周 斌,桑學(xué)鋒,秦天玲,劉姍姍,嚴(yán)登華

(1.中國(guó)21世紀(jì)議程管理中心,北京 100038;2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100038)

我國(guó)京津冀地區(qū)多處于干旱半干旱地區(qū),降水量較少,且降水量多集中于汛期,蒸發(fā)量較大,水資源較為貧乏。近年來(lái),隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,生產(chǎn)用水嚴(yán)重?cái)D占生態(tài)用水,部分河流斷流、湖泊濕地退化、地下水超采、水污染等問(wèn)題并存。此外,由于本地水資源量有限,多數(shù)地區(qū)利用南水北調(diào)水、引黃水等客水,諸多城市對(duì)外調(diào)水依賴程度過(guò)高[1-7]。

十九大提出我國(guó)當(dāng)前主要矛盾是人民日益增長(zhǎng)的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾,強(qiáng)調(diào)遵循自然規(guī)律及生態(tài)文明體制改革;新時(shí)代社會(huì)發(fā)展要堅(jiān)持人與自然和諧共生,樹(shù)立和踐行綠水青山就是金山銀山的綠色發(fā)展理念,統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理。新時(shí)期相關(guān)治水思路提出為我國(guó)北方地區(qū)水資源調(diào)控提供了重要的歷史機(jī)遇。本文以水資源良性循環(huán)理論為基礎(chǔ),提出我國(guó)京津冀地區(qū)水資源良性循環(huán)的調(diào)控思路及應(yīng)對(duì)對(duì)策。

1 水資源良性循環(huán)理論基礎(chǔ)及調(diào)控思路

1.1 水資源良性循環(huán)理論基礎(chǔ)

隨著人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用水資源強(qiáng)度的加大,流域水循環(huán)系統(tǒng)不再是由“降水-坡面-河道-地下”等基本路徑組成的自然水循環(huán)結(jié)構(gòu),而是形成了由自然主循環(huán)與區(qū)域“取水-給水-用水-排水-污水處理-再生利用”社會(huì)側(cè)支循環(huán)耦合而成的自然-社會(huì)二元水循環(huán)結(jié)構(gòu)[8-12],形成相互嵌套的復(fù)雜系統(tǒng)。處理水資源問(wèn)題,應(yīng)從水資源系統(tǒng)整體優(yōu)化和整體協(xié)調(diào)出發(fā),按照系統(tǒng)本身所特有的性質(zhì)與功能,研究系統(tǒng)與環(huán)境之間、系統(tǒng)與各子系統(tǒng)之間、子系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間、子系統(tǒng)與各要素之間、各要素之間的相互作用、相互依賴和相互協(xié)調(diào)的關(guān)系,應(yīng)用系統(tǒng)工程理論解決水資源系統(tǒng)問(wèn)題。

1.2 水資源良性循環(huán)特征

水資源良性循環(huán)應(yīng)具備以下4大基本特征,即:

a. 天然性特征:天然性是水資源良性循環(huán)的資源特征,指水資源具有可再生性、資源性等特點(diǎn),江河湖泊是水循環(huán)的基礎(chǔ)載體,也是水資源良性循環(huán)的主要通道。

b. 均衡性特征:均衡性是水資源良性循環(huán)的社會(huì)特征,均衡化是水資源開(kāi)發(fā)利用、服務(wù)人類(lèi)的具體體現(xiàn),這要求開(kāi)展水體連通實(shí)現(xiàn)水循環(huán)馴化必須是有條件的和適度的,在人工與自然之間,一定要有個(gè)平衡,實(shí)現(xiàn)人水和諧。

c. 系統(tǒng)性特征:系統(tǒng)性是水資源良性循環(huán)的屬性特征,指水資源具有系統(tǒng)、全局、整體特點(diǎn),流域是自然水循環(huán)的基本單元,行政單元多為社會(huì)水循環(huán)的基本單元,從水的產(chǎn)匯流到開(kāi)發(fā)利用,則是這兩方面的結(jié)合,必須從流域和區(qū)域統(tǒng)籌的角度進(jìn)行水資源系統(tǒng)建設(shè)和開(kāi)發(fā)利用,方能實(shí)現(xiàn)水資源上下游、左右岸協(xié)同發(fā)展。

d. 安全性特征:安全性是水資源良性循環(huán)的目標(biāo)特征,指良性水循環(huán)系統(tǒng)具備生活安全、生產(chǎn)安全、生態(tài)安全。

