李 杨
(辽宁省辽阳市水资源管理局,辽宁 辽阳 111000)
中国拥有约50000 条河流,包括1500 条流域面积大于1000 km2的河流。主要河流系统由七条主要河流组成:长江、黄河、珠江、淮河、海河、辽河、松花江,见表1。全国河流年平均径流量约为2.7115×1012m3。几千年来,这些河流为国家提供了大量的水资源,并滋养了中国人民。然而,在中国的水资源和河流径流量,一直以来就有固有的短缺,全国人均水资源量只有2200 m3,目前约为世界平均水平的1/4。另外,河流径流量的自然分布在时间和空间上有很大的变化。大约70%的年降水集中在汛期,从6 月持续至9 月,在大多数地区,年降水量的急剧变化往往会导致连续多年的潮湿年或干燥的年[1]。在长江以北的地区,土地面积占全国总面积的63.5%,水资源量仅占总数的19%。此外,在许多地区,特别是西部地区,土壤侵蚀严重,许多河流产生了大量的泥沙。例如,从1916 年~1960 年,黄河中游三门峡站年平均输沙量为16 亿t。由于黄河中下游的大量泥沙,导致下游河道严重淤积,形成了一条栖息的河道。河流径流量的时空分布极不均匀和河流的大量泥沙,是夏季频繁洪涝灾害和秋季干旱的根本原因,导致了河道复杂的演变过程。这严重威胁着社会经济的发展和人类的生态环境。洪水和干旱造成的伤害、死亡和财产损失在中国所有的自然灾害中排名第一。因此,自古以来,中国就实施了对河流的管理、发展和驯服,并在过去的几十年里达到了前所未有的规模[2]。
表1 中国七条主要河流的数据
河流管理的目的是通过合理利用水资源和能源,防止自然灾害,促进社会经济发展,改善生态系统[3]。通过大坝、堤防、护岸建设、培训工作等,河流管理主要涉及流域管理,重点放在土壤和水保护、河道整治与河流中的水资源管理。其中河流的调节,特别是大坝的建设,在河流流域的变化中起着关键的作用。在过去的五年里,中国在河流管理方面做出了巨大努力,取得了举世瞩目的成就:
1)已建成85000 多座大坝和水库,总蓄水量为5.1×1011m3,共250000 km 的堤防已经建造和升级。七大流域建立了初步的防洪体系。它可以保护4 亿个城市、470 个城市、3330 万km 农田和一些重要的铁路、公路、油田等,从正常的洪水灾害所造成的灾害。通过河道管理与其他措施,供水能力由1949 年的1×1011m3增加到2000 年的553×1011m3,确保农业、林业和畜牧业灌溉面积的增加,使全国灌溉面积从1.6×107hm2增加到5.33×107hm2。
2)河流的水能资源已大规模开发利用。2003 年底,水电发电达到827 亿kW·h,占全国总发电的17%。
3)自1980 年初以来,一个大型的水土保持计划已启动。到现在8.60×105km2的侵蚀面积已得到控制。其中有1.3×107hm2基本农田,4.8×107hm2林地和4.3×106hm2的草原。此外,建设了一批水土保持工程项目。由于黄土高原水土保持的做法,将黄河中游的年输沙量减少了3×108t,从而改善了当地生态系统,提高了粮食产量。
4)通过水库的调节和河道和河口的规划提高通航能力,发展水库渔业、旅游和娱乐业等等。
目前,我国的河流管理基本上仍然是处于初级阶段。可持续的河流管理不仅需要解决许多问题,而且河流管理的活动也给生态环境带来了一定的负面影响[4]。主要的问题如下:
(1)防洪标准低
50%的城市防洪工程和60%的海堤防洪工程尚未完成由部门规定计划的标准。没用可靠的对策处理特殊或极端洪水的情况。经过多年的经营,50%堤防及40%水库老化到一定程度,存在一些不足和问题。防洪和保留区的建设与管理滞后于要求。
(2)水库和湖泊中的储存容量损耗
黄河盆地601 个大中型水库总储存容量是5.23×1011m3,直到1989 年,总储存容量的21%已经丧失了,由于泥沙沉降。在黄河盆地,对于总储存容量为2.05×1010m3的11931 个水库, 水库年平均淤积达到1.40×108m3,对应的年损失率为0.68%。随着过度开垦的累积,一些湖泊的体积和面积减少了。洞庭湖体积和表面积分别从1949 年的2.93×1010m3和4350 km2减少到1978 年的1.74×109m3和 2691 km2,鄱阳湖分别从1953 年的 3.73×1010m3和 5190 km2减少到 1976 年的 2.98×109m3和3914 km2。存储容量的损失降低了水环境容量,加剧了洪水和生态恶化的风险[5]。
(3)河道萎缩
过去的20 年里,在黄河下游,上游水库的调节使洪水的峰值大幅下降,这样导致沉积物在河流主河道中的沉积。加上沿河洪泛区的不合理开垦,这引起了河道的萎缩。洪水运输和输沙的河流容量急剧减少。平滩流量从1970 年的7000 m3/s 减少到目前的2600 m3/s~3000 m3/s。河道萎缩,以及上游水的过度开采,使黄河下游在一些非汛期干涸,恶化水生态系统。类似的现象也发生在渭河下游河道。
