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我国水安全情势与面临的挑战
2016/7/6 9:19:21    新闻来源:科学出版社

我国水安全问题新老交织,突出表现在水资源短缺严重、水污染问题突出、水灾害威胁加重、水生态退化严重等方面。从技术层面来看,存在以下四个方面的挑战。


一、 全球气候变化与社会经济快速发展下的水资源安全


我国水资源严重短缺。我国水资源总量2.8万亿m3,占全球总量6%,可利用水资源量仅8140亿m3。我国人均水资源量为全球人均的28%,人均年用水量为全球人均的75%。我国当前年用水总量6200亿m3,农田灌溉用水量占55%,高于发达国家的40%;单方灌溉水粮食产量仅1.1kg/m3,低于发达国家的2.5~3.0kg/m3;灌溉水有效利用系数仅为0.5,低于发达国家的0.7~0.8。


我国水资源时空分布极不均匀。在空间分布上,占耕地70%的北方仅占有全国水资源的16%;在时间分布上,汛期4个月水量占全年水量的60~80%。在农业用水上,南方地区占其总用水量的51%,北方地区占其总用水量的74%,其中西北地区占其总用水量的90%以上。


我国水资源未来供需矛盾愈加突出,变化趋势具有很大的不确定性。近30年来,由于气候变化及水资源的过度开发利用,我国北方黄、海、淮三大流域的河川径流量呈下降趋势,减少约15~40%,未来的变化仍具有很大不确定性。据联合国世界水发展报告,2025年我国北方将面临物理性缺水的严重压力。随着我国向"两个100年"宏伟目标的稳步迈进,在农业年用水量3700亿m3基本保持不变的条件下,我国工业用水、生态用水和人民生活用水量都将大幅增加,水资源供需矛盾将越来越突出。


二、泥沙与生态环境剧变下的河流-湖泊-近海水系安全


我国河湖水系泥沙与生态环境问题突显。河湖水系是水沙输移的通道和水生态的载体,水沙输移等物质通量平衡,维持着河湖的正常功能。由于水资源过度消耗、工农业发展和城镇化引起的过度排放、以及坝库拦截泥沙等人类活动影响以及气候变化因素,我国河流-湖泊-近海的物质通量发生了巨大变化,河流梯级化明显,已经出现泥沙与生态环境的系列问题。


我国河、湖、湿地大幅减少,功能衰减,污染严重。按全国水利普查公报(2013),流域面积100km2以上的河流总数2.3万条,与上世纪中叶相比已大幅度减少。由于泥沙淤积,有近1/2河流功能衰减、1/3河流淤积萎缩。河流、湖泊、水库、地下水污染问题仍然严峻。黄、海、淮、辽四大流域仍有40~60%的河段水质属Ⅳ-Ⅴ与劣Ⅴ类,重点湖泊富营养化比例占25%。近30年来,由于梯级水库的拦截与水土保持的作用,黄河、长江的来沙量逐年减少,河口海岸开始退蚀,生态系统受到影响。长江下游控制站大通站2003~2011年平均年输沙量是1951~2011年平均年输沙量37%;长江口底栖生物种类2010年比1980年减少80%,生物量减少58%。导致上述问题的原因主要是水资源过度消耗,工农业发展使水体污染,坝库拦截泥沙等人类活动影响以及气候变化因素。


三、严酷自然条件下的高坝水库群安全


我国水电能源储量居世界首位。我国水电装机已有300GW,占电力总装机的22.7%,仍有约45%水电资源正在或有待开发。截止到2010年,我国已建在建坝高30m以上大坝5564座,发挥了防洪、发电、灌溉、供水、航运等巨大作用。在"科学-绿色-低碳"能源战略和风、光、水调峰补偿功能等保障能源安全的战略部署下,预计到2050年,我国在西南诸河流域仍将新增水电装机270GW。


驱动我国水电能源继续较快开发的因素:一是我国的"科学-绿色-低碳"能源战略要求逐渐减少对占70%的化石能源的依赖,以缓解环境-生态的压力;二是CO2等温室气体减排的迫切需求,我国目前的CO?排放量已超过90亿t,减排压力巨大;三是大规模风电、太阳能发电并网和水电(包括抽水蓄能发电)的调峰补偿功能要求水电加快发展;四是中小型水电对三农的支撑作用。因此,我国在2020年前预计新增装机约100GW,集中于西南诸河流域和黄河上游;2020-2030年内有90GW,集中于西南诸河上游;2030-2050年有80GW,集中于西藏与云南两地。


由于水电能源开发需要修建一系列梯级高坝水电站,且集中在我国西南西北地区。该区自然条件极其复杂严酷,因此高坝水电站长期运行安全是重大关键问题。超强地震、超标洪水及特大地质灾害等因素,威胁高坝水电站长期安全运行,甚至诱发高坝失事、危害下游人民生命财产安全。在大坝安全史上,1959年法国Malpasset拱坝坝基失稳溃坝,造成巨大损失;1975年我国板桥水库、石漫滩水库溃坝,造成巨大灾难。我国高坝梯级水电站建设主要集中的西南地区,自然条件复杂而严酷。坝址处于地震高烈度区,一般设防烈度8~9度以上;地质条件复杂,地下电站规模巨大;坝高达300m级,库容达几十亿至百亿m3;设计洪水流量达2~5万m3/s,泄洪能量集中,消能难度大。我国300m级高坝水库群安全需要切实保障。


四、水旱灾害频繁发生下的公共安全


受极端气候条件影响,我国水旱灾害频繁发生。归纳起来,水旱五大灾害包括:(1) 江河洪水,主要发生于沿江平原区;(2) 城市洪涝,集中于大中城市区;(3) 山洪与滑坡泥石流,主要集中于山地丘陵区;(4) 沿海风暴潮,主要集中于沿海地区;(5) 干旱,遍及全国各区。


水旱灾害带来重大人员伤亡与巨大经济损失,如上世纪洪涝灾害年平均死亡人数达4000人以上,本世纪降为1400人,但直接经济损失仍占GDP的0.64%;中小河流与山洪泥石流灾害也极其严重,其经济损失占洪涝灾害的80%,死亡人数占洪涝灾害的76%;此外近年来一个大的特点是城市洪涝灾害增加,从2006年以来,每年遭受城市洪涝灾害的县级以上城市超过100个。


近来来,北京、重庆、天津、武汉、杭州、成都、南京、广州、深圳等大城市都发生过大的洪涝灾害,其原因可能与城市化导致区域气候环境变化引起所谓孤岛热效应——使暴雨频率增大,城镇化导致地表硬化—入渗减少,以及各大城市原有防洪设施标准偏低等有关。


风暴潮对沿海的威胁也很严重,仅2012年17个省、753个县受灾经济损失达650亿元。此外,我国有71%的干旱县、干旱年均损失为1500亿元。


本世纪以来的重大旱灾包括2000、2001年的全国大旱,2006年川渝大旱、2009年北方大旱、2010年西南五省特大旱,2011年北方、长江中下游大旱等。

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