海河流域水资源安全评价

收稿日期:2003206;修订日期:2003207 基金项目:中国科学院知识创新项目(KZCX 2S W 2317203) 作者简介:贾绍凤(19642),男,博士,中国科学院地理科学与资源研究所副研究员,主要从事水文水资源和区域可持续发展研究。

E 2m ail :jiasf @igsn rr 1ac 1cn 文章编号:100726301(2003)0420379209海河流域水资源安全评价贾绍凤,张士锋(中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101)摘　要:利用已建立的评价指标体系,对海河流域水资源安全现状进行评价。

在海河流域的当地水资源量按372×108m 3计算、引黄水量为60×108m 3的条件下,海河流域的水资源保障是不安全的。

但这种不安全属于气候干旱周期的不安全,如果气候转为类似1950～1970时期的湿润期,海河流域从水量来说就是安全的。

海河流域的水资源不安全更突出的是水质不安全,所以加强水污染防治工作是提高海河流域水资源安全程度的首要选择。

关　键　词:水资源安全;水资源安全评价;海河流域中图分类号:F 3231213海河流域涉及北京、天津、河北、山西、河南、山东、辽宁和内蒙八省市,共计263个县、市。

总面积3118×104km 2,其中平原占40%。

2000年人口112亿,耕地1107万公顷。

多年平均降水量539mm ,地表径流量220×108m 3,地下水资源量249×108m 3,水资源总量372×108m 3,人均305m 3。

有大型水库31座,总库容249×108m 3,控制山区面积的85%。

平原区河道常年断流的占河流数量的45%,常年有水的占16%。

当地水资源开发利用率达到90%。

海河流域是我国水资源开发利用程度最高、水资源最为紧缺的地区之一。

开展海河流域水资源安全研究具有迫切的现实意义,本文的水资源安全是指水资源能否满足人民生活、经济发展和生态保护的要求,并利用已建立的水资源安全评价指标体系(见表1[1])对海河流域的水资源安全状况进行具体评价,对海河流域水资源不安全的问题、成因进行诊断。

1　水资源总体供需平衡评价根据表1的水资源安全评价指标体系,首先需要对水资源总体供需平衡状况进行评价。

111　有关概念总体供需平衡状况用指标人类耗水量占人类可耗用量的比例来反映。

海河流域近年平均人类生产生活耗水量为300×108m 3左右。

需要估算的是人类可耗用水资源量有多少。

人类可耗用量,或者叫水资源可利用量,指总水资源量(包括当地水资源和客水)中,第22卷第4期2003年7月地　理　科　学　进　展PRO GR ESS I N GEO GRA PH YV o l 122,N o 14Ju ly,2003在扣除为满足生态保护要求所需消耗的径流资源(定义为径流口径的生态需水)、因技术经济原因难以利用的水量之后可供人类生产和生活净消耗的水量。

表1　海河流域水资源安全评价Tab11　W a ter resources secur ity appra ise m en t of Ha ihe Ba si n评价方面可选评价指标推荐指标评价水资源总体安全总体供需平衡人类耗水量占人类可耗用量的比例300×108m3 243×108m3=12315%缺水2315%缺水类型管理性缺水有无不合理用水现象有有管理性缺水水质性缺水水环境五类以下河段比重30%有水质性缺水工程性缺水工程供水能力与水资源量之比113无工程性缺水资源性缺水水资源开发利用程度90%有资源性缺水混合性缺水是否发生多种类型缺水是属于混合性缺水异常情况下的水资源风险特枯水发生概率12%特枯年份GD P受损率5%水资源社会安全水量保障程度人均城镇生活供水量占标准需水量的比重100%安全人均农村生活供水量占标准需水量的比重95%安全水质保障程度水质安全人口比例95%安全水价承受能力家庭水费支出占家庭可支配收入的比例014%安全水分配社会公平弱势群体安全供水率95%安全水资源经济安全水量保障程度企业平均停水时间可以忽略安全有效灌溉面积中无水灌溉的比例水质保障程度灌溉用水达不到农业灌溉用水标准的灌溉面积占总灌溉面积的比重30%不安全经济承受能力水费占总生产成本的比重015%安全水资源生态安全水生态压力生态需水满足程度50%不安全水生态状态三类以下河段比例50%不安全累计地下水超采量占多年平均地下水资源量的比例500%不安全实有湖泊湿地面积占期望面积的比例50%不安全水生态响应航道缩短率80%不安全112　海河流域水资源总量华北地区当地水资源量,有不同的评价结果。

全国第一次水资源评价结果为421×108m3[2]。

根据“七五”攻关采用1956～1984年系列的评价结果,海河流域水资源总量419×108m3①。

但根据最新的海河流域水资源规划②采用1956～1998年系列并把下垫面还原到80年代的评价结果,海河流域水资源总量只有372×108m3。

评价水资源量减少的主要原因有两个:一是多年平均降水量减少,二是以产流系数较低的80年代为基准进行下垫面还原,使产流系数降低。

就未来而言,由于气候和下垫面的变化,水资源量可能还会发生变化。

但由于气候变化的不确定性,我们仍假设降水变化是平稳的随机系列,而不考虑未来的气候变化对水资083地 理 科 学 进 展 22卷①②海河水利委员会,海河流域水资源规划,2001年。

