(中國地質大學(北京))
“水與城市”是壹個非常復雜的課題，在當前中國和世界的社會經濟發展中具有重要意義。長期以來，在中國的經濟建設中，水資源問題困擾著、困擾著、爭論著全社會，同時也是壹個亟待解決的重大問題。圍繞這壹主題，本文認為了解中國的水資源狀況及其對城市發展的制約作用具有最基本和最關鍵的意義。同時也是地球科學研究分析最靠譜的問題。本文僅以北京為例論述這壹點，並提出解決華北地區水資源短缺的方案。
地球是宇宙中唯壹已知的有液態水的星球。水孕育了地球上的生命，滋養了人類文明。水是人類生存和社會經濟發展極其重要的基本物質條件。大自然賦予了人類最寶貴的水資源，但由於地球上的水按照自身固有的規律循環，使得可利用的水資源在時間和空間上分布不均。壹些內陸和幹旱國家缺水，沿海地區雨水太多，有時會造成災害。中國幅員遼闊，海岸線漫長。由於氣候、區域地質和地形條件的特殊性，水資源配置存在諸多不利因素:東南沿海地區富水面積不夠大，而內陸缺水面積超過國土面積的壹半，整體上是壹個水資源不足的國家。但中國不是絕對的缺水國家，主要矛盾是降水時空分布極不均勻。因此，當前，隨著我國社會經濟和城市化的快速發展，對水資源的剛性需求日益增加，同時還有全球氣候幹旱背景、水資源管理缺失等因素，導致了長期以來“水多水少、水渾、水臟、水不均”的尷尬局面。嚴重影響和制約了全面建設小康社會的發展。當前，能否充分挖掘水資源潛力，科學調配管理水利，達到最大限度保證供水的目的，是對當代中國人尤其是科技隊伍智慧的考驗。我們的祖先曾經給出過優秀的答案，在我國的歷史上，我們在防洪、抗旱、水利灌溉、水運等方面都有過值得我們驕傲的成就。許多發達國家也根據自己的國情創造了先進的水資源開發利用和高效的防洪工程。中國水資源的有效開發和科學管理只能依靠中國人民的智慧和創新。
1.水資源對城市發展的強烈制約——以北京為例
(壹)北京水資源發展歷史
北京地處西山和杜軍山交匯形成的山前高原，四大水系沈積形成的沖積平原上，西北高，東南低，出海口。古代北京河流泉水眾多，湖泊濕地密集，地表水和地下水資源類型齊全，儲量豐富，具備了建設人口集中城市的優越條件。北京有3000年的歷史，從元朝定為元朝的首都到現在已經將近800年了。隨著人口和經濟總量的增長，每個階段的首都都伴隨著不同性質和產狀的水資源的開發利用，以保證城市的需求。北京市水資源開發簡史見表1。
表1北京城市和人口發展及水資源開發歷史
繼續的
從表1可以看出，隨著城市規模的擴大和人口的增加，北京必須不斷開發各種類型的水資源:從地表水到地下水直至開發超深層地下水，從城市附近的郊區到鄰省供水，從而引蓄遠處的河流，如呂梁山區永定河上遊的桑幹河；以及長江水的遠距離調節。從2007年到2009年，北京人口急劇增加。除了超采深層地下水，幾乎采用了開發再生水、增加人工降雨等所有方法。目前，北京市水資源開發已經達到極限，北京市人均水資源量不斷下降。
(二)北京水資源現狀及底線
根據2007年的報告，北京年用水量為34億-36億立方米，目前年供水量為26億立方米，缺口為6543.8+0億立方米。目前，北京的用水保障方式有五種:①超采地下水。2000年至2007年，全市累計超采地下水56億立方米。導致該區域地下水位下降，如圖1。②擴大循環水，發展再生水，提高利用率。③節約用水。(4)供水等外援，曾預測2010年長江水將調至北京，部分緩解北京缺水狀況(北京電視臺2007年2月15)。⑤從河北、山西調水保北京。2010，南水北調沒能到北京，又要5年。因此，北京市的水資源現狀極其不容樂觀。據2006年統計，北京市年平均降雨量585毫米，相當於降水量98.28億立方米，產生地表徑流654.38+0.772億立方米，地下蓄水25.59億立方米。當地自產水資源總量37.39億立方米。但近10年，北京年降雨量減少了10% ~ 20%，不太可能增加降雨。按2005年北京人口計算，人均水資源量為248立方米，是全國人均水資源量的1/8，是全球人均水資源量的1/20。在世界120個首都中排在100之後。按2009年人口計算，人均水資源不足200立方米。
圖1北京郊區多年地下水位下降示意圖。
(3)規劃、現實、爭議與出路
