西北水资源开发需创新 丁品 建国以来,各地兴建了不少水利工程,在发展工农业生产、保障人民生活、促进经济繁荣等 方面,起到了巨大的推动作用。但在有的地方也不同程度出现效果不佳、甚至适得其反的情形 而这种情况在西部一些地区表现得更突出。在今天的西部大开发中,如何认识这一历史教训? 过去最大的失误是忽略了生态环境对水的需求 中国水利水电研究院水资源研究所所长、博士生导师、王浩教授认为,对于一条河流来说, 其基本功能一是满足人类基本生活需要与社会经济发展,其二是满足流域生态环境系统对水的需 求。而人们过去最大的失误,是忽略了后者 近年对西北地区的水资源所作的专门连续7年的调研表明,这一地区水资源的特点是干旱缺 水、生态环境脆弱:水土矛盾突出、水资源地区分布不均衡:径流年内分布不均匀、调节代价高 生态需水刚性大、水资源可利用量相对较少:地表和地下水转换频繁,下游对开发利用方式极为 敏感。过去人们忽略了这些自然特性,在西北地区河流中游修水利工程,造成大量的灌溉用水入 渗补给,使地下水位抬高,导致无效潜水蒸发的加大。同时,由于上中游用水的加大和蒸发消耗 的增加,导致下游地表和地下径流的水平运动减弱,地下水位下降,潜水蒸发减少:有的甚至把 条河的河水多一半给截用光了,从而导致下游河水干涸、河道淤积,地下水水位下降,植被退 化、土地干化、土壤沙化、风沙肆虐、生态环境恶化,造成人民群众生活贫困,最终严重制约流 域社会经济的发展,其教训不可谓不深刻 水具有经济和社会属性更具有突出的自然生态属性 有效水分不仅是国民经济和社会发展的基础性资源,而且还滋养了对人类生存具有头等 意义的生态系统。王浩指出,导致流域生态系统状态发生变化的原因有两个,均由人类活动影响 所致。一是由于水资源开发利用改变了水资源的时空分布,径流性水资源消耗在人工生态区的部 分增加,导致天然生态区和过渡带所能利用的径流性水资源减少。当径流性水资源与降水性水资 源之和小于地表植被正常生长所需的耗水量时,植被的覆盖度就会下降,生态系统退化,直到演 变成需要水分更少的植被类型时,生态系统的状态才能保持稳定。因此,径流活动区收缩的结果, 形成两个演变趋势:首先是低盖度草因缺水死亡,过渡带的显著消退,被荒漠取代:其次是人工 绿洲及其周边地区充足的水分使植被异乎寻常地茂盛,盖度不断提高,在水分过剩的条件下,甚 至出现次生盐渍化。两个趋势同时作用,结果使平原生态圈层结构发生系统性演变:人工绿洲的
1 西北水资源 开发需创新 丁 品 建国以来，各地兴建了不少水利工程，在发展工农业生产、保障人民生活、促进经济繁荣等 方面，起到了巨大的推动作用。但在有的地方也不同程度出现效果不佳、甚至适得其反的情形。 而这种情况在西部一些地区表现得更突出。在今天的西部大开发中，如何认识这一历史教训？ 过去最大的失误是忽略了生态环境对水的需求 中国水利水电研究院水资源研究所所长、博士生导师、王浩教授认为，对于一条河流来说， 其基本功能一是满足人类基本生活需要与社会经济发展，其二是满足流域生态环境系统对水的需 求。而人们过去最大的失误，是忽略了后者。 近年对西北地区的水资源所作的专门连续 7 年的调研表明，这一地区水资源的特点是干旱缺 水、生态环境脆弱；水土矛盾突出、水资源地区分布不均衡；径流年内分布不均匀、调节代价高； 生态需水刚性大、水资源可利用量相对较少；地表和地下水转换频繁，下游对开发利用方式极为 敏感。过去人们忽略了这些自然特性，在西北地区河流中游修水利工程，造成大量的灌溉用水入 渗补给，使地下水位抬高，导致无效潜水蒸发的加大。