寻求南水北调西线项目的替代性方案

周民良

(1.中国社会科学院大学 应用经济学院,北京 102488; 2.中国社会科学院 工业经济研究所,北京 100006)

在协调南北地区经济社会发展关系中,南水北调是一个绕不过的重要课题。2021年5月,习近平总书记在考察河南南阳时,针对南水北调工程建设与管理明确指出,进入新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局,形成全国统一大市场和畅通的国内大循环,促进南北方协调发展,需要水资源的有力支撑［1］。党的二十大报告进一步提出:“在关系安全发展的领域加快补齐短板,提升战略性资源供应保障能力。”［2］这些重大论断,应成为国家水资源重大政策和部署、管理与执行的行动指南。

根据国务院新闻办公室2019年12月12日的新闻发布会,南水北调西线工程还在论证之中［3］。基于习近平总书记倡导的“作决策一定要开展可行性研究,多方听取意见,综合评判,科学取舍”思维,在党中央提出长江经济带“共抓大保护,不搞大开发”背景下,对南水北调西线工程加以重新审视很有必要。这里,笔者建议,可不上南水北调西线工程项目,寻求南水北调西线工程的替代性方案。具体建议是把黄河水资源更多留在西北,满足西北用水需求,更好地发挥南水北调中线、东线工程调水潜力,让长江之水双管齐下,满足黄河下游与海河流域用水需求。

一、南水北调工程战略意义十分重大

对中国这样一个水资源分布不均的国家来说,实施南水北调工程对缓解北方的用水问题关系重大。2021年8月公布的第三次土地调查数据显示,全国耕地的64%分布在秦岭—淮河以北地区,但北方的水资源只占全国的19%,土地与水资源在北方的匹配程度更差。黄河总长度为5 464千米,与长江总长度6 280千米差距不大,但是黄河径流量却只有长江径流量的1/19。根据刘昌明等人研究,黄河流域地表水开发利用率和消耗率已经达到86%和71%,处于超负荷供水和用水状态［4］。按照公开发表的国际标准,人均水资源低于3 000立方米为轻度缺水,低于2 000立方米为中度缺水,低于1 000立方米为重度缺水,低于500立方米为极度缺水进行判断,黄河流域到华北平原一线水资源短缺严重。2019年,全国人均水资源量2 077.7立方米,但黄河流域的宁夏、山西、河南、山东的人均水资源量只有182.2立方米、261.3立方米、175.2立方米、194.1立方米;海河流域的北京、天津、河北三省(市)人均水资源量只有114.2立方米、51.9立方米、149.9立方米,全部都在极度缺水地区行列。如果考虑到结构性分布不均问题,北方一些地区缺水问题更为突出。比如,甘肃、陕西两省人均水资源拥有量超过1 000立方米,但主要集中分布在秦岭—淮河线分水岭以南的甘肃甘南、陕西陕南地区。支撑甘肃、陕西经济发展的河西走廊、关中平原地区,则缺水较为严重。

水资源是天赋资源,因地而异,世界各国之间、不同国家的区域之间差距较大。在应对水资源短缺上,好的应对办法不多。其中一个重要的应对方式,就是移民。过于干旱的区域绿色生产率水平较低,不能滋养更多的人口,也不能很好地支援经济发展,移民是应对干旱气候被动调整的,但也是符合规律性的有效自主调整。世界银行的研究发现,1970年到2000年间,各国国内人口迁移总数的10%与干旱相关。中东、北非是世界上干旱程度最高的地区,也是世界上被迫迁移人口比重最高的地区。世界银行的数据显示,全球大约有700万难民,其中270万来自干旱程度最高的中东到北非地区［5］。

与移民措施相对应的,是移水或者改变水质措施。这就是,采取跨区域调水和海水淡化等工程措施,以增加对缺水地区的水资源供给。与此关联的,在进行跨区域调水工程项目规划时,缺水区域的水资源需求、富水区域的水资源可供数量与调水成本、海水淡化成本等等,都成为项目论证与建设时需要考虑的重要因素。

就我国南北之间水资源与人口、经济的不平衡分布来看,南北之间的水资源差距悬殊,对北方经济社会发展形成瓶颈制约。新中国成立以后的较长时期,许多北方城市都面临着城市与乡村争水、工业与农业争水、生产与生活争水等尴尬局面,水资源供给与区域发展间的矛盾比较突出,跨地区调水的重要性日益凸显。1952年秋,毛泽东主席视察黄河,对黄河水利委员会的同志说:“南方水多,北方水少,如有可能,借点水来也是可以的。”这一论述,显示了开国领袖的远见卓识。把规模庞大的人口从缺水的北方迁移到富水的南方,将给南方带来巨大的人口压力,同时北方还可能会出现土地荒芜、城乡凋敝的景象。相反,把长江流域的水以河流、运河等形式调运到北方,则可以增量扩大北方的水资源供给,实现水资源与人口和经济分布的相对均衡。同时,在南方多水年份,向北方调水还可缓解长江流域防洪防涝压力。1958年,《中共中央关于水利工作的指示》指出,“除了各地区进行的规划工作外,全国范围的较长远的水利规划,首先是以南水(主要指长江水系)北调为主要目的的,即将江、淮、河、汉、海各流域联系为统一的水利系统规划,应即加速制订”［6］。

自毛泽东以后,党和国家主要领导人邓小平、江泽民、胡锦涛、习近平都高度关心南水北调工作,做出了一系列重要指示和批示。2002年,中央审议并通过了《南水北调工程总体规划》。2002年12月,南水北调工程正式开工建设。2013年11月、2014年12月,南水北调东线工程和中线工程正式通水。近年来的调水实践表明,南水北调中线、东线工程在缓解北方水的供需缺口方面发挥了重要作用。

