北京水资源的动态与可持续发展

北京水资源的动态与可持续发展

0北京水资源概况北京是中国的政治和文化中心。随着经济的快速发展和人口的快速增长，北京的水资源已成为制约北京经济和社会发展的重要因素。目前，北京每年可利用水资源总量约40亿3m（包括入境水量），人均水资源不足3003m，仅为全国人均水资源不足1.8，世界人均缺水水平远低于世界人均缺水水平。它是世界上严重缺水地区，也是世界上最大的缺水城市之一。新中国成立以来，北京一直受到严重的社会和经济发展的影响。目前，北京水资源形势仍然严峻。因此，我们必须及时采取措施，全面开发、利用和保护水资源。1北京水资源的特点与原因的分析1.1降水量减少,生态恢复严重降水是北京市水资源的主要补水来源.北京地处暖温带的北缘,系半湿润半干旱过渡带,多年平均降水量为595mm,只有全球陆地平均降水量的60%,折合成降水资源量为104.5亿m3,其中60%~70%蒸发散失,只有少部分成为径流和入渗地下,在总量上自然降水量不足.且由于北京地势西高东低,北高南低,这一特点极为不利于自然降水的储存和保留,更易形成干旱缺水.半个世纪以来北京年降水量呈减少趋势,每10年平均降水量已由20世纪50年代的781.9mm减少到90年代的574.2mm.1999年以来持续干旱,年均降水量为421.75mm,仅占多年平均值的70.88%.降水量减少不仅削减了地表径流,减小了地表水资源量,也使得地下水补给不足和可开采量下降.近年来年平均气温比20世纪80年代初升高约1℃,比50、60年代升高约1.5℃.降水减少,气温升高,蒸发量加大,气候趋于干暖化.1.2连续枯水年发生的速率北京降水年际变化辐度大,华北平原是年际变化最大的地区之一,导致年际间水资源变化极不稳定.丰枯水年交替出现与丰枯水年连续发生的机率大体各占1/3,连续出现的时间平均2~3年,据史志记载,连续枯水年最长达9年.近50年来,最长连枯水年也在5年以上(1940~1945年、1980~1984年).如果这种连续干旱年的再度发生,将使北京城出现严重水危机.近一百多年来,北京市最大降水资源量为236.2亿立方米,最小枯水年水总量仅40.7亿立方米,两者相差近6倍,而且经常出现连续枯水年.1.3年生时期197980年,时长为9.北京市全年降水量在年内以夏季(6~8月)为最多,占全年降水量的76%以上,汛期内,可集中全年降水量的80%.而用水高峰的春季(3~5月)降水量很少,不足60mm,常发生干旱.冬季(12~2月)仅有10mm左右,汛期的水量多寡决定着全年水量的丰枯.这是多年平均的情况,至于某一特定年,分布就更加突出了.例如,1959年6~9月降水量1318.9mm,占全年降水量的93.8%,而该年的其它8个月份降水量仅为87.1mm,占该年降水量的6.2%.而且汛期多集中在几次大的暴雨过程.每年汛期均有多余径流量出境,多年平均径流量为23.65亿m3,据报导,即使是在1980~1981年典型的枯水年,全市汛期尚有1.2~1.9亿m3的径流量出境.1.4地表资源量利用北京地处华北平原的西北端.西部山地属太行山脉,北部山地属燕山山脉,东南部为冲洪积物组成的北京山前倾斜平原.北京的河流属海河流域,从东到西分布有:蓟运河、潮白河、北运河、永定河和大清河等5条水系,他们均由北山、西山流入东南平原区.按水系分布是不平衡的,潮白河水资源最多,占39.4%,既受流域面积大的影响,又受山区面积大、产流多的作用.其次是北运河水系,水资源占24.3%.水资源最少的是蓟运河水系,仅占8.8%.北京市地表水资源分布,山区多于平原区,相差2.3倍.北京可利用地表水量的90%来自密云水库和官厅水库两大水库.资料表明,两大水库来水量在大幅度减少(表2),官厅水库20世纪50年代年均来水量19.3亿m3,90年代4.3亿m3;密云水库60~70年代年均来水量12亿m3,90年代为7.9亿m3;1999年以来连年大旱,两大水库可用来水量降到了建库以来的最低点,2002年两水库可用来水量之和仅为1.73亿m3.入境水量衰减的原因与降水减少有关,但更主要的是上游修建了大量蓄水工程和增加了工农业生产用水.官厅水库上游先后修建大小水库267座,发展灌溉面积36.36万hm2,并建有冶炼、电力、化工等高耗水工业.密云水库上游也修建了30多处蓄水工程,发展了2万hm2以上的灌溉面积和一些工业,拦蓄和利用水量剧增.1.5地下水位下降,年储量减少2002年北京平原区地下水位一度下降到19.07m,年末地下水埋深17.32m,2003、2004年地下水平均埋深持续下降.2004年与1960年相比,平原区地下水位下降15.45m,年储量减少80.8亿m3;与1980年相比,地下水位下降11.58m,储量减少60.06亿m3.20世纪80年代以来地下水位平均每年下降约0.48m,按此计算,到2010年还将下降3.67m.