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曲永会 | 关于黄河流域生态保护和高质量发展用水保障的思考与建议
发布日期:2020-05-09 信息来源:中咨研究 访问次数: 字号:[ ]

【摘要】黄河流域在我国粮食安全、能源安全、生态安全和社会稳定方面占有重要地位,党中央高度重视黄河流域生态保护和高质量发展,已上升至国家重大战略高度。本文分析了黄河流域水资源开发利用和严重短缺的现状,针对制约黄河流域生态保护和高质量发展的最大制约因素是黄河流域水资源不足的问题,提出节约用水、优化用水结构、加强水源涵养、跨流域调水等方面的建议;同时分析了南水北调西线工程实施的技术可行性和经济合理性,建议加大南水北调西线工程的前期工作力度,为尽早实施创造条件。

习近平总书记于2019年9月18日在郑州主持召开黄河流域生态保护和高质量发展座谈会并发表重要讲话,深刻阐述了事关黄河流域生态保护和高质量发展的一系列根本性、方向性、全局性的重大问题,为黄河生态环境保护与高质量发展把脉开方,为未来黄河流域发展指明了方向,体现了新时代的新型区域发展理念。该座谈会为黄河流域发展指明了方向,黄河流域必须下大气力进行大保护、大治理,走生态保护和高质量发展的光明大路。黄河是中华民族的母亲河,是唯一流经干旱缺水的西北和华北地区的一条源远流长的大河,流域内地域广阔、环境多样、土地与矿藏丰富,在我国粮食安全、能源安全、生态安全和社会稳定方面占有重要地位。黄河是我国重要的生态屏障带,由于历史、自然条件等原因,黄河流域经济社会发展滞后,生态环境非常脆弱,在保护的前提下进行高质量发展很有必要。黄河流域生态保护和高质量发展,与京津冀协同发展、长江经济带发展、粤港澳大湾区建设、长三角一体化发展一样,已上升至国家重大战略高度。

一、黄河流域水资源严重短缺,上下游争水矛盾突出

黄河发源于青藏高原巴颜喀喇山北麓,是中国的第二大河,全长5464公里,落差4480米,流域面积79.5万平方公里。黄河上游自源头至内蒙河口镇,长3472公里,流域面积42.8万平方公里;中游自河口镇至河南桃花峪,长1206公里,流域面积34.4万平方公里;下游自桃花峪至山东入?,长786公里,流域面积仅2.3万平方公里。黄河流经青!⑺拇ā⒏仕唷⒛夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东等九省区,注入渤。其中青海省的流域面积最大,达15.3万平方公里,占流域总面积的19.1%,山东省最少,仅1.3万平方公里,占流域总面积的1.6%。

黄河流域人口1.07亿人,占全国的8.6%;耕地面积1.89亿亩,占全国的13.3%;灌区面积7590万亩,占全国的9.7%。黄河是中国西北、黄淮海平原、华北平原的重要水源,承担着占全国15%耕地面积的灌溉任务(宁夏平原、河套平原、汾渭平原、华北平原)和12%人口供水任务。黄河流域本身和流域外的引黄灌区有效灌溉面积达1亿亩以上。

图1 刘家峡水库库区

黄河属于资源型缺水河流,河川径流量仅占全国的2%,而支撑的流域GDP占全国14%,流域的基本特征是人多水少,人均水资源占有量仅相当于全国人均水平的18%,流域内的水资源供需矛盾十分突出。近些年,整个流域经济社会快速发展,用水量也不断增加,导致黄河下游径流量大幅减少。根据历史资料,黄河兰州站、三门峡站和花园口站径流基准量均值分别为356亿立方米、547亿立方米和611亿立方米。自上世纪50年代后,尤其是2000年以后,黄河干流径流量在波动中下降。与历史基准流量相比,1999—2016年兰州站、三门峡站和花园口站平均径流减少21%、60%和59.5%。上游用水也在增加,但人口少,上游径流量减少相对不多,比较稳定;中游用水量增加较多,导致下游径流量大幅减少达60%。目前黄河流域水资源开发利用率高达80%,远超40%生态警戒线。

分析认为,黄河径流大幅减少的主要原因是流域内经济社会发展用水增加较多,各类水利工程蓄、引、提水工程规模大,现已建水库3100余座(总库容580亿立方米,与流域总径流量相当),引水工程4500余处,提水工程2.9万处,向黄淮海平原地区供水的引黄涵闸105处(设计引水能力达3853立方米每秒)。以上工程对黄河流域水资源进行大规模的开发利用,水库规模与流域的径流量相当,对流域水资源进行了有效调控,使河道径流更加均匀,在大量占用生态流量的情况下,勉强保障黄河流域经济社会发展用水需求。但现有引提水规模过大,远大于河道天然流量,如无水利部黄河水利委员会强大的行政管控和黄河小浪底水利枢纽工程的调水调沙,下游断流现象极有可能年年发生。