世界上有不少大陆或者大国,都通过跨地区或者跨流域调水项目,把富水地区与缺水地区通过隧洞、运河、高架桥、管道连接在一起,实现一定距离的有效输水。除了中国的南水北调项目外,非洲有莱索托高原调水项目(Lesotho Highlands Water Project),把水资源从莱索托的高山调到南非的Gauteng省;美国有把科罗拉多河水调到圣迭戈的输水项目;印度也有河流连通工程(Interlinking Rivers Project)。一些英国与印度学者认为,跨流域调水项目(Interbasin Water Transfer ——IBWT)作为一种缓解水资源短缺的供给端解决方案,正越来越受到发展中国家的欢迎［7］。

当然,南水北调工程整体战略意义重大,不等于说《南水北调工程总体规划》中的任何一条调水线路都价值巨大,非建设不可。对长距离跨流域调水工程项目,因涉及评价因素较多,参照系各不相同,国际上没有完全一致的看法,发达国家与发展中国家之间观点也差异较大,需要各国根据自身国情慎重决策。尤其是在市场用水供需变化调整、建设工程造价上升情况下,对南水北调西线项目之类的巨大工程从国际视野、国家全局重新加以审视,变得十分必要。

二、南水北调西线工程地质风险巨大

相对于南水北调中线和东线工程而言,南水北调西线工程地质风险巨大。

按照规划,南水北调将建设东、中、西三线,其中,东线最初设计年调水量148亿立方米,中线设计调水量130亿立方米,西线设计调水量170亿立方米。近期又有学者提出240亿立方米甚至300亿立方米的调水量,分别接近和超过东线与中线设计调水量之和。在中线、东线工程已经建成运营的背景下,社会对西线工程表达关注可以理解,但科技界对西线工程存在异议也由来已久。根据目前公开披露的信息,西线工程有两条路线:一条路线是从长江流域引水到新疆,也就是所谓的藏水入疆计划,有人称之为红旗河工程;另一条路线是从长江流域引水到黄河上游并注水入黄河,利用黄河河道自流,满足沿线城市和农村的人口与产业需求。这两种方案可行性都值得怀疑。笔者认为,西线工程的关键问题不在于比选项目,而在于西线工程建设在地震带上,存在巨大的工程地质风险。

学术界通过多年研究后的普遍共识是,由于印度板块与欧亚大陆板块碰撞,青藏高原处于活跃上升阶段,青藏高原边缘属于地震活跃带。近几十年来,造成严重灾难的地震灾害发生在这一区域。与此同时,这一区域的滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害频频发生,威胁城乡建设与交通线,进而影响到经济社会发展。无论是藏水入疆还是引江济黄,都从青藏高原东缘的西南地区引水到西北,存在着较大地质风险。与此同时,工程施工也会对山体造成破坏。倘若重大突发性地震发生,对南水北调西线工程造成的破坏性甚至毁灭性影响会即时形成。

迄今为止,人类对地震灾害的防范能力有限。不少人口众多国土面积狭小的多震国家如日本,只能通过工程防震设计与事后救援减少损失。对于国土面积辽阔的中国来说,建设项目的空间回旋余地较大,应通过事先的科学规划设计,尽可能避免重大工程建在地震带上,尽可能减少地质灾害冲击到建设项目。

2007年1月10日,《科学时报》发表文章《从南水北调西线大争论看公共事务决策》一文,揭示出地质学家对南水北调西线项目的担忧［8］。根据《科学时报》的文章提供的信息,中国科学院院士刘宝珺曾指出,南水北调西线工程地处横断山北段,受控于大旋转、大推覆、大走滑的构造活动背景;中国地质调查局陈智梁研究员也曾提出,西线工程处于重要的地震活动带、中高强度断裂带,发生中强震的风险较大。《科学时报》在同一篇文章中还披露,调水核心区的雅砻江支流鲜水河断裂带为我国西部的强震带。有人做过统计分析,自1901年以来发生7级以上地震3次,6～6.9级地震6次。鲜水河边的炉霍县1973年发生7.6级大地震,全城夷为平地。另有数据显示,1915年以来,川青地块内部就已发生5级以上地震23次。

《南水北调西线工程规划纲要》曾对西线调水工程区的地质状况做了这样的描述:“调水工程区位于青藏高原东南部,地质条件比较复杂。该区地层主要为三叠系,多为陡倾岩层,褶皱非常强烈,活动断裂较为发育,以北西向断裂为主,大多具有明显的分段活动特征;该区处于可可西里—金沙江地震带内,该地震带为青藏高原地震区强震带之一。”

人们之所以重视水利工程的地质可行性评价,是因为强地震造成水利工程毁坏的事件屡见不鲜。1917年建成的美国加州Sheffield 大坝安全运行只有8年,1925年6月距大坝11.2千米发生6.3级地震,导致长约128米的大坝中段滑向下游。2008年,四川汶川发生8.0级地震,造成重大人员伤亡与经济损失,影响范围波及四川、陕西、甘肃等省份,造成长江流域的2 300多座水库受损。水利部估计,考虑到水利设施灾后的修复重建、应急除险等费用,需要花费资金360亿元左右［9］。2013年4月20日,四川芦山发生6.1级地震,再次造成人员伤亡与经济损失。其中,灾区34座水库受损,1 989处供水工程不同程度受损。