2011 1報紙報道2009年末北京市常住人口1972萬人；根據“十壹五”規劃，2008年北京人口為1625萬，超過300萬左右。計劃2020年北京市人口達到18萬人，提前654.38+00年。“十壹五”人口規劃有所進取；事實是，在“十壹五”期間，人口平均增長54.3萬，比“十五”期間增加了20萬。目前，我們必須面對突破2000萬人口大關的考驗。目前，北京正面臨著人口爆炸和水資源枯竭的危機局面。北京水資源的底線在哪裏？根據北京地質勘查局的研究結果，北京150米深度範圍內的地下水總儲量為600億立方米。北京市2001至2008年年均供水缺口為654.38+0.27億立方米，累計虧空654.38+0.02億立方米。20世紀60年代，水井深度不到100米，但目前平原地區100米的深井已全部廢棄，新鉆水井深達150米。如果給2500萬人供水，北京的地下水將在20年左右完全枯竭。這是北京水資源的底線。
考察近年來北京人口爆炸的原因，與壹段時間以來出現的似是而非的認識有關。壹些經濟學家和媒體人對“城市人口承載力極限”的提法持否定態度。實踐證明，城市發展和人口規模受到自然基礎條件的嚴格制約，水資源是我國北方的第壹制約因素。2011Mar 17北京市政協委員清華大學管理學院教授吳永平建議“向周邊地區下放部分首都功能”，並指出這個問題應該由中央來解決。筆者贊同吳的建議。北京的城市功能定位和人口規模應嚴格按照科學發展觀的理念進行規劃。
但是，即使按照北京原來的規劃嚴格減少人口，從建設“世界城市”的標準要求來看，仍然需要為北京開辟壹個廉價的、流量大、供水穩定的新水源。本文建議從解決華北缺水問題出發，從全國各地尋找水源，提出從長江引水到北京的解決方案。
二，中國水資源現狀及深度開發潛力
(壹)中國水資源的總體狀況
中國幅員遼闊，氣候和地形復雜，受季風影響，全國降水分布極不均勻。地質構造背景上，由於二疊紀以來青藏高原的持續隆升，西南地區地勢陡高，向東部低闊平原急劇下降，形成階梯狀陡坡地形，導致河流流速較快，攜帶大量泥沙，土層較薄，不利於儲存地下水，緩沖河流流速，是水旱災害頻發的地質背景。根據水利部年報，2004年全國平均降水量為600.6毫米，相當於總降水量56876.4億立方米。當年全國占用水資源總量為24654.38+02.96億立方米，比近40年平均值28654.38+02.44億立方米少12.9%，居世界第六位。中國人均水資源2300立方米，占世界人均水資源的1/4，世界排名21，被聯合國列為世界13貧水國之壹。中國耕地每畝占用水資源1770立方米，是世界平均水平的3/4。中國人口占世界總人口的22%，但可再生淡水卻占世界的8%。從總體上看，我國水資源還不夠豐富，人均和畝均用水量少，水資源地區間、年度間、年度間分布不均，這是自然條件上的不利因素。中國歷史上水旱災害頻繁，加上近年來全球氣候變暖，缺水地區面積增加。目前，中國655個城市中有近400個缺水，其中約200個嚴重缺水。
近年來，我國水資源短缺明顯加劇，具體表現為:華北地區降雨量減少，2010 ~ 2011冬春連續幹旱，山東、河南遭受60年壹遇的嚴重幹旱，並有所加劇；廣大的西北地區仍然幹旱缺水；2010春夏，雲貴高原大旱，重慶連年幹旱。近年來，受臺風減弱影響，廣東、廣西、福建等地降雨不足，南方旱情引人關註。近年來，水旱災害的頻繁發生和擴大，既有自然不可抗拒的因素，也與國家水資源管理的壹些缺位有關。
(B)中國的水資源潛力需要重新評估。
目前中國水資源是否還有開發潛力，眾說紛紜。壹種意見認為，中國的水資源沒有開發潛力，解決水問題的唯壹途徑是節水和防止汙染。大力提倡節約用水，如提高農業灌溉效率、調整水價、控制水汙染等，都是必要而有效的治水措施。但從水資源深度開發方面，壹些基層水利部門的經驗值得重視和推廣。如山東省水利廳根據該省多年的水利管理實踐，總結出“洪水循環利用”的思想和壹套解決蓄滯洪防旱的水利管理和工程措施，保證了該省社會發展和經濟建設對水資源日益增長的需求。
從整體降水量來看，中國並不是壹個絕對缺水的國家:全國年均降雨量600.6毫米，人均水資源量2300立方米。問題是大量的水資源流入大海或者被蒸發了。通過調查和壹定的工程措施把無效的水資源找回來，即采取“開源節流”的原則管理水利，是克服我國水危機的有效可行的途徑。山東省提出的防洪與資源利用相結合的對策，與2006年9月在北京召開的第五屆世界水大會提出的“水資源與流域綜合管理”和“可持續水管理”的當代水資源開發與保護理念相契合。
