李强坤,韩金旭,2,王友芝,张翔宇
(1.黄河水利委员会黄河水利科学研究院,450003,郑州;2.中国水利水电科学研究院,100038,北京)
黄河流域是我国重要的生态屏障、农产品主产区和能源聚集区,以占全国2%的水资源,支撑了全国15%的人口、15%的耕地面积和14%的GDP,在我国经济社会发展和生态安全中占有十分重要的地位。黄河流域水资源短缺,多年平均水资源总量647 亿m3,人均水资源408 m3,仅为全国平均水平的1/5,水资源开发利用率远超40%的生态警戒线。2019 年9月18 日,习近平总书记在黄河流域生态保护和高质量发展座谈会上发出 “让黄河成为造福人民的幸福河”的伟大号召,黄河流域生态保护和高质量发展上升为重大国家战略。面对新的发展机遇,回顾黄河流域水资源管理和节水实践,加强全流域水资源节约集约利用,坚持节水优先、量水而行,全面实施深度节水控水行动,是深入推进黄河流域生态保护和高质量发展国家战略的重要举措。
黄河流域水资源开发利用历史悠久。早在夏商时期,陕西彬县、旬邑就开始引水灌溉。战国时期秦国兴修郑国渠引泾水灌溉农田。秦汉时期河套地区开辟秦渠、汉渠等引黄灌溉,变荒漠为良田。20 世纪20 年代,李仪祉先生在陕西主持修建泾惠渠等“关中八惠”,成为国内较早的一批近代灌溉工程。受生产力限制,黄河流域灌溉事业发展十分缓慢,新中国成立前,全流域灌溉面积仅有约1 000万亩(1 亩=1/15 hm2,下同)。新中国成立后,黄河治理开发进入崭新的历史时期。1952 年河南新乡人民胜利渠引黄闸建成引水,拉开了黄河下游引黄灌溉的序幕。20 世纪60 年代至70 年代,黄河农业灌溉进入发展高潮,至1980 年黄河水资源有效灌溉面积达8 000 万亩。截至2019 年年底,黄河流域及下游引黄灌区有效灌溉面积已达1.29 亿亩。详见图1。
1950 年黄河流域供水总量约为120 亿m3,随着国民经济发展,到1980 年增长至446 亿m3,2000 年 为480.7 亿m3,2020 年达到536 亿m3。黄河流域近40 年用水量变化见图2。供水规模不断增加导致黄河流域长期维持较高的水资源开发利用强度。2001—2020 年流域地表水资源平均开发利用率为80.1%,甘肃、宁夏、内蒙古、山东等省(自治区)超指标引水现象频发;平原区地下水开采量已达到可开采量的90%以上,水资源超载风险居高不下。2020 年12 月,水利部确定黄河地表水超载地市13 个,地下水超载县级行政区62 个,涉及除青海、四川外的沿黄7 省(自治区)。
图1 黄河流域内及下游引黄灌区农田有效灌溉面积变化
图2 1980—2020 年黄河流域用水总量变化
随着经济社会快速发展,用水规模迅速增长,黄河流域水资源供需矛盾不断加剧。1972—1986 年15 年间,黄河有10 年出现断流,严重危及下游用水、防洪及河道生态安全。为了平衡流域上下游用水关系,抑制用水需求过快增长,1987 年国务院批准通过《黄河可供水量分配方案》(简称 “八七”分水方案),成为国内第一个大江大河水量分配方案,为黄河流域水资源管理和统一调度制度体系构建奠定了基础。1998 年,原国家计委、水利部联合颁布实施《黄河水量调度管理办法》,2006 年《黄河水量调度条例》开始施行,2007 年水利部颁布实施《黄河水量调度条例实施细则(试行)》,2014年国家防总颁布《黄河干流抗旱应急调度预案》等,进一步明确了黄河水量调度原则、方式以及调度方案编制的程序、调度执行的精度等,黄河水资源管理制度体系日臻完善。通过实行用水总量和断面下泄流量双控制,倒逼流域各省(自治区)调整产业结构、严控用水强度、提升用水效率,不仅取得了黄河22 年不断流的伟大成绩,也极大地促进了水资源节约。流域用水总量年均增长率从1985—2000 年的1.3%降低到2000—2020 年的0.5%,以用水规模的近零增长实现了GDP增长7 倍以上,流域用水效率提升速度领跑全国。
