王飛寒，王燎原

(1.黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 開封 475004； 2.蘭考黃河河務(wù)局，河南 蘭考 475300）

0 引言

聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第一工作組的第四次評估報告《氣候變化2007：自然科學(xué)基礎(chǔ)》指出：近100 年(1906～2005 年)，地球表面氣溫上升了0.74℃, 全球氣候呈現(xiàn)以變暖為主要特征的顯著變化。 與1980～1999 年相比，21 世紀(jì)末全球平均地表氣溫可能升高1.1～6.4℃[1]。 由此可見，全球氣候變暖已成為不爭的事實。 對于中國而言，氣候變化對水資源量產(chǎn)生了明顯影響，近50 年來，六大江河的實測年徑流量整體呈下降趨勢，尤以北方河流為甚[2]。 國外相關(guān)研究成果表明，河川徑流與區(qū)域水資源對全球氣候變化的響應(yīng)與降水的變化密切相關(guān)， 徑流的變化通常比降水的變化更為劇烈，特別在干旱地區(qū)。 與降水相比，單純的溫度增加對區(qū)域水資源具有不良作用[3]。

黃河流域處于干旱半干旱地區(qū)，屬典型的季風(fēng)氣候，多年平均降水量478mm，從東南部的1 500 mm逐漸減小到西北的200 mm 左右。 該區(qū)7～10 月份的降雨量約占全年降水量的60%，且降水多以暴雨的形式出現(xiàn)。 黃河流域河川徑流量主要由降雨形成，而降雨在時間和空間上的不均勻分布，使得水資源供需矛盾突出。 隨著全球氣候變暖，流域大部分地區(qū)呈干化趨勢，天然河川徑流量明顯減少，水資源的供需矛盾日趨尖銳。 綜上可知，氣候變化對黃河流域的水文、生態(tài)、經(jīng)濟及社會發(fā)展等各方面具有決定性影響。 研究氣候變化對黃河流域水資源的影響，制訂合理的水資源開發(fā)利用模式，對于人類生存環(huán)境的改善和流域經(jīng)濟社會的發(fā)展都具有重要的現(xiàn)實意義。

1 氣候變化引起黃河水資源變化的趨勢

1.1 不同時期黃河流域水資源情況

作為區(qū)域水資源的主要補給來源，降水每年為黃河流域提供3 000 億m3的水量。 其中天然徑流為580 億m3，占黃河水資源總量707 億m3的82%，因而，可以用天然徑流量的變化來表征黃河流域水資源的變化。 不同時期黃河水量情況如表1 所示[4]。

表1 不同時期黃河水量情況Table 1 Yellow River water volume of different periods

由表1 可知：（1）黃河平均年入海水量呈逐漸年遞減的趨勢。 （2）20 世紀(jì)80 年代以前，黃河流域平均年天然徑流量基本平穩(wěn)，變化不大，但進入20 世紀(jì)90 年代后，呈銳減趨勢。 （3）20 世紀(jì)50 年代以后，入海水量占天然徑流量的比例逐年遞減。

1.2 黃河流域水資源變化的原因

黃河流域水資源呈現(xiàn)以上變化的趨勢既與全球氣候變暖背景下降水減少的自然因素有關(guān)，也與流域的人口增加、社會經(jīng)濟發(fā)展導(dǎo)致的用水增加有關(guān)。主要表現(xiàn)在如下幾個方面。

（1）用水量增加。 20 世紀(jì)后50 年,全國除西南小范圍區(qū)域略有減少外，大部地區(qū)的年平均氣溫表現(xiàn)出增加趨勢[5]。 氣溫升高使流域蒸發(fā)量加大，沿黃主要灌區(qū)用水量增加。 另外，城市化和流域人口快速增長也導(dǎo)致居民生活用水量加大。 據(jù)2000 年統(tǒng)計，黃河流域人口已達1.1 億，占全國總?cè)丝诘?.7%。同時，農(nóng)業(yè)人口占總?cè)丝诘谋嚷手鹉赀f減，從1990年的73%降至2001 年的63%， 人口增長和人口向市區(qū)聚集也需要越來越多的水量。 根據(jù)黃河流域水資源利用規(guī)劃初步成果，1956～2000 年，黃河流域地表水平均年用水量為248.1 億m3, 其中1956～1979年平均為205.8 億m3，1980～2000 年平均為296.4億m3。 與1956～2000 年相比，1980～2000 年耗水量增加90.6 億m3，增幅達44%。 龍羊峽至蘭州、河口鎮(zhèn)至龍門以及花園口以下區(qū)域增加幅度甚至達到80%以上。

