从人水和谐看我国的节水研究与实践＊

杜成旺陈 莹翟家齐

(1.北京京西发电有限责任公司,北京 100041;2.水利部水资源管理中心,北京 100053;3.中国水利水电科学研究院水资源所,北京 100038)

从人水和谐看我国的节水研究与实践＊

杜成旺1陈 莹2翟家齐3

(1.北京京西发电有限责任公司,北京 100041;2.水利部水资源管理中心,北京 100053;3.中国水利水电科学研究院水资源所,北京 100038)

大力节水和建设节水型社会是水资源可持续利用的重要保障。根据人水和谐的理念,节水不仅仅是节约用水量,还包括有关水资源立法、水价、管理体制等一系列行政管理措施;真实的节水是尽量减少不可回收水量,具有相当的潜力,应当予以重视;节水与水资源高效利用是不等价的,二者在研究范围、层次、对象、方法及评价指标都是有所区别的;广义上的节水不仅包括节约用水,也包括涵养水源,二者是对立统一的关系;节水并非越多越好,还必须与生态环境效应相结合,否则就会顾此失彼,达不到真正意义上的人水和谐。

人水和谐;节水;研究;实践

目前,我国正面临着洪涝灾害、干旱缺水、水土流失和水污染等一系列水问题,表面上是水对人的伤害,但本质上是人对水的伤害造成的后果。我们在防止水对人的伤害的同时更要注意防止人对水的伤害,即实现“人与自然和谐相处”,这也是经济社会高度发展的必然要求,是破解中国水问题的核心理念[1]。水资源短缺促使我国开展了轰轰烈烈的节水研究,随着科学技术的发展和现实问题的不断出现,对节水内涵的理解上,在节水措施运用中,在节水型社会建设的理念上出现了一些新的现象和问题。有鉴于此,论文从坚持科学发展观出发,从人水和谐发展的角度,推敲与认识节水研究和实践中出现的新的问题。

1 节水的现实需求

水资源危机已成为全球化的课题,1988年世界环境和发展委员会(WCED)指出:“水资源正在取代石油而成为全世界引起危机的重要问题”;2002年在可持续发展世界首脑会议上,水被认为是五大可持续发展(水、能源、健康、农业和生物多样化)的世界性课题之首。

我国水资源短缺首先表现在人均水资源少,不足2 200 m3,约为世界人均水资源量的四分之一;其次是水资源分布不均衡;第三是水资源年内年际变化大。这些因素导致我国缺水严重。目前,全国正常年份缺水量400亿m3,其中灌溉缺水300亿m3,平均每年因旱受灾的耕地达3亿多亩,年均减产粮食200多亿kg;城市、工业缺水60亿m3,影响工业产值2 300多亿元。2000年,全国663座城市中有400多座城市缺水,其中108座严重缺水。预计到21世纪中叶,我国的用水量可能接近水资源可利用量[2]。水资源短缺的同时伴随着一系列的生态环境问题,如:北方河流断流情况日益加剧;全国水土流失总面积达367万km2,占国土面积的38%;每年606亿t的工业废水和城市生活污水中有80%未经处理排入河流,使64%的城市河段的水受到中度或严重污染[3]。不合理开发使全国已形成地下水超采区164片,总面积18万km2,海水入侵面积1 500km2。

水资源短缺及其导致的生态环境衰变已经成为制约我国可持续发展的瓶颈,大力节水和建设节水型社会,已成为水资源可持续利用的现实需求。

2 节水的概念辨析

节水,从字面意思理解是节约水,节省水,但这种理解是通常意义上的节约观点在用水中的延伸,只强调了日常生活和经济活动中通过节省用水减少支出和成本投入。随着社会和技术的进步,节水的内涵也在不断扩展,至今仍未有公认的定论。刘昌明等[4]提出节水的内涵包括挖潜,使区域水资源的潜力得以充分发挥。沈振荣等[5]提出真实节水、资源型节水、效率型节水的概念,认为节水就是最大限度的提高水的利用率和水分生产效率,最大限度地减少淡水资源的净消耗量和各种无效流失量。陈家琦等[6]认为节约用水不仅是减少用水量和简单的限制用水,而且是高效的、合理的充分发挥水的多功能和一水多用、重复的用水。即在用水最节省的条件下达到最优的经济、社会和环境效益。国外一些研究者认为,将“节水”定义为减少净耗水量的立法,能有利于其它用途的供水;若将“节水”定义为减少引水量的立法,则可能损害其他用途之供水。美国新奥尔良州水法将节水定义为通过改善引水、输水和回收水的技术,或通过实施其他许可的办法来减少引水量以满足当前有效的用水。为了科学的揭示节水内涵,指导节水工作,我国《节水型城市目标导则》对城市节水作了如下定义:“节约用水,指通过行政、技术、经济等管理手段加强用水管理,调整用水结构,改进用水工艺,实行计划用水,杜绝用水浪费,运用先进的科学技术建立科学的用水体系,有效的使用水资源,保护水资源,适应城市经济和城市建设持续发展的需要”。这个定义更接近英文中的“water conservation”和“efficientwater”。在这里,节约用水的涵义已经超脱了节省用水量的意义,内容更广泛,还包括有关水资源立法、水价、管理体制等一系列行政管理措施,意义上更趋近于“合理用水”或“有效用水”。