为应对水资源危机,黄河流域根据自身用水特点,以农业节水为重点开展节水实践与探索,大致可以划分为以下四个阶段。
新中国成立后,黄河流域开展了大规模的灌溉工程建设,灌溉面积迅猛增长,但节水意识十分淡薄。流域各省份主要围绕提高灌溉效率探索开展了计划用水和水费征收工作。
初期计划用水方面,主要解决公平性问题。1954 年宁夏唐徕渠试行计划用水,大大提高了配水效率。人民胜利渠灌区通过实行计划用水,每亩净灌溉水量从1952 年的406 m3下降到1955 年的250 m3。此后,全国灌溉工作会议提出要推行计划用水,合理利用水利资源,计划用水工作在全流域全面展开。
水费征收方面,1950 年山西省明确要求灌溉、排水、防洪等开支费用,原则由受益村庄按照实际受益面积、次数等负担水费;1964 年陕西泾惠渠灌区实行按量计收水费。1965 年国务院批转《水利工程水费征收使用和管理试行办法》,明确农业水费由各省份结合当地情况制定。
由于这一阶段农田灌溉重建轻管、重骨干轻配套,水费标准严重偏低,以致灌区无序引水、大水漫灌,灌溉用水效率低下,随之带来农田盐渍化等次生问题,并直接导致了20 世纪70 年代起黄河断流频发。
改革开放后,黄河流域农田水利工程建设进入巩固发展时期,节水意识日渐增强,流域节水从完善灌区工程配套向细化管理方面推进。
在前期骨干工程建设的基础上,各地加强对灌区灌排系统、水利工程配套设施建设,并开展渠道衬砌等节水工程建设。从1975 年到1997 年,内蒙古河套灌区先后两次进行总排干沟及其排水体系改建,完善灌排配套工程;1988 年山东韩墩灌区被水利部列为大型灌区节水技术改造试点;1998年全国启动大型灌区续建配套与节水改造项目,流域大型灌区全面进入节水提升阶段。井渠结合灌溉、补源灌溉、沟引提灌、低压管道灌溉等节水灌溉技术在各省份推广应用,U 形、矩形等各类衬砌渠道也得到大力推广。
加强计划用水配水与水费征收成为灌区管理节水的有效方式。为控制用水总量,1981 年河南引黄灌区推行用水签票制,签票由水利部黄河水利委员会(以下简称黄委)统一印制,凭票用水。1986 年,山东位山灌区探索实行分级供水制度,管理处从干渠分水段计量供水到县(市),县(市)供水到乡镇,乡镇配水到村,并对干渠确权发证。通过用水管控、缩小供水单元等提高水资源配置效率。水费征收进一步规范,各地有针对性地探索了提高水价、按方收费、分级水费、分时区别水费、基本水费加计量水费等多种制度,推进灌区运管维护进入良性循环。
尽管节水意识有所增强,但该阶段农业用水效率依然偏低。据1985年统计资料,兰州—河口镇区间灌区、下游人民胜利渠灌区每亩毛灌溉定额分别为896 m3和700 m3以上。到1998 年,山东打渔张灌区、宁夏青铜峡灌区灌溉水利用系数仅为0.25 和0.21。因此流域用水总量依然快速增长,1988—1999 年11 年间流域用水总量增加了59 亿m3,下游断流问题更加严重。
随着黄河水资源统一调度的实施,流域用水总量控制效果凸显。以大型灌区续建配套与节水改造为契机,灌区持续推动渠道衬砌、灌排系统改造等,广泛应用喷灌、滴灌等高效节水灌溉技术,流域农业节水能力稳步提升。节水型社会建设试点全面铺开,黄河流域由单纯的农业节水转入全社会、全行业节水的新阶段。
