水利部海河水利委员会
一、规划简况
21世纪水利发展进入新的历史时期,遵照党中央、国务院提出的新时期治水方针和水利部党组提出的新的治水思路,水利部于1999年3月安排海河水利委员会(以下简称海委)启动开展海河流域水资源规划。
1999年6月,海委成立了海河流域水资源规划领导小组,专设项目办公室,并组织流域内北京、天津、河北、山西、河南、山东、内蒙古等省、自治区、直辖市同时开展水资源规划工作。
至2001年9月,《海河流域水资源规划》通过水利部组织的专家审查。专家们认为,《海河流域水资源规划》基础资料翔实、思路清晰、目标明确、内容全面、重点突出、措施可行,达到了《规划任务书》的要求,并有所创新,可作为南水北调工程规划的依据。
二、规划指导思想与目标
指导思想 根据海河流域的实际,从战略高度把解决水资源短缺和水环境问题放到突出位置。坚持兴利除害结合、开源节流保护并重、节水治污优先、合理配置与综合利用的原则,充分体现和反映经济社会发展对水资源的新要求以及水资源条件对经济社会的支撑与约束关系,实现水资源的可持续利用,促进人口、资源、环境和经济的协调发展。
规划目标 根据流域经济社会发展的要求和水资源与生态环境的承载能力,综合实施四大战略措施,即:内挖潜外调水,积极开源;总量定额双控制,全面节流;补水防污并重,修复生态;强化管理配置,供需协调,从而基本满足流域经济社会发展对水资源的正常需求。
三、规划的特点
本次规划在技术上具有几个显著特点:一是在国家“七五”科技课题所提出的1956~1984年天然年径流系列的基础上,水资源系列延长到1998年,并以现状下垫面条件作一致性修正。二是首次在海河流域31.8万平方公里大范围内,运用水资源模拟模型进行长系列供需分析,力图克服以往典型年法分区同频率相加的弊端,具有能充分反映水利工程多年调节作用的优点。三是规划以流域水资源分区和行政分区相结合,城市和农村分别进行供需分析。四是重视生态环境用水并参与供需平衡分析。
规划力图体现和反映经济社会发展对水资源的新要求,以及水资源条件对经济社会发展的支撑与约束关系,从水资源开发、利用、治理、配置、节约和保护诸方面系统地分析,统筹考虑生活、生产用水和环境用水要求,在注重节水潜力分析的同时,对当地水资源的挖潜和非传统水源综合利用进行了全面规划。规划预测成果中城镇生活和工业需水有所增长、农业用水基本维持现状,解决本流域资源性缺水的关键在于把节水放在突出的位置,提高水的利用效率,在节水治污的同时,尽快实施南水北调工程。
规划运用了水资源演变分析模型、水资源开发利用现状评价模型、宏观经济需水预测模型、供需平衡分析模型,并建立了基于数字化流域的水资源规划平台、水资源管理信息系统和决策支持系统,为今后流域水资源滚动开发规划奠定了基础。
四、海河流域概况
海河流域总面积31.8万平方公里,其中平原面积12.9万平方公里。流域内人口密集,包括首都北京、直辖市天津在内的大中城市达25个,是我国重要的政治经济区域。
1998年,流域总人口1.22亿,约占全国的10%,国内生产总值(g日p)9674亿元,占全国的12%。流域内工业门类比较齐全,是我国重要的工业基地和高新技术产业基地,工业产值1.37万亿元。粮食总产量5390万吨,产量占全国的10%,是我国三大粮食生产基地之一。
海河流域包括海河、滦河、徒骇马颊河三大水系。流域内河道呈扇形分布,具有水系分散、河系复杂、支流众多、过渡带短、源短流急的特点。海河流域平原地下水资源相对丰富,浅层地下水底界埋深一般在40~60米。分为山前冲积洪积平原、中东部冲积湖积平原和滨海冲积海积平原三个水文地质分区。由于对浅层地下水与深层地下水的混合开采,海河流域山前平原浅层地下水系统现状实际上已延伸到120~150米。深层地下水埋深在各分区内不同,一般顶界深度为80~160米,底界深度为270~550米。