1.3 京津冀地區(qū)水資源特點(diǎn)與問(wèn)題

a. 工程性控制能力強(qiáng),水資源循環(huán)過(guò)程阻斷。根據(jù)普查結(jié)果,京津冀地區(qū)共建成各類(lèi)水庫(kù)1 193座,總庫(kù)容為272.04億m3,修建加固各類(lèi)提防28 425.57 km,建成各類(lèi)水閘11 013座、各類(lèi)泵站6 703座、地下水取水井919.6萬(wàn)眼。在水利工程漸具規(guī)模,點(diǎn)、線連接日趨完善的情況下,京津冀地區(qū)水問(wèn)題并沒(méi)有得到根本解決。城市內(nèi)澇頻發(fā),河北省地下水漏斗面積為全國(guó)之最,河湖水庫(kù)水質(zhì)日益惡化,河道斷流、湖泊萎縮、濕地退化。以工程控制水為主要手段的治水模式,無(wú)法滿足京津冀地區(qū)未來(lái)生態(tài)文明發(fā)展的要求。

b. 地下水超采嚴(yán)重,水資源循環(huán)由水平向垂直方向轉(zhuǎn)變。據(jù)統(tǒng)計(jì),京津區(qū)地下水超采區(qū)面積為8.3萬(wàn)km2,超采量為53.88億m3,20世紀(jì)80年代以來(lái),隨著水資源的大量開(kāi)發(fā)利用,河道斷流時(shí)間不斷延長(zhǎng),使流經(jīng)漏斗區(qū)的河流來(lái)水量減少,河流對(duì)地下水的補(bǔ)給相應(yīng)減少。由于超采漏斗區(qū)地下水位埋深過(guò)大,包氣帶厚度增加,使降水入滲過(guò)多地消耗于包氣帶,減少了地下水補(bǔ)給量,加劇了超采區(qū)的擴(kuò)大。從而導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)的水資源循環(huán)逐漸由水平向垂直方向轉(zhuǎn)換。

c. 用水總量不斷增大,河湖斷流及生態(tài)退化嚴(yán)重。近年來(lái),隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,京津冀地區(qū)供水量已達(dá)或接近紅線值,社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水不斷擠占生態(tài)環(huán)境用水;再加上氣候變化的影響,京津冀地區(qū)地表和地下水資源量均呈現(xiàn)減少趨勢(shì),河道斷流趨勢(shì)明顯。2016年的衛(wèi)星影像顯示,京津冀地區(qū)333條河流中有227河流汛期斷流。河北省境內(nèi)的白洋淀濕地面積從1998年前的25 008 hm2下降到當(dāng)前的21 573 hm2。

d. 經(jīng)濟(jì)社會(huì)污染排放強(qiáng)度高,河湖污染不斷加劇。近年來(lái),隨著工業(yè)和農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展以及城鎮(zhèn)人口的快速增長(zhǎng),帶來(lái)了石油類(lèi)污染、紡織印染污染、城市垃圾等，加上生產(chǎn)生活污水的不合理處置以及農(nóng)藥、化肥的大量使用,造成河流污染不斷加劇。京津冀地區(qū)主要位于海河流域,據(jù)統(tǒng)計(jì),2000年海河流域化學(xué)需氧量、氨氮入河量分別為133萬(wàn)t和11萬(wàn)t,是水體納污能力的3.5倍和6.9倍。目前海河流域是全國(guó)污染程度最高的流域。

1.4 水資源良性循環(huán)調(diào)控思路

以自然-社會(huì)二元水循環(huán)和系統(tǒng)工程理論為基礎(chǔ),從水資源良性循環(huán)4大特征出發(fā),解析我國(guó)京津冀地區(qū)目前面臨的水資源問(wèn)題,以循環(huán)通暢、協(xié)同均衡為水資源良性循環(huán)與持續(xù)發(fā)展的調(diào)控思路,貫徹落實(shí)總書(shū)記提出的節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力以及堅(jiān)持人與自然和諧共生等治水新方略,符合京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略下的水資源要求。據(jù)此制定實(shí)現(xiàn)水資源良性循環(huán)和持續(xù)利用調(diào)控對(duì)策如圖1所示。

