從人水和諧看我國的節水研究與實踐＊

杜成旺陳 瑩翟家齊

(1.北京京西發電有限責任公司,北京 100041;2.水利部水資源管理中心,北京 100053;3.中國水利水電科學研究院水資源所,北京 100038)

從人水和諧看我國的節水研究與實踐＊

杜成旺1陳 瑩2翟家齊3

(1.北京京西發電有限責任公司,北京 100041;2.水利部水資源管理中心,北京 100053;3.中國水利水電科學研究院水資源所,北京 100038)

大力節水和建設節水型社會是水資源可持續利用的重要保障。根據人水和諧的理念,節水不僅僅是節約用水量,還包括有關水資源立法、水價、管理體制等一系列行政管理措施;真實的節水是盡量減少不可回收水量,具有相當的潛力,應當予以重視;節水與水資源高效利用是不等價的,二者在研究范圍、層次、對象、方法及評價指標都是有所區別的;廣義上的節水不僅包括節約用水,也包括涵養水源,二者是對立統一的關系;節水并非越多越好,還必須與生態環境效應相結合,否則就會顧此失彼,達不到真正意義上的人水和諧。

人水和諧;節水;研究;實踐

目前,我國正面臨著洪澇災害、干旱缺水、水土流失和水污染等一系列水問題,表面上是水對人的傷害,但本質上是人對水的傷害造成的后果。我們在防止水對人的傷害的同時更要注意防止人對水的傷害,即實現“人與自然和諧相處”,這也是經濟社會高度發展的必然要求,是破解中國水問題的核心理念[1]。水資源短缺促使我國開展了轟轟烈烈的節水研究,隨著科學技術的發展和現實問題的不斷出現,對節水內涵的理解上,在節水措施運用中,在節水型社會建設的理念上出現了一些新的現象和問題。有鑒于此,論文從堅持科學發展觀出發,從人水和諧發展的角度,推敲與認識節水研究和實踐中出現的新的問題。

1 節水的現實需求

水資源危機已成為全球化的課題,1988年世界環境和發展委員會(WCED)指出:“水資源正在取代石油而成為全世界引起危機的重要問題”;2002年在可持續發展世界首腦會議上,水被認為是五大可持續發展(水、能源、健康、農業和生物多樣化)的世界性課題之首。

我國水資源短缺首先表現在人均水資源少,不足2 200 m3,約為世界人均水資源量的四分之一;其次是水資源分布不均衡;第三是水資源年內年際變化大。這些因素導致我國缺水嚴重。目前,全國正常年份缺水量400億m3,其中灌溉缺水300億m3,平均每年因旱受災的耕地達3億多畝,年均減產糧食200多億kg;城市、工業缺水60億m3,影響工業產值2 300多億元。2000年,全國663座城市中有400多座城市缺水,其中108座嚴重缺水。預計到21世紀中葉,我國的用水量可能接近水資源可利用量[2]。水資源短缺的同時伴隨著一系列的生態環境問題,如:北方河流斷流情況日益加劇;全國水土流失總面積達367萬km2,占國土面積的38%;每年606億t的工業廢水和城市生活污水中有80%未經處理排入河流,使64%的城市河段的水受到中度或嚴重污染[3]。不合理開發使全國已形成地下水超采區164片,總面積18萬km2,海水入侵面積1 500km2。

水資源短缺及其導致的生態環境衰變已經成為制約我國可持續發展的瓶頸,大力節水和建設節水型社會,已成為水資源可持續利用的現實需求。

2 節水的概念辨析

節水,從字面意思理解是節約水,節省水,但這種理解是通常意義上的節約觀點在用水中的延伸,只強調了日常生活和經濟活動中通過節省用水減少支出和成本投入。隨著社會和技術的進步,節水的內涵也在不斷擴展,至今仍未有公認的定論。劉昌明等[4]提出節水的內涵包括挖潛,使區域水資源的潛力得以充分發揮。沈振榮等[5]提出真實節水、資源型節水、效率型節水的概念,認為節水就是最大限度的提高水的利用率和水分生產效率,最大限度地減少淡水資源的凈消耗量和各種無效流失量。陳家琦等[6]認為節約用水不僅是減少用水量和簡單的限制用水,而且是高效的、合理的充分發揮水的多功能和一水多用、重復的用水。即在用水最節省的條件下達到最優的經濟、社會和環境效益。國外一些研究者認為,將“節水”定義為減少凈耗水量的立法,能有利于其它用途的供水;若將“節水”定義為減少引水量的立法,則可能損害其他用途之供水。美國新奧爾良州水法將節水定義為通過改善引水、輸水和回收水的技術,或通過實施其他許可的辦法來減少引水量以滿足當前有效的用水。為了科學的揭示節水內涵,指導節水工作,我國《節水型城市目標導則》對城市節水作了如下定義:“節約用水,指通過行政、技術、經濟等管理手段加強用水管理,調整用水結構,改進用水工藝,實行計劃用水,杜絕用水浪費,運用先進的科學技術建立科學的用水體系,有效的使用水資源,保護水資源,適應城市經濟和城市建設持續發展的需要”。這個定義更接近英文中的“water conservation”和“efficientwater”。在這里,節約用水的涵義已經超脫了節省用水量的意義,內容更廣泛,還包括有關水資源立法、水價、管理體制等一系列行政管理措施,意義上更趨近于“合理用水”或“有效用水”。