海河流域水资源总量372亿立方米,仅占全国的1.3%,人均水资源占有量仅305立方米,比2000年全国人均用水量还少125立方米。
海河流域不仅水资源量少,而且在时间上分布不均。汛期(6~9月)降水占年降水总量的70%~85%,且又主要集中于1~2次降水过程。经常出现连续干旱年。近20年中,出现了1980~1981年、1992~1993年和1997~2000年三次连续枯水年,从而进一步加剧了水资源供需矛盾。
海河流域属资源性缺水,是我国水资源形势最为紧张的地区。随着人口增加、经济发展和城市化水平的进一步提高,水资源紧缺将成为影响流域21世纪经济社会可持续发展的主要制约因素。
五、水资源系列延长结果
本次规划,将1956~1984年水文系列延长至1998年,并将原系列修正为反映现状下垫面条件的1956~1998年水文系列,延长后的流域多年平均地表水资源量220亿立方米,与1956~1984年系列多年平均地表水资源量264亿立方米相比,减少16%。
为反映流域地下水资源现状,本次规划以1985~1998年平均值249亿立方米作为流域现状多年平均地下水资源量,与1956~1984年系列275亿立方米相比,多年平均浅层地下水资源量减少9.5%。
水资源总量等于地表水资源量与地下水资源量之和减去两者的重复计算量。经计算,1956~1998年海河流域多年平均水资源总量为372亿立方米,与1956~1984年系列419亿立方米比较,减少11%。
人类活动加剧和气候变暖可能导致海河流域水资源的进一步减少,保护水资源和生态建设的任务将更加艰巨。
六、水资源开发利用现状
作为规划基准年的1998年,海河流域年降水属平水偏丰年,年径流属平水偏枯年;滦河、海河北系、徒骇马颊河为偏丰水年,海河南系为枯水年。
目前海河流域已建成大、中、小型水库1820座,控制了山区流域面积的85%。建成引水工程1万处,提水工程8200处。地下水利用工程以机电井为主,总眼数119万眼。构成了比较完整的供水系统。
1998年,流域总供水量(不含污水)432亿立方米。其中,地下水供水量265亿立方米,占总供水量的61%;当地地表水供水量112亿立方米,只占26%;引黄河水51亿立方米,占12%;微咸水、海水利用量4.0亿立方米,占1%。若包括用于农业灌溉的25.7亿立方米污水在内,则总供水量为457.7亿立方米。
1998年,全流域总用水量(指分配给用水户包括输水损失在内的毛用水量,不含污水)432.1亿立方米。其中,城镇生活用水26.1亿立方米,占总用水量6%;工业用水70.5亿立方米,占16%;城市河湖环境用水1.4亿立方米,占0.3%;农村生活21.5亿立方米,占5%;农业灌溉293.2亿立方米,占69%,林牧渔业用水19.4亿立方米,占4%。
根据现状供需分析结果,全流域现状多年平均缺水量达75亿立方米(污水利用量计入可供水量),缺水率17%,其中城市多年平均缺水量23亿立方米,特枯水年缺水量27亿立方米。缺水最为严重的地区为平原区及大中型城市,缺水严重制约了工农业生产和人们正常生活用水。
七、20世纪80年代以来供用水趋势及存在问题
近20年来,随着国民经济产业结构调整、节水和科技水平的提高,全流域在经济社会发展的同时,总用水量在380亿~430亿立方米之间波动。
城市用水量持续增长,从1980年的近60亿立方米增长到1998年的98亿立方米,增长66%,年均增长2.8%。城镇生活用水量从1980年的11亿立方米增加到1998年的27亿立方米,年均增长5%,城镇生活综合定额则从1980年的人均154升/日增加到1998年的人均212升/日。