圖1 水資源良性循環(huán)和可持續(xù)利用調(diào)控思路

水資源具有自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)、環(huán)境5大屬性,其中生態(tài)環(huán)境受自然與經(jīng)濟(jì)社會(huì)相互反饋的影響,二者反饋?zhàn)饔闷胶馐撬Y源良性循環(huán)的中樞,也是人與自然和諧的關(guān)鍵,具體包括兩個(gè)方面的措施:

a. 自然水資源循環(huán)的循環(huán)通暢,其目標(biāo)是通過(guò)一定措施降低水文極值過(guò)程、加強(qiáng)資源匹配過(guò)程,具體措施可包括富自然調(diào)蓄、污水水質(zhì)提標(biāo)與減排等措施。富自然調(diào)蓄的核心是恢復(fù)水的自然屬性，結(jié)合節(jié)水型社會(huì)建設(shè)和最嚴(yán)格水資源管理的深入，減少對(duì)天然水循環(huán)的擾動(dòng)；通過(guò)基礎(chǔ)設(shè)施的優(yōu)化布局，實(shí)現(xiàn)水循環(huán)多過(guò)程間、坡面-河道過(guò)程間、地表-土壤-地下過(guò)程間、常態(tài)過(guò)程與極端過(guò)程間的協(xié)調(diào)，充分發(fā)揮自然要素對(duì)水循環(huán)多過(guò)程的調(diào)節(jié)作用,同時(shí)通過(guò)再生水出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放并提高回用,減少排水對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。

b. 社會(huì)水資源循環(huán)協(xié)同均衡,其目標(biāo)是通過(guò)一定措施提高水資源利用效率與水資源的調(diào)配均衡,具體可包括水資源統(tǒng)一調(diào)控管理、消耗水管控、水市場(chǎng)協(xié)同發(fā)力等措施。通過(guò)統(tǒng)一調(diào)控管理措施實(shí)現(xiàn)水資源上下游、左右岸協(xié)同供用水;通過(guò)消耗水管理實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)真實(shí)節(jié)水并控制對(duì)生態(tài)環(huán)境用水的過(guò)度擠占;通過(guò)水市場(chǎng)協(xié)同發(fā)力實(shí)現(xiàn)水資源利用效率和效益的提高。

2 水資源循環(huán)調(diào)控策略

2.1 工程控制與富自然調(diào)蓄相結(jié)合

以點(diǎn)(水庫(kù)、閘壩)、線(河道、渠系)連接為核心的傳統(tǒng)工程控水模式,手段單一,且存在次生的環(huán)境影響;以能量攻擊能量,未能統(tǒng)籌考慮植被-土壤對(duì)減緩水問(wèn)題的功能,不能充分發(fā)揮流域?qū)λh(huán)的天然調(diào)蓄作用。因此現(xiàn)階段水問(wèn)題治理的重點(diǎn)是,遵循水循環(huán)自然規(guī)律,充分發(fā)揮自然要素對(duì)水循環(huán)多過(guò)程的調(diào)節(jié)作用。通過(guò)系統(tǒng)布置和建設(shè)人工林草等綠色基礎(chǔ)設(shè)施、土壤水庫(kù)等棕色基礎(chǔ)設(shè)施,結(jié)合已有水利工程建設(shè)等灰色基礎(chǔ)設(shè)施,實(shí)現(xiàn)水循環(huán)多過(guò)程間,坡面-河道、地表-土壤-地下、常態(tài)與極值過(guò)程間的協(xié)調(diào),由工程控水為主向富自然調(diào)蓄水轉(zhuǎn)變。讓水和沙去其應(yīng)該去的地方,讓資源賦存在其應(yīng)該賦存的區(qū)域。其中,綠色基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),要充分遵循土地的適宜性,既要改善生態(tài),又要防止過(guò)度生態(tài)建設(shè);棕色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),關(guān)鍵是合理布局坡耕地和旱田壟溝及微地貌特征,提高降水的有效性[13-14]。