黄河小浪底水利枢纽是黄河干流三门峡以下唯一能取得较大库容的控制性工程,是黄河干流上的一座集减淤、防洪、防凌、供水灌溉、发电等为一体的大型综合性水利工程,是治理开发黄河的关键性工程。工程控制流域面积69万平方公里,占黄河流域面积的92.3%,水库总库容126.5亿立方米,调水调沙库容10.5亿立方米,死库容75.5亿立方米,有效库容51亿立方米。该工程巨大的库容,有效控制了黄河洪水,提高了黄河下游的防洪标准,基本解除了黄河下游凌汛的威胁,减缓了下游河道的淤积,增加了下游城市及工业和灌溉供水量。工程于1991年9月12日开始前期工程建设,1994年9月1日主体工程正式开工, 2001年底主体工程全部完工,总工期11年。工程建成后,通过调水调沙,优化黄河下游水资源配置,保证了工程黄河下游多年不断流,一改工程建成前连续10多年经常断流的局面。

图2 黄河小浪底水利枢纽正在进行调水调沙

为了缓解流域水资源供需矛盾和下游断流的形势,国务院办公厅于1987年9月11日以国办发〔1987〕61号文转发了国家计委和水电部“关于黄河可供水量分配方案报告的通知”,这是中国首次由中央政府批准的黄河可供水量分配方案(简称“87分水方案”)。该方案实施32年来,为黄河可持续发展提供了制度保障!87分水方案”以黄河天然径流量580亿立方米(1919年到1975年径流系列)为基础,安排370亿立方米用于沿黄各省的农业灌溉、工业生产与城市生活,210亿立方米用来冲刷下游河床泥沙?晒┧糠峙浞桨福呵嗪14.1亿立方米、四川0.4亿立方米、甘肃30.4亿立方米、宁夏40.0亿立方米、内蒙古58.6亿立方米、陕西38.0、山西43.1亿立方米、河南55.4亿立方米、山东70.0亿立方米、河北天津20.0亿立方米。但实际上,各省市超用黄河分配水量已成常态,近10年甘肃超额46%,宁夏超额86%,内蒙古超额71%,陕西超额65%,山西、河南、山东分别超额4%、26%和24%,合计超额用水148亿立方米,具体数据如表1所示。

表1 黄河相关省市水量分配及超额情况表  单位:亿立方米

数据来源:黄河“87分水”方案和黄河水资源公报

尽管有以上分水方案,并且一直在实施中,黄河上下游用水矛盾仍然较为严重。南水北调东线和中线已通水运行多年,上游省份呼吁调整分水方案,但难度较大。

二、黄河流域节水潜力有限,难以改善流域缺水的基本格局

黄河流域多处于半干旱气候带,水资源先天不足,水生态系统脆弱,全流域水量均衡配置潜力有限,还承担着向流域外的多个省市(北京、天津、河北及西北内陆城市)调水的任务,已不堪重负。黄河流域四分之三的面积地处干旱半干旱地区,水资源本底条件差,工业、农业、生活及生态建设对黄河水资源依靠性极大。在2017年黄河流域的用水结构中,农业用水总量占比达到65%,工业用水总量占比达到15%,生活用水总量占比达到14%,生态用水总量占比仅有6%。工农业和生活用水对生态流量的严重挤压,导致水环境自净能力不足,进而对黄河流域的生态环境保护和可持续发展形成了严重的制约。深度节水是缓解当前黄河流域供需矛盾最现实、最优先的途径,但节水难度大,主要体现在以下几点。

1.农业节水。农业是用水大户,占流域总用水量的65%,表面看起来,农业节水潜力较大,但考虑以下原因,农业灌溉节省水量实际上是很少的,一是黄河流域自身及流域外引用黄河水的灌区灌溉保证率偏低,大量耕地没有得到有效灌溉,同时流域内可开垦的荒漠土地多,采用工程或者治理措施节省的水量基本也在灌区内部扩大灌溉面积或者增加保证率消化;二是粮食产品价格低,对老化与配套不到位灌区进行节水改造需大量资金,国家和地方能力都有限,灌区节水需要高投入,农民缺少节水的积极性。

