构每年将25亿m3左右的水贮存地下。到1980年,该州已有3450万m3的水贮存在两个水利工程项目的示范区内;其单位成本平均至少比新建地表水水库低35~40%。美国国会于1984年秋通过立法,批准西部17个州兴建蓄水层回灌示范工程。在荷兰,实现人工补给地下水后,解决了枯水季节的供水问题,每年增加含水层储量200~300万m3。
4) 海水淡化: 海水淡化可解决海滨城市的淡水紧缺问题。目前,世界海水淡化的总能力为2.7km3/a,不到全球用水量的1‰。沙特阿拉伯、伊朗等国家海水淡化设备能力占世界的60%,在沙特阿拉伯还建造了世界上最大的淡化海水管道引水工程。
5) 拖移冰山: 此工程在近期内还不可能实现,仍处于计划阶段。据估计,南极的一小块浮冰就可获得10亿m3的淡水,可供400万人一年的用量。
6) 恢复河、湖水质: 采用综合防治水污染的方法恢复河湖水质。即采用系统分析的方法,研究水体自净、污水处理规模、污水处理效率与水质目标及其费用之间的相互关系,应用水质模拟预测及评价技术,寻求优化治理方案,制订水污染控制规划。采用这种方法治理的河流,如美国的特拉华河、英国的泰晤士河、加拿大的圣约翰河等水质都得到恢复,增加了淡水供应。
7) 合理利用地下水: 地下水是极重要的水资源之一,其储量仅次于极地冰川,比河水、湖水和大气水分的总和还多。但由于其补给速度慢,过量开采将引起许多问题。在开发利用地下水资源时,应采取以下保护措施:
(1) 加强地下水源勘察工作,掌握水文地质资料,全面规划,合理布局,统一考虑地表水和地下水的综合利用,避免过量开采和滥用水源;
(3) 立监测网,随时了解地下水的动态和水质变化情况,以便及时采取防治措施。
为加强水资源管理,制定合理利用水资源和防止污染的法规;改革用水经济政策。如提高水价、堵塞渗漏、加强保护等。提高民众的节水意识,减少用水浪费严重和效率低的状况。
(1)水是经济社会可持续发展的重要基础资源,维持着经济生产能力、人类生活和全球生态系统的平衡与完整,有效进行水资源管理可以保证人类的长治久安,使人民免于饥饿、减少疾病和自然灾害。由于水资源开发不断增加,水管理的重心逐渐从开发新的水源转为更有效、更合理地利用现有水源,用水需求管理也逐渐成为水资源管理的一项新内容,尤其是在缺水地区。
(2)水具有巨大的经济、社会、生态和精神价值,必须很好地在政策中得到体现。由于水资源具有有限性和脆弱性,因此,需要共同保护,并有明确的分配法规,即优先保证人类的基本需求、保护环境和其他所有经济性用水。政府应在考虑个人和集体用水利益的前提下保护和分配水资源,建立水法、水资源保护合理条款,这为建设节水型社会提供了法律保障。
(3)水管理有许多方法,如运用法规、经济手段和其他鼓励措施促进各部门更有效地可持续性用水,保护生态系统。污染水源者必须得到严惩,赔偿所造成的损失。商业用途用水者可以为综合有效用水的管理提供捐助,也可以采用各种志愿协议的形式,促进受益者积极参与有关行动。
(4)水管理需要解决政府各部门之间如农业、环保、供水和卫生设施、工业、能源、交通及其他部门分散的用水和水管理局面,防止水资源过度开采和污染,预防和减轻因气候变化和水土管理不善造成的洪涝和旱灾所带来的影响。
2.1 合理利用公共基金。水资源可持续利用与经济社会发展能力有很大关系。发展中国家几乎所有水部门都存在资金不足的问题,如水工程系统的初始投资或后期偿还、设备运行费用和折旧等。公共基金通常是水部门的主要资金来源,应由政府谨慎投资,以提高水在国家社会经济发展中所起的作用。水部门要把所有公共资金用于投资、运行、维护和折旧,只有当牺牲其他所有部门(健康、教育、交通、研究、农业等)的利益,优先提供给水部门时才有可能,这有利于政府集中资金直接用于减少贫困和向未获供水者供水的水基础设施建设。
2.2 加强培训与教育。成功的水管理需要有受过良好培养和具有实践经验的人员,他们可以在水行业的各个领域卓有成效地工作。完善的水管理还需要每一个人熟悉水的知识,因为每一个人都使用水并且有可能对水的有效管理做出贡献,对人进行有关水的教育是一个很有希望的起点。非常有必要在学校中(也可以在公众中)开展一些有意识的活动,通过这些活动达到教育年轻人的目的。
2.3 发挥公共和私营组织的作用。任何国家都会有许多组织涉及水管理,包括公共机构、研究和培训机构、公共和私人水服务组织和各种形式的非政府组织。只有通过这样的组织,人们才能利用他们的才能、知识和改善水管理的经验。随着人们对水管理的认识的变化以及综合水管理的实现,许多组织需要进行相应改革。水资料的管理对综合水管理非常重要,需要增加资料的传送和共享。对水的研究重点是提高用水效率,研究和创新的主要问题之一是如合用较少的水为人类获得同样或更多的效益。