工业用水量从1980年的49亿立方米增加到1998年的71亿立方米,增长45%,年均增长2%。工业万元产值用水量从1980年的443立方米下降到1998年的60立方米。其中,1980~1994年工业发展较快,工业用水量年均增长3.2%,1995~1998年基本保持在69亿~71亿立方米,京津等大城市呈负增长。
农村用水总体上缓慢增长,平均为310亿立方米。农村生活用水从1980年的13亿立方米增加到1998年的约22亿立方米,年均增长2.8%,农村人均生活用水量从1980年的45立方米增加到1998年的66立方米。农业灌溉用水量随降水丰枯变化在260亿~300亿立方米之间波动(不包括污水灌溉量),灌溉综合定额的总趋势略有降低,平均为4650立方米/公顷;林牧渔业用水量从1980年的近5亿立方米增加到1998年的近20亿立方米,翻了两番。
以1985~1998年作为现状水资源开发利用的评价时段,平均每年当地地表水、地下水供水量为301亿立方米,开发利用率81%,其中海河南系高达90%。当地水资源继续开发利用的潜力不大。
海河流域经济社会发展对水资源的需求远远超过了流域水资源的承载力,目前的水资源供、用平衡是以牺牲环境为代价的,由此产生了一系列严重的环境恶化问题:
地下水严重超采。造成了地面沉降、地裂和塌陷等环境地质灾害,已到了令人堪忧的地步。1985~1998年全流域地下水平均年超采量50.2亿立方米。至1998年,扣除补给量后,与50年代末相比,全流域已累计消耗地下水储量896亿立方米,其中浅层地下水471亿立方米,深层地下水425亿立方米。全流域深、浅层地下水超采面积已近9万平方公里,占流域内平原面积的69%。水资源最为缺乏的海河南系平原,最大的深层地下水漏斗中心埋深已达105米;河北山前平原部分地区地下水含水层疏干,深度达10~35米。
水污染不断加剧。现状流域年排污总量60亿立方米,处理率仅为10%。每年约有25亿立方米未经处理的污水用于灌溉。在近1万k米的水质评价河长中,受到污染的河长(水质劣于ⅲ类)达75%。水污染进一步加剧了水资源短缺的状况,如北京水源地之一的官厅水库因上游污染严重,1997年被迫退出饮用水供水系统。此外,污水灌溉对土壤与作物的污染和人民的健康将造成不良后果。
水环境日趋恶化。由于大量挤占生态环境用水,河道干涸、湿地萎缩、入海水量减少、造成河口淤积严重和海水入侵面积扩大。
八、经济社会发展预测
本次规划以2010年为近期规划水平年,2030年为远景规划水平年。
海河流域规划水平年各项经济社会发展指标,主要是依据各省、自治区、直辖市根据国民经济和社会发展“十五”计划和远景规划提出的。其中,2010年工业产值根据各地远景规划指标并参考有关研究成果对部分地区进行了调整;2030年g日p指标,因各省未提供,采用宏观经济水资源模型的预测成果。
预测在21世纪前半叶,海河流域经济社会仍将保持快速发展的态势。2010和2030年流域总人口将分别达到1.35亿和1.51亿,比现状分别增长10.66%和23.77%,2030年以后基本达到人口零增长;城镇化率将由现状的28%分别提高到45%和54%。
2010年g日p为2.42万亿元,年均增长率7.9%;2030年增至6.47万亿元,年均增长率5.0%。经济社会发展的同时经济结构也将发生变化,第一、二产业所占比例下降,第三产业比例上升。
作为我国三大粮食生产基地之一,到2030年黄淮海地区将承担保证全国粮食安全部分的30%,其中小麦达到67%。因此,海河流域灌溉面积总体上不能减少,但种植结构有所调整。
九、节水潜力与措施
为保证经济社会的可持续发展,必须进一步加强节水,逐步建成节水型社会。海河流域用水效率虽然处于较高水平,但是与国内外先进水平相比,仍然有一定的节水潜力。
本次规划提出,通过采取各种节水措施,到2010年可节水42亿立方米,相当于减少需水量8%,其中城镇生活节水2.7亿立方米,工业节水18亿立方米,农业节水21亿立方米。节水投入共需259亿元。
