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中央国家机关读书活动举行第六十二讲
王浩:生命之源 水资源危机与应对
来源:中国出版网     2014年07月04日 
  6月28日上午,中央国家机关“强素质 作表率”读书活动主题讲坛今年第六讲(总第六十二讲)在国家新闻出版广电总局(原新闻出版总署多功能厅)举行。本次讲座特邀中国工程院院士、流域水循环模拟与调控国家重点实验室主任王浩教授,作了题为《生命之源:水资源危机与应对》的精彩演讲。国家新闻出版广电总局党组书记、副局长蒋建国,国家新闻出版广电总局副局长孙寿山,中央直属机关工委、中央国家机关工委、国家新闻出版广电总局相关负责同志出席活动。

   

  中央国家机关读书活动举行第六十二讲(尚烨/摄)

  开讲前,讲坛主持人、全国政协委员、中国新闻出版研究院原院长郝振省介绍了本期讲坛的有关情况。他讲到,水、空气和食物是人类生命生存的三大基本要素。人类的生命是从水中产生,从水中走来,科学家在探测其他星球有无生命现象的时候,首先要看有没有水的痕迹。水是地球万物的生命之源,是人类生活最基本的条件,更是我们建设小康社会最基础的战略资源。然而,今天这种战略资源又面临最严峻的挑战,洪涝灾害、水资源缺失、水环境污染和水生态退化。因此,本期讲坛特别邀请王浩教授来为我们讲解,水资源的匮乏有多大的缺口,水污染和水退化严重到什么程度,党和国家治水的理念和中长期的政策都有哪些方面等问题。王浩教授是中国水利水电研究院水资源所名誉所长和全球水伙伴(中国)副主席,参与了全国南水北调工程和水资源长期和中期综合规划的重要国家项目。他今天演讲的题目,既是一个十分重要的科技问题,也是一个重要的经济问题,还可以说是一个牵一发而动全身的社会问题。王浩教授被誉为是“为中国水资源把脉的人”,相信他渊博的学识和丰富的经验,对于我们了解水情、把握国情会起到很有针对性的重要作用,大家欢迎他开讲。

   

  中国工程院院士王浩(尚烨/摄)

  在两个小时的演讲中,王浩教授通过丰富翔实的数据和图表,理论与实例相结合,从我国水资源三大基本特点入手,带领大家了解水资源,深刻认识我国水环境及水危机问题,并就如何应对危机给出了答案。

  水是最重要的经济资源,又是战略性的生态资源。我国水的自然禀赋条件不是特别好,有三大基本特点:第一,人均水资源量少,平均到每个人头上,一年占有的水比较少,国际上192个有水统计的国家里边,中国从高到低人均水资源量排在第127位。第二,南北方分布特别不均匀。南方四个流域的水占了全国的81%;北方6个一级流域的水才占19%,可是它的耕地占了60%,所以南北方非常不均匀。第三,大陆季风气候,降水非常不均匀。季风来了就下暴雨,下了暴雨就发洪水。过了风季以后,河道就干涸,水资源不容易得到利用,所以不得不修很多水库。

  一、水的神奇性质

  按照水分子的结构,正常情况下应为气态(CO2、NO2、CH4等),但由于水分子排列十分紧密,“H-O-H”间104.5°夹角,从而使得它在常温下是液体。常温下,水以气态、液态、固态和附着态赋存于大气、水体和土壤孔隙当中,为陆生动物、水生生物和植物提供不同的需求,是生物圈最基本最重要的环境条件。水无色透明,可透过可见光和长波段紫外线,使得深水植物能够发生光合作用,维护着深水生态系统。水在0~4℃之间不符合热胀冷缩规律,3.98℃时密度最大。水体从上向下冻结,上浮的冰作为一种绝热体,阻止下层水温度降低,保护水生生物。常温状态下,水是除汞以外表面张力最大的液体,能产生明显的毛细现象和吸附现象,为水分在土壤毛细管和植物体的传输提供了基础。

  水有高的热容量,意味着其温度具有稳定性,使水生生物减少了受温度波动的影响,也使得水体成为陆地的“温度减震器”。水的汽化和冷凝潜热为2430J /g,结冰和溶解热约为335J/g。水易于从液态转化成气态和固态,过程中释放或吸收大量热量,从而使水成为地表重要的“温度调节器”

