華北地區(qū)水循環(huán)與水資源安全

1、華北地區(qū)水循環(huán)與水資源安全    摘要：本文以海河流域為重點對象，通過國內(nèi)外學(xué)科前沿進展綜述，指出華北地區(qū)缺水及其導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境惡化問題背后的自然和人文因素作用與發(fā)展演化的背景，強調(diào)高強度人類活動作用下的水循環(huán)基礎(chǔ)研究的重要性，提出華北地區(qū)水資源安全的水循環(huán)基礎(chǔ)與應(yīng)用問題研究的若干建議與思考。研究自然和人類活動雙重作用下的華北地區(qū)水循環(huán)過程，水體運動與污染物質(zhì)輸移及其與生態(tài)環(huán)境演變耦合機制，闡明華北地區(qū)“河道斷流，水體污染，濕地消失，地下水枯竭”的成因規(guī)律，特別是人類活動的驅(qū)動分量，提出生態(tài)環(huán)境修復(fù)的理論基礎(chǔ)，不僅對變化環(huán)境下流域水環(huán)境演變的地學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)

2、前沿研究有重大的學(xué)術(shù)價值，而且對中國可持續(xù)發(fā)展和社會進步具有重要的戰(zhàn)略意義。 關(guān)鍵詞：水循環(huán) 水資源 水安全 華北地區(qū) 生態(tài)環(huán)境變化 1. 華北地區(qū)嚴重的水問題華北地區(qū)是我國政治、經(jīng)濟和文化的中心。華北平原2000年人口4.37億，占全國34.8%；gdp3.13萬億元，占全國32.3%；農(nóng)業(yè)灌溉面積3.46億畝，占全國42%。但是，它也是我國水資源供需矛盾十分突出的地區(qū)1-4。海河流域多年平均水資源總量約為419億m3，人均水資源占有量僅為335 m3，不足全國1/6，世界的1/24。從自然背景看，華北地區(qū)十年九旱，尤其1972、1999、2000年華北大旱，出現(xiàn)了嚴峻的缺水局面，不得不采取

3、“棄農(nóng)、壓工、保生活”的供水措施。從人文背景看，華北地區(qū)尤其是海河流域，人類活動強度之大、水資源開發(fā)利用程度之高為舉世矚目。20世紀60年代，大力開展水利工程建設(shè)，開發(fā)利用地表水資源；70年代后尤其1972年大旱，流域地表水不足，開始爭奪地下水。90年代，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展人口的增加，水資源嚴重不足導(dǎo)致超采地下水、爭奪雨水。按照國際標準，合理的水資源開發(fā)利用程度一般為40%左右。然而，目前海河流域的水資源開發(fā)利用程度已經(jīng)超過了90%。高強度的水資源開發(fā)利用導(dǎo)致該地區(qū)水資源供需嚴重失衡。目前，海河流域河川徑流衰減十分嚴重。地下水虧空接近900億m3?，F(xiàn)狀年缺水80多億m3，主要靠超采地下水和利用不

4、合標準的廢污水來解決。 水資源的短缺不僅影響國民經(jīng)濟發(fā)展，而且還導(dǎo)致華北地區(qū)尤其是海河流域嚴重的生態(tài)環(huán)境問題3。突出表現(xiàn)在：1.1 山區(qū)來水大量減少，水資源量衰減嚴重以首都北京市供水水源地的密云、官廳水庫為例，官廳水庫1955-1984年期間平均來水量11.3億m3，但到1985-1995年期間平均來水量已衰減到2.7 億m3，僅為前者1/4。兩個時期的流域平均降水量卻相當(dāng)（407.5mm）。密云水庫來水減少的趨勢也十分嚴重，相比1960-1979年段，1980-1997年的平均來水量已減少了4億m3。山區(qū)水源地來水量的大量減少，給城市和中下游地區(qū)的生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟發(fā)展帶來極大的危害。1.2

5、 地下水過量開采，部分地區(qū)已經(jīng)枯竭到目前，華北城市化地區(qū)地下水超采嚴重，范圍已近9萬km2，占平原面積的70%。已分別形成了以北京、石家莊、保定、邢臺、邯鄲、唐山為中心，總面積達4.1萬km2的淺層地下水漏斗區(qū)，其中1萬km2范圍的含水層已疏干；形成了以天津、衡水、滄州、廊坊等多個城市為中心、面積達5.6萬km2整體連片的深層地下水漏斗區(qū)。地下水枯竭直接威脅華北城市平原地區(qū)的安全用水儲備，同時引起嚴重的地面沉降、海水入侵，情況十分危急。1.3 河道斷流，功能喪失目前華北地區(qū)多數(shù)中下游河道枯竭斷流，失去了地下水補給、輸沙、排鹽等作用。土地退化、濕地萎縮等生態(tài)問題十分嚴重。據(jù)統(tǒng)計，總長1萬km的河

6、長中，有4000km河道干涸。海河流域內(nèi)194個萬畝以上天然湖泊、洼淀現(xiàn)在大多已經(jīng)干涸。入海水量由20世紀50年代的年均240億m3銳減為2001年的10多億m3。海河流域的生態(tài)系統(tǒng)已由開放型向封閉型和內(nèi)陸型方向轉(zhuǎn)化，造成河口泥沙淤積和鹽分積累，河口自然生態(tài)遭到破壞，河口海洋生物大量滅絕。1.4 水污染嚴重目前，水污染已由20年前的局部河段發(fā)展到現(xiàn)在的全流域，由下游蔓延到中上游，由城市擴散到農(nóng)村，由地表侵入地下。據(jù)統(tǒng)計，近年來海河流域的廢污水排放量每年高達60億噸。官廳水庫因水質(zhì)惡化，被迫于1997年開始退出生活供水。流域內(nèi)每年還引用20多億m3污水進行灌溉，對淺層地下水、土壤和農(nóng)作物造成污染

7、。產(chǎn)生華北地區(qū)水生態(tài)環(huán)境變化有多方面原因，但核心問題是“水”，即在自然和人類活動作用下的華北地區(qū)水循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生了“不健全”的問題。例如，華北地區(qū)持續(xù)干旱引起降水（廣義水資源量）的減少；土地利用/覆被變化正在改變“陸-氣水循環(huán)”的響應(yīng)關(guān)系；城市化過程加速了深層地下水的消耗和水污染問題；流域中眾多的水庫、排洪工程建設(shè)改變了河流自然系統(tǒng)水循環(huán)的流路，減少了中下游地下水的補水與蓄水功能；社會經(jīng)濟活動的各種用水行為加劇了人工側(cè)支水循環(huán)中的“耗水”強度17，人類活動大量超采地下水大大降低了區(qū)域水資源的可再生性。為了緩解華北缺水問題，人們通過各種資源轉(zhuǎn)化技術(shù)和管理措施節(jié)水、通過跨流域調(diào)水增加本地的來水。與自然水循環(huán)系統(tǒng)相比較，現(xiàn)代水文水資源學(xué)科面對的高強度人類活動作用下的“人工”側(cè)支水循環(huán)作用也愈來愈突出。因此，開展變化環(huán)境中的華北地區(qū)水循環(huán)機理研究，認識“不健全”的水循環(huán)過程導(dǎo)致華北地區(qū)缺水、水生態(tài)環(huán)境退化的成因，提出可持續(xù)發(fā)展理念下解決華北水資源安全、改善生態(tài)環(huán)境的科學(xué)對策，是21世紀國家資源環(huán)境領(lǐng)域急待解決的重大國家需求中的水科學(xué)基礎(chǔ)問題4-6。 共4頁: 1