对大型水利工程建设进行严格的地质风险评价,是一条普遍适用的国际规则。许多管理和咨询机构在做大型水利工程评价时,都把地质稳定与否作为项目可行性论证的优先因素。世界卫生组织(WHO)强调,在进行水供给体系区位决定与设计(location of sources and the design of water-supply system)中,尤其是在汇水区(catchment)、水库(reservoir)、水泵站与水处理工厂(pumping and treatment plants)和布局体系(distribution system)规划与设计时,必须考虑到地震、洪涝、滑坡、森林火灾等灾害的影响,以建设和保护大规模、集中化的供给设施(establishing and protecting large-scale,centralized supplies)［10］。鉴于日本是一个多震国家,世界银行在日本专门设立灾害风险管理中心(World Bank Disaster Risk Management Hub),加强对包括供水在内的工程项目管理。美国加利福尼亚州在推动该州水危机管理中,专门就“供水可信度与地震风险”(water reliability and seismic risk)进行公开听证;美国环境署(EPA)在指导水和废水处理设施建设时,甚至专门设计了震后恢复指南(Earthquake Resilience Guide)。

在南水北调论证中,有学者曾把南水北调西线与川藏公路的工程风险相比较。客观地说,南水北调西线项目与川藏公路不具备可比性。同等条件下,发生大地震对川藏公路多造成地面破坏,修复成本较低。而且,川藏公路一旦因地震影响难以通行时,可以变通性地采取其他运输方式(比如航空、铁路运输)或者改换运输线路加以解决。但南水北调西线项目一旦建成,若因地震等原因造成供水管线破坏,山体内部或者地下工程修复难度极大,同时需求端用水需求得不到满足,造成的双重损失恐怕难以弥补。

应该说,提出南水北调东、中、西三线工程时,科技界对青藏高原地震问题的认识还不够深入。但随着对青藏高原发展演化规律尤其是地震活动规律的揭示,继续坚持南水北调西线工程的传统思路并不可取。不上南水北调西线项目,契合于“君子不立于危墙之下”的中国传统安全思维,也符合趋利避害的政策管理要求。令社会公众不解的是,参与南水北调西线项目考察与论证的水利专家,都未认真回应地质学家提出的工程项目选址避开地震带风险的问题。

三、南水北调西线工程效益不高

除了工程建设风险外,评价长距离调水工程可行性的另一个观察点是经济效益,但南水北调西线工程的另一个突出短板是成本巨大,效益不高。

对重大基础设施建设项目在决策前应该进行投入产出分析,是一个人尽皆知的道理。对调水工程进行关联效益分析时,通常涉及四个方面的问题［11］:(1)直接满足需求和减少成本;(2)改善水资源供给体系的可靠性;(3)改善水质;(4)满足环境约束条件。环境污染、生物入侵、调入区输入新化学成分等因素,在调水决策前的学术研究与项目论证中常被讨论到［12］。不过,调水工程的效益问题,始终居于建设项目规划与设计的首要位置。20世纪80年代,世界水资源协会曾提出,在长距离调水中,必须综合考虑工程、经济、社会、环境效益。大型调水工程即使工程地质条件可行但经济效益较差时,同样不具备可行性。2013年,仇保兴曾指出,鉴于成本过高等因素,远距离调水工程难以实现投资收益,发达国家普遍对远距离调水工程加以限制［13］。

的确,远距离调水工程虽然引人注目,但在市场经济运行良好的发达国家,经严格论证与评估,此类调水工程受到各方质疑和政策管理节制。1964年,鉴于北美地区加拿大、美国、墨西哥三国水资源分布极不合理,北美水电联盟(NAWAPA)提议建设北美的“北水南调工程”,每年将加拿大和阿拉斯加水域的3.10亿立方米水量通过长距离输水工程异地调转到美国和墨西哥北部各州,以解决北美洲南部地区人口与产业扩张中不断增加的用水需求。这一方案提出,在Yukon,Skeena,Fraser,Peace和Columbia等河流筑坝,计划建设240座大坝和水库,修筑112条引水工程,17条引水渠和运河,预计用40年完成这一举世瞩目的建设项目,实现大规模水资源的跨国跨地区调动。除此而外,北美五大湖向外引水工程项目也不时被人提起。这些项目虽然经过论证,但最终都因经济效益因素没有付诸实施。人们通过综合评判认识到,跨地区重大调水工程除了基础水利设施需要大量投资外,提调水工程运转的能源使用成本、工程维护成本都相当巨大,但终端使用水价上涨幅度有限,不足以产生良好的效益(poorly profitable)。最终,在北美地区,只有短距离、区域性项目得以实施,产生了较好的经济效益［14］。

西线项目早期设计时,确实考虑到把调度过来的水资源用于“开发大西北大面积的沙漠平原”［15］。但从今天的视角看,项目缺乏详尽的成本收益分析,前景并不看好。学术界提出的藏水入疆项目之所以引起争议,本质并不在于澜沧江下游国家抗议与否,而在于距离过于遥远,地形地貌变化太大,要突破高山、峡谷、沙漠等重重限制,建设成本十分高昂。众人皆知,新疆广袤的沙漠地区开辟灌溉用良田存在天然缺陷:沙漠地势起伏较大,难以开展工程项目;沙漠缺乏腐殖质积累,难以直接灌溉成可用耕地;降水量少、蒸发量大,在途耗损高。因而,引雅鲁藏布江之水入疆,把沙漠变成农田并不可行,且经济成本巨大。

从长江上游引水到黄河上游,同样不具有经济合理性。从水利工程的空间分布看,引江济黄南水北调西线工程建设输水路线恰如一条抛物线。长江上游干流深谷中的部分水资源,需要持续巨大的外部能量支撑,以便提升、牵引到令人瞠目的高度“调上来”和长距离“运过去”,完成抛物线的前半段;而进入黄河河道的长江水,再遵从地球引力定律,自高向低“流下去”,完成抛物线的后半段。抛物线的后半段,也存在巨大能量损失。设计的西线引水注入黄河工程需要跋涉上千公里,穿越大量涵洞、隧道,工程量极大。据水利部原副部长张基尧的资料,西线施工沿线有大量的深埋、大断面的涵洞。在设计通过调水线路中,90%以上为引水洞涵,最长洞段长73千米,最大洞径9.58米,施工难度之大,技术要求之高,建设成本之高,世间少有［16］。长距离引水工程都存在在途损失,距离越长,渗漏、蒸发等自然耗损越大,终端增加的额外成本越高。从投资规模的庞大性、投资生成效益的滞后性、项目建成后的高昂运转成本判断,西线项目成本都高于中线与东线。鉴于农业是弱势产业,项目建成后,灌溉用水价格上调幅度有限,农业产出的效益远远难以补偿水利工程建设投资。至于与西线项目关联的发电、航运、旅游等综合能力也明显不足,难以多方面增加投资收益,南水北调西线项目事实上不大具备投资价值。