  水的介电常数很大,使它能够高度溶解离子性物质,如溶解糖、盐等,使得水是一种最广泛的化学溶剂。水的热稳定性很强,加热到2000 K 以上,也只有极少量离解为氢和氧,使得水成为一种很好的中性介质。水具有十分广泛的水合特性,使水成为一种最为广泛的良好溶剂,为污染物的溶解和去除提供了最有效的介质,同时也是环境污染问题的原因。水具有活性,一般是由10个以上分子组成一个分子团,天然小分子团水由5-8个分子组成,活性较高。长期静置的水缔合程度高,活性严重丧失而成为“死水”。

  水分是生物体的基本组分,植物体水分含量在5%~95%之间, 一般水生>禾本科>植物籽实;同一植物在不同生长期、不同栽培条件下含水量也有所差异。不同等级的动物含水量差别较大,水母体内水分高达95%以上,高等动物体含水量变化不太大,占体重50%-70%,随年龄、营养状况、品种不同有所差别。

  水是地表环境系统的基本构成要素,和气温、光照并列为是三大非生物环境因子。水循环是塑造地表环境的基本营力,搬运-沉积、溶解-结晶在塑造地表环境中发挥着重要的作用。水是影响生态系统平衡与演化的控制性因子,水分状况决定着陆生生态系统的基本类型。

  王浩教授特别强调,水决定着生态系统的格局和演变。通过石羊河流域演化过程和咸海的演变两个实例,王浩教授生动阐述了水要素与生态格局的演变。随着人类活动取用水增加,水循环通量减少,石羊河流域从水生湿地生态系统逐渐转变为荒漠生态系统。咸海也是这样,过度取水截断径流来源、河流堰塞及污染,昔日世界第四大淡水湖即将消亡。

  二、中国水资源现状

  中国水资源总体格局主要受所处的地理位置及季风气候区、特殊的三大阶地地形等因素控制。

  中国大小河流总长42万公里,流域面积在100km2以上的河流有五万多条,1000km2以上的河流约1500条。全国水系可分为七大流域,十个片区。全国多年平均降水量649mm,南多北少,东多西少。我国降水具有明显雨热同期的特征,夏季降水占全年的47%,其中北方地区占到62%。降水量年际变化大,北方最大最小年降水量一般相差3~6倍,很不稳定,所以不得不修水库。

  全国多年平均水资源总量2.84万亿立方米,其中河川径流量2.73万亿立方米,地下水资源量8226亿立方米,二者重复量7149亿立方米。王浩教授指出,这些水并不能完全都被国民经济用,整个中国28400亿立方米的水资源,40%是不能有效控制和利用洪水量,以现在的科技手段和工程手段还不能有效控制和利用;另外32%的水必须留给生态系统,维持生态系统的健康;真正社会经济发展能够利用的水只占水资源总量的28%,这部分水叫地表水资源可利用量。

  水资源空间分布与人口、耕地、矿藏资源等社会经济要素的空间分布不相匹配。南方面积占全国36%,人口占54%,耕地占40%,GDP占56%,水资源占81%;北方面积占64%,人口占46%,耕地占60%,GDP占44%,水资源仅占19%。

  近50年来,受自然因素和人类活动影响,我国水资源发生了深刻演变,尤其是21世纪以来,全国水资源量减少较明显。2001-2010年与1956年-2000年比较,全国降水减少2.8%,地表水资源和水资源总量分别减少5.2%和3.6%,南北方均有所减少,其中海河区减少最为显著,降水减少9%,地表水减少49%,水资源总量减少31%。

  中国水资源自然条件的总体评价:有优势因素,也有劣势因素,第一,中国的水资源总量排世界第六,比较丰富,但是单位国土面积、人均、亩均水资源量少。第二,雨热同期,有利于农业生产,但是年内年际的分布很不均匀。第三,山区的产水量大,有利于水资源的调蓄,但南北方、东西部分布不均匀。第四,中国的大江大河多,有利于水资源的整体调配,但是与耕地、矿藏等经济要素分布不匹配。第五,北方平原地区地下水赋存条件比较好,西南、黄河等地区水资源开发难度大。

  中国水资源条件的国际比较:我国单位国土面积水资源量为全球平均水平的83%,人均水资源量约2100m3,不足世界人均水平的1/3。在联合国2006年对192个国家和地区评价中,位居第127位。

