京津冀生态安危系于“水”

京津冀生态安危系于“水”

2月4日,第77届联合国大会主席克勒希一行考察南水北调中线穿黄工程,实地了解南水北调工程建设成就。

克勒希于2月1日至4日率联大代表团对中国进行正式访问。据联合国网站报道,南水北调中线穿黄工程是他此行考察的唯一一处水利工程。

与此同时,数据显示,截至2月5日,南水北调东线、中线一期工程累计调水突破600亿立方米。按照黄河多年平均天然径流量580亿立方米计算,相当于为北方地区调来了超过黄河一年的水量。

那么,当前京津冀地区用水现状如何?未来发展还面临哪些挑战?如何更好地构建多元互补的京津冀水资源保障网?

文 | 赵勇 中国水科院水资源所副所长;王浩 中国工程院院士、水文水资源专家

编辑丨李亚飞 瞭望智库

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水资源供需矛盾突出

京津冀地区人口密集、经济发达,同时,水资源短缺、水污染严重、水生态退化显著。未来,随着北京城市副中心、雄安新区等重点区域建设带来的集聚效应,京津冀地区刚性用水需求仍会有所攀升。京津冀地区水安全现状仍不乐观。

其一,水供给能力与经济社会发展不匹配,水资源供需矛盾突出。

京津冀地区水资源量仅占全国的0.7%,却承载着全国8%的人口和灌溉面积、10%的经济总量;供用水受到水资源承载能力的严重制约,水安全长期处于紧平衡态势。2014-2020 年,京津冀地区多年平均用水量为253亿立方,其中本地地表水和地下水供水约211亿立方,再生水和外调水供水约42亿立方。

2020年,京津冀地区人均用水量为227立方,万元GDP用水量为29立方,万元工业增加值用水量为12.8立方,农业灌溉平均用水量为160立方/亩,在国内外处于先进水平。

但是,随着京津冀协同发展和生态文明建设推进,北京城市副中心、河北雄安新区等重点区域在疏解北京非首都功能的同时也会产生集聚效应,对发展用水、生态用水提出了新的更高要求。

从供给侧来看,所在的海河流域水资源衰减严重,地表水资源1956-1979年为288亿立方,1980-2000年为171亿立方,2001-2016年减少到122亿立方,减少了166亿立方,减小幅度达到58%。研究表明,流域山丘区地表水资源衰减仍未达到拐点,深刻影响京津冀地区水安全。

其二,经济社会长期挤占生态环境用水,水生态环境损害严重。

为支撑经济社会发展用水需求,京津冀地区水资源开发利用率一度达到106%,在南水北调东线、中线一期工程通水后仍高达70%;区域水资源超载严重,水生态系统受到严重损害,突出表现为河道断流、湖泊湿地萎缩、河流连通性低、水生生物多样性低等。

京津冀地区还是我国最严重的地下水超采区,超采面积和超采量约占全国的37%。京津冀平原区地下水累计超采超过1500亿立方,其中河北平原几乎全域超采。1986—2013年,河北平原地下水水位累计下降了6.68 m,年均降幅高达0.247 m,成为世界最大的地下水超采区和漏斗区。地下水超采导致了地面沉降、海水入侵等一系列生态环境问题。

2019年以来,借助大规模外调水生态补水和丰水年两个重大利好因素,大运河、永定河实现了全线贯通,滹沱河、南运河等河流恢复了部分生机,但是从更长远尺度来看,这两种因素都不是常态的持续性措施。

其三,流域防洪体系短板依然突出,防洪减灾新老问题并存。

京津冀地区特殊的地貌格局决定了防汛的重要性:位于太行山、燕山山脉前缘,山前到平原过渡带短,河流水系呈扇形分布;源短流急,洪水陡涨陡落,极易在短时间内发生暴雨洪水。这对洪水预测预报、防汛抗旱应急反应能力提出了极高要求。

目前,京津冀地区的大中型水库、主要骨干河道以及中小河流等水利薄弱环节治理任务尚未全面完成,如骨干河道现状防洪标准达标率不足50%,河道淤障壅塞、堤防老化失修、河口无序开发等造成了泄洪能力的普遍下降。