綜上所述,筆者認為:節水就是要科學合理地用水,減少水的浪費(不合理用水、無效用水)、提高用水效率、減少排污、挖掘區域水資源的潛力和實現水資源的合理利用所采取的包括工程、技術、經濟和管理等各項現實可行的綜合措施的行為。其科學內涵包括:①提高用水效率和效益;②保證水安全;③協調水與生態環境的良好關系。

3 節水的真實性

在節水研究和實踐中就遇到了“真實”節水的困惑。如:對渠道進行襯砌,減少了水的滲漏,農業用水的用水效率提高了,但是,滲入地下的這部分水是可以被重新利用的,主要有三條途徑:人工系統種植業蒸發消耗、天然生態系統消耗和回歸到天然河道,天然生態系統水資源消耗減少是屬于節約的范疇嗎?從這個層面上來說,提高渠系水利用系數到底真正意義上節約了多少用水量,是值得商榷的。

對于資源型缺水區域而言,灌溉后的渠道退水量,田間排水量都是可加以再利用的,屬于可回收水量,而土面無效蒸發和作物蒸散在宏觀上不可控,屬于不可回收水量。因此,真實節水是指盡量減少不可回收水量。如:筆者在科技部西部重大攻關項目《寧夏水資源合理配置研究》研究中發現,由于受到多年平均引用黃河水量40億m3的限制,寧夏在采取不同的節水措施下,農業水資源需求量可分別減少21.2億m3、30.6億m3和36.6億m3,而水資源蒸散發消耗減少量僅為2.7億m3、4.1億m3和5.0億m3,即農業生產不受影響的情況下,農業節水真正可以轉移給生活和工業的水量遠小于理論需水節水量。

上面研究得到的真實節水量是在農業灌溉不受脅迫的情況下得到的。提高渠系水利用系數,改造灌溉技術有利于減少總的灌溉需水量,但也不能忽略減少土面和作物蒸騰蒸發引起的真實節水。長期以來,許多灌溉專家認為作物需水量(ETc)不可變,減少ETc就會減少作物產量。在這種理論的指導下,得出真實節水潛力很小的結論,這在某種程度上造成了對真實節水的忽略。但是,大量的田間試驗資料已經證明,在一定的土壤濕度變化范圍內,適當降低土壤濕度并不會影響作物光合效率,但可以起到降低土壤和作物的蒸騰蒸發量。現在的一些研究表明,水分脅迫并非完全是負效應,特定發育階段、有限的水分脅迫對提高產量和品質是有益的。作物在某些階段經受適度的水分脅迫,對于有限缺水具有一定的適應性和抵抗性效應。同時,植物在水分脅迫解除后,會表現出一定的補償生長功能。在某些情況下,水分虧缺不僅不降低作物的產量,反而能增加產量、提高水分利用效率。由此引出了非充分灌溉條件下的節水問題,即水分脅迫對作物的影響以及由此產生的真實節水量。

基于這種考慮,真實節水仍有相當的潛力,應該予以足夠的重視。但由于受到灌溉技術和生產條件的限制,目前此類研究目前僅僅限于小區域的田間試驗,大面積的研究工作和技術推廣還未見報道。可以預想到的是,在提高渠系水利用系數、改造灌溉技術成為農業節水共識的時候,基于非充分灌溉條件下作物生長機理的真實節水研究必將成為節水理論與實踐研究中又一重要著眼點。