“七五”国家重点科技攻关项目第57项,《华北及胶东地区水资源综合评价》,1990年12月。

源的影响。

关于下垫面变化,我们认为因为水土保持、植被恢复产流系数会下降的观点不够全面,理由是坡面的植被未必能恢复到50年代的水平,因而产流系数也不会因坡面植被恢复而低于50年代。

80年代以后产流系数下降的主要原因是地下水位下降而难以补给地表径流,以及降水与径流的非线性关系即降水少时产流系数要低。

所以,我们暂时也不考虑面上的水土保持工程对水资源的影响。

华北地区当地水资源量采用1956～1998长系列评价结果,海河流域水资源总量372×108m 3。

可调用黄河水按国务院分配方案,鲁北3318×108m 3(城市218×108m 3,农村31×108m 3),豫北414×108m 3(城市018×108m 3,农村316×108m 3),天津市、河北省多年平均分配指标为20×108m 3,山西省引黄入晋工程2010年建成,2010年、2030年进入海河流域大同、朔州等城市的水量分别为1165×108m 3和3174×108m 3,可引黄总量为约60×108m 3。

所以海河流域可用的水资源总量为432×108m 3。

113　生态需水海河流域径流口径的生态需水主要包括以下几项:为维持海口环境所需的最小入海水量、为维持河道水面所需最小水量、为保护湖泊湿地所需的最小水量。

11311　河道、入海水量为维持入海口生态环境所需要的最小入海水量是确定全流域生态需水的下边界约束条件。

确定入海生态需水量的一个技术途径是历史还原法:即选择一个入海口环境由较好变为不好的历史转折时期,以该时期的入海水量作为计算入海生态水量的参照。

对于海河流域而言,一般认为20世纪70年代是水环境的一个明显转折期,在此之前水环境较好,在此之后水环境明显变坏。

因此可以选择20世纪70年代作为确定入海生态水量的一个基准。

据资料分析(见表2),七十年代海河流域入海水量为116×108m 3,其中非汛期平均入海水量为23196×108m 3。

据此推算全年的最低入海需水量应为116×108m 3减去同期非生态所需的大洪水入海量。

估计同期非必需的大洪水入海量约为30×108m 3,所以最小入海需水量约为86×108m 3。

表2　海河流域各年代平均入海水量(包括污水) (单位:×108m 3)Tab 12　Runoff to sea of Ha ihe Ba si n by reg ion and decade分 区50年代60年代70年代80年代1990～1998水资源总量滦河及冀东沿海761342174416121429156411海河水系163181011859111111261326716徒骇马颊河系11721615111831312104017海河流域24116111626196815372为保持一定入海水量,河道必须有水,而且河道水面蒸发会消耗一部分水。

估计河道和入海的总生态需水量为88×108m 3。

从海河流域的实际入海水量来看,在70年代以前入海水量较大,所以水环境较好;80年代以后入海水量急剧减少,水环境也随之急剧恶化。

80年代平均年入海水量只有2619×108m 3,远没有满足入海最小生态需水量。

90年代年均入海水量6815×108m 3,比80年代有所增加,但仍比入海最小生态需水量少很多。

除了河道和入海水量减少之外,引起水环境1834期 贾绍凤等:海河流域水资源安全评价恶化的主要原因是水质的恶化。

排入河道和入海的水都是污水,直接破坏了河道和入海口的生态环境。

因此治理水污染,改善水质是当务之急。

11312　河湖湿地需水量目前海河流域,常年有水的天然淡水湖泊水面,只有白洋淀,北大港,南大港。

大部分已干涸,或是季节蓄水。

按逐步恢复的原则来规划,2010年湖泊湿地需水约4×108m3, 2030年约为12×108m3。

11313　地下水回补量海河流域地下水大规模开采始于70年代。

到1998年,与50年代末相比,全流域平原区地下水已累计消耗地下水储量896×108m3,其中浅层地下水471×108m3,深层水425×108m3(见表3)。

地下水净超采量应该按地下水储存量的消耗量来定义。

因为如果没有消耗静态储量而只是动用可更新的动态补给量就可以长期持续利用而谈不上超采。

按此超采量的定义,1958～1998年全流域地下水平均年超采量2214×108m3,其中浅层地下水超采11178×108m3,深层水10161×108m3。

海河南系平原是主要超采区,超采18107×108m3,占总超采量的8017%。

超采最多的时段是1975～1985年,年均超采3012×108m3。

表3　海河流域主要平原区不同时期地下水储存量消耗量 (单位:×108m3)Tab13　D epletion of ground wa ter storage i n Ha ihe Ba si n分 区浅层水储量年均消耗量深层水储量年均消耗量58～7575～8585～9858～9858～7575～8585～9858～981958～1998消耗量累计滦冀平原0114012801440127012101760182015433海河北系平原11133112212611990179213011851151140海河南系平原712910144111719151315913126111448156723合 计81561318414141111784159161311411110161896 资料来源:海河水利委员会,海河流域水资源规划,1999。