2.工业节水。工业方面,黄河流域产业结构偏重,能源基地集中,煤炭采选、煤化工、有色金属冶炼及压延加工等高耗水、高污染企业多,其中煤化工企业占全国总量的80%。这些国家必须的传统产业难以转型,节水潜力也是十分有限。流域工业发展所需的用水指标还需靠农业水权置换的方式取得。

3.生活节水。随着经济社会的发展和人们生活水平的提高,以及黄河流域巩固脱贫攻坚成果和城镇化建设,生活总用水量是递增趋势,难以减少。

因此,流域节水潜力有限,难以从根本上改变流域缺水的基本格局。

三、黄河流域生态保护和高质量发展需要可靠的水资源支撑

黃河流域生态保护和高质量发展已成为国家战略,目前流域各省市正在落实习总书记的指示,编制地方的生态保护和高质量发展的规划,据调研,各地都制定了庞大的项目库,这些项目的落实实施需要巨额投资,也对水资源提出了新的需求,涉及河道生态用水、灌溉用水、向流域外供水、改善水环境用水、生态保护用水、巩固扶贫攻坚成果用水、荒漠化治理用水等多方面。

1.河道生态和减淤用水。黄河流域现状水资源开发利用率高达80%,远超一般流域40%生态警戒线,维持河道生态需要增加水量。黄河具有“水少沙多、水沙异源”的突出特点,水量主要来自上游,泥沙来自中游黄土高原,淤积在下游,影响下游黄淮海平原的防洪安全,输沙入海减少淤积需要占用较多的黄河水量,目前黄河小浪底水利枢纽调水调沙发挥了很大的减淤作用,同时黄河口入海维持河口湿地生态,也需要可靠的水量保障。

2.灌溉用水。黄河对保证我国粮食安全有重要作用,流域内和流域外的引黄灌区有效灌溉面积达1亿亩以上,保证粮食生产任务重,流域内西北地区是典型的灌溉农业,无灌溉就无农业。流域农村人口较多,土地资源丰富易开垦为耕地,农民致富对农田依靠较高,扩大灌溉面积冲动较强,即使采用工程和治理措施深度节水,也会被灌区本身扩大保灌面积消耗掉,因此,灌溉水量也有增加需求。

3.流域外供水。黄河流域本身水资源供需矛盾突出,但周边海河、淮河也是严重缺水地区,因此,黄河还承担着向流域供水的任务,流域外供水的城市有郑州、济南、青岛、天津、北京、沧州等,农业方面承担向黄河下游两岸流域外的河南、山东等大型引黄灌区的灌溉供水任务,此外还承担向白洋淀跨流域生态补水任务,由于黄河供水水价较低,其未来供水任务难以减轻,向流域外调生产、生活和生态用水的任务还在加重。

4.改善水环境用水。黄河干流水质尚可,但支流水质较差,甚至需要引用干流水增加支流的水环境容量。黄河流域的经济发展长期以来主要表现为粗放开发式发展,工农业生产和生活用水量快速上升,但很多工商业企业未实现达标排放,而农业生产中化肥农药使用量不断增多,这使得废水污水的生产和排放量随之增加,流域的污染治理相对于经济发展而言却严重滞后,流域内的清洁生产和污染治理能力总体偏低;加之黄河流域自然气候原因导致的降水减少、水量偏小,以及水体稀释和降解污染物的能力下降,导致流域的水质不理想。黄河水资源仅占全国2%, 但废污水排放量占全国6%,化学需氧量(COD)排放量占全国7%,水污染对黄河流域的高质量持续发展构成较大威胁,迫切需要增加用于改善水环境的水量。

5.生态保护用水。黄河流域进行生态保护,需继续大范围种树和种草,要消耗较多的径流水。如淤地坝拦截当地径流,用于当地的生态保护,减少河道的补水;有的地方降水极少,植被还需从河库抽水灌溉才能成活,也减少了干流的径流量;改善城市的水环境,也需消耗水量。

6.巩固扶贫攻坚成果用水。我国脱贫攻坚战取得了举世瞩目的成绩,黄河流域各省区中甘肃、青!⒛夏、内蒙古等地少数民族和贫困人口比较集中,尽管已基本完成脱贫任务,但因生态脆弱、地理环境约束,未来巩固脱贫任务更为艰巨。促进民族团结,保持社会稳定,巩固扶贫攻坚成果,发展优势产业,提高第三产业的现代化水平,让第三产业成为新的经济增长点等都要增加用水。