4 節水與資源高效利用

一般的理解,節水指節約用水量,即減少實際的耗水量,而水資源高效利用指的是高效地利用水資源,可能實際的耗用水量并不減少,但一份水卻做了很多事,單方水的產出提高了。從實際耗用水量是否減少來理解節水與水資源高效利用的區別看似簡單易行卻是遠遠不夠的。我們假設有這樣一種情況,一戶家庭將洗完衣服后的水用來沖洗廁所,那么從用水量來講,這戶家庭用所謂的“廢水”代替干凈的自來水沖洗廁所,用水量減少了,實現了節約用水。但從水的使用效率上看,一份水既洗了衣服又沖了廁所,水資源利用效率提高了。因此,在日常生活中人們通常錯誤地將節水與水資源高效利用等同起來,認為節水即是水資源高效利用,或者說水資源高效利用就是節水。這就需要我們從內涵和外延上對節水和水資源高效利用加以分析,以便我們加深對兩者聯系與區別的理解。

(1)研究范圍與層次。節水通常是指一個單位、部門或某項工程的節約用水,如灌區節水、企業節水、家庭節水,著眼范圍較小,研究層次較為單一;水資源高效利用則從整體出發,通常研究一個流域,一個大區域乃至整個國家的水資源利用情況,范圍相對較廣,考慮的問題也是多層次,綜合性的問題。

(2)研究對象。節水著重研究經濟社會用水狀況,即工業、農業和生活用水的節約量;而水資源高效利用不僅對社會經濟用水進行研究,而且對生態用水狀況(包括天然生態和人工生態)也進行詳細分析。同時,節水僅僅考慮水量的減少而忽視水質問題;水資源高效利用則從區域水資源的合理配置角度出發,對水量和水質進行統一調配,綜合考慮。

(3)方法措施與評價指標。節水一般注重技術性措施的運用,如渠道襯砌、噴灌、滴灌、各種節水器具的使用等,而實現水資源高效利用過程中,則要綜合考慮各項節水措施以及區域或流域的水資源合理配置與統一管理。因此在對節水與水資源高效利用效果進行評價時,往往采用灌溉水利用系數的提高、萬元工業增加值用水量的減少作為節水評價指標;而以區域整體耗水量的變化評價水資源高效利用。

由上述概念和內涵可以看出,水資源高效利用與節水相比,其研究更具有宏觀性、廣泛性、綜合性和整體性,二者相互聯系,又相互區別。因此,在建設節水型社會過程中,我們既要加強節水措施的應用,減少水的實際耗用,還需要更深入地研究水資源的高效利用問題,提高水的利用效率,使有限的水資源發揮更大的功效,這才是具有全局意義的建設節水型社會效果的最終體現。

5 節水與養水

廣義理解節水概念,其含義不僅包括節約用水,也包括涵養水源。它寓于著深刻的哲理思想。辨證地看,節水與養水是矛盾的對立統一,兩者互為前提。只節不養,生態惡化,日積月累,節水灌溉將難以為繼;只養不節,只灌不排,水資源利用效率低,長久以往又會導致大面積土壤次生鹽堿化。因此,我們既要大力開展農業節水,以適應我國日益嚴重的用水危機,還要有計劃地涵養水源,這對于干旱地區尤其重要。

以寧夏地區研究為例,農業灌溉長期以大水漫灌為主,地下水埋深過淺,渠系滲漏損失和降雨入滲量大部分轉變為無效潛水蒸發損失量,并且容易引起漬澇和土壤次生鹽堿化。因此,這類地區應實行三水統管,井渠結合,利用地下水含水層對地面水灌溉入滲補給的地下水進行調蓄,實行地表水與地下水聯合運用。井灌降低地下水位,騰出了地下水庫庫容,為蓄存降雨和灌溉水創造了條件,同時,減少無效蒸發,遏制了土壤次生鹽堿化的發生;渠灌補充了地下水庫水量,解決了春季用水高峰期的缺水問題。當然,針對不同的灌溉條件,采用的“節”、“養”方式也不盡相同。總之,在目前的農業灌溉節水建設中,把節水與養水結合起來,節中有養,養中有節,關鍵是靈活掌握“節 ”、“養 ”比例[7]。

6 節水與生態維護

我國農業灌溉用水以粗放型的漫灌為主,渠道老化失修,跑、漏現象嚴重,農業用水浪費嚴重,是我國最大的用水戶,也是節水的重點。然而,任何事物總是存在著對立統一的兩個方面。當人們在贊譽節水灌溉的種種好處的同時,卻很少考慮節水灌溉可能帶來的負面效應。在寧夏,由于采用不同強度的節水措施,綠洲的生態穩定性指數都無疑例外地有所下降,局部地區下降劇烈,表明節水之后寧夏的生態環境不同程度地發生了惡化。原因其實很簡單,節水后,地表水對地下水的入滲補給減少,地下水位下降,雖然可以減少潛水蒸發量和降低局部地區的土壤鹽堿化程度,但依靠地下水補給的湖泊濕地將漸漸萎縮。通過人工補水能夠基本維持湖泊水面,但天然湖泊濕地的水量補給將由天然系統轉為人工系統,而人工系統無法補給的原本依賴于較高地下水位的天然植被則會受到極大的威脅,進而影響到整個生態系統的穩定性。地下水位與林地和草地覆蓋度的相關關系如圖1所示[8]。

