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摘要:21世紀水問題將是中國經濟發(fā)展的首要制約因素。半個世紀來興建的水利工程,成績是巨大的、也是有目共睹的[1]。但是隨著人口的增加,經濟的發(fā)展,生活質量的提高,水資源短缺、洪水、干旱、水土肥流失、水污染仍然是嚴重的問題。20世紀80年代完成的全國土壤侵蝕遙感調查[2],使筆者有機會到各個流域與省區(qū)進行路線考察。在復雜的人地系統(tǒng)中,認識到解決中國的水問題,必須依靠水利-地理系統(tǒng)工程來解決。由此提出全國水系網(wǎng)絡化與渤海淡化的思考[3],這是一個世紀工程,需要得到有識之士的共識,并且進一步地探討與論證。
關鍵詞:水資源水災害水土肥流失水污染天地信息網(wǎng)絡系統(tǒng)虛擬水環(huán)境
20世紀后半葉,新中國成立以來,中國的水利建設突飛猛進,從1950年只有8座高15m以上的水庫[4],發(fā)展到大中小型水庫8.5萬座,其中大型水庫355座,大中型共計3300余座,全國水庫總庫容5200多億m3;蓄滯洪區(qū)總面積達3.5萬km2;中國的江河大多數(shù)自西往東流,中下游地區(qū)人口稠密,城市集中,幾乎所有的沿岸城鎮(zhèn)都受到兩岸堤防的保護,大中小河流的堤防近27萬余km;中國歷代都有開渠種田的習慣[5],半個世紀以來修復與修建的灌渠規(guī)模之大,網(wǎng)絡之密是歷史上無法比擬的,東中部幾乎所有的平原與盆地都布滿了密度不等的灌渠網(wǎng)絡,全國有效灌溉面積0.567億hm2,接近總耕地的1/2(2003年水利部信息中心數(shù)據(jù)庫),結束了完全靠天吃飯的歷史。中國水利建設的巨大成就舉世矚目,1/7的世界耕地,1/4的世界人均水資源,養(yǎng)活世界1/5人口,本身就說明了中國對水資源的利用是費盡心血的。
但是,隨著人口的增加,經濟的發(fā)展,產業(yè)種類的增加,生活質量的提高,生態(tài)環(huán)境的改善,生產用水、生活用水、生態(tài)用水、環(huán)境用水所需要的淡水水量日益增加、水質要求日益提高。水資源的短缺仍然是制約中國經濟、社會、環(huán)境協(xié)調發(fā)展的首要問題。解決淡水資源短缺問題,有識之士提出了各種解決途徑。有人提出海水淡化的途徑、有人提出鑿開喜馬拉雅山與青藏高原,把印度洋的水汽引到西北干旱區(qū)、有人提出將渤海的海水引入大西北[6],等等。筆者研究認為需要統(tǒng)籌解決洪旱災害、水質污染、水土肥流失、水資源利用的水利系統(tǒng)工程。在已建水利工程的基礎上,首先解決南水北調三縱四橫的網(wǎng)絡工程,然后考慮全國河流水系網(wǎng)絡化以及渤海淡化工程的問題。
已建3300多座大中型水庫,占據(jù)了許多優(yōu)良壩址。黃河流域的大中型水庫的總庫容,僅8座大型水庫庫容501億m3[7],已經超過了黃河全年的徑流總量500億m3。除了西南地區(qū)大江大河尚有一些優(yōu)良壩址外,很難再找出幾千個優(yōu)良壩址。由于大江大河上游山區(qū)的水土流失,中下游河床淤積抬高,半個世紀來大堤普遍加高加厚,顯然大堤是不可能無限加高加厚的。盆地與平原區(qū)的灌渠網(wǎng)絡化,歷史悠久,大都是考慮自流灌溉。就是南水北調除了少數(shù)地段需要提水外,也是盡量地走自流的路線。沿河工業(yè)的點源污染與流域面上的農肥、農藥的面源污染使得大江大河也免不了受到污染的侵襲。近十多年來全國加強了水土流失的治理力度,水土保持是卓有成效,但是水土肥流失的面積大,流失的強度也大,水土肥流失仍然嚴重。上游山區(qū)水土肥的流失,不僅使中下游河道河床淤積,還使河水污染。由于河床繼續(xù)抬高,洪水位隨著抬高,年內出現(xiàn)洪水的頻率增加、洪水的強度也增加。1998年長江的洪水,抗洪非常艱巨,驚心動魄的一場苦戰(zhàn),保證了兩岸城鎮(zhèn)免受洪災之苦[8]。冷靜下來思考,浩浩蕩蕩一江淡水資源都被驅趕到大海中去了,換來的是第二年上下游的偏干旱。
中國大陸上空多年平均含水汽總量為1445億m3,總降水量約是6萬億m3,44%轉變?yōu)榈乇韽搅髁浚乇韽搅髁考s為2.7萬億m3[9],可見雨水的直接應用是很有潛力的。在2.7萬億m3的地表徑流中,每年大約有1/4~1/3作為洪水排泄到海洋中去。大約有7000~9000萬m3的洪水,雖然被已建水庫攔蓄了一部分(最大容量5200萬m3),但是每年季節(jié)性的洪水由南向北,從2—3月份開始到8—9月份終止,依次從珠江、長江、淮河、黃河、海河、松遼河按照不同的概率發(fā)生。同時春旱、夏旱、秋旱,在北方、南方交替發(fā)生,而西北地區(qū)是長年干旱的。這種季節(jié)性的水量空間分布的不均衡性,使得我們不得不在建設了許多水庫的前提下,考慮用系統(tǒng)論的思想[10],水系網(wǎng)絡化的對策來均衡水量。