7.荒漠化治理用水。黄河流域土地资源丰富,如有可靠水源,可充分利用黄河流域良好的光照条件和土壤条件,通过发展灌区的方式治理荒漠化,增加粮食产量,并且改善人居生态环境。同时,建设灌区和人工绿洲可减轻黄河流域上中游西邻腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、毛乌素沙地等形成的沙尘暴对人类的威胁。

四、保障黄河流域生态保护和高质量发展用水需求的建议

1.流域内优化用水结构,实施严格的节水。坚持“以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”原则,推动用水方式由粗放向节约集约转变,合理配置和高效利用黃河水资源,各地方政府必须把可利用的水资源作为制定经济社会发展的刚性约束条件纳入国民经济发展中去,限制高耗水产业发展,提高水资源的承载力。在农业节水方面,重视工程措施与治理措施,一是继续加大灌区续建与配套节水改造力度,提高灌溉水利用系数,发展管灌、喷灌、滴管等高效节水灌溉;二是调整农业种植结构,减少耗水大的作物种植面积,发展旱作雨养农业;三是创新用水治理,明确用水户的水权,同时采用水价治理等综合措施促进农业节水。在城市和工业节水方面,一要加强城市管网的更新与维护,减少漏损;二要调整产业结构,大力开发推广节水器具和节水的工业生产技术;三要加强污水处理厂建设,达标排放,并重视污水资源化利用;四要制定合理的水价政策,提高公民的节水意识。

2.重视黄河源头三江源对水资源的涵养作用。三江源是黄河主要水源涵养区,被誉为中华水塔,黄河约60%的水来自兰州以上,因此,黄河上游水源涵养对黄河流域水资源可持续开发利用具有决定性的作用,要加强相应的生态保护,限制污染产业的进入。针对三江源地区植被破坏、地下水位下降、湖泊干涸、草原退化、荒漠化、水源涵养能力下降等问题,通过国土绿化、天然林保护、草原保护修复、退耕还林还草、鼠害防治、生态移民、人工增雨、垃圾处理等措施,改变生态环境恶化趋势,发挥生态效益。

3.继续做好黄土高原的水土保持,采用工程、生物和治理措施,减少入黄泥沙和黄河下游的冲沙水量。黄河水少沙多,下游河床泥沙淤积,影响防洪安全,因此每年黄河小浪底水利枢纽都要用近百亿立方米的水进行调水调沙,将下游河床泥沙送入大。黄土高原水土流失是入黄泥沙的主要成因,20世纪50年代至今,黄土高原水土流失治理经历了坡面治理、沟坡联合治理、小流域综合治理和退耕还林还草等四个阶段,取得了举世瞩目的成效,入黄泥沙量大幅减少,生态效益明显。但现有的水土保持措施质量不高,黃土高原地区水土流失依然较为严重,威胁着黃河流域的生态安全,也制約了当地经济社会的可持续发展,确保黄河生态安全任务还十分繁重,需要坚持不懈地巩固和实施水土保持和沟壑治理工程,控制入黄泥沙,缓解黄河“水少沙多”的矛盾。

4.跨流域调水,尽早实施南水北调西线工程。黄河流域水资源严重短缺具有长期性、区域性、资源性的特性,缺水是黄河流域和相关地区经济社会可持续发展的最大制约因素,长远看,必须解决黄河水少这一核心问题,方可长治久安。因此,缓解黄河流域的资源性缺水困局的根本措施是开源,即从外流域调水,实施南水北调西线工程是解决缺水的根本和可行的途径。实施南水北调西线工程增补黄河有效水资源量,是改善我国北方地区生态环境,保障黄河流域经济社会长期可持续发展的长期战略措施。南水北调西线工程具有不可比拟的优势,是解决我国西北地区和黄河缺水的最有效途径。南水北调西线工程不仅十分必要,而且紧迫,建议抓紧开展西线调水工程的前期工作,优化设计方案,为尽早实施创造条件,建成后为黄河流域高质量发展提供水源保障。

五、南水北调西线工程的技术经济可行性浅析

南水北调西线工程是从长江上游调水到黄河上游,其用水户是上中游的青!⒏仕唷⒛夏、内蒙古、陕西、山西等6。ㄇ┘拔鞅蹦诼胶硬糠值厍。西线工程对完善我国水资源配置总体格局,解决黄河流域及西北地区水资源短缺问题,确保国家粮食安全、能源安全、生态安全和社会稳定具有重要作用。近年来,结合国家重大战略实施、黄河流域经济社会发展及水资源情势变化等,水利部组织有关科研机构对受水区黄河流域的节水潜力、水资源供需形势、缺水情况及解决措施,对调水区可调水量、生态环境现状及调水影响、水资源开发利用现状及影响、对下游梯级电站发电影响,对重大地质、工程技术问题等,做了一系列专题研究,取得了大量研究成果,为深入开展工程前期工作奠定了扎实基础。目前,南水北调西线工程正在抓紧开展工程规划方案比选论证。从宏观上分析,南水北调西线工程在技术上和经济上都是可行的。