（2）降水量減少。 降水量的減少將導(dǎo)致流域可供水量明顯減少，水資源的供需矛盾更加突出。 20世紀(jì)后50 年，全國干旱面積有擴大的趨勢，并且在20 世紀(jì)90 年代后擴大加速。與此同時，黃河流域干旱面積也有明顯擴大的趨勢。 從年降水量變化看，黃河中下游年降水量減少，其中下游降水量減少顯著。實測資料表明，1986 年以來，黃河流域降水量顯著偏小，與1956～1985 年均值相比，1986～2000 年全流域平均年降水量減少了8.3%。

（3）氣候和徑流的變化對黃河防洪、防凌形勢和水資源的規(guī)劃、調(diào)配及利用方式等產(chǎn)生決定性影響。 黃河來水量的日益減小、水沙關(guān)系的不協(xié)調(diào)，造成了黃河下游河道的淤積萎縮、 河床的不斷抬高。因此，黃河的防洪、防凌形勢依然嚴(yán)峻。 黃河流域水資源短缺和需求增加造成的供需失衡問題已成了流域水資源管理面臨的突出問題。 水資源嚴(yán)重不足加劇了人們對地下水的掠奪式開采，如陜西關(guān)中地下水超采面積達2 590 km2；而甘肅民勤盆地地下水位已由20 世紀(jì)50 年代的1～3 m 降到了目前的13 m以下。 在流域水資源總量不變的情況下，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及居民生活用水的增加大量擠占了流域的生態(tài)環(huán)境用水及黃河輸沙造床水量，由此又引發(fā)了一系列的生態(tài)環(huán)境問題。 可見，今后如何對流域的水資源進行合理的規(guī)劃、調(diào)配及利用，將是一個非常關(guān)鍵的問題。

2 黃河流域水資源開發(fā)利用存在的問題及對策

黃河流域面積79.5 萬km2（包括內(nèi)流區(qū)4.2 萬km2）,占全國國土面積的8.3%。 流域內(nèi)人均水資源占有量593m3，僅為全國人均水資源量的25%，耕地畝均水資源量324 m3，僅為全國耕地畝均水資源量的17%。 可見，黃河流域水資源處于極度缺乏的狀態(tài)。

2.1 黃河流域水資源開發(fā)存在的問題

從全局來看，目前黃河水資源利用主要存在如下問題。

（1）開采過渡。 流域內(nèi)用水量持續(xù)增加，生產(chǎn)、生活用水量已由20 世紀(jì)50 年代的120 億m3增加到目前的307 億m3(其中流域外耗用106 億m3)，由此導(dǎo)致了黃河下游斷流日益嚴(yán)重。 1972～1998 年的27 年中，黃河下游有21 年出現(xiàn)斷流，累計斷流時間達1050 d， 其中，1997 年黃河下游斷流歷時與斷流河長分別達到226 d 和704 km， 斷流天數(shù)占全年的62%， 斷流長度占整個下游河道長度的90%。 1997年以來，黃河流域產(chǎn)水約350 億m3，但人類年消耗黃河水量卻一直維持在300 億m3左右。黃河水資源的開發(fā)利用程度已經(jīng)高達70%左右，遠遠超過國際上公認(rèn)的40%的警戒線，處于過度開發(fā)狀態(tài)。

據(jù)測算，在無跨流域調(diào)水的情況下，黃河可供水資源總量約為480 億m3，而在采取節(jié)水措施、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、限制高耗水產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前提下，流域及流域外供水區(qū)2010 年、2030 年和2050 年總需水量分別為520 億m3、590 億m3和640 億m3，已遠遠超過了黃河的供水能力。 可見，黃河實際上已成為一條資源性缺水的河流。 國外有關(guān)研究資料表明， 未來50 年全球年平均氣溫預(yù)計將升高0.7～4.0℃，而氣溫每升高1℃， 地表蒸發(fā)量就將可能提高10%～15%，屆時黃河流域的缺水現(xiàn)象將會更加嚴(yán)重。

（2）用水效率低，水資源浪費嚴(yán)重。研究顯示，我國灌溉用水的利用系數(shù)為0.3～0.4，農(nóng)作物水分利用率平均為0.87 kg/m3，而發(fā)達國家的灌溉用水利用系數(shù)為0.7～0.9，農(nóng)作物水分利用率可達2.32 kg/m3。 目前，黃河灌區(qū)達到節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)的灌溉面積只占總灌溉面積的20%左右，其余灌區(qū)大都管理粗放，灌溉方式落后，灌溉工程標(biāo)準(zhǔn)低，配套工程差，灌水方法、技術(shù)落后， 灌溉水浪費嚴(yán)重。 流域工業(yè)供水效益也較低。黃河流域工業(yè)供水平均定額為300～600 m3/萬元產(chǎn)值，而重復(fù)利用率只有40%～60%，供水效益小于30 元/m3，與目前國內(nèi)其他城市工業(yè)供水效益相比，差距很大（青島100 元/m3，北京40 元/m3，天津63元/m3），與世界先進水平相比則差距更遠。