(3)對我國水資源深度開發的五點建議
(1)評估我國主要江河湖泊水資源開發利用率。表2部分數據引自水資源規劃設計，編號1，2010，並做了補充。
表2中國主要江河流域和湖泊水資源開發利用率
從表2可以看出，除了海河和太湖開發利用率較高之外，我國還有相當數量的江河湖泊，尤其是南方的江河湖泊。為了解決南方頻繁的幹旱問題，我們應該充分規劃，進行工程試驗，並進壹步開發利用。由於我國北方幹旱嚴重，部分水域超采，如黃河斷流、北京河北地下水超采等，應盡快研究解決對策。但鑒於我國國情，國際上對流域水資源開發利用不應超過40%的理解需要重新考慮。總之，迫切需要對全國主要江河湖泊的水資源和汙染現狀，以及深度開發的潛力進行調查和評估。
(2)利用“保鹽蓄光”的工程措施儲存江河入海的淡水。據水利部《中國水資源公報》顯示，2004年長江流域總降水量為654.38+0854.68億立方米，但區域可利用水資源量僅為8754.6億立方米，全國分別為5687.64億立方米和2465.438+02.96億立方米。即約42.4% ~ 47.2%的降水流失，主要是蒸發或流入大海。2004年長江口入海水量為7974億立方米，全國為12921億立方米。通過壹定的工程控制，可以將壹部分淡水分流儲存輸送到北方幹旱地區。經過多年的補水，北方的水資源將大大增加，旱情將得到緩解。這種治水思想在中國古代就有，被稱為“節鹽蓄光”。它是洪水資源利用和以豐補歉的有效形式。
(3)青藏高原融雪水的合理開發。青藏高原面積230萬平方公裏，平均海拔4500米，素有“世界屋脊”、“地球的世界屋脊”之稱。二疊紀2.4億年前開始隆升，形成面積59406平方公裏、總體積5590立方公裏的高原冰蓋，平均徑流量3590億立方米，構成了世界上獨壹無二的由壹國主權的“固體水庫”，其融雪水是亞洲七大河流的源頭。由於全球變暖，高原冰蓋在20世紀60年代開始融化，長江源頭每年後退50米。青藏高原是中國獨有的瑰寶，世界冰層的世界屋脊是中國擁有主權的堅固水庫。然而，多年來，我們對青藏高原融雪水的研究和開發還不夠。冰川總數為46298條，只有幾百條被觀測到。冰川融化是壹個非常復雜的現象。壹方面冰雪在融化，有些地方還在繼續增長，高原還在上升，所以有收支平衡。最近有報道說高原湖泊面積在擴大，水源來自冰雪融化；作為壹種水資源，大量融雪水應被開發利用。沒有研發，根本無法阻止冰雪融化，大部分融化的水會被蒸發流失。高原融雪開發利用的前提是深入調查研究。
(4)暴雨資源利用。我國是暴雨多發國家，暴雨的發生主要與強氣流活動和壹定的地形因素有關，具有壹定的時空分布規律。例如，長江中下遊的江西、湖南等省春夏雨季暴雨頻繁，河北省太行山東麓邢臺等地經常出現局地強降雨。暴雨具有破壞性，可能會造成災害，但也是壹種水資源。在暴雨多發區通過壹定的工程措施，可以防止暴雨成災，並加以儲存，化害為利。中國基層水利部門積累了多年的經驗，應該進壹步學習和推廣。在這方面，荷蘭利用修建“水廣場”的工程措施來儲存強降雨，達到化害為利進行科學利用的目的，值得借鑒。
(5)界河水資源的開發利用。中國境內有多條大江大河過境，水資源屬於兩國。其中，發源於中國、流出國境的水資源更應受到特別關註和研究開發。例如，2004年流出中國或流入國際河流的水資源總量為7064億立方米，其中從西南河流流出5855億立方米。根據國際法，我們有權根據與鄰國的某些協議使用和開發這些水資源。在國際關系中，應當重視河流水資源的所有權、國家主權和國家利益。
中國各地的地理氣候條件復雜多變。通過全國水資源系統調查，可以找到更多可開采的水源。上述方面也應先進行專項水情調查，在壹定工程試驗的基礎上提出論證和工程規劃。
第三，解決北方水危機的方案:擴建京杭大運河，實現“南水北調”
(A)貫穿中國東部繁榮經濟區南北的黃金水道。