  水资源开发利用现状:全国供水量从建国初期的1031亿m3增加到2012年的6131亿m3,增加了近5倍,年均增率1.4%。2012年全国总供水量6131亿m3,其中地表水源供水量占80.8%,地下水源供水量占18.5%;生活用水占12.1%;工业用水占22.5%;农业用水占63.6%;生态环境补水占1.8%。

  三、中国水资源危机

  中国的水资源危机主要体现在四个方面:

  (一)洪涝灾害危机

  我国是世界上洪涝灾害发生最频繁的国家之一。有10%国土面积、5亿人口、5亿亩耕地,100多座大中城市、全国70%的工农业总产值受到洪涝灾害的威胁。在有文献记载的2200多年中,共发生大水灾1600多次。20世纪90年代以来,我国大江大河已发生了五次较大规模的洪水,1998年长江和松花江流域特大洪水造成经济损失高达2460亿元,占GDP的4%。

  城市内涝成为现阶段洪涝灾害新的特点。城市洪涝发生的范围广,积水深度大,积水时间长。建设部2010年对351个城市的内涝情况调研显示:213个城市发生过不同程度的积水内涝,占调查城市62%;内涝灾害一年超过3次的城市就有137个,甚至扩大到干旱少雨的西安、沈阳等西部和北部城市;内涝灾害最大积水深度超过50mm的城市占74.6%,积水深度超过15mm的超过90%;积水时间超过半小时的城市占78.9%,其中有57个城市的最大积水时间超过12小时。

  城市洪涝灾害的成因是什么?在快速城市化的背景下,城市洪涝是各种因素的综合作用。一是气候变化导致极端气象事件频发:城市暴雨;二是城市雨岛效应增强了城市暴雨频率和强度;三是城市建设侵占洪水通道和雨洪调蓄空间;四是城市下垫面硬化改变地表径流数量和过程;五是原有城市排水管网规划设计标准偏低;六是城市大量下凹式立交桥是洪涝易发频发点;七是城市内排与外排的不衔接;八是城市洪涝应对管理的不完善。

  (二)水资源短缺危机

  全国正常年份缺水约500亿m3,海河、黄河、辽河、西北和东部沿海城市等地缺水严重,缺水范围在蔓延。近年来,我国北方地区旱灾高发,南方多雨地区季节性干旱也日趋严重。

  我国三分之二的城市缺水,北京是水资源短缺的突出典型。近一个时期北京遭遇13年(1999-2012)持续干旱,年均形成水资源总量21亿m3 ,且入境水量大幅度减少。密云、官厅两大主要供水水库年平均来水量仅3亿m3,是九十年代平均来水量的1/4。可是同期的北京水资源需求却在增大,最近连续15年北京每年城市的人口增加60万人,从1999年由1363万人增加到现在的2069万人,增加了52%,人口增加了一倍,GDP从1999年到现在增加了5.6倍。虽然北京的用水效率很高,早已超过美国的平均水平,但这些进步没有改变水资源短缺的困境。北京周边地区也都是缺水地区,像天津市、河北省都是缺水地方,所以争水的纠纷也很大,像拒马河之争、官厅水之争、密云水之争、滦河水之争,京津冀都市圈的争水范围也越来越大。

  经济社会需水量快速增长是缺水的主因,同时也存在污染型缺水和工程型缺水问题,北方地区水资源量衰减加剧了缺水形势。此外,中国70%的水量集中在汛期,需要近40%的水量分配到全年使用,需要大坝来调蓄洪水,保障水资源安全。但中国的基础设施,水库现在还比较弱。

  (三)水环境污染危机

  总的来说,最近这些年我国抓水环境质量还是有力度的,水环境质量有所改善,主要表现在两上升和两下降,两上升就是GDP的增长率在上升,大水系I-III类水质的比例也在上升,没有随着GDP的上升而下降,经济在增长水还是在改善;两下降就是地表水劣V类(无用脏水)的水质比例和地表水COD的浓度在降低,主要污染物的排放量得到了一定的控制。治理得到了成效,但是危机还是存在,问题很严重。

  针对水环境污染危机,王浩教授给出了五个基本判断。第一,水环境质量总体形势不容乐观,河流水质III类以上断面接近总数的40%,海、辽、淮三河尤为突出(超过60%);湖泊水库劣于III类比例为58%,尤以太湖、滇池和巢湖“三湖”最为严重;地下水质量55%监测点处于较差、极差水平。第二,未来社会经济发展带来的水环境压力还要继续加大。第三,新型的和有毒有害污染物风险还在增加。第四,突发性水污染危害还在加大。第五,水环境解决方案还有明显的不足,如污水排放标准不适应中国国情;违法排放成本低,缺乏激励机制;污水处理效率有很大的提升空间;总量控制缺乏系统性设计。