随着国家西部开发战略的实施,2000 年后黄河流域能源行业用水需求急剧增长。为应对用水结构变化,黄委向宁夏回族自治区水利厅、内蒙古自治区水利厅提出以“投资节水、转让水权” 的方式开展农业用水水权转让的建议。自2003 年起,按照“节水、压超、转让、增效”和“可计量、可考核、可控制”的原则,宁夏、内蒙古开展了水权转让试点工作。截至目前,黄河流域共审批水权转让项目165 个,审批水量5.589 亿m3,其中黄委审批水权转让项目64 个,审批水量3.523 亿m3,宁夏、内蒙古水行政主管部门审批水权转让项目101 个,审批水量2.066亿m3。与此同时流域内甘肃、陕西、河南等省份也先后开展了多种形式的水权转让探索。水权转让制度的构建,极大刺激了社会资本投资节水的积极性,提高了黄河灌区农业节水水平,有效缓解了区域工业用水紧张状况。
2012 年国务院发布《关于实行最严格水资源管理制度的意见》,提出“三条红线”“四项制度”,明确水资源开发利用和节约保护的控制指标及阶段性目标。随着“节水优先”方针的贯彻落实以及黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略的实施,黄河流域水资源节约与保护受到空前关注。2021 年国家发展改革委、水利部等五部门联合印发《黄河流域水资源节约集约利用实施方案》,水利部印发《关于实施黄河流域深度节水控水行动的意见》,标志着黄河水资源节约向着全面、系统、纵深方向发展。水资源安全与粮食安全、能源安全、生态安全协同推进成为黄河流域节水的重要考虑。农业方面,在原有节水措施的基础上,通过田间节水、农业水价改革、末端用水计量、水权水市场等综合手段提高用水效率,节水的生态环境效应成为研究热点;工业方面,通过节水评价、行业准入、计划用水等,推动节水减排;节水型社会建设方面,开展合同节水、节水型机关创建等,全面完成节水型社会建设试点和县域节水型社会达标建设,增强节水意识,强化节水效果。
2016—2020 年黄河年均用水总量528.5 亿m3,总耗水量427.3 亿m3,相较于2001—2005 年分别增长了14.5%和19.7%。从增长速率来看,2006—2010 年、2011—2015 年、2016—2020 年用水总量分别较上一个5 年增长8.4%、6.4%和-0.8%,耗水量分别增长9.4%、9.1%和0.3%。黄河水资源刚性约束作用逐步显现,用水总量增长趋势得到有效遏制。
2020 年黄河流域万元工业增加值用水量为19.6 m3,约为全国平均值的60%,流域8 省(自治区)(不含四川)万元工业增加值用水量均小于全国平均值,处于全国领先水平。流域灌溉水利用系数为0.6,略高于全国平均值;亩均灌溉用水量291 m3,考虑有效降雨后,仍处于全国先进水平。城镇及农村人均生活用水量约相当于全国平均值的3/4,用水效率均优于全国平均水平。
自2001 年开展节水型社会建设以来,黄河流域片建成27 个国家级节水型社会建设试点,在全国占比超过1/4;建成92 个省级节水型社会建设试点,占省级试点的1/2,宁夏成为全国唯一一个省域国家级节水型社会试点。全面完成448 个县域节水型社会达标建设工作,以校园和机关为重点积极推进合同节水和节水型机关建设,全社会节水意识显著增强。