因此,在堅持并推行農業節水的同時,不能夠以侵害生態環境為代價,應貫徹辯證的思維方式,全面規劃,統籌考慮,權衡節水的“得”與“失”。目前,有關節水對生態環境的影響研究還沒有受到足夠重視,缺乏完善的生態用水的補償機制和法律法規保障體系。

7 構建節水型社會,實現人與水和諧統一

節水型社會是“節水”與“社會”結合,節水型社會源于節水,內容上較節水內容要豐富,是以節約用水、高效用水和可持續用水為中心的人類活動。節水型社會在較深層次、較大范圍地滲透到了“社會”的各個基本要素,從生產力到生產關系,再到上層建筑,使得整個社會都表現出一種節水的特征。

節水型社會建設目標是通過塑造一個安全用水的現代社會、高效用水的新型社會和可持續用水的有序社會,形成一個現代和諧社會。其中,安全包括供水安全和生態安全,高效包括效率和效益兩方面,可持續即是要保證水生態環境和水循環的穩定。其具體有以下內涵:

(1)建立與水資源承載力相適應的產業結構布局;

圖1 地下水位與草地和林地覆蓋度相關關系擬合圖

(2)健全、完善與節水相關的法律、法規以及管理體制和運行機制;

(3)建立有利于節水的經濟體制,提高人們對節水意義的認識,調動社會投入節水型社會建設的積極性;

(4)依靠先進科技手段,加強水資源的科學管理;

(5)節水型社會不是單純的抗旱社會,而是抗旱排澇、旱澇相輔的社會;

(6)節水型社會是要建立一個與資源相適用,與生態相促進和諧社會。

(編輯:王愛萍)

[1]汪恕誠.資源水利:人與自然和諧相處[M].北京:中國水利水電出版社,2003.

[2]全國節約用水辦公室編著.全國節水規劃綱要及其研究[M].南京:河海大學出版社,2003.

[3]中國水利水電科學研究院水資源所.全國城市水資源規劃[R].北京:水利部水資源司,2003.

[4]劉昌明,何希吾,等.中國21世紀水問題方略[M].北京:科學出版社,1996.

[5]沈振榮,汪林,于福亮.節水新概念—真實節水的研究與應用[M].北京:中國水利水電出版社,2000:14-30.

[6]陳家琦,王浩,楊小柳.水資源學[M].北京:科學出版社,2002.

[7]周維博,李佩成.農田灌溉中節水與養水的哲理思考[J].灌溉排水,1999,18(增):4.

[8]裴源生,趙勇,陸垂裕,等.經濟生態系統廣義水資源合理配置研究[M].鄭州:黃河水利出版社,2005.

AbstractWater problem now has become a challenge human beings have to face together.And the common goal is to seek for humanwater harmony.The average water resource of China is limited,and water shortage has become the bottleneck of the sustainable development.Therefore,water-saving and water-saving society development are the guarantee of the sustainable utilization of the water resource.According to the idea of human-water har mony,water-saving is notonly saving the total amountof thewater utilization,but also including a series of administrative measures,such aswater resource regulation,water price,management system and so on.Real water-saving is to reduce the non-recoverable water and it’s very i mportant to paymore attention to itspotential.Water-saving is not equal to the effective utilization ofwater resource,and they are different in research fields,levels,subjects,methods and evaluation indexes.Generalwater-saving involves both water-saving and water conservation,which are antagonistic to each other.But it doesn’t mean that the more waterwe save,the better it is.Water-saving has to combine with ecological environment,orwe can’t achieve the real human-water harmony.

Key wordshuman-water har mony;water-saving;research;practice

Research and Practice ofWater-Saving Based on Human-Water Harmony in China

DU Cheng-wang1CHEN Ying2ZHAI Jia-qi3
(1.Beijing Jingxi Power Generation Limited Liability Company,Beijing 100041,China;
2.Water ResourcesManagement Center ofMinistry ofWater Resources,Beijing 100053,China;
3.China Institute ofWater Resources and Hydropower Research,Beijing 100038,China)

X171.1

A

1002-2104(2010)03專-0170-04

2010-09-10

杜成旺,工程師,主要研究方向為水資源持續利用。

＊國家自然科學基金(No.50709043)、國家重點基礎研究發展計劃(No.2006CB403405)資助。