  从我国水环境的形势和演变分析可以看出,中国已进入水环境调控的关键时期,亟待推进传统模式的全方位转型,具体就是完成“四个转变”,实现三大目标。四个转变,就是外延式发展向内涵式发展转变、水量管理向水量水质联合管理转变、陆域管理向陆海一体化管理转变、常规管理向常规和应急综合管理转变。三大目标:一个是降低水污染风险,一个是确保水环境安全,一个是建设崭新的生态文明。

  (四)水生态退化危机

  淡水生态系统功能整体呈现“局部改善、整体退化”态势,北方平原区地下水严重超采,形成160余个地下水超采区。淡水生态系统功能整体呈现“局部改善、整体退化”态势,北方平原区地下水严重超采,形成160余个地下水超采区。

  经济社会用水挤占基本生态用水是主因,另外河流水域侵占、湿地开发等也是南方水生态退化的重要原因。

  四、中国水危机应对

  (一)水资源危机的科学背景

  水危机是我们看到的表面现象,那么它的科学技术基础是什么?总的来说就是流域水循环发生了演变,是在人类活动和气侯变化双重驱动下流域水循环发生了演变。发生的这个演变带来了生态效应、环境效应和资源效应,也就是我们说得各式各样的水问题,其根本还是气侯变化或者人类活动影响到了流域水循环。所以洪涝事件是气候变化下的自然水循环过程演变,缺水问题是自然水循环-社会水循环演变失衡,水污染是与水循环伴生的水化学过程演变失衡,生态退化是与水循环伴生的生态过程演变失衡。

  统一的科学基础就是要对“自然-社会”二元水循环及其伴生过程演变的机理进行揭示,对它规律进行认知,对它的过程进行模拟,在模拟的基础上响应国家目标对它进行综合调控。这次调控的目标就是一个五维的调控:资源维就是让资源可再生可循环;经济维就是用水的效率和效益最大,社会维解决用水要公平,不同的用水目标之间,代级之间,当代和后代之间、上下游之间、左右岸之间用水要公平;生态维就是要修复受损生态系统;环境维保持水质的良好,这是一个五维的联合的综合调控。

  国家始终高度重视水资源危机应对和安全保障体系的建设,2011年发布了《中共中央 国务院关于加快水利改革与发展的决定》,近来,习近平总书记专门就水安全保障作出了重要指示,提出“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路。

  (二)水资源危机应对战略

  首先,要全面建设节水型社会。2000年节水型社会建设以来,全国水资源利用效率显著提高,“十一五”期间全国万元GDP用水量和万元工业增加值用水量下降超过35%。“十二五”期间,全国将建设100个国家级节水型社会试点,200多个省级试点,形成了以规划为龙头,制度建设为重点,试点带动区域的建设格局。建设内容有四方面:建设以总量控制与定额管理为核心的水资源管理体系;建设与水资源承载能力相适应的经济结构体系;建设水资源优化配置和高效利用的工程技术体系;建设公众自觉节水的社会行为规范体系。

  第二,要实行最严格的水资源管理。一要确立水资源管理“三条红线”,水资源开发利用控制红线、用水效率控制红线和水功能区限制纳污红线。二要加快完善水资源管理法规政策体系,如法规建设,责任和考核制度建设,技术标准等。三要建立国家水资源管理信息系统,建立重要取水户、重要水功能区和主要省界断面三大监控体系,建立国家水资源管理信息系统,保障“三条红线”控制指标可监测、可评价、可考核。四要建立监控统计与评估考核体系。

  第三,水资源合理调配。目前我国各地区供水能力分布不均,城乡供水设施水平还有差距。我国黄淮海流域面临着整体性深度缺水,这一地区人口约占全国35%,GDP约为1/3,粮食生产约为2/5,但人均水资源量仅为430m3,约为全国1/5。南水北调工程系统主要供水区域为黄淮海地区。