不仅如此,黄河上游缺乏成片规模化耕地可开辟为灌区。青藏高原的抬升使得青藏高原发育的河流河谷深切,河流坡降较大,由河流冲击的细沙颗粒多进入中下游形成广袤平原,除了部分黄土高原塬地和台地外,黄河上游缺乏足够多的规模化平整土地用于开辟为灌区。从调水起点到用水终点,跨越距离漫长,成本相应上升。但在长距离调水路线上,没有规模化、高大上的刚性需求用户沿途分摊成本。上游的青海、甘肃两省是全国典型的落后省份,中游的陕西、宁夏、内蒙古、山西四省(区)经济也不发达,尤其是在经济与人口增速严重放缓的情况下,黄河上游新增用水需求显著降低。如何摊销巨大的调水成本,可能难以在实践中破题。

经济稍微发达的黄河中下游用水客户,都在西线工程调水终端延伸线上。南水北调西线工程的主张者提出,可以把西线工程调取的部分水量用于解决黄河中下游的用水需求。比如,有学者提议,超过300亿立方米水中,200亿立方米用于农田灌溉和生态改善,100亿立方米用于解山西、北京、河北、天津、山东、河南长远发展中的水资源不足之困,其余用于西北(青海、甘肃、宁夏、陕西、内蒙古)城市人口的生活用水和工业用水［17］,这种认识也存在一定不足。

国家副主席韩正曾提出,要避免敞口用水、过度调水。从经济决策角度看,重大调水工程决策时,应该树立效率原则,要防范过度调水和不当调水。停止建设南水北调西线工程,符合这一原则。

四、可扩大黄河向西北调水量

提出南水北调工程,需要巨大的智慧与勇气。放弃南水北调西线工程,同样需要智慧与勇气。在放弃南水北调西线工程的前提下寻求其可行性替代方案,应该是当务之急。假如其他项目可以部分甚至完全替代西线项目,风险巨大效益不高的西线调水工程就可以在决策项目清单中彻底排除。

那么,是否有西线项目的替代方案?笔者认为,可以考虑扩大黄河向西北调水量。

黄河水资源自产数量有限,长距离供养全流域的能力不足。以《2020中国环境统计年鉴》数据看,长江区水资源量10 549.7亿立方米,而北方的黄河区水资源量只有797.5亿立方米,海河区水资源量只有221.4亿立方米。长江区的水资源量,相当于黄河区与海河区之和近10倍。研究发现,黄河流域以占全国2%的河川径流量,养育了全国12%的人口,灌溉了全国15%的耕地,支撑了全国14%的国内生产总值［18］。正因如此,黄河流域水资源不足是一个确定无疑的事实。

但加强水资源的空间配置,更好地合理化利用黄河之水,是水资源优化配置的应有之义。引黄河之水用于黄河流域生产和生活,迄今已有数千年历史。黄河流域的分水制度通过多年协商、磨合、运转,也行之有效地为沿线省(区)接受。2009年年初,在甘、晋、豫、鲁、陕五省发生严重旱灾时,管理机构调度黄河干流23.8亿立方米水量抗旱,灌溉耕地3 708万亩;2010—2011年,晋、陕、鲁、豫四省发生冬春连旱,管理机构又通过黄河调水9.1亿立方米缓解了旱情,保障了农业的持续丰收。

同时必须指出的是,优化黄河水资源空间配置时,无须完全顾首又顾尾。笔者认为,可把黄河自身调水的重点放在中上游,充分考虑水资源稀缺性与能量的消耗性。黄河发源于西北,经过黄河上游、黄河中游,经过河南、山东等下游地区,流向大海。权威专家指出,国际社会长距离调水决策的一个重要缺陷就是对跨流域调水的其他替代方案缺乏深入研究(other feasible alternatives to interbasin water transfer)［19］。如果能够将黄河之水更多地用于西北,理论上最为经济。从黄河产水空间看,60%以上的黄河流量来自兰州以上28%的上游流域。因而,增加一部分流量用于西北中上游城乡供水有可靠的资源保障。黄河中上游经过的河道,与青海、甘肃、陕西、宁夏、内蒙古诸多城市和主要农业区距离较短,调水起点到终点高差不大,调水成本低廉。以流自西北的黄河之水,济西北用水之需,投入产出效率较高,用水价格也会与各省(区)经济发展水平相匹配,这比守着黄河引长江效率要高太多。

新中国成立以后,在党和政府的领导下,西北人民在引黄灌溉上积累了许多经验,同时增量建设了一批流域调水工程。引洮灌溉工程、引大济湟工程、盐环定引黄灌溉工程、景泰川引黄灌溉工程相继上马,缓解了沿线地区农业与生态用水的矛盾,产生了较好的经济效益、社会效益与生态效益。进一步分析可以发现,这些工程具有以下共同特点:引水距离短,引水工程多在200千米以下;整个工程在小范围内进行,工程总投资不大;征迁、移民等问题和矛盾易于在各省内解决,社会矛盾小;水资源需求对象明确,可以满足规模化的人口、产业与生态改善需求。