通过节水和经济结构的调整,城镇年人均用水量由现状的291立方米降至2010年的244立方米,城镇人均生活综合用水量控制在241升/日。
城镇生活节水措施主要是大力普及节水器具,减少供水管网漏损率,提高水价,实行定额用水管理,在有条件的大中城市推广中水道。
工业节水措施主要是调整工业结构,改进生产工艺。到2010年,工业用水重复利用率由现状的75%提高到85%,工业需水综合定额由现状的每万元产值51立方米降至每万元产值23立方米,主要工业单位产品用水量接近发达国家同类产品用水量水平。
农业节水措施主要是提高节水标准,扩大节灌面积,加强节水管理。到2010年,流域节水灌溉面积由现状的260多万公顷发展到467万公顷;灌溉水综合利用系数由0.54提高到0.65。
十、当地水资源挖潜与配置
本次规划分析认为,通过挖潜,到2010年全流域可净增加供水量12亿立方米。
实施引黄入晋北干线并加强引黄配套及管理措施,引黄可供水量可由现状的41亿立方米增加到2010年的44.8亿立方米,净增3.8亿立方米。
建设城市集中污水处理厂162座,新增污水处理能力1300立方米/日。到2010年,流域年处理污水能力达55亿立方米。在水质改善的同时,经处理供城市河湖和农村的再利用水量,从现状的24.7亿立方米增加到27.9亿立方米,净增3.2亿立方米。
农业灌溉采取咸、淡混浇等措施,到2010年,微咸水利用量从现状的3.2亿立方米增加到6亿立方米,净增2.8亿立方米。
加大海水利用力度,到2010年海水利用量达到92亿立方米,可替代淡水量从现状的0.7亿立方米增加到2.8亿立方米,净增2.1亿立方米。
规划病险水库除险加固,提高调蓄能力,增加供水量;建设一批引水、调水、水库和雨洪利用工程;山区建设水窖1000万个,基本解决山区农村饮水和群众基本生活口粮问题。以上工程的建设对于缓解城市水资源供需矛盾和山区脱贫是必要和积极的,但从全流域角度看,通过当地水资源的挖潜,到2010年净增加的供水量仅为1.5亿立方米,说明本流域继续开源的潜力不大,且代价高昂。
严格控制地下水超采。在规划水平年,多年平均浅层地下水开采量控制在190亿立方米以内,深层地下水作为应急水源,不计入规划可供水量。
十一、规划水平年供需预测
根据上述经济社会发展目标,在采取节水、挖潜、配置措施的基础上,规划预测2010年全流域城市、农村需水量483亿立方米,比现状增长8%。其中,城市需水152亿立方米,比现状增长56%;农村需水331亿立方米,比现状减少18亿立方米。2030年全流域城市、农村需水量531亿立方米,比现状增长19%。其中,城市需水增加到209亿立方米,比现状翻一番多;农村需水322亿立方米,比现状减少27亿立方米。2010年与2030年生态环境基本需水量分别为66亿立方米和100亿立方米。
据长系列调算结果,在现状水资源开发利用条件下,采取当地挖潜、污水再利用和合理配置等措施可净增加供水量12亿立方米,到2010年总可供水量384亿立方米。其中,城市可供水量102亿立方米,比现状增加27亿立方米;农村可供水量282亿立方米,比现状减少15亿立方米。2030年总可供水量392亿立方米,其中城市可供水量115亿立方米,比现状增加40亿立方米;农村可供水量277亿立方米,比现状减少20亿立方米。
根据供需预测分析,2010年全流域缺水量137亿立方米,其中城市缺水50亿立方米,农村缺水49亿立方米,生态缺水38亿立方米;2030年缺水量215亿立方米,其中城市缺水95亿立方米,农村缺水45亿立方米,生态缺水75亿立方米。
供需分析表明,单纯依靠当地水资源和引黄水的综合利用,经济社会发展仍将受到严重制约,生态环境恢复难以实现。因此,只有实施南水北调,才能缓解本流域水资源紧缺局面、促进流域经济社会发展和改善生态环境。