图3 南水北调工程总体布局图

1.技术上是可行的。水利部黄河水利委员会规划的3500米高程的自流调水方案基本情况如下:从长江上游支流的大渡河、雅砻江和通天河等多条河流引水,规划的调水线路基本上以隧洞为主,拟分三期实施,第一期调水40亿立方米,第二期增加调水50亿立方米,第三期再增加调水80亿立方米,共调水170亿立方米。工程的输水线路大致平行布设,最长326公里,一期工程线路最短,仅260公里,输水线路长度远小于南水北调东线和中线工程,线路源头和途中有在线水库调蓄,分期、分段实施,多条隧洞供水,保证程度高。从目前我国大坝和隧洞工程的设计水平、施工企业的能力、国内在高海拔地区已实施的水利水电工程、正在实施的滇中引水工程和引汉济渭工程、国内TBM机的制造能力等多方面实践经验分析,不存在技术难度。

2.在缺水地区单方水投资比较低,经济上合理可行。南水北调西线工程在工程的不同阶段,都能发挥调水效益,规划的三期工程投资指标(按2000年一季度价格水平估算)见表2。

表2 西线工程单方水投资情况表

数据来源:水利部黄委会《南水北调西线工程规划纲要》

表2中的投资若折算至2020年价格水平,将有较高的上涨。由于西线工程区人口密度低,占地和移民投资少,隧洞和水库工程投资可控,不会像东部发达地区发生巨大变化。这里我们仅就一期工程的经济性做简单分析,投资按加倍上涨至938亿元,水量40亿立方米,工程自流供水,运行费用低,粗估到调水工程尾部入黄河的原水价低于1元每立方米,可通过黄河自流送入引黄9省区,此水价在北方缺水地区是很有竞争力的。如再考虑40亿立方米水,通过上游青海甘肃河段的黄河上游水电基地产生的约78亿度的效益,工程的经济效益更加显著。用水户主要在甘肃下游河段,就是一水可以两用,单方水可以产生2度电的效益,然后再供城市、农业或生态等行业用水;如扣除发电效益,水价还可进一步降低。西线工程水源处于污染小长江上游区域,水质优良,经济可行,水价在可接受范围内。

尽管我国自1952年首次组织对南水北调西线工程进行查勘,西线工程研究论证已逾半个多世纪,前述方案是20世纪90年代末期形成的,均是基于当时的施工技术和经济社会状况。近20年来,我国实施西部大开发,长江支流的调水区规划建设了多座大型水电站,为新的输水线路布设提供了可能。2020年4月20日中央电视台旧事报道水利部黄河委员会组织南水北调西线工程新一轮综合查勘,查勘的调水线路方案是从雅砻江两河口、大渡河双江口调水进入黄河支流洮河。该方案与20世纪90年代拟定的线路方案,有较大区别,海拔高程降低至3000米,更有利于施工,调水坝址控制流域面积大、水量充沛、可调水量大、全程也是自流;水源水库利用在建大型水电站,淹没区移民和宗教设施处理等难题已基本解决,调水对生态影响较小?悸俏夜钟械某渴┕つ芰,设计方案也可进一步优化。

西线工程对缓解黄河流域水资源供需矛盾,保障流域生态保护和高质量发展具有重要作用,对促进西部的经济社会发展和民族团结都具有十分积极的意义,应尽早实施。

综上所述,黃河流域是我国重要的生态安全屏障、资源能源集聚地区、生产活动高度密集地区,在我国经济社会发展和生态安全方面具有十分重要的地位。修复和筑牢黃河流域生态环境屏障,将丰富的自然资源转化为确保国家粮食安全、能源安全和生态安全的战略保障,都需要加强水資源的重要支撑作用。针对黄河流域生态保护和高质量发展目标,未来一个时期水资源供需矛盾依然十分严峻,黄河流域水资源严重短缺属长期性、区域性、资源性缺水,缺水是黄河流域和相关地区经济社会可持续发展的最大制约因素。从长远看,仅靠流域节水难以改善流域缺水的基本格局,缓解黄河流域的资源性缺水困局的根本措施是开源,即从外流域调水,实施南水北调西线工程是解决缺水的根本和可行的途径。

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