把更多黄河之水用于西北,需要规划建设短距离的优质水利项目。比如,推动建设引黄济宁(西宁)工程,是青海省近年提出的新思路。根据《西宁市“十三五”水资源开发利用和保护规划纲要》提供的数据,西宁市2015年人均水资源占有量为551立方米,不到当年全国平均水平的1/4,属于资源型重度缺水城市。规划指出,到2020年以后,西宁市现有供水能力不能保障西宁市用水需求,湟水以南地区尤其是甘河工业园区和南川工业园区资源型缺水严重,成为制约城市经济社会发展的短板。引黄济宁工程提出,从黄河干流上游龙羊峡水库引水,经隧洞穿越拉脊山自流输入到湟水南岸,向湟水干流及南岸调水,保障青海东部以西宁为中心的城镇群用水需求。规划到2030年供水4.8亿立方米,到2040年供水6.83亿立方米。项目建设内容包括引水工程和供水工程。引水工程包括龙羊峡水电站坝前左岸的取水设施、74.4千米引水隧洞、消能电站(总装机2.7万千瓦)和稳流分水池(容积约4万立方米);供水工程包括1条长约138千米的供水干线、6条城市供水支线及36条灌溉支渠(管)。引黄济宁工程项目是国务院西部地区开发领导小组会议中明确的重大引调水工程,已纳入“十四五”规划纲要和2020年及后续150项重大水利工程项目清单,黄河水利委员会也于2022年10月对该工程做出取水许可决定。整体来看,该项目工程规模较小,调水量不大,经济效益、社会效益、生态效益都远远高于南水北调西线工程。引黄济宁工程若能得以实施,西宁市市区、湟中等区域城镇日常生活用水与工业水资源短缺矛盾得以解决,可一劳永逸地解决工业园区缺水问题,城市群产业与人口增长潜力可进一步释放。

对西北其他地区尤其是新疆的用水需求,需要采取加强内部水资源管理的办法应对。长江、黄河都发源于青藏高原,水资源供给源头是冰川融化。新疆是独立于黄河与长江流域的内陆单元,使用好经营好周边的冰川资源,对于满足新疆内陆流域的水资源需求有重要意义。昆仑山、天山、阿尔泰山存在巨大的冰川,冰川融水源源不断地供给塔里木盆地和准噶尔盆地。学术界研究的结论是,随着全球变暖,青藏高原冰川会出现后退减少趋势。根据中国科学院学者研究,1990—2010年冰川的平均退缩速度比1956—1990年快50%［20］。自20世纪50年代以来,祁连山最大冰川已经缩小了约7%。短期来看,气温升高,将会增加冰雪融水,增加下游径流量;但从长期看,冰川融化导致可用融化的冰川资源减少,下游供水量减少,从而引发干旱甚至水危机。新疆面临的形势更加严重。2014年,中国科学院学者研究发现,天山一号冰川面积已经从1962年的1.95平方千米,缩减为1.62平方千米,比例达17%,冰川末端厚度平均减薄40多米［21］。有学者估计,20世纪50年代中后期至21世纪初,中国西部冰川面积缩小了18%左右,年均面积缩小243.7平方千米［22］,因此发出警告,到21世纪末,中国冰川融水将明显减少,其中祁连山区减少80%以上,青藏高原东部和南部地区减少50%～90%,天山地区减少30%～50%。学术界诸多研究同时指出,新疆近期气候变化的特征是山地暖湿、盆地干燥。为满足新疆城乡的用水需求,理应更好地利用昆仑山、天山、阿尔泰山的冰川与湖泊。统计数据显示,天山山区的降水占全新疆降水的84%,由天山融化的河流水量占新疆地表水资源总量的52%。以新疆周边冰川之水供应新疆主要盆地,符合合理化决策的要求。

值得一提的是,新疆并不是一个严重缺水的省区。2019年,新疆人均水资源量3 473.5立方米,超出全国平均值(2 077.7立方米/人)50%以上,但新疆水资源区域分布不均问题比较突出。鉴于新疆人口总量不大,优化新疆内部不同区域之间的资源配置时,可以采取措施促进人口与产业向水资源丰富的地区转移,这对新疆未来长远发展具有可行性。

当然,解决西北水资源供需矛盾的可选方案还包括在本地垂直方向拓展水资源汲取空间。近年来,新疆、黄河上游暖湿天气增多,为人工增雨创造了条件。利用高空良好的云雨环境,通过科学增雨、增冰措施,把降水可能性转化为现实性,是扩大水资源供给的有效途径。可以考虑,利用目前有利的暖湿期环境,在新疆周边昆仑山、天山、阿尔泰山甚至可在整个青藏高原北缘山地冰川地带实施“增冰工程”,通过人为物理办法,把湿润气候的水汽与降雨转变为固态的冰川资源,储存在高原高山上,使冰层加厚、冰面扩展、冰川体积增大,延续冰川使用寿命,防止青藏高原因冰川消失演化为荒原,并为大江大河提供源源不断的水资源供应,这对于实现全国的可持续发展具有重要价值。

五、增加中线东线工程对黄河中下游调水量

主张南水北调西线项目的学者指出,用200亿立方米南水北调西线项目来水解决黄河流域农作物灌溉问题,这一提议缺乏经济可持续性。国际水资源协会前副主席Biswas 早在1982年就指出,农业部门是水资源最无效率的使用者(the most inefficient users of water)［23］。事实上,国内外不少长距离调水的做法多是把远距离调来的高价水用于城市,置换出本地自产的廉价水用于农业,在合理分水时兼顾到城市与农村不同产业的差异化收益,达到水资源合理配置的效果。采取这种置换配置水资源的使用模式,不至于出现农业用不起、城市有浪费的现象。但即使是这一模式,在运行过程中也存在着效率较低的问题。比如,美国水资源调入区的农民就倾向于把包含大量补贴在内的低价水资源,通过市场化的方式转卖出去。至于学者提出的把南水北调西线工程项目远距离来水主要用于黄河流域农作物灌溉的思路,会因落入高成本低效益陷阱而缺乏现实可实施性。