(4)流域内土壤侵蚀严重
目前,全国土壤侵蚀总面积达到3.56×106hm2,占我国总领土的37%,年土壤侵蚀量为5×109t,严重的土壤侵蚀导致:在过去的50 年里,耕地年损失超过66×103hm2,草原退化面积总共达到1×106km2,从1990 年起,每年的沙漠化达到2.46×103km2,和水库和河道的淤积降低了他们的防洪调度和运输能力等等。侵蚀区生态退化加剧贫困。中国超过90%的贫困群众生活在这样的地区[6]。
(5)河流水质污染较严重
评估了长江上游总长度为1.21×105km 的河段表明其中14.2%的水属于4 级和24.4%在5 级或更糟[7]。
尤其河流水质污染已经表明了大坝建设和水库淹没对我国生态系统的负面影响:
1)大量的移民安置——在过去半个世纪里,移民安置总人口约占总人口的1500 万人,这消耗了大量的资金,造成了生态系统新的破坏。如森林砍伐、过度开垦、围垦等。
2)河流的不利变动制度——如上所述的河道萎缩,下游河道退化,这些都可能影响河道的稳定、防洪和通航。
3)水质恶化——水库的自净能力降低,污染物和毒物吸附在水库底部的泥沙上。
4)自然景观和文化遗产的损失——例如,44 个考古遗址和古遗址被淹没在三峡工程水库里。
5)对某些保护动植物物种的有害影响,尤其是稀有物种。例如,由于葛洲坝工程,中华鲟和中华海豚的习性在一定程度上改变了。
6)诱发地震活动及其他相关环境地质灾害,如滑坡和岸体的解体等。
很长一段时间,人们倾向于过度开发河流和水资源,而不考虑其不利的结果,通过管理河流抵御洪水和干旱,引起了一系列的问题和对生态系统、社会和经济的负面影响。中国河道管理的历史与实践以及在这一领域的成就和问题启示我们有必要改变传统的理念,并发现了一种新的可持续发展的河流管理理念,从而实现人与自然的和谐相处。这意味着有必要从以工程项目为基础的河流管理转变为面向资源本身的河流流域管理,强调保护和改善生态系统[8]。
必须从主要建设防洪工程转变为建立防洪减灾体系,包括结构和非结构措施、技术和社会经济途径,以改变防洪减灾战略实现人类与洪水的和谐。应优先考虑生态效益方案[9]。
在水资源配置中,应保证生态系统的需水。它包括:森林、草地等自然植被的需水量、水土保持用水量、河流的基流,保持水与沉积物的平衡,保持多样性,还需补充地下水所需的水。
为了缓解水资源短缺,改善华北地区的生态系统,南水北调流域调水管理方案已启动,工程措施已建设。水要通过三条路线转移:
(1)东线-从江苏扬州江都水利枢纽提水,途径江苏、山东、河北三省,向华北地区输送生产生活用水的国家级跨省界区域工程。
(2)中线-中线工程可调水量按丹江口水库后期规模完建,正常蓄水位170 m 条件下,考虑2020 年发展水平在汉江中下游适当做些补偿工程,保证调出区工农业发展、航运及环境用水后,多年平均可调出水量141.4 亿m3,一般枯水年(保证率75%),可调出水量约 110 亿 m3。
(3)西线-四川长江上游支流雅砻江、大渡河等长江水系调水,至黄河上游青、甘、宁、蒙、陕、晋等地的长距离调水工程,是补充黄河上游水资源不足,解决我国西北地区干旱缺水,促进黄河治理开发的重大战略工程。
应加强水土保持,特别是水土流失区的水土保持。这可以保护当地的生态系统,提高农作物产量,减少泥沙进入河流,并增加在旱季的河流流量等。从2000 年至2010 年,土壤侵蚀区的控制面积将增加5.50×103km2。这里控制侵蚀和保护土壤的主要方法是全面的流域管理与检查大坝系统,作为一个关键的控制措施。到目前为止,已经建设了1.13×105个淤地坝和控制了1.66×105km2侵蚀面积。淤地坝具有拦截泥沙与形成农田的双重作用,见图1。淤地坝使环境质量得到改善,当地居民收入显著增长。
图1 淤地坝和其后面形成的耕地
水库移民安置应根据以人为本的原则,并根据管理经济学和社会学的规则。对高坝大库的选址应考虑耕地淹没和移民的压力,并制定一系列的优惠政策和措施。其中最重要的是发展导向移民政策,这意味着拆迁安置方案不应该仅仅是一种补偿操作,但也应该能够提高移民的生活水平[10]。
从管道治理到源头控制的污染控制策略,包括点源、非点源和内部污染源的综合治理,发展循环经济,减少污染物总量。水工程的规划、设计、施工和运行,应根据生态友好原则进行创新,以减少对生态系统的不利影响。
河流管理是国家水资源管理的基本组成部分,我们必须从主要建设防洪工程转变为建立防洪减灾体系,包括结构和非结构措施、技术和社会经济途径,以改变防洪减灾战略实现人类与洪水的和谐,应优先考虑创新生态效益方案。有必要从以工程项目为基础的河流管理转变为面向资源本身的河流流域管理,强调保护和改善生态系统。应该创新河流管理理念,达到人与自然和谐相处,从而使环境质量得到改善,使人们安居乐业。