（3）水污染嚴(yán)重，水質(zhì)下降。 在黃河水資源極度缺乏的同時，大量沒有達到排放標(biāo)準(zhǔn)的污水排入了黃河水體，導(dǎo)致了河流水質(zhì)的下降，更加重了黃河水資源危機。 黃河流域工業(yè)長期沿襲低投人、高消耗、重污染的發(fā)展模式，用水量和排污量大的企業(yè)較多，特別是20 世紀(jì)80 年代中期到90 年代初期，小造紙、小化工、小制革等重污染型企業(yè)發(fā)展很快，污染源增多，排污量加大。 同時，水污染治理嚴(yán)重滯后，缺乏有效監(jiān)督，大量未經(jīng)處理或達不到排放標(biāo)準(zhǔn)的廢污水進入了黃河干支流。 近20 年來，進入黃河的廢污水量已由20 世紀(jì)80 年代的21 億t 增加到2007 年的43 億t。 2008 年，在評價的89 個干支流斷面中，60.7%的斷面不符合Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)， 其中34.8%的斷面劣于V 類水標(biāo)準(zhǔn)。同時，重大水污染事件發(fā)生頻次也呈持續(xù)增加之勢[6]。

（4） 生態(tài)環(huán)境需水量及輸沙造床水量難以保證，下游河道萎縮嚴(yán)重，流域生態(tài)環(huán)境惡化。 河川徑流量的減少及流域需水量的大幅增加，嚴(yán)重擠占了河道輸沙水量（每年約需210 億m3的水量）、黃河生態(tài)環(huán)境良性維持需水量（每年約需200 億m3的水量），造成了河道淤積萎縮、流域生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重惡化的局面。 20 世紀(jì)80 年代以來，黃河來水來沙條件發(fā)生了較大變化，黃河中下游中常洪水發(fā)生概率減少，汛期1 000 m3/s 以上流量的含沙量總體呈上升態(tài)勢，原本不協(xié)調(diào)的水沙關(guān)系進一步惡化。 與20 世紀(jì)50 年代相比，目前黃河河床普遍抬高了2～4m，“二級懸河”發(fā)展迅速，嚴(yán)重威脅著黃河下游防洪安全。由于生態(tài)環(huán)境需水量難以保證，導(dǎo)致了流域多處植被、草場、濕地的退化或消失及多種物種的消亡。2010 年山東德州、甘肅民勤等地的沙塵暴更是證明了流域生態(tài)環(huán)境惡化的嚴(yán)重后果。 根據(jù)專家結(jié)合《黃河近期重點治理開發(fā)規(guī)劃》等相關(guān)成果的估算，黃土高原水土保持耗水量2010 年約20 億m3，2030年約40 億m3，2050 年將達到50 億m3。 據(jù)《黃土高原地區(qū)水土保持淤地壩規(guī)劃》分析，淤地壩建成后將減少壩址控制面積內(nèi)水資源總量的52%～66%，預(yù)估到2010 年，僅淤地壩建設(shè)就減水15.2 億m3，2020年約44 億m3，2040 年約55 億m3。 今后，由于天然植被的改善，生態(tài)耗水還將大量增加。

2.2 黃河流域水資源開發(fā)利用的對策

總的看來，要解決黃河流域水資源問題，可以通過洪水資源化、發(fā)揮流域自身內(nèi)在的節(jié)水潛力、合理調(diào)配流域水量、開展水土保持工作等措施。

（1）洪水資源化。 由于黃河流域河川徑流量主要由降雨形成，而7～10 月份4 個月的降雨量約占全年的60%， 且降水多以暴雨洪水的形式出現(xiàn)，如果不能及時留住該時期的降雨， 使之白白流入大海，將造成流域水資源更加緊缺的局面。目前，已在黃河上、中游建了大型水庫22 座，總庫容617 億m3，超出黃河的年平均徑流量，這為黃河流域洪水的資源化利用提供了保證。 通過水庫的聯(lián)合調(diào)度，可以大大增強對洪水的調(diào)控能力， 改變水量在時間和空間上的分布，興水之利，除水之害。