至于同一方案提出的100亿立方米南水北调西线引水用于山西、北京、河北、天津、山东、河南,等于花费高成本绕了一大圈,解决的其实是南水北调中线和东线的延伸供水问题。事实上,北方用水需求重心在黄河中下游和海河流域,与这一区域空间距离最短且调水成本较低的调水路线就是南水北调中线和东线工程。在改革开放40年后、市场经济观念深入人心的情况下,如果形成有效竞争的供水机制,西线工程项目提供的山西、北京、河北、天津、山东、河南调水水价,是否可以竞争得过中线和东线工程项目的调水水价?换句话说,黄河中下游各省是愿意选择西线工程来水,还是愿意选择中线和东线工程来水?这本就是一个极易做出判断的选择题。

相比于西线工程,中线、东线工程地质安全性较高,建设多在江河流域的中下游平原进行,工程规模较小,调水耗能少,建设成本、运行成本、维护成本都较低。根据南水北调中线工程建设规划方案,在丹江口水坝主坝混凝土工程完成后,坝顶高程达到176.6米,丹江口水库与北京团结湖之间形成98.8米落差,库水基本可无障碍地自流到北京［24］。在主汛期防洪库容增加防洪标准提高的基础上,可满足近期年调水95亿立方米、远期年调水130亿立方米的需求。东线工程规划从江苏省扬州附近的长江干流引水,利用京杭大运河以及与其平行的河道输水,连通洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖,并作为调蓄水库,经泵站逐级提水进入东平湖后,分水两路。一路向北穿黄河后自流到天津,从长江到天津北大港水库输水主干线长约1 156千米;另一路向东经胶东地区输水干线接引黄济青渠道,向胶东地区供水。东线一期设计调水量89亿立方米,二期工程完工后,可调水165亿立方米。换句话说,在中线和东线二期工程完成后,供水规模将接近300亿立方米。当然,东线工程和中线工程尽管主要在平原地区兴建,也需花费一定的前期投入成本。东线工程因为取水点低于黄河流域与华北地区,从扬州江都水流枢纽工程开始,建设13级泵站、34处站点、160台水泵,将长江水逐级提升40米至黄河南岸。中线工程穿越大小河流686条,建设了27座大型梁式渡槽。穿越黄河,更是需要经过科学的设计与复杂的施工。即使如此,南水北调中线与东线工程的投资收益率也应该远远大于西线。

根据水利部提供的信息,东线一期工程2013年11月正式通水,中线2014年12月正式通水,各运行了9年和8年。截至2021年6月30日,南水北调东线、中线一期主体工程建成通水后,使沿线40多座大中城市的280多个县(区)用上南水北调之水,累计调水448亿立方米,直接受益人口达1.4亿人。

问题在于按照设计,南水北调工程中线、东线一期工程完成后,可以调水174亿立方米,7年调水量应该可在1 000亿立方米以上,而不是现在的448亿立方米。尤其是南水北调东线项目从一期竣工后迄今运行的8年间,累计调水量只有53亿立方米,平均每年调水量不足7亿立方米,远远没有达到规划设计水平。这说明中线、东线工程一期项目尽管运行有年,但输送出力不足,调水能力与潜力远远没有发挥。可见,用好用足东线与中线工程能力是水资源管理的重中之重。展望未来,中线、东线还将兴建二期工程甚至三期工程。工程竣工后,输水能力进一步增加,可满足黄河中下游与海河流域增量用水需求。

倘若以黄河上中游增加向西北调水规模,南水北调中线、东线增加调水规模,就可以通过结构优化方式在没有安全隐忧的基础上对南水北调西线项目进行合理替代。

六、结构性优化黄河与长江水资源配置

把黄河留在西北,让长江双管齐下［25］,提出了把长江与黄河水资源一体化配置的管理模式。前一方面提出,通过实施黄河调水引水工程满足西北地区的用水需求;后一方面是指把长江之水主要通过中、东线工程注入黄河中下游乃至海河流域,满足这一人口与经济密集区域的用水需求,部分替代以往黄河对中下游的供给,缓解中下游用水供需矛盾。增调南水北调中线工程引水的一部分注入黄河河道,还可稀释黄河中游来水,减少泥沙淤积,助力于河道综合治理,保障黄河河道不断流,补充黄河下游山东的用水。所谓结构优化,就是不再新建南水北调远距离调水工程,以现有人工水系的存量调整为主,以增量化的短距离调水工程为补充,实现水资源在南北方的优化配置,满足不上南水北调西线项目下北方需水区的供水用水要求。

因为经济社会发展、人口密集程度等差别,以及地理地貌条件与开发可行因素,黄河流域的用水需求主要集中在中下游地区。从黄河中下游、长江中下游一体联动角度,宜引黄河之水就引黄河水,宜引长江水就引长江之水。陕西的引汉济渭工程,就是把长江支流的汉江之水引入缺水的关中地区,这是陕西省内部短而小的南水北调项目。西安是全国有名的缺水城市,20世纪60年代到90年代,西安因为缺水还曾演绎过工厂停工减产,学校被迫放假,政府出动清洁车、洒水车供水的情况。因为过度抽取地下水,西安城区曾形成200多平方千米的地下漏斗区,1996年著名景点大雁塔曾发生1 010.5毫米的严重倾斜,钟楼也曾一度下沉395毫米。1997年,通过兴建黑河引水工程,部分缓解了西安市的供需矛盾,但问题始终没有根本解决。2020年,西安全市的水资源拥有量为26.78亿立方米,人均占有量只有206.7立方米,只有当年全国人均水资源数值的1/10。与青海省引黄济宁一样,陕西引汉济渭方案具有同样合理性:引水距离短,出山后可自流,投入成本低,引水工程效益远远好于南水北调西线工程。引汉济渭工程的完成,不仅使西安市用水紧张的矛盾得到解决,还供给咸阳、渭南、杨凌等城市,直接受益人口接近2 000万。考虑丹江口水库依赖于汉江来水,国家层面应继续实施以江济汉策略,弥补多方对汉江用水的需求,保障丹江口水库调水需要。