2.2 污水集中處理向集中處理與分散處理、利用相結(jié)合

目前我國(guó)北方很多城市還存在雨污合流,大量污染物隨雨水進(jìn)入河湖;另一方面,由于河湖水環(huán)境納污能力偏小,若采用國(guó)標(biāo)處理污水,河流水質(zhì)仍會(huì)惡化;此外,大多數(shù)區(qū)域都是集中收集處理,存在較大風(fēng)險(xiǎn)。因此我國(guó)北方京津冀地區(qū)需做以下幾方面改進(jìn):①在污水收集方面,全面實(shí)行雨污分流。對(duì)于新建城區(qū),嚴(yán)格實(shí)施雨污分流措施,條件適合地區(qū)可以建設(shè)地下管廊;對(duì)于老城區(qū),先封堵污水直排口,加大污水大戶就地處理排放;在城區(qū)污染方面,按照城市規(guī)劃和城中村改建規(guī)劃,逐步推進(jìn)雨污分流措施。②在污水處理方面,提高標(biāo)準(zhǔn),分散處理。由過(guò)去集中統(tǒng)一的污水處理模式轉(zhuǎn)化為分散式的處理模式,加入現(xiàn)代污水處理思路,例如地下污水處理廠的建設(shè)等。同時(shí)優(yōu)化污水處理工藝,將污水處理標(biāo)準(zhǔn)提高一個(gè)等級(jí),排放水質(zhì)達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的Ⅳ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)。③污水回用方面,消納存量,消減增量。完善污水回用調(diào)配、輸送及循環(huán)利用工程及配套管網(wǎng),制定污水回用優(yōu)惠政策,加強(qiáng)城鎮(zhèn)污水處理回用,促進(jìn)工業(yè)、環(huán)衛(wèi)、綠化、景觀等領(lǐng)域優(yōu)先使用中水。扎實(shí)推進(jìn)工業(yè)再生水循環(huán)利用工程建設(shè),引導(dǎo)高耗水企業(yè)使用再生水。推進(jìn)居民生活污水回用,缺水城市再生水利用率提高到25%[15-18]。

2.3 加強(qiáng)水資源統(tǒng)一調(diào)控管理

增強(qiáng)骨干供水工程及區(qū)域供水工程建設(shè),在完善供水管網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,要從區(qū)域全局角度出發(fā),構(gòu)建區(qū)域水資源調(diào)控的智能監(jiān)控體系、智慧應(yīng)用體系和支撐保障體系,對(duì)區(qū)域的水資源進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)控。

a. 以行政單元為主體,完善水利信息現(xiàn)代化體系。加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施改造,擴(kuò)展水利信息傳輸網(wǎng)絡(luò),提高水利信息系統(tǒng)安全防御水平和基礎(chǔ)承載能力;依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),形成覆蓋主要河湖、水利工程、水源地和取用水戶的水利信息采集監(jiān)測(cè)體系。

b. 區(qū)域水資源時(shí)空均衡優(yōu)化統(tǒng)一調(diào)控。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展和取排水量的不斷增加,水資源總量、水環(huán)境容量和水生態(tài)空間約束日益顯現(xiàn),部分地區(qū)水資源開(kāi)發(fā)利用程度已接近甚至超過(guò)了承載力,引發(fā)水源短缺、河湖生態(tài)退化及地面沉降等嚴(yán)重問(wèn)題。當(dāng)前我國(guó)北方許多地區(qū)水資源安全保障的主要矛盾已逐步從供給不足轉(zhuǎn)向?yàn)樨?fù)荷過(guò)大。以水資源荷載平衡為目標(biāo),通過(guò)水資源模擬與調(diào)控綜合模型的仿真與核驗(yàn),提出負(fù)荷均衡、空間均衡、代際均衡的流域/區(qū)域水資源配置格局和流域/區(qū)域配置方案。提高水資源與其他經(jīng)濟(jì)社會(huì)要素的適配性,將水壓力負(fù)荷控制在水資源系統(tǒng)可承載范圍之內(nèi),是落實(shí)國(guó)家空間均衡治水方針的具體體現(xiàn)[19-20]。