與萬裏長城齊名的京杭大運河建於春秋時期。元代開至北京65438至0293，全長65438至0794公裏。它是世界上最長的水利工程，也是人類歷史上最早的水利工程。京杭大運河是我們的祖先留下的寶貴遺產。歷經2000多年的風風雨雨，古運河對中國的社會和經濟發展起到了重大而持久的推動作用。可以說是壹條貫穿中國東部繁榮經濟區的黃金水道，也充分展示了中華民族的高度創造智慧和中國歷史上水利開發利用的先進水平。
在當今科技高度發達、國家正在全面建設小康社會的歷史時期，京杭大運河能發揮什麽作用，如何發揮其地緣優勢，如何拓展和發展其航運、水利、調水等多種功能，是近年來許多專家和領導部門壹直在思考的問題。比如南水北調東線調水工程，以及沿江各省的航運、開發、引水灌溉、運河古跡修復等。2006年全國“兩會”期間，多位CPPCC委員提出了關於修復運河文物古跡、申報大運河世界文化遺產的建議，並進行了考察。2007年，山東省政府提出南水北調東線工程要兼顧河道開發，實現調水、航運綜合功能目標的方針，在10年內投資擴建東平湖至濟寧101.19 km高標準通航河道。全國人民的“運河熱”還在繼續。
今天，面對中國北方水資源的困境，京杭運河為我們提供了壹條現成的輸水通道。它的東南起點是水資源豐富的沿海地區，終點是中國北方最缺水的北京、天津、河北、山東、河南、山西。運河經過的省份沿海平原起伏不大，便於施工。在不擴大征地的情況下，可以利用原有河道擴大河道。因此，京杭運河得到了擴建和開發，使其成為將南方汛期洪水和部分入海淡水分流到北方幹旱地區的最佳渠道。運河的擴建側重於跨流域的自流輸水。在大規模增加徑流的基礎上，運河可以保持充足的水量，進而發揮蓄洪抗旱等大面積的水資源配置和管理作用。
(二)京杭大運河擴建和開發利用目標及項目可行性依據。
(1)水源。擴大運河水量的基礎是中國東南部長江、錢塘江流域1600 ~ 2000mm的年降雨量，以及長江巨大的徑流造成的春季汛期洪水。2004年，通過長江流入東海的水量達到7974億立方米，占全國流入量的61.71%。因此，長江流域是中國最大的水資源區。通過修建壹定的工程導流和蓄洪，引入運河，將自流引入華北地區。如果將1/20 ~ 1/10，即約100億~ 2000億立方米的水引入運河，可增加運河徑流量近2 ~ 4條黃河，並通過合理的工程措施增加運河水量。擴建的最基本工程是拓寬和加深運河河道，並開發壹些引長江水的出口。
(2)實現自我流動。京杭大運河揚州至天津段為壹期工程，全長約1150 km。兩端地面都是低海拔。據中國科學院地理研究所(1985)測定，鎮江揚州段長江底基巖面比黃海基準面低10 ~ 40米，沈積物底面比黃海基準面低3 ~ 10米。南京站長江年平均水位5.48 ~ 4.97米，汛期最高水位10.22米，枯水期最低水位1.54米。如果天津海河入海口設置在海拔0米。按此計算，當全渠河底挖至黃海基地以下-2m(揚州)至-15m(天津)時，平均水位落差為15 ~ 20m，水面比平季降為0.13以上，枯水期降為0.10，可實現長江通水。此外，運河還可以容納和消化淮河、黃河汛期的洪水，儲存到運河水系中。同時，運河扮演著平原水庫的角色。
(3)運河擴建工程相關項目。開發建設以運河為中心的大運河水系，包括湖泊、支流、水庫、濕地和沿河的運河、池塘，進行清淤、疏浚和深挖。此外，還將在運河與五大河流的交匯處修建堤壩、水閘和水庫，調節運河的流向和流量，並進行運河的生態環境建設和運河古跡的修復，使古運河在21世紀煥發出新的生機和活力，綻放出華夏子孫的智慧。
四。結論
綜上所述，北京的發展需要嚴格按照科學發展觀和可持續發展的理念來規劃。北京城市功能定位、經濟總量和人口規模應按照本地和外來援助可持續穩定供水的標準進行控制。解決京津水資源困局，要從華北整體幹旱問題入手，可以從全國水源地取水，但上策還是重力輸水。中國整體水資源仍有潛力可挖，建議實行開源與節流相結合的水利方針。京杭大運河擴建工程將高效利用現有運河河、湖、渠、塘的占地，不擴大征地和移民。建成後收益高，零風險，子孫後代長期受益。充分利用現代科學技術，在21世紀建成壹套適合中國國情、功能齊全、運行高效、技術世界領先的宏大工程。新建運河引水功能的長期運行和東部大水系水資源的科學配置與管理，將極大地改變我國北方水資源短缺的局面，有效保障我國國民經濟的快速持續發展。
參考
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