规划近期(2010年)南水北调调水70亿立方米左右,加上新增城市经处理资源化的污水,实际可增加供水量约95亿立方米。与137亿立方米的缺口相比,全流域仍缺水42亿立方米,其中农业及生态环境缺水23亿立方米,受水区外缺水19亿立方米。遇枯水年,农业及生态环境用水还将进一步受到影响。
十二、南水北调工程
为缓解海河流域水资源严重短缺的矛盾,应尽快建设南水北调工程。南水北调海河流域受水区包括京、津、冀、豫、鲁五省、直辖市平原区,该区域有16个大中城市,是海河流域经济社会最发达的地区。受水区人口占流域的60%,城镇人口占流域的67%,城市化水平高于流域平均值3个百分点,g日p占流域的63%,工业产值占流域的66%,耕地有效灌溉面积占流域的66%。
根据长系列供需分析,考虑城市、农村生活和生产的需要,受水区近期(2010年)需水量304亿立方米,其中城市需水量98亿立方米;当地可供水量224亿立方米,缺水量80亿立方米,其中城市缺水量38亿立方米。2030水平年,需水量331亿立方米,其中城市需水量133亿立方米;当地可供水量215亿立方米;缺水量116亿立方米,其中城市缺水量76亿立方米。考虑受水区生态环境用水的需要,近期(2010年)生态缺水38亿立方米;2030年,生态缺水75亿立方米。2010、2030水平年海河流域受水区城市、农村、生态总缺水量分别为118亿立方米和191亿立方米。
规划近期(2010年)南水北调净调水量70亿立方米,其中:中线净调水量50亿立方米,东线净调水量20亿立方米;远期(2030年),净调水量120亿立方米,按中线净调水量90亿立方米,东线净调水量30亿立方米考虑。
按上述净调水规模,通过当地多种水源、引黄水、引江水的合理配置和综合利用,到2010年,在满足受水区城市需水的同时,可补充农村、生态缺水量80亿立方米的70%左右;到2030年,在满足受水区城市需水的同时,可补充农村、生态缺水量115亿立方米的80%左右。
十三、生态建设与环境保护
海河流域是全国生态环境恶化最严重的地区之一。由于本流域水资源严重短缺,在南水北调最终调水规模没有实现前,生态环境得到改善的难度很大。本次规划考虑了以下5项内容,作为生态环境保护和适当改善的基本需水量。
保持河道最低生态需水量:到2010年,结合南水北调输水,重点补充京、津、石等大城市周边和东部地区1900k米河道用水,恢复水面面积445平方公里。
湿地恢复:2010年以前,重点保护白洋淀,同时结合南水北调输水调蓄,恢复和改善团泊洼、大浪淀、千顷洼等三个湿地环境;远期结合南水北调修复宁晋泊、东淀等6处湿地。
地下水恢复:南水北调实施后,海河流域将减少地下水开采,逐步达到采补平衡。根据超采程度划分禁采区、限采区和控采区,分区制定相应的控制开采措施,使地下水资源得以逐步恢复。
维持一定的入海水量:确定30亿立方米作为最小入海流量控制指标。
水土保持:海河流域现有水土流失面积为10万平方公里,规划治理目标为年均5000平方公里。
海河流域维持生态环境的最低需水量到2010年为66亿立方米。南水北调实施后,可较大程度地满足生态环境需水,但仍有一定缺口。
十四、规划实施保障措施
加强需水管理。经济结构和产业布局调整,要充分考虑当地水资源条件。建立流域水权制度,实行用水总量控制。
加强用水管理。建立用水定额管理制度;建立地下水开采分区控制制度,严格控制地下水超采。
建立重点省界断面水质达标责任制、排污总量核定制度以及污水处理再利用激励机制。
改革现行水资源管理体制。建立区域管理和流域管理相结合的新型水资源管理体制。
加强水资源管理的政策法规建设。建议国家将海河流域确定为国家重点节水区,并给予相应的优惠政策。
改革水价管理机制。实行累进制水价、区域统一水价等政策。