京津冀蓄滞洪区内居住人口超过500万人,耕地面积超过60万公顷,蓄滞洪区启用难度加大;蓄滞洪区的工程建设和安全建设达不到实际要求,一旦分洪流量控制不好,容易扩大洪水灾害的范围和影响,甚至会造成“小水大淹”的情况。

近年来,城市防洪排涝问题成为新的焦点。城市建筑面积、水泥硬化道路增多,天然“海绵体”面积明显减少,导致城市内涝等现象频发。排涝能力与经济社会发展水平不匹配、不适应,成为区域内城市发展的短板和制约因素。

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国家提出更高要求

从未来来看,京津冀地区水安全形势面临更大的挑战。

一方面,经济社会发展水资源保障仍然艰巨。

京津冀地区是我国经济发展的重要引擎,在重大战略引领下经济社会发展格局逐步调整。河北雄安新区以绿色生态宜居新城区、创新驱动发展引领区、协调发展示范区、开放发展先行区为基本定位;北京城市副中心正在发展成为国际一流的和谐宜居之都示范区、新型城镇化示范区、京津冀区域协同发展示范区;大运河文化带建设在区域水治理与城市建设、文化发展与历史保护有机结合方面力争走在全国前列。

经济社会格局的调整对区域水资源保障提出了新要求,既能推进京津冀地区水生态修复治理,又可保障经济社会发展用水安全,是京津冀地区水资源调控的重大挑战。

另一方面,生态环境治理保护任务远未完成。

2014年起,财政部等四部委联合推动实施河北省地下水超采综合治理三年试点工作,2019年水利部等四部委进一步编制《华北地区地下水超采综合治理行动方案》,提出到2022年,在正常来水情况下,京津冀地区年压减地下水开采量25.7亿立方,现状超采量压减率不低于70%;到2035年,力争全面实现地下水采补平衡,超采亏空水量逐步填补。

这些综合性管理举措,对京津冀地区水资源供给侧保障、需求侧管控提出新的目标要求。

河湖生态复苏是京津冀高质量发展的重要内涵。为解决京津冀地区河湖干涸等问题,水利部协调京津冀三省市共同开展河湖生态补水行动;至2020年年底,京津冀地区河湖生态补水累计为114亿立方,治理区内补水河湖有水河长增加至1873公里(为补水前的2.1倍),新增水面734平方公里(为补水前的1.9倍)。尽管如此,京津冀地区河湖生态缺水的形势没有得到根本扭转,与区域定位目标仍有不小的差距。

与此同时,国家提出更高要求。

《京津冀协同发展规划纲要》的提出,标志着京津冀协同发展进入全面实施、加快推进的新阶段。保障国家重大战略的推进实施,成为京津冀地区水治理的核心任务,也对区域水安全保障提出新要求。

对京津冀地区而言,以下方面尤为关键:做好“山水林田湖草”系统治理,实现多功能统筹协调;响应建设“幸福河”的号召,实现水资源、水安全、水生态、水环境、水文化以及经济社会的多维度治理与发展;着力推进水资源集约利用,做好“节水优先”工作。

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构建多元互补的水资源保障网

措施一:控总量、优结构、提效率,强化水资源节约集约利用。

为了缓解京津冀地区内部节水不均衡、农业用水占比高、高用水行业占比大等问题,需要加强全流域、全行业水资源需求管理。

一是适水控制灌溉面积和城市用水规模两大总量。根据水资源承载能力,合理确定发展布局与规模,研究制定阶段承载上限。在地下水严重超采区,综合协调地下水压采、粮食安全等国家战略目标,严格控制灌溉面积、高耗水作物种植面积。在坝上区域,以建设首都水源涵养功能区、生态环境支撑区为目标,有序退减水浇地面积,压减地下水开采量。加强城镇绿化节水,科学实施山区植被修复,量水而行、适地适绿。

二是持续优化产业、种植、贸易、消费主要结构。严控水资源开发利用强度,合理确定经济布局,优化产业结构,从“重工业+生产性服务业”转向“高端制造+科技创新”。

三是实施生活、工业、农业全行业深度节水。在传统节水工作之外,深度挖掘各行业节水潜力并优化节水模式。例如,农业由高产灌溉模式转向高效率用水模式,工业以颠覆性节水技术研发与推广应用为主来推动跨越式发展,生活从终端节水拓展到建筑系统等全过程节水。