同时，由于上中游用水的加大和蒸发消耗 的增加，导致下游地表和地下径流的水平运动减弱，地下水位下降，潜水蒸发减少；有的甚至把 一条河的河水多一半给截用光了，从而导致下游河水干涸、河道淤积，地下水水位下降，植被退 化、土地干化、土壤沙化、风沙肆虐、生态环境恶化，造成人民群众生活贫困，最终严重制约流 域社会经济的发展，其教训不可谓不深刻。 水具有经济和社会属性更具有突出的自然生态属性 有效水分不仅是国民经济和社会发展的基础性资源，而且还滋养了对人类生存具有头等 意义的生态系统。王浩指出，导致流域生态系统状态发生变化的原因有两个，均由人类活动影响 所致。一是由于水资源开发利用改变了水资源的时空分布，径流性水资源消耗在人工生态区的部 分增加，导致天然生态区和过渡带所能利用的径流性水资源减少。当径流性水资源与降水性水资 源之和小于地表植被正常生长所需的耗水量时，植被的覆盖度就会下降，生态系统退化，直到演 变成需要水分更少的植被类型时，生态系统的状态才能保持稳定。因此，径流活动区收缩的结果， 形成两个演变趋势：首先是低盖度草因缺水死亡，过渡带的显著消退，被荒漠取代；其次是人工 绿洲及其周边地区充足的水分使植被异乎寻常地茂盛，盖度不断提高，在水分过剩的条件下，甚 至出现次生盐渍化。两个趋势同时作用，结果使平原生态圈层结构发生系统性演变：人工绿洲的
发展最早引起过渡带向后退缩直趋消亡,绿洲在失去过渡带的缓冲作用后,将不得不直接面对荒 漠的威胁 导致生态系统变化的另一个原因是土地利用格局。土地利用从三个方面影响生态系统的 稳定:其一,将天然绿洲改造为人工绿洲,人工生态系统本身就需要额外的物质与能量输入来支 撑,其稳定性较天然生态系统明显偏低:其二,人工生态系统需要占用和消耗更多的径流性水 源,导致天然绿洲和过渡带的水资源可利用量减少,过渡带首先退化为荒漠;其三,生态系统的 层圈结构比例将发生变化,并使流域产生汇流特性、物质与能量的转化链条等发生一系列相应变 化。大量的统计资料表明,绝大多数内陆河流域的水资源利用均已达到临界水平。人工系统面积 的扩大,必然要导致过渡带面积的成倍减少,从而使生态系统的整体稳定性受到削弱 系统调查表明,一条河流,在满足人类需水后,所余生态需水不足三分之一者,流域生 态植被都会出现不同程度的生态系统退化:够三分之一的,能够维持生态需水量:水量在一半以 上,则能够比较好地维持生态系统稳定,这一界限很分明。因此,水资源作为西北干旱区生存和 发展的基础,其工程开发活动所应遵循的准则,应包括以下的内容:维持流域水资源的可再生循 环能力。包括三个层次:对出山口以上的径流形成区实施有效保护,确保进入到绿洲的径流型水 资源大体保持稳定;对绿洲水资源实行合理配置和高效利用,保持在开发利用过程中的水土平衡 水量平衡和水盐平衡,使得无效蒸发减少,人工用水循环和天然水循环保持和谐关系;保证进入 尾闾地区的径流性水资源的必要数量,以提供对流域下游生态最低限度的水资源支撑条件,防止 过渡带的萎缩和荒漠化的蔓延 保护山区生态的绝对安全。涵养好山区水源地,防止因过牧和盲目开垦造成的生态退化 和水土流失,杜绝一切乱砍滥伐。 保持绿洲地带的水土平衡和生态层圈结构的稳定。西北地区地多水少,土地资源的开发 利用必然意味着对水资源的进一步开发利用。由于水资源在生态系统中是起制约作用的短线资 源,在人工生态和自然生态系统之间存在着用水的竞争性,人工生态系统的扩大,挤占了天然生 态系统的水资源,导致天然生态系统的萎缩。因此,严格控制开荒是重要的生态环境保护准则 保持尾闾地带的最小生态量。通过人工生态区的全面节水和中、下游河道的整治来增加 进入到下游的径流量,强化下游生态的水资源支撑条件,防止荒漠化蔓延 保护流域水循环的化学平衡。水循环化学组分的失衡,会显著影响水资源的有效性。对 城市要控制污染物的排放量不能超过水体的自然净化能力,对大型灌区要控制盐分在下游局部地 区的积累。对西北内陆干旱区,当前要特别强调大型灌区的水盐平衡,通过地表地下水的联合利 用,在减少地下水无效蒸发的同时控制地表盐分,改造大面积的中、低产田