2.4 加強(qiáng)消耗水管理

2016年10月,水利部與國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)聯(lián)合頒布《“十三五”水資源消耗總量和強(qiáng)度雙控行動(dòng)方案》,說(shuō)明耗水控制比取水控制更加重要,因此應(yīng)從流域和區(qū)域相結(jié)合的角度,按照生態(tài)功能區(qū)劃和生態(tài)文明建設(shè)的要求,研究行業(yè)用水耗水關(guān)系曲線,實(shí)行以消耗水總量為核心的取用水管理,實(shí)現(xiàn)真實(shí)節(jié)水、良性循環(huán)的科學(xué)管控。在傳統(tǒng)行業(yè)節(jié)水模式基礎(chǔ)上,從水的用耗機(jī)理入手,加入?yún)^(qū)域水資源耗水控制總量和行業(yè)用水消耗強(qiáng)度指標(biāo),可以進(jìn)一步強(qiáng)化最嚴(yán)格水資源管理3條紅線,形成最嚴(yán)格水資源管理4條紅線,進(jìn)而倒逼區(qū)域行業(yè)節(jié)水效率和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,實(shí)現(xiàn)水資源良性循環(huán)[21]。

2.5 部門(mén)管理與水市場(chǎng)協(xié)同發(fā)力相結(jié)合

水權(quán)水市場(chǎng)是落實(shí)中央決策部署的重大舉措,是落實(shí)“兩手發(fā)力”、充分發(fā)揮市場(chǎng)優(yōu)化配置水資源作用的重要途徑,是新時(shí)期落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度的重要任務(wù)。要切實(shí)把思想和行動(dòng)統(tǒng)一到中央的決策部署上來(lái),采取有力措施,加快水權(quán)改革工作進(jìn)度。盡快完成最后一公里的確權(quán),確權(quán)到基本農(nóng)戶,并對(duì)一些水利工程進(jìn)行確權(quán)[22-23]。

從“控制總量,盤(pán)活存量”的要求出發(fā),積極培育水市場(chǎng)。鼓勵(lì)通過(guò)區(qū)域水量交易解決區(qū)域間水資源的優(yōu)化配置問(wèn)題,在具備條件的區(qū)域盡量不再通過(guò)行政手段調(diào)劑區(qū)域用水指標(biāo)。充分發(fā)揮中國(guó)水權(quán)交易所的平臺(tái)作用,依托國(guó)家交易平臺(tái)進(jìn)行水權(quán)交易,打造互聯(lián)網(wǎng)+水權(quán)。建設(shè)水權(quán)收儲(chǔ)平臺(tái),對(duì)區(qū)域內(nèi)的節(jié)余水權(quán)進(jìn)行回購(gòu)、收儲(chǔ),然后批量交易。

在行政單元范圍內(nèi)逐步實(shí)行統(tǒng)一水價(jià),實(shí)行統(tǒng)一水價(jià)是大勢(shì)所趨[24-26],可更好地實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置和統(tǒng)一調(diào)度。推行區(qū)域綜合水價(jià)必須考慮到各地發(fā)展不均衡以及城鄉(xiāng)差別帶來(lái)的不同水價(jià)的承受能力,綜合考慮以市或縣為區(qū)域單位,實(shí)行多水源配置下的綜合水價(jià),結(jié)合智利、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)家的經(jīng)驗(yàn),在統(tǒng)一水權(quán)的基礎(chǔ)上,盡快開(kāi)展基于多水源綜合調(diào)配的全成本綜合水價(jià)研究、制定相關(guān)價(jià)格形成機(jī)制,提出與配置方案相配套的統(tǒng)一水價(jià)核算方法。

3 結(jié) 語(yǔ)

基于自然-社會(huì)二元水循環(huán)理論,按照循環(huán)通暢、協(xié)調(diào)均衡的技術(shù)思路,遵循水資源循環(huán)的自然規(guī)律特點(diǎn),根據(jù)水資源良性循環(huán)的4大特征,貫徹落實(shí)總書(shū)記提出的節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力以及堅(jiān)持人與自然和諧共生等治水新方略,提出我國(guó)京津冀水資源良性循環(huán)的調(diào)控思路及應(yīng)對(duì)策略,旨在為新時(shí)期治水思路下水資源良性循環(huán)提供技術(shù)支撐,有效促進(jìn)我國(guó)北方地區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。