根据全国第三次水资源调查评价(1956—2016 年),黄河天然径流量490.0 亿m3,相较于第一次(1919—1975 年)、第二次(1956—2000 年)水资源调查评价分别减少了90 亿m3、44.8 亿m3。随着“一带一路”建设以及黄河流域生态保护和高质量发展等一系列国家战略的实施,流域旺盛的水资源需求仍将维持。据预测,在强化节水方案下,到2035 年黄河流域河道外国民经济仍将缺水133 亿m3,水资源供需矛盾依然突出。坚持节水优先,强化用水管控,加强重点行业节水,开源节流,实现用水方式由粗放低效向节约集约的根本转变,是缓解黄河流域水资源紧缺、支撑流域经济社会可持续发展必须长期坚持的重要举措。
坚持生态优先理念,制定干流及支流主要断面生态流量标准,明确地下水双控指标。按照“大稳定、小调整”的原则科学调整“八七”分水方案,以水资源统一调度为基础,强化黄河用水总量控制,把可供水量作为最大刚性约束,严格落实“四水四定”。有序推进黄河流域高耗水工业和服务业强制性用水定额,持续开展省级用水定额实施情况评估,切实发挥定额标准在控制用水总量、提升用水效率方面的作用。以计划用水、取水许可为抓手,加强动态监管,规范取用水秩序;强化节水评价在取水许可审批与换发证中的约束作用,从严叫停节水评价不通过项目;对黄河流域水资源超载地区暂停新增取水许可。
受人均财力限制,黄河流域农业节水投入长期不足。据统计,截至2019年黄河流域节水灌溉率约69.3%,其中高效节水灌溉占比约39.1%,加强节水基础设施建设仍是农业节水工作重点。相关研究结果表明,以2019 年为现状年,到2035 年黄河流域农业用水节水潜力约为21.25 亿m3/a,占全流域用水节水潜力的83.8%;根据黄委节约用水中心测算,34 处大型灌区节水改造可形成15.84 亿m3节水能力,农业仍是流域节水重点领域。从不同区域来看,黄河上游宁蒙灌区要深入落实“以水定地”,严格控制灌溉规模,继续加强大中型灌区续建配套与节水改造,通过优化种植结构、压减高耗水作物种植面积巩固节水成果。中游汾渭平原是流域地下水超载严重区域,要通过轮耕轮作、核减不合理灌溉面积等严格保护地下水。下游流域外黄淮海平原引黄灌区是黄河水资源的净消耗区,通过长江水和黄河水、地表水和地下水等统筹调度,严控引黄灌溉规模,加强灌区提升改造,提高灌区现代化水平。
根据水利部、国家发展改革委《关于印发“十四五”用水总量和强度双控目标的通知》,黄河流域相关8省(自治区)(不含四川)到2025 年新增非常规水利用规模不低于10 亿m3。2020 年流域非常规水供水比例仅占3.45%,城市再生水利用率仍然偏低。黄河流域煤炭储量丰富,据统计,到2030 年流域7 个大煤炭基地可利用矿井水量约9.05 亿m3,潜力巨大。以再生水、雨洪水、矿井水等为重点,因地制宜开发利用非常规水源,研究建立“收集-储存-输送-处理-配置-再利用”的全链条技术体系,推进沿黄工业园区内企业间串联、分质、循环用水设施建设,将非常规水纳入水资源统一配置是解决区域及流域水问题的有效途径。
目前,黄河流域规模以上取水口在线监测尚未实现全覆盖,地下水监测基础薄弱。为进一步实行总量控制,要加快实现黄河干流和重要支流、重点监控用水单位、水资源超载地区、河流跨行政区界断面、水量分配重要控制断面等在线计量全覆盖。同时,加快黄河水资源节约集约立法工作,把节水作为约束性指标纳入地方党委政府政绩考核,探索开展用水节水统计体系,强化用水户的节水主体责任。持续完善水价促进机制,探索节水补贴政策,细化用水权制度改革,拓展水权交易范畴,充分发挥市场在资源配置中的决定性作用。