解决华北地区突出的用水需求,是南水北调工程的着力点,为此还应注意优化用水需求。在国家区域协调发展战略下,京津冀地区的高质量发展是重点区域发展战略组成部分。但长期以来,华北平原过度抽取地下水造成沉降,个别直辖市地铁线甚至接连出现施工与运营的安全事故;京津冀地区部分地下水也遭受污染,因而优化终端用水结构,可把好钢用在刀刃上,提升用水效率。在统筹京津冀本地水资源与长江引水的基础上,扩大向地下注水力度,改变地面沉降格局;通过技术手段,向地下注入干净清洁之水,把受污染的水资源置换出来,都有助于京津冀协同发展目标的实现。

针对西南地区水资源利用,也可做进一步的精心论证。2004年6月,《科技导报》发表鲁家果先生文章《南水北调西线工程应慎重决策》,对南水北调西线工程的“工程可行性、经济合理性、可持续发展及风险因素”提出异议,尤其是鲁家果质疑170亿立方米调水的可能性。他认为大渡河、金沙江、雅砻江有长达7个月的枯水季,但规划中并未考虑到年径流量的变化,可调水量被高估了。按照他的估计,最多只能调100亿立方米［26］。

当前国内的区域发展形势与十多年前又有了新的不同。近年来,西部地区经济增长较快的一个亮点,就是西南地区保持快速增长。经济增长较快,对水资源的需求量也自然上升,西南地区内部的引水工程也开始列在不少地方政府的项目库里。在西南地区经济增长较快的同时,一些地区还遭遇缺水困扰,甚至发生连片严重干旱。在这种情况下,比之于通过西线项目北调,以澜沧江、金沙江、怒江之水解决西南用水需求,越来越具有紧迫性与可行性。

2010年西南地区春季大旱,四川、贵州、广西、云南诸省受到严重影响。其中,以云南最为突出,被誉为100年来最为严重的旱灾。截至2011年3月30日造成16个州(市)2 410万人受灾,全省受旱作物面积1 760万亩,其中重度受旱面积670万亩,绝产绝收超过200万亩,有830万人、1 900万头牲畜因旱出现饮水困难［27］。云南各灾区采取凭票供水、筑坝蓄水、组织运水等措施保障灾区民众用水。2020年春季,云南再次遭遇严重旱灾。云南省水利厅提供的信息是,到2020年4月16日,云南全省因干旱造成147.79万人、41.73万头大牲畜饮水困难,有100条河道断流,180座水库干涸,库塘蓄水比2019年同期少10%,农作物受灾面积已达460万亩［28］。2023年,云南省局部地区再次发生旱灾。据媒体报道,截至4月28日,玉溪市共有16.58万人、2.71万头大牲畜因为旱灾饮水受到影响［29］。

显而易见,南水南调的重要性在进一步上升。以西南之水解决西南之旱,与以黄河之水解决西北之需一样,是通过短距离水利工程优化资源配置的合理思路,也是政策管理可考虑的努力方向。这可促进合理调水,避免不当调水、过度调水。

在考虑水约束的前提下推动经济合理布局,加强政策的精细化管理,可统筹经济发展与水资源利用。比如,推动果树产业重心向西北较差的土地转移,不仅因温差较大带来更优质的产品,还可基于比较利益实现角度把黄河中下游果树占用的优质土地腾出来,便于发展灌溉农业。在以水为重要参数进行政策调整时,工业布局有较大优化空间。比如,可从全国一盘棋的角度鼓励企业在富水的长江流域发展高耗水工业,建设耗水型产业园区;同时,在缺水的黄河流域发展节水与少水型工业,建设低耗水产业园区;在各地增量项目建设中,发展技术密集型高技术产业与高端制造业,可在同等耗水程度上形成更大规模的经济产出。积极推动技术进步、产业升级和结构优化,可在不增加水资源增量过多消耗的基础上,实现产业增长与效率提升。

七、把调水、节水与海水淡化结合起来

在南水北调中线工程正式通水时,习近平总书记提出,“希望继续坚持先节水后调水、先治污后通水、先环保后用水的原则,加强运行管理,深化水质保护,强抓节约用水,保障移民发展,做好后续工程筹划,使之不断造福民族、造福人民”［30］。在2021年5月14日调研南水北调工程时,习近平又明确了“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路。总书记把节水置于前所未有的高度,体现了宏观视野、大局意识与改革思维,符合国际趋势。国际社会进行调水工程评估时,除了需要进行工程可行性、经济可行性、社会可行性、环境可行性等分项评价外,也都会对用水效率进行评估。

全世界存在水资源与人口资源匹配不平衡的矛盾,水覆盖了全球表面的70%,但全球有97.3%的水资源以海水形式存在,含盐度过高不适合人类消费,只有2.7%的水资源以淡水形式存在。这其中,又有70%的淡水以冰川形式存在,实际上只有不到1%的水资源以液态形式存在并供人类使用。根据学术界的研究,目前全球农业用水占水资源使用量的80%,但是农业增加值在全球生产总值中所占的比重不到8%。在许多发展中国家,随着人口增长与经济发展,人与自然的矛盾、城乡之间的矛盾一定程度集中在人与水之间的矛盾上,淡水资源变得高度短缺。如何应对缺水,是各国政府面临的重大考验。