目前平原区埋深超过10m的地下水严重下降区达2960km2,与平原面积的46.2%;地下水降落漏斗区为865km2,占平原面积的13.5%.同时,由于长期超采和渗井、渗坑的污水入渗,平原区地下水普遍受到污染,水质下降.2农业水资源量t北京市多年平均用水量为41.6亿m3.2002年全市用水总量34.64亿m3,其中生活与环境用水11.63亿m3,占33.6%;工业用水7.54亿m3,占21.8%;农业用水15.45亿m3,占44.6%.对北京这样的大城市来说,用水结构不合理是造成水资源短缺的主要原因.由图2可见,工农业生产用水占到全市用水总量的近70%,特别是农业生产用水占全市用水总量的近一半,显然其用水结构存在着不合理性;农业用水比例大,造成用水经济效益不高.从用水量的分配变化看,受产业结构调整和工业内部、农业内部结构优化配置,以及技术进步等因素影响,工业用水量和农业用水量均呈稳中略降趋势,但生活用水量却显著增加,2002年生活用水量是1988年的1.82倍,是1979年的3.45倍.根据北京市政府和水利部编制的“21世纪初期首都水资源可持续利用规划”,到2005年北京工业用水11.78亿m3,城市生活用水11.72亿m3,农业用水20.77~22.39亿m3,环境用水2.7~3亿m3;用水总量约49.27~50.59亿m3,水资源缺口7.94~16.5亿m3.2005年至2010年,用水总量约52.7~53.95亿m3,水资源缺口11.82~19.96亿m3.3北京水资源开发利用的现实必要性据《21世纪初期首都水资源可持续利用规划总报告》,预计到2010年,北京需水量约为52.70~53.95亿m3,而提供的地表水和地下水位丰水年48.88亿m3,枯水年和特枯水年为37.54~33.99亿m3,缺口高达11.82~19.96亿m3.鉴于北京地区水资源的下降现状,要实现首都的可持续发展,采取必要措施解决北京水资源危机,达到水资源的供需平衡和可持续利用是必由之路.3.1人口规模预测人口快速增长对城市生活需水越来越多,是造成北京市水资源短缺的一个主要原因.北京作为首都是一个严重缺水城市,其生活用水(包括环境、建设等方面的大生活用水)在北京用水中占有很大比例,远远高于全国城市生活用水占总用水量36.85%的平均水平;从需水零增长的角度来看,北京市水资源可持续开发利用的关键是控制人口规模,控制生活用水的增长.回顾20世纪60年代北京人口只有277万,人均水资源量有1300立方米,到2000年人口增加到1381.9万,人均水资源量下降到280立方米,依国际人均水资源划分标准低于人均1000立方米属缺水区.目前北京依水资源承载人口容量适宜800~1000万人(见表4).依表1预测2005年人口1388.1万人,实际规模常住人口1536万人,流动人口有400万左右.2005年比2000年常住人口年均增长为2.14‰主要问题是因为外来潜入流动人口增长过快、过猛.从用水结构看,居民生活用水与工业用水主要是在城区和近郊区,加剧人口与自然生存空间的紧张程度,控制污染和其他环境危害成本上升.有关人士预测的水资源约束下的北京人口规模见表5.实际预测赶不上人口规模的扩大,2005年北京市人口增长远超过预测水平,表明北京市人口规模已然超过水资源的承载力,要正视人口规模膨胀的现实,鼓励人口流向远郊区县,扩大空间,降低城区、近郊区人口密度,分散流动人口走向,实行“严格控制市区人口规模,适当控制全市人口规模”,人口向卫星城镇分散是必由之路.3.2北京市水资源保护与资源整合从研究中发现,经济结构调整对节水的效应很大.从节水的原因来看,远郊区县中除顺义、昌平、大兴和怀柔以外,都是结构调整对整个节水的贡献率比较大,这意味着北京市产业结构调整对节水的贡献率已经超过了产业用水定额下降的贡献率.因此在制定水资源规划时,首先要调整经济结构,大力发展第三产业.调整经济结构是保护与合理配置水资源、实现经济增长方式转变的必要手段.3.3加大北京的水保力度节水既可起到提高水资源效率的作用,又可起到减少水污染量的作用.按照发展首都经济的要求,北京在调整产业结构、产品结构、农业种植结构以及加强城镇生活用水管理上,应把节水当作一项革命性措施来抓.要量水而行,量水发展,依靠科学技术,推广节约用水措施.