2 发展最早引起过渡带向后退缩直趋消亡，绿洲在失去过渡带的缓冲作用后，将不得不直接面对荒 漠的威胁。 导致生态系统变化的另一个原因是土地利用格局。土地利用从三个方面影响生态系统的 稳定：其一，将天然绿洲改造为人工绿洲，人工生态系统本身就需要额外的物质与能量输入来支 撑，其稳定性较天然生态系统明显偏低；其二，人工生态系统需要占用和消耗更多的径流性水资 源，导致天然绿洲和过渡带的水资源可利用量减少，过渡带首先退化为荒漠；其三，生态系统的 层圈结构比例将发生变化，并使流域产生汇流特性、物质与能量的转化链条等发生一系列相应变 化。大量的统计资料表明，绝大多数内陆河流域的水资源利用均已达到临界水平。人工系统面积 的扩大，必然要导致过渡带面积的成倍减少，从而使生态系统的整体稳定性受到削弱。 系统调查表明，一条河流，在满足人类需水后，所余生态需水不足三分之一者，流域生 态植被都会出现不同程度的生态系统退化；够三分之一的，能够维持生态需水量；水量在一半以 上，则能够比较好地维持生态系统稳定，这一界限很分明。因此，水资源作为西北干旱区生存和 发展的基础，其工程开发活动所应遵循的准则，应包括以下的内容：维持流域水资源的可再生循 环能力。包括三个层次：对出山口以上的径流形成区实施有效保护，确保进入到绿洲的径流型水 资源大体保持稳定；对绿洲水资源实行合理配置和高效利用，保持在开发利用过程中的水土平衡、 水量平衡和水盐平衡，使得无效蒸发减少，人工用水循环和天然水循环保持和谐关系；保证进入 尾闾地区的径流性水资源的必要数量，以提供对流域下游生态最低限度的水资源支撑条件，防止 过渡带的萎缩和荒漠化的蔓延。 保护山区生态的绝对安全。涵养好山区水源地，防止因过牧和盲目开垦造成的生态退化 和水土流失，杜绝一切乱砍滥伐。 保持绿洲地带的水土平衡和生态层圈结构的稳定。西北地区地多水少，土地资源的开发 利用必然意味着对水资源的进一步开发利用。由于水资源在生态系统中是起制约作用的短线资 源，在人工生态和自然生态系统之间存在着用水的竞争性，人工生态系统的扩大，挤占了天然生 态系统的水资源，导致天然生态系统的萎缩。因此，严格控制开荒是重要的生态环境保护准则。 保持尾闾地带的最小生态量。通过人工生态区的全面节水和中、下游河道的整治来增加 进入到下游的径流量，强化下游生态的水资源支撑条件，防止荒漠化蔓延。 保护流域水循环的化学平衡。水循环化学组分的失衡，会显著影响水资源的有效性。对 城市要控制污染物的排放量不能超过水体的自然净化能力，对大型灌区要控制盐分在下游局部地 区的积累。对西北内陆干旱区，当前要特别强调大型灌区的水盐平衡，通过地表地下水的联合利 用，在减少地下水无效蒸发的同时控制地表盐分，改造大面积的中、低产田
保持现状生态系统是各项生态保护准则的共同基础。鉴于西北大多数内陆河流域的水资 源开发利用程度均已很高,用水竞争性十分明显,水土资源进一步开发势必导致水循环分布的改 变和生态环境的相应改变,生态环境已呈恶化趋势。按保护现状的准则,今后应以内涵发展为主, 土地开发应以中低产田改造为主,通过内涵调整增加发展与保护的协调性,在保护的基础上发展 通过发展不断提高保护水平。 因此,建立资源型水利体系,在西部开发中搞好生态环境保护,其基本原则为:以维持 水资源的可再生性和生态的可持续性为目标,以现状生态的保护为基础,以水利基础设施建设为 保障,综合杈益经济价值与环境需要 水资源在时空上的合理配置具有首要意义 水资源合理配置的本质,是按照自然规律和经济规律,对流域水循环及其影响水循环的 自然与社会诸因素进行多维的调控。