四是加强再生水、海水等非常规水源利用。严格落实《关于推进污水资源化利用的指导意见》(2021年),科学设定区域污水资源化利用总体目标。及时制定沿海地区海水淡化产业发展专项规划,推进高耗水产业逐步向沿海布局,提升海水淡化供水保障水平,健全海水淡化产业相关的政策法规。

措施二:“本地水–外调水–再生水”三水互补,促进河湖湿地生态复苏。

鉴于京津冀地区经济社会发展态势和水资源条件,唯有通过“本地水–外调水–再生水”三水互补,才能解决生态水量不足的问题。

一是实施山前水库生态基流保障行动。建立山前水库生态基流泄放设施与生态调度机制,保障生态基流。计及山前水库建设前后的天然及现状下泄流量,制定分区分类的生态基流目标。

二是实施京津冀地区生态水量提升行动。加强用水总量控制和水量分配,发挥水资源最大刚性约束作用。加强南水北调东线、中线生态补水,切实提升区域生态水量、入海水量的保障程度。

三是实施城市用水清水退河与再生利用行动。城市退排水是区域平原区河湖的主要水源,实施清水退河与再生利用是解决平原区河湖水质不佳、生态水量不足的重要手段。完善废污水收集管网,提升废污水收集率及进场浓度;完善污水处理厂的基础能力及出水水质,逐步推行Ⅳ类、准Ⅳ类水排放标准。

四是实施河湖横向与立体连通性提升行动。京津冀地区位于“东亚–澳大利亚”候鸟重要迁徙路线上,候鸟栖息地、迁徙路径是区域水生态保护重点,这对区域河湖湿地的横向与立体连通性提出了较高要求。加大干支流河漫滩、洲滩、湖泊、库湾、岸线、河口滩涂等生物多样性保护与恢复力度,提升江河与附属湖泊、湿地之间横向连通性;加强湿地网络格局恢复工作,提升区域水域湿地面向候鸟栖息迁徙的立体连通性。

措施三:统筹常态与应急,完善流域特大洪涝灾害防御短板。

针对京津冀地区洪水预测预报难度大、水库防洪联合调度覆盖率低、蓄滞洪区工程建设滞后等薄弱环节,加强常态与应急统筹管理,完善洪涝灾害防御短板。

一是统筹常态与应急,做好常规应对措施。除了做好应急状态的紧急救灾,也应加强日常防范应对措施。

开展重要河段的防洪工程建设,重点提高河北雄安新区周边新盖房分洪道、赵王新河的泄洪能力。

建设“空天地一体化”洪水监测系统,利用高分辨率空间、航空遥感技术,与地面水文监测技术的有机结合,实现对流域雨情、河湖水情、工程险情、洪涝灾情等的全方位、全过程、实时协同监测及处理。

确保蓄滞洪区的有效合理运用,根据地形地物变化,及时修订细化蓄滞洪区运用与抢险预案,确保洪水“分得进、蓄得住、退得出”。

二是做好“四预”建设,改善超标洪水应对措施。

提高洪水预报精度水平,开展流域下垫面调查,修正现有预报模型、参数和方案,充分利用实时监测数据实现滚动预报。

拓展洪水灾害预警服务范围,拓展并深化现有洪水灾害预警信息服务;从行业内向与社会公众以及与洪水灾害相关联的交通、能源、供水、供电、通信等“生命线”系统行业全面扩展,形成常态化的专业预警服务机制。

提高洪水灾害预演的智慧化水平,充分运用信息技术手段,结合雨水情预报,对水库、河道、蓄滞洪区的蓄泄情况进行模拟预演;实时动态更新洪水演进、防洪工程体系运行、淹没影响等信息,为工程调度提供决策支持。

动态修编洪水灾害防御预案,推行基于多情景、海量方案的预案编制方法,形成超标洪水预案实时修正与动态调整体系;充分利用洪水风险图成果,细化人员转移预案。

措施四:优化山区水保治理模式,防控山丘区径流进一步衰减。

2000 年以来,海河流域山区水资源量剧烈衰减,严重威胁流域供水安全和生态安全,需防控山区径流性水资源进一步衰减。

一是转变山丘区治理模式。在山丘区国土绿化、水土保持、生态修复等工作中,以水定绿,量化水资源的植被承载力。对于植被覆盖度较高的区域,不应大规模开展人工植树等水土保持措施,而宜坚持近自然修复;保护好现存的天然林,以天然更新、自然生态恢复作为植被建设的主要形式。