2.4 水技术推广。综合水管理要求用新的观点审视水利用技术,除那些加强供水的技术如脱盐、筑坝或长距离管道工程外,还需要进一步调查低成本使用技术,这对提高用水效率有积极作用。目前已经有了一些成功的水管理经验,包括节水技术、重复循环、废水处理、重复利用和分离不同质量的水等,需要找到将这些创新技术推广到城市的供水和废水系统以及推广到农业的方法和途径,以利于降低成本和节约资源。
新时期需要人们聚在一起共同考虑解决水危机问题,其中包括从最高政府到普通个人的所有阶层,动员全社会重视和关注水资源管理工作,这里包括多种组织形式的水资源管理。
2.5.1 非政府组织管理。水的受益者参与研究水战略和政策目前已被认为是可持续水资源管理的基本前提。大的社区组织,如流域和用水户联合会、水社区组织等,通过正式的管理机制和明确的管理态度,分担有关责任,参与水的管理。在做出对环境有重大影响的决策时听取广大公众的意见,专业组织和科学组织也可以起到重要作用。
2.5.2 私营部门管理。对于私营部门是否应该在水服务管理中发挥较大的作用,曾有激烈的争论。争论的焦点是私营部门采取怎样的形式参与水管理。为了使其发挥更大的作用,私营部门,不论是国际公司,还是小地方服务公司,都必须改变它们与政府之间的关系。因为水是生命,所以成为水管理中的一方也意味着必须承认应履行的相关责任以及履行社会、环境和道德上的义务。用水户、非政府组织和政府机构的联合运行以及接受新型的合作伙伴,各方都和谐地进行商业活动的环境就会出现,以便减小在有些问题上的分歧。
(1)国际组织的一个重要作用是促进国际间、地区间和国家间水政策的研究与实施。国际组织通过直接的技术或能力提供支持。国际组织可以为政府间的谈判过程提供进一步的帮助,并促进这种谈判过程中的透明度和多方的参与。国际上通过的原则是支持国家政策的研究,这样有助于政府建立和执行有力的规定、经济手段和机制。
(2)国际组织的另一个作用是通过工程、项目的实施和透明的评价,促进与水管理有关的国际机构和其他重要团体的合作和联系。这项活动的另一方面是对通过的双边、地区和全球性协议(包括联合国公约,如儿童权利、沙漠化、生物多样化、气候、国际水体的非航运用途)的批准实施加强国际支持。联合国和其他国际组织还可能有助于研究开发一些好的方法,来促进国际水体效益和边界水体开发机会的共享,这对于地区开发和安全是一个重要的刺激因素。因为参与者较多,合作至关重要,联合国在建立新的全球水网络的合作伙伴中负有重要责任,它可以使水与每一个人都息息相关,并保证每个人为水的可持续开发和利用做出建设性贡献。
[1] 刘莉,张伟利.农业水资源管理存在的问题与创新管理机制[J].中国新技术新产品,2010(4):237.
随着人口的增长,水的需求量也大幅增长。逼迫人们从各个方面挖掘水资源,其中修建水坝被人们认为是最有效的途径。大量水坝的建成,使很多河流改道,人海量锐减,不少大型河流相继出现断流现象。一些依赖河流补充水源的湖泊,湿地相应大幅度退缩,甚至干涸,加上水质污染等水问题接踵而至,造成生态环境的极度恶化,使生物种类不断减少,许多种淡水鱼濒临灭绝。
面对水资源严重短缺问题,我们就必须合理开发和利用水资源,实现水资源的可持续发展。我们要因地制宜,针对不同的情况,采取相应的措施。
我省属于干旱、半干旱地区,水资源量比较贫乏。全省多年平均水资源总量为414亿立方米,人均水资源量454立方米,公顷占有量较少。仅相当于全国水平的六分之一。具有地区分布和年内分配不均以及年际变化大的特点。
开源节流并举。要积极创造条件,在继续除险加固大中型水库的同时,争取尽快上马大型水库。拦蓄地表水,增加供水量。平原地区应结合河道治理,在统一规划的前提下,积极修建大、中、小型和橡胶坝,蓄水补源。西部山丘区要大力发展微和水工程,尽可能拦蓄降水。
积极开发利用黄河过境水。国家分配我省引黄用水指标55.4亿立方米。近年来,我省平均每年引黄河水三十多亿立方米。目前全省引黄灌溉和抗旱补源面积八十多万平方米,引黄灌溉还有较大的潜力,需要加大投入,并加强已建灌区配套建设和技术改造。同时,要研究解决灌区放淤和渠道清淤及泥沙利用等问题,充分发挥黄河水沙资源的综合效益。因地制宜,合理开发利用地下水。但要考虑通过河沟建闸补源,实行采补结,防止形成大面积和地下水漏斗,豫北等地下水超采严重的区域,要规划建设引河灌区灌溉补源,结合高效农业开发,大力发展节水灌。
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