王浩教授认为,水资源合理配置的整体调控可分三个层次进 行。在区域发展层次,保持人与自然的和谐关系,不断调整发展进程中的人地关系和人水关系 兼顾除害与兴利、当前与长远、局部与全局,在社会经济发展用水与生态环境用水之间进行的合 理分配,在调控水循环的同时调控其相关的水沙、水盐、水化学、水生态过程,力争使长期发展 的社会净福利达到最大化 在经济层次,对水资源需求与供给同时调控,使社会经济发展与资源环境的承载能力相 适应。依据边际成本替代准则,根据需求进行生产力布局调整、产业结构调整、水价格调整、分 行业节水措施,抑制需求过度增长并提高水资源利用效率:在根据需求统筹安排降水的直接利用、 洪水和污水资源化、地表水和地下水联合利用,增加水资源对区域发展的综合保障功能 在工程建设与调度管理层次,调动各种手段改善水资源的时空分布和水环境质量以满足 发展需求:对水资源开发利用中存在的市场失效现象与外部不经济性,通过水资源统一管理和总 量需求控制使各种不经济性内部化。在发展进程中力求开发与保护、节流与开源、污染与治理、 需要与可能之间实现动态平衡,寻求经济合理、技术可行、环境无害的开发、利用、保护与管理 方式 水资源配置的具体方式,表现为空间配置、时间配置、用水配置、水源配置、管理配置 五个方面:其一、水资源的空间配置重点解决水土资源严重不匹配问题,使生产力布局更趋合理。 流域内通过强化管理调整上下游用水关系,为增加下游供水进行河道整治及现有工程挖潜改造 流域间进行跨流域调水,提高大范围内水经济生态的协调程度。其二、水资源的时间配置重点解 决内陆干旱地区春季天然来水过少,与灌溉农业的用水严重不相适应的问题。通过山区水库建设 增加对径流量的调蓄能力,替代平原水库减少库面蒸发,同时利用山区水库的廉价电能为农村经
3 保持现状生态系统是各项生态保护准则的共同基础。鉴于西北大多数内陆河流域的水资 源开发利用程度均已很高，用水竞争性十分明显，水土资源进一步开发势必导致水循环分布的改 变和生态环境的相应改变，生态环境已呈恶化趋势。按保护现状的准则，今后应以内涵发展为主， 土地开发应以中低产田改造为主，通过内涵调整增加发展与保护的协调性，在保护的基础上发展， 通过发展不断提高保护水平。 因此，建立资源型水利体系，在西部开发中搞好生态环境保护，其基本原则为：以维持 水资源的可再生性和生态的可持续性为目标，以现状生态的保护为基础，以水利基础设施建设为 保障，综合权益经济价值与环境需要。 水资源在时空上的合理配置具有首要意义 水资源合理配置的本质，是按照自然规律和经济规律，对流域水循环及其影响水循环的 自然与社会诸因素进行多维的调控。王浩教授认为，水资源合理配置的整体调控可分三个层次进 行。在区域发展层次，保持人与自然的和谐关系，不断调整发展进程中的人地关系和人水关系， 兼顾除害与兴利、当前与长远、局部与全局，在社会经济发展用水与生态环境用水之间进行的合 理分配，在调控水循环的同时调控其相关的水沙、水盐、水化学、水生态过程，力争使长期发展 的社会净福利达到最大化。 在经济层次，对水资源需求与供给同时调控，使社会经济发展与资源环境的承载能力相 适应。依据边际成本替代准则，根据需求进行生产力布局调整、产业结构调整、水价格调整、分 行业节水措施，抑制需求过度增长并提高水资源利用效率；在根据需求统筹安排降水的直接利用、 洪水和污水资源化、地表水和地下水联合利用，增加水资源对区域发展的综合保障功能。 在工程建设与调度管理层次，调动各种手段改善水资源的时空分布和水环境质量以满足 发展需求；对水资源开发利用中存在的市场失效现象与外部不经济性，通过水资源统一管理和总 量需求控制使各种不经济性内部化。