  水是人类生存和生产必不可少的资源,也是生态系统最活跃的控制性因素,决定着生态系统的格局和演变。我国正面临着洪涝灾害、水资源短缺、水环境污染、水生态系统退化等严峻的水危机,已经成为我国经济社会可持续发展中一个不能回避的世纪挑战,解决水危机需要科学技术、治水理念和社会行动上的重大变革与突破。

   

  国家新闻出版广电总局出版管理司司长吴尚之现场提问(尚烨/摄)

  在现场互动环节,王浩教授细致解答了现场观众的提问。针对南水北调西线工程的社会效益与可行性,王浩教授解释到,西线现在正处于争论的过程中,但是我个人的看法是,现在大家看得不长远、不系统。西线工程,它的必要性、重要性、紧迫性是和黄河治理相关的。因为西线工程是给全黄河流域79.5万平方公里的国土整治,为这个事情做的工程。黄河的自然规律,就是不断地淤高、不断地决口、不断地改道。因此,要治理好黄河,最要紧的一条就是让它改道,这是它的自然规律。可是从社会经济发展规律看,我们现在又改不起道,这样子就形成了治理黄河的现实方略,即守住现行河道,一二百年不动摇,这是个非常艰巨的任务。治理黄河的方针是什么呢?就是反其道而行之,减沙增水。增水怎么增呢?一是黄河的全河统一调度。第二,黄河流域节水。第三,就得靠咱们西线给黄河补水,增加黄河的输沙动力。西线的水调进来满足黄河的水量,同时给黄河上游的能源重化工基地和给黄河的汾渭灌区、黄河中下游、山东河南灌区,给它们上亿亩的灌溉面积,增加灌水。这样才能解决黄河长治久安的问题,才能实现基本的治黄方略。

  最后,主持人郝振省对本期讲坛做了小结。他指出,根据王浩教授的的演讲,至少可以得到三点收获和启发。

  第一,我们获得了关于水的特质的一些重要知识。教授的演讲说水是良好的溶剂,最容易清理各种污染,反过来它也最容易受到污染,或者说它污染的门槛太低,水合性太强,我觉得体现了水自身的一个特殊矛盾。教授强调水是生命之源,不只是一个形容词,而是有具体的科学数据,使我们了解得更加科学准确。我们以常识进到科学,由文学进入艺术,有一个比较确切的把握。另外教授讲到水和气温、光照是世界上三大非生物的环境因子,水的循环塑造地表的环境,水的分布决定生态的基本类型,从湿地到森林、草原、荒漠,这个实际是水循环、水分布与人类活动博弈的一个历史变迁,体现了水和环境因果关系的一种变化。

  第二,通过教授的数据和案例,我们在比较短的时间里大致了解了我国的水情和国情。从水资源的现状看,存在水域分布的严重不公平,存在着气侯分布的不均衡,所以要么洪涝灾害,要么长期干旱,这是我们的特殊国情;讲到人均水资源的占有量我们位居全球192个国家和地区的第127位,特别讲到北京的供求矛盾;从水资源的污染看,虽然有两升两降,但是水环境质量总体形势不容乐观;特别是讲到管理的一些标准和实际的运行极为不对称,相差的悬殊非常大;从水生态退化看,淡水生态系统功能整体呈现“局部改善、整体退化”态势,特别是超采问题、开采问题,对地表植被和地上系统、地下水系统的严重破坏。可以说,水危机比起粮食危机和石油危机,更使我们感到空前的压力和沉重。

  第三,教授强调了问题的严重性,介绍了国情和水情以后,他向我们介绍了他所创建的二元水循环的理论和基础体系,介绍了国家水资源战略的框架和方向,其中社会的四个体系、四个重点领域,严格水资源管理四项制度的三条红线,还有合理调配水资源的“四横三纵”,特别讲到南水北调工程中线、西线和东线的调水问题,我认为这是以王浩教授为代表的我国水利科学家在党和政府的支持下,长期努力,坚持不懈,进行科学攻关的结晶,这对我们克服经济社会发展的瓶颈,治水理政、治国理政保证经济和社会的正常运行,对于我们宏观科学地制定实施水资源战略,从微观上动员全体人民参与和实践水资源战略,有着十分重要的借鉴指导作用。

  据主持人介绍,2014年第7讲(总第63讲)读书讲坛定于7月26日举行,届时将邀请中国社会科学院近代史研究所研究员、中国社会科学院研究生院教授、博士生导师马勇主讲《甲午战争:源起、过程及启示》。

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