作为一个人口大国,印度更多重视保水节水办法。根据印度学者Mamta Kumari 和Jagdeep Singh 的文章,印度人口占全世界的16%,水资源量只占世界的4%,且水资源的需求到2025年达到2 200亿立方米。对于这个14亿人口的国家来说,如何把丰富的降水、地表水和温湿水汽资源变成可用淡水资源,印度学者煞费心机,为此提出了12项具体措施［31］,包括雨水收集(rainwater harvesting)、改善灌溉实践(improving irrigation practices)、灌溉使用盐水(use of saline water irrigation)(适用于抗盐作物)、应用覆盖物减少裸露蒸发(mulching)、捕捉雾和露(fog and dew)、等高种植(contour farming)如梯田、保水的倾斜龙头(tippy tap for conservation)、干燥花园(dry garden)、渗坑(soaking pit)、植树(tree plantation)、海水淡化(desalination)、长距离调水(long distance of water transfer)。印度学者提出的战略思路,不少着眼于节水措施。

根据国际水资源协会副主席Asit K.Biswas的报告,全世界每年从水汲取到灌溉农作物的水利用之间,存在大量不合理水浪费,只有43%的水资源得到有效利用［19］。无论是在发达国家还是在发展中国家,都存在过度用水现象。节水潜力不仅存在于农业,也存在于制造业等领域。1979年,Biswas在另外一篇文章中对美国制造业做过这样的对比分析:假如一个工厂使用循环用水和水处理技术,另一个工厂采用高耗水模式,同样生产单位制造产品,前者只需采用后者2%的用水规模［32］。

北方的黄河流域、海河流域和新疆维吾尔自治区尽管淡水资源稀缺,但也存在着不合理利用的现象,提高需求端用水效率大有潜力可挖。比如,黄淮地区水资源短缺,但也存在大水漫灌现象。这不仅浪费了大量水资源,还因此带来了盐碱化问题,降低了土壤质量和土地产出效率,这一用水模式亟待改变;黄河流域数亿城乡人口,居民家庭用水中的浪费一直比较突出。如果提倡“一水多用”,把拖地的水用于浇花、洗脚的水用于冲厕所,可造成水资源的合理节约;在城市产业园区和绿化集中区,如果能扩大再生水重复利用率,杜绝公园、绿地使用地下水,会结构性地缓解淡水供需矛盾;建设海绵型城市,减少过大的地面硬化比例,可在降低洪涝发生率的同时,促进降水资源及时入渗;在黄土高原流域治理中继续加强淤地坝建设,可在增加耕地面积、保障粮食供给的同时,减少入黄泥沙,并在增加降水入渗中削减洪峰;在新疆两大盆地农村水资源利用中可借鉴前人在坎儿井建设方面的经验运用和推广好地下管道、滴灌、喷灌等技术,做好减少蒸发和保墒等工作。对于黄河、海河流域来说,挖掘节水潜力的重要性并不比调水低。应改革水资源利用模式,建立节水型农业、节水型企业、节水型园区、节水型城市。要通过政策杠杆调节,建立合理化水价形成机制,把按量计价、阶梯水价、惩罚性水价等制度结合起来,形成符合政府管理要求和市场经济规律的激励约束机制,可引导和推动社会各层面加强水资源的合理利用。与此同时,应重视水资源利用的检查督察,加强对过度用水、无证取水、偷排污水等行为的惩罚力度。

节水模式多种多样,潜力巨大,还表现在食品消费端上。根据中国科学院陈劭锋等人的研究,中国食物浪费量位居世界第一,接近世界食物浪费总量的1/3。餐饮业每年浪费粮食1 700万到1 800万吨,约为河北省粮食产量的一半,足够3 000万到5 000万人吃一年［33］。减少粮食浪费,就是间接地节约用水。按目前普遍计算规律,生产1吨粮食需耗用1 000吨水。每年若有效减少粮食浪费,也就等同于减少170亿吨水资源无谓消耗。而这种间接节水规模与南水北调西线项目最早设计调水规模相一致。2021年10月16日世界粮食日时,联合国秘书长古特雷斯对世界粮食生产与消费现状提出批评:“粮食生产、消费方式和粮食浪费正给地球带来严重损害,给自然资源、气候和自然环境带来历史性的压力,每年造成数万亿美元的损失。”他认为,“每个人都可以改变粮食消费方式和做出更健康的选择,不仅利己,也有利于地球”［34］。

最后,有必要指出的是,假如未来海水淡化技术成熟,海水淡化成本大幅度降低的话,海河下游、华北平原临海地区的用水需求就可以通过规模化市场化的海水淡化模式解决。根据山东省提供的信息,山东省海水淡化规模化产出的水价已经下降到4.25元/吨,而南水北调东线工程的调水水价则高达7～12元/吨［35］。即使采用南水北调东线工程的调水,也已经不能与海水淡化在价格上相竞争。

其实,国际社会应对水资源短缺局面时,存在各种各样的政策选项。位于中东干旱地区的约旦,每年从其他国家尤其是从美国进口包括农产品在内的大量水资源密集型商品(water-intensive commodities),减少耗用本地稀缺的水资源,每年因而获得50到70亿立方米的虚拟水,这一经验值得借鉴。即便就西北地区而言,拓展进口虚拟水贸易活动也会比使用南水北调西线用于农业灌溉的引水更经济。

整体上,从规避地震带和追求收益率双重角度看,南水北调西线项目都不是好的选择。在国土空间回旋余地较大的背景下,通过黄河水西用、南水北调中线和东线项目后续工程上马、海水淡化、推动节水等多方混合政策工具使用,可在一定程度上实现对风险巨大效益不彰的南水北调西线项目的替代。正是基于上述认识,笔者认为,中央提出的南水北调后续工程,并非指南水北调西线工程,而是南水北调中线、东线二期、三期工程。