（2）推行節(jié)水措施，建設(shè)節(jié)水型社會。 黃河流域水資源浪費非常嚴(yán)重,以提高用水效率為核心，全面推行農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活等各領(lǐng)域的節(jié)水技術(shù)和措施，建立節(jié)水型社會，是緩解流域水資源短缺狀況的一條重要途徑。在農(nóng)業(yè)方面，應(yīng)大力推行節(jié)水灌溉技術(shù)和措施，對灌區(qū)進行節(jié)水改造，提高渠系水和灌溉水利用系數(shù)。 在工業(yè)方面，應(yīng)嚴(yán)格限制高耗水項目建設(shè)，關(guān)閉效益低下、耗水量大、污染嚴(yán)重的企業(yè)，積極開展節(jié)水技術(shù)改造，提高工業(yè)水的重復(fù)利用率，提倡循環(huán)用水。 在生活方面，搞好公共建筑、生活小區(qū)、住宅的節(jié)水和中水回用，倡導(dǎo)使用節(jié)水設(shè)備和器具。如，發(fā)展鄉(xiāng)村水窖和城市集雨設(shè)施，積蓄雨水，用于鄉(xiāng)村、城市的環(huán)境用水、綠化灌溉、清潔用水和生活用水等方面。 同時，應(yīng)進行廣泛宣傳，提高人們的節(jié)水意識。

（3）轉(zhuǎn)換用水思路，合理調(diào)配流域水量，緩解黃河流域資源型缺水問題。 黃河是一條資源型缺水的河流，目前無論我們?nèi)绾握{(diào)配、節(jié)水，流域的水資源需求還是不能得到滿足。 從全國來看，我國北方水少、南方水多，徑流分布不平衡。 因此，短期內(nèi)要從根本上緩解黃河流域資源型缺水問題，要全盤考慮、周密計劃，積極做好南水北調(diào)工作，以圖早日解決目前流域的資源型缺水問題。 另外， 還要轉(zhuǎn)變用水思路，合理進行水量分配。 比如，按調(diào)度方案，每年需要210 億m3的輸沙水量來輸沙入海，保持河道不萎縮、河床不抬高。 但210 億m3的水資源對黃河流域來說極其寶貴，同時沿河又分布有大量的鹽堿化土地，僅河南、山東就分布有20 多萬hm2。 基于此，可以考慮進行放淤工程， 引黃河泥沙改良流域鹽堿化土地。 這樣，既可以消除河道淤積、緩解防洪形勢，又能夠把寶貴的淡水資源留在了流域內(nèi)， 我們可以用這部分水量進行流域生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)與建設(shè)。

（4）大力開展水土保持工作，修建蓄水、保水工程，恢復(fù)流域植被?，F(xiàn)代治水觀的根本目的是減少流入大海的無效水，增加有效水，特別要重視陸地生物、土壤蓄水的功能（這是作用最大、功能最持久，而且耗費最少的治水蓄水措施），讓大范圍的降水盡可能多地涵養(yǎng)在國土之中， 讓潛在的洪水轉(zhuǎn)化為持續(xù)穩(wěn)定的徑流，變水害為水利。 因此，大力開展水土保持工作，修建蓄水、保水工程，恢復(fù)流域植被，可以從根本上解決流域水資源匱乏的問題。

（5）加強流域水資源的統(tǒng)一規(guī)劃與管理是緩解黃河水資源困乏的政策保障。 黃河水資源的治理是一項跨地區(qū)、跨部門的綜合性系統(tǒng)工程，關(guān)系到整個黃河流域乃至全國經(jīng)濟社會發(fā)展的大局。 為保障全流域水資源的合理配置，必須建立、健全權(quán)威、高效、協(xié)調(diào)的流域管理體系。 在制定統(tǒng)一規(guī)劃時，應(yīng)充分考慮黃河水資源可持續(xù)利用的各種制約因素及生態(tài)環(huán)境建設(shè)對水資源的需求和影響，制定切實可行的流域規(guī)劃和區(qū)域規(guī)劃，并加強各級管理部門的協(xié)調(diào)工作，把水資源管理工作落到實處。

3 結(jié)語

綜上所述，黃河流域未來水資源情況依然會受到多種因素的綜合影響：一是受全球氣候變化的影響，二是受流域用水增加的影響，三是受流域環(huán)境和植被恢復(fù)情況的影響，四是受水文要素的周期性變化和隨機性的影響。 黃河是中華民族的母親河，及時準(zhǔn)確地掌握黃河流域水資源的變化規(guī)律，對于保護母親河、保護流域生態(tài)環(huán)境，采取積極的水資源開發(fā)利用模式，維持良好的人類生存環(huán)境，意義重大。

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