二是加强山丘区农业节水。合理规划山丘区农田灌溉面积,发展低耗水作物及种植模式,推广滴灌、微灌等高效节水灌溉生产方式,提高水资源利用率。持续实施退耕还林(草)工程,以自然植被恢复为主,避免过度建设蓄水池、集水窖、梯田、鱼鳞坑等拦蓄设施;在维持山区生态环境健康度的同时,保护有限的径流性水资源。

三是充分考虑水资源衰减对南水北调东线、中线后续工程需调水量规模的影响。当前,国家相关部门正在开展南水北调东线、中线的后续工程规划论证;应充分考虑京津冀地区水资源衰减因素的影响,研判南水北调东线、中线工程受水区的水资源供需平衡关系,科学确定需调水量的规模及布局,着眼长远来保障京津冀地区水资源安全。

措施五:以优化南水北调中线、东线后续工程为核心,完善水网格局。

京津冀水网是典型的自然–人工复合水网,在天然水系的基础上优化调水工程等人工水网格局,对区域经济社会可持续发展、地下水超采治理、河湖水生态功能提升具有重要意义。

一是优化南水北调东线后续工程规模与线路。东线工程建设通水以来,黄河以北增供水量消纳率的最高值不足20%,资产闲置问题突出;可充分利用东线一期工程穿黄隧洞100 立方/秒的供水能力,扩大京津冀地区供水量,缓解地下水超采问题。

后续工程需要北调水量到北京市,构建首都双源保障的稳定格局;可比选论证经白洋淀进京方案,相应优势在于生态效益发挥更充分,串联白洋淀、衡水湖、永定河等重要河湖湿地,兼顾向滏阳河、大清河、永定河等平原河网水系的自然补水。

自流覆盖范围更广泛,与南水北调中线、引黄入冀补淀等工程的联动作用更强,有利于构建多元互补的京津冀水资源保障网;调水水质目标保障对水环境治理刚性约束更强,经白洋淀进京线路更深入华北平原的腹地,有利于带动整个京津冀地区水生态环境治理;对于北京市,无论是工程综合效益,还是供水可靠性、用水经济性,经白洋淀进京线路方案的比较优势更为明显、更有持续性;对于河北雄安新区,经白洋淀调蓄调水,可为供水稳定、生态宜居的城区建设提供重要保障。

二是南水北调中线、东线工程效益可北延至滦河流域。无论是已经通水的南水北调东线、中线一期工程,还是后续工程的原有规划方案,受水区最北端只供水到北京市,受水范围并不包括滦河流域;但20世纪80年代初建设的引滦入津工程,为南水北调受水区与滦河流域建立了工程联系,如果能够整体优化南水北调工程受水区和非受水区的水量配置方案、完善滦河水系格局、共享南水北调工程红利,则不需要新增工程措施,仅通过引滦水量分配方案的调整,即可将南水北调工程的战略效益向北延伸到滦河流域,惠及承德市、唐山市、秦皇岛市等地,受益人口超过1000万人,经济社会和生态效益显著。

具体实施需在南水北调中线、东线后续工程规划论证中,充分考虑滦河下游地区发展需求,进一步优化水量分配方案,保障滦河流域经济社会高质量发展。

三是南水北调中线、东线后续工程的京津冀供水规模建议。南水北调中线、东线后续工程对京津冀地区可持续发展具有重要作用,同时要充分考虑区域水资源持续衰减的客观事实。以2035年京津冀需水达到峰值为保障目标,当南水北调中线、东线后续工程增调水量达到39亿立方时,在保障正常发展用水需求的同时,可实现河湖最小生态需水和地下水采补平衡目标;当增调水量达到60亿立方时,可实现河湖适宜生态需水和地下水采补平衡目标。

四是增强受水区水资源调蓄能力。南水北调工程通水以来,受水区对引江水的依赖程度越来越高;需要充分利用已有调蓄水库,适当兴建在线调蓄工程,增强受水区调蓄能力,切实保障供水安全。开展水库汛限水位、旱限水位的动态调控,建立相应的科学测算与决策体系,提升水库全水文周期管理(常态运行、抗旱应急运行、防洪应急运行)的综合效率与效益。

责任编辑:崔静涵校对:张弛最后修改:
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