依靠科技进步,积极推进海河流域水资源管理信息化建设。
十五、投资及效果分析
1998~2030年,海河流域水资源工程建设共需投资955亿元(不包括南水北调和污水处理)。
水资源规划实施后,随着用水效率和效益的大幅度提高,可缓解流域21世纪上半叶严峻的缺水形势。在实现南水北调的前提下,地下水资源得到保护,部分地区地下水得到一定程度的恢复,地表水生态环境状况得到改善,通过水资源的合理配置和综合利用,可使部分天然河道、湿地、河口生态得到一定程度的修复。
十六、主要结论
(一)海河流域属资源性缺水和水资源形势最为紧张的地区,而且下垫面变化已引起水资源量的明显减少,目前的经济社会发展是以牺牲环境为代价的
20世纪80年代以来,水资源紧缺已成为海河流域经济社会可持续发展的主要制约因素。流域多年平均水资源总量372亿立方米,仅占全国的1.3%,当地水资源开发利用率达到81%,当地水资源继续开发利用的潜力已经不大。
海河流域经济社会发展对水资源的需求远远超过了水资源承载能力,由此产生了一系列严重的生态问题。主要表现在地下水位大幅度下降、湿地退化、河道干涸、河口淤积、水土流失和海水入侵,水污染加剧了生态恶化,海河流域生态环境已恶化到了令人堪忧的地步。与20世纪50年代末相比,全流域已累计消耗地下水储量近900亿立方米,部分地区含水层疏干,造成了地面沉降、地裂和塌陷等环境地质灾害。事实已经证明,依靠超采地下水和破坏生态环境维持生产和生活用水,将带来难以挽救的不良后果。
(二)虽然采取节水、挖潜和合理配置等措施,可减轻海河流域缺水程度,但是未来流域缺水形势仍十分严峻
海河流域水资源规划实施后,2010水平年多年平均可减少城市、农村需水量42亿立方米,增加可供水量11.8亿立方米,与不实施规划相比,多年平均缺水量可减少54亿立方米;2030水平年多年平均可减少城市、农村需水量69亿立方米,增加可供水量20亿立方米,与不实施规划相比,多年平均缺水量减少89亿立方米。
但是,水资源供需分析表明,采取以上措施后,2010水平年,流域多年平均缺水仍达99亿立方米,其中城市缺水50亿立方米;2030水平年,流域缺水140亿立方米,其中城市缺水95亿立方米。2010、2030水平年流域生态环境缺水量为38亿立方米和75亿立方米。
(三)南水北调是维持海河流域经济社会可持续发展的根本措施
南水北调受水区是海河流域经济社会发展的重点地区,经济社会指标约占全流域的65%,包括北京、天津、石家庄等16个大中城市,覆盖了海河平原面积的80%。该区域是流域主要缺水地区,缺水量占全流域的80%以上,也是生态恶化最为严重的地区。通过对不同调水规模的分析,2010水平年海河流域调水70亿立方米,2030水平年调水120亿立方米,可以满足受水区城市需水要求。
南水北调实施后,通过水源替代和污水处理回用,流域上下游、区域间的水资源合理配置,在解决城市缺水的同时,增加山区和平原非受水区的当地水供水量,能够有效地改善农村供水条件,使海河流域的水生态环境得到明显改善。
(四)落实各项保障措施是规划实施的关键
调整经济结构、实行水资源总量控制和定额管理、控制开采地下水、控制水环境恶化、建立水管理信息系统、完善政策法规和建设新型流域水资源管理体制等措施的落实,是保障水资源规划顺利实施的关键。
当前最重要的是建立流域与区域相结合的水资源统一管理体制。流域机构负责水资源在区域之间的优化配置,使有限的水资源发挥最大效益。区域水资源管理是在流域宏观控制下,对水资源实行定额管理。流域与区域管理必须以价格杠杆为调节手段,并充分依靠科技进步和政策法规。
按照规划的工程措施和非工程措施,有计划地安排水资源项目,加大资金投入,拓宽资金筹措渠道,发挥中央、地方和用水户的投资积极性,是实施规划的必要条件。
来源:《中国水利》2003年1月