首都建设要严格按照国务院批准的首都城市总体规划,要限制北京的城市规模和人口的过快膨胀;走内涵扩大再生产的路子,加大北京产业结构调整的力度,对高耗水的产业实行改造或转移、停产;新发展的产业要从立项开始注意低水耗,量水而行,控制工业用水的发展趋势.增加科技投入,就节水的措施、节水的设备、器具、节水效果等进行深入研究.工业节水要推广节水型工艺,严格控制发展高耗水、高耗能的产业,提高工业冷却水循环率,2010年可实现年节水1.37亿m3.农业节水要建设节水灌溉工程,2010年节水灌溉面积由现在的380万亩扩大到550万亩,农业节水年增2.54亿m3.生活节水推广住宅和公共节水便器、淋浴器,节水器具普及率达80%以上,并采取多种措施改革目前城市公共用水浪费现象,2010年增加节水0.23亿m3.3.4水源开发1污水处理厂和深度处理厂北京规划市区日污水排放量245万m3,目前污水集中处理率仅为22%.本着上中下游、大中小型、集中与分散相结合的工程布局,北京将规划建设16座污水处理厂,到2010年污水处理率达到90%以上,总处理能力达335万吨/天.为使处理后水质达到回用标准,再建14座污水深度处理厂,总处理能力71万吨/天.污水处理后主要用于北京市区东南部农业灌溉,市区下游的通惠河、凉水河等河道的景观用水,分布较为集中的工业用水,道路冲刷、浇洒绿地等市政杂用,2010年污水处理后利用总量可达6.45亿m3.推广中水利用,建立中水回用设备,保障中水的回用.2平原区雨水入渗工程北京地区雨洪出境量年均7亿m3,深度开发这部分雨洪,可达到增加可用水资源量和减少汛期地表径流量的双重目的.规划在市区,建设西郊蓄洪回灌工程,修建低位草坪,铺设透水道路及广场,修建屋顶雨水截渗系统工程增加雨洪入渗;在平原区,疏挖河道、整治坑塘、新建拦河闸坝,利用田面、河道和渗井控制降雨就地入渗;市区新建、改建、扩建10座中小型水库和大量小型沟道截流工程.到2010年雨洪利用量可增加1.47亿m3.3水资源高效利用率低目前北京市山区尚有3000多平方公里的面积没有控制工程,面临洪水威胁,将在有条件的地方修建控制性工程,调蓄水量.在采取上述开发本地新水源的措施后,2010年可增加供水8亿m3左右,将弥补部分供水缺口,但遇枯水年还将缺水6.98亿m3.根据对2030年北京水资源供需平衡的初步预测,遇枯水年将缺水17亿m3,因此,南水北调引水补源是势在必行.南水北调中线工程北京市多年净引水量约12亿m3.中线引水具有水源充足、水质好、自流输水、稳定供水等优点.工程实施后将与本地两大水库供水系统连通,形成水量充足、水质优良,调度灵活的全市供水网络,进行水资源的联合调度,供水范围覆盖了北京市90%以上的平原地区,从根本上解决北京市水资源紧缺问题,保证城市的可持续发展.3.5建设城乡水资源整合、长期管理机制利用水利工程和地下含水层的调蓄能力,进行地表水库之间和地表、地下水的联合调度.丰水年优先安排利用地表水,后安排利用地下水;优先利用调节能力小的水库水源,后使用调节能力大的水库水源.用户供水首先保证生活用水、菜田和副食品生产用水,其次安排工业用水和城市环境用水,最后安排农业用水和地下水回灌.地下水要优先考虑自来水厂取水;密云水库、怀柔水库要优先保证城市生活用水;官厅水库要优先考虑城市工业供水.工业要首先利用河水,农业大田灌溉和城市下游河湖补水要首先考虑使用再生水;自来水要优先供给城市生活;要结合降水的时空分布,确定农业灌溉和城市河湖补水的时间.为了提高水资源联合调度效率,在完成对京密引水渠的技术改造的基础上,规划新建城市自来水十厂,供水能力为100万吨/天.扩建田村山水厂,增加供水能力8万吨/天;完善自来水和自备井供水管网系统;建设西郊蓄洪回灌工程.实行水资源的联合调度,不仅可以减少官厅、密云和怀柔等水库的弃水,在丰水年多用地表水、涵养地下水,枯水年适量超采地下水,而且再生水也可以安全、经济和高效的方式被重复利用,大大提高供水的保证率.3.6污水处理厂建设官厅、密云水库上游地区水污染和水土流失十分严重,以危及首都城市水源的安全,因此要建设水源保护和水土保持工程.市区和远郊区县都要建设一批污水处理厂;开展工业污染源韵治理;综合治理官厅水库.在密云、怀柔、海子等21座水库上游地区植树造林、治理水土流失.到2010年,治理水土流失面积21万公顷,新增林地7.17万公顷,林木覆盖率达到55%以上,入库泥沙减少85%.3.7乡村水环境综合治理工程增加北京城市生态环境用水,继续进行城市外围河湖水系综合治理.计划治理北环及清河、坝河、凉水河水系20余条河道,总长214公里.实施乡村水环境综合治理工程,控制水污染由城市向乡村的转移,实现养殖