摘要: 海河流域水资源的可持续利用是关系海河经济社会发展的关键问题。本文对海河流域1998～2006 年降雨、供水和用水情况进行了全面分析研究, 并从流域水循环角度对海河流域降雨、et 耗水(流域蒸腾蒸发) 和入海水量进行了研究, 分析了海河流域水资源开发和利用的发展趋势, 分析了南水北调条件下海河流域的水资源形势, 提出实现海河流域水资源可持续利用的途径。根据海河流域水资源综合规划提出的调水量和节水规划分析, 南水北调可以从根本上提高海河流域水资源和水环境的承载力, 届时水污染防治和地下水恢复将成为流域水资源保护和管理的重点。

关键词: 水资源; 水平衡; 水循环; 可持续利用; 海河流域

中图分类号: p333.1 文献标识码: a 文章编号: 1000- 0852(2008)03- 0079- 04

水既是最重要的三大基础自然资源之一, 也是关系到一个国家或地区综合实力和社会发展潜力的战略性资源[1]。随着水资源危机的日益严峻, 水资源问题已经得到全世界的关注。

2002 年在南非召开的可持续发展首脑会议将水危机列为未来10 年人类面临的最严重的挑战之一[2]。海河流域在我国政治和经济领域居重要的战略地位, 是我国经济发达地区和粮食生产基地, 人均gdp 高于全国平均水平25%。经济的增长带来的生态环境问题十分明显[3]。20 世纪60 年代以来, 由于驱动地下水资源变化的开采和拦蓄等人类活动日益增强以及连续多年气候干旱等多重作用, 海河流域平原区大部分河流长期干涸, 地下水已经严重超采, 地下水资源日益匮乏和衰减, 地下水水位降落漏斗已经区域化并向纵深发展, 引发了严重的环境地质问题, 如地面沉降、地下水水位降落漏斗和地裂缝等, 生态功能和社会功能也严重削弱, 已经对该地区社会经济发展产生了一定影响[4]。目前针对海河流域水资源安全方面的研究较多, 其中水量平衡问题、缺水量分析和研究是普遍关心的问题[5]。对于海河流域的水供需平衡问题的研究, 关系到这一地区的水资源安全, 并直接影响南水北调的设计规模、流域水资源可持续利用等重大水资源问题的决策[6]。

1 海河流域水资源开发利用现状

海河流域多年平均降水量539mm, 人均水资源占有量305 m3, 亩均水资源量225 m3, 远低于国际通行的人均1 000 m3紧缺标准和500m3 极度紧缺标准, 属于资源性严重缺水地区。由于地处温带半干旱、半湿润季风气候区, 流域降水有年内集中、年际变化大的特点, 降水丰枯变差系数居全国七大流域之首。1993 年批复的海河流域综合规划预计到2000 年流域水资源开发利用程度为63%, 但目前流域实际供水量已高达400 亿m3,开发利用率已超过100%, 地下水连续超采, 水资源供求形势极为严峻。[7]

1.1 海河流域供水形势

1998～2006 年, 海河流域供水和用水量统计见表1。从表1可知, 海河流域年均供水396.25 亿m3。其中,地表水占22.58%,地下水占65.71%,引黄水占11.06%, 污水回用等占0.64%。海河流域供水水源仍然以地下水为主, 但地下水开采呈现逐年降低趋势, 但在枯水年2002 年和2005 年地下水开采量出现反弹; 流域近年来平均引黄河水43.81 亿m3/年, 占供水总量的11.06%,反映了本流域对黄河水的依赖性; 污水回用等其它水源仅占供水总量的0.64%, 但是近年利用量持续增加,预计以后会有较大的发展。

海河流域多年平均水资源总量370 亿m3, 可利用水资源总量为232 亿m3, 而1998～2006 年海河流域本地水资源供水量359.88 亿m3, 远超过海河流域232 亿m3 的可利用水资源总量。同时, 黄河流域也属于水资源缺乏地区, 受多种因素限制, 黄河对于海河流域的调水潜力也已经接近极限。近年来, 海河流域完全是依靠过度开发地表水、超采地下水等牺牲生态环境的措施支持流域经济社会发展的形势并没有根本改善, 海河流域水资源形势依然严峻。

1.2 海河流域用水现状

从表1 知, 海河流域年均用水总量395.46 亿m3, 其中工业用水占15.63%,农业用水70.31%, 生活用水13.32%, 其它用水0.74%。由于节水工作成效显著, 工业用水总量1999 年达到69.1 亿m3 高峰后, 全流域的工业用水量呈现稳步降低的趋势,2004、2005、2006 年均低于57.0 亿m3, 减少用水12 亿m3, 降幅近20%。农业用水仍占流域用水总量70%,对于流域用水总量具有重要影响。近年来, 农业用水量变化范围为307.2～256.14 亿m3,相对工业节水来说, 农业用水量降低趋势不明显, 总体上农业用水量的变化与年降雨量关系密切, 如1998 年、2003 年雨量较大, 农业用水显著降低, 1999 枯水年农业用水量达到最高。生活用水量增加, 在用水中所占比例在逐步上升, 由1998 年的49.3 亿m3 增加到2006 年的56.55 亿m3, 年均增加1.63%。

通过以上分析可以看出, 海河流域用水形势: 工业用水总量稳步降低; 农业用水基本维持稳定, 但是受降雨影响较大, 干旱年最多可增加50 亿m3; 随着人民生活水平的提高和城市化进程,生活用水量必将进一步提高, 同时用于生态环境改善的用水将逐渐提高。

2 海河流域水资源平衡分析

对于闭合流域, 存在以下水量平衡方程:

p=△w+r+et ( 1)

式中: p 为降雨量; r 为入海径流量; et 为蒸发消耗量; △w 为流域蓄水变化量, 多年平均条件下流域蓄水变化量为零。如果没有外调水源, 则流域降水量:

p 平均= r 平均+et 平均( 2)

自然状态下, 流域水资源处于正常循环的可持续状态, 并维持着动态平衡。但是, 如果受到人类水资源开发活动的干扰, 如超采地下水, 灌溉土地, 修建水库等都会增加et 量, 导致流域水资源蓄水变量△w处于负值的亏空状态, 如果长期