在发展进程中力求开发与保护、节流与开源、污染与治理、 需要与可能之间实现动态平衡，寻求经济合理、技术可行、环境无害的开发、利用、保护与管理 方式。 水资源配置的具体方式，表现为空间配置、时间配置、用水配置、水源配置、管理配置 五个方面：其一、水资源的空间配置重点解决水土资源严重不匹配问题，使生产力布局更趋合理。 流域内通过强化管理调整上下游用水关系，为增加下游供水进行河道整治及现有工程挖潜改造。 流域间进行跨流域调水，提高大范围内水经济生态的协调程度。其二、水资源的时间配置重点解 决内陆干旱地区春季天然来水过少，与灌溉农业的用水严重不相适应的问题。通过山区水库建设 增加对径流量的调蓄能力，替代平原水库减少库面蒸发，同时利用山区水库的廉价电能为农村经
济发展和地下水利用提供动力、综合解决西部突出的春旱缺水问题。其三、用水配置重点解决经 济建设用水挤占生态环境用水、以及经济发展用水中城市用水挤占农牧业用水的问题。以流域为 单元对经济用水和生态用水统一配置,在保障生产发展的同时维持和改善生态环境,解决西部地 区生态环境脆弱的问题。其四、水源配置重点解决西北地区地表水利用过多而地下水开发程度低、 潜水蒸发量大而造成水资源浪费的问题。对地表水和地下水统一配置,缓解次生盐渍化并减少潜 水无效蒸发。配合水土保持建设,修建一批小型蓄水工程和微型集水设施,加大雨水资源的直接 利用。结合小城镇建设,修建适合西北特点的污水处理设施,加大劣质水的再生利用程度。其五、 水资源管理重点解决重开源轻节流、重工程轻管护的外延用水方式问题。采用多种管理措施促进 水资源的需求管理,以大型灌区改造为突破口狠抓农牧业节水,加大配套挖潜改造的力度。综合 运用法律、经济和行政手段提高用水效率 西部水资源合理配置的决策方法需要进行创新 最后,王浩教授强调指出,水资源重新合理配置问题涉及国家与地方等多个决策层次 部门与地区等多个决策主体,近期与远期等多个决策时段,社会、经济、环境等多个决策目标, 以及水文、生态、工程、环境、市场、资金等多类风险,是一个高度复杂的多阶段、多层次、多 目标、多决策主体的风险决策问题。因此,还需要对水资源合理配置的决策方法进行创新 (原载《中国环境报》2001年10月15日)
4 济发展和地下水利用提供动力、综合解决西部突出的春旱缺水问题。其三、用水配置重点解决经 济建设用水挤占生态环境用水、以及经济发展用水中城市用水挤占农牧业用水的问题。以流域为 单元对经济用水和生态用水统一配置，在保障生产发展的同时维持和改善生态环境，解决西部地 区生态环境脆弱的问题。其四、水源配置重点解决西北地区地表水利用过多而地下水开发程度低、 潜水蒸发量大而造成水资源浪费的问题。对地表水和地下水统一配置，缓解次生盐渍化并减少潜 水无效蒸发。配合水土保持建设，修建一批小型蓄水工程和微型集水设施，加大雨水资源的直接 利用。结合小城镇建设，修建适合西北特点的污水处理设施，加大劣质水的再生利用程度。其五、 水资源管理重点解决重开源轻节流、重工程轻管护的外延用水方式问题。采用多种管理措施促进 水资源的需求管理，以大型灌区改造为突破口狠抓农牧业节水，加大配套挖潜改造的力度。综合 运用法律、经济和行政手段提高用水效率。 西部水资源合理配置的决策方法需要进行创新 最后，王浩教授强调指出，水资源重新合理配置问题涉及国家与地方等多个决策层次， 部门与地区等多个决策主体，近期与远期等多个决策时段，社会、经济、环境等多个决策目标， 以及水文、生态、工程、环境、市场、资金等多类风险，是一个高度复杂的多阶段、多层次、多 目标、多决策主体的风险决策问题。因此，还需要对水资源合理配置的决策方法进行创新。 (原载《中国环境报》2001 年 10 月 15 日)