综上所述,笔者认为:节水就是要科学合理地用水,减少水的浪费(不合理用水、无效用水)、提高用水效率、减少排污、挖掘区域水资源的潜力和实现水资源的合理利用所采取的包括工程、技术、经济和管理等各项现实可行的综合措施的行为。其科学内涵包括:①提高用水效率和效益;②保证水安全;③协调水与生态环境的良好关系。

3 节水的真实性

在节水研究和实践中就遇到了“真实”节水的困惑。如:对渠道进行衬砌,减少了水的渗漏,农业用水的用水效率提高了,但是,渗入地下的这部分水是可以被重新利用的,主要有三条途径:人工系统种植业蒸发消耗、天然生态系统消耗和回归到天然河道,天然生态系统水资源消耗减少是属于节约的范畴吗?从这个层面上来说,提高渠系水利用系数到底真正意义上节约了多少用水量,是值得商榷的。

对于资源型缺水区域而言,灌溉后的渠道退水量,田间排水量都是可加以再利用的,属于可回收水量,而土面无效蒸发和作物蒸散在宏观上不可控,属于不可回收水量。因此,真实节水是指尽量减少不可回收水量。如:笔者在科技部西部重大攻关项目《宁夏水资源合理配置研究》研究中发现,由于受到多年平均引用黄河水量40亿m3的限制,宁夏在采取不同的节水措施下,农业水资源需求量可分别减少21.2亿m3、30.6亿m3和36.6亿m3,而水资源蒸散发消耗减少量仅为2.7亿m3、4.1亿m3和5.0亿m3,即农业生产不受影响的情况下,农业节水真正可以转移给生活和工业的水量远小于理论需水节水量。

上面研究得到的真实节水量是在农业灌溉不受胁迫的情况下得到的。提高渠系水利用系数,改造灌溉技术有利于减少总的灌溉需水量,但也不能忽略减少土面和作物蒸腾蒸发引起的真实节水。长期以来,许多灌溉专家认为作物需水量(ETc)不可变,减少ETc就会减少作物产量。在这种理论的指导下,得出真实节水潜力很小的结论,这在某种程度上造成了对真实节水的忽略。但是,大量的田间试验资料已经证明,在一定的土壤湿度变化范围内,适当降低土壤湿度并不会影响作物光合效率,但可以起到降低土壤和作物的蒸腾蒸发量。现在的一些研究表明,水分胁迫并非完全是负效应,特定发育阶段、有限的水分胁迫对提高产量和品质是有益的。作物在某些阶段经受适度的水分胁迫,对于有限缺水具有一定的适应性和抵抗性效应。同时,植物在水分胁迫解除后,会表现出一定的补偿生长功能。在某些情况下,水分亏缺不仅不降低作物的产量,反而能增加产量、提高水分利用效率。由此引出了非充分灌溉条件下的节水问题,即水分胁迫对作物的影响以及由此产生的真实节水量。

基于这种考虑,真实节水仍有相当的潜力,应该予以足够的重视。但由于受到灌溉技术和生产条件的限制,目前此类研究目前仅仅限于小区域的田间试验,大面积的研究工作和技术推广还未见报道。可以预想到的是,在提高渠系水利用系数、改造灌溉技术成为农业节水共识的时候,基于非充分灌溉条件下作物生长机理的真实节水研究必将成为节水理论与实践研究中又一重要着眼点。

4 节水与资源高效利用

一般的理解,节水指节约用水量,即减少实际的耗水量,而水资源高效利用指的是高效地利用水资源,可能实际的耗用水量并不减少,但一份水却做了很多事,单方水的产出提高了。从实际耗用水量是否减少来理解节水与水资源高效利用的区别看似简单易行却是远远不够的。我们假设有这样一种情况,一户家庭将洗完衣服后的水用来冲洗厕所,那么从用水量来讲,这户家庭用所谓的“废水”代替干净的自来水冲洗厕所,用水量减少了,实现了节约用水。但从水的使用效率上看,一份水既洗了衣服又冲了厕所,水资源利用效率提高了。因此,在日常生活中人们通常错误地将节水与水资源高效利用等同起来,认为节水即是水资源高效利用,或者说水资源高效利用就是节水。这就需要我们从内涵和外延上对节水和水资源高效利用加以分析,以便我们加深对两者联系与区别的理解。

(1)研究范围与层次。节水通常是指一个单位、部门或某项工程的节约用水,如灌区节水、企业节水、家庭节水,着眼范围较小,研究层次较为单一;水资源高效利用则从整体出发,通常研究一个流域,一个大区域乃至整个国家的水资源利用情况,范围相对较广,考虑的问题也是多层次,综合性的问题。

(2)研究对象。节水着重研究经济社会用水状况,即工业、农业和生活用水的节约量;而水资源高效利用不仅对社会经济用水进行研究,而且对生态用水状况(包括天然生态和人工生态)也进行详细分析。同时,节水仅仅考虑水量的减少而忽视水质问题;水资源高效利用则从区域水资源的合理配置角度出发,对水量和水质进行统一调配,综合考虑。

(3)方法措施与评价指标。节水一般注重技术性措施的运用,如渠道衬砌、喷灌、滴灌、各种节水器具的使用等,而实现水资源高效利用过程中,则要综合考虑各项节水措施以及区域或流域的水资源合理配置与统一管理。因此在对节水与水资源高效利用效果进行评价时,往往采用灌溉水利用系数的提高、万元工业增加值用水量的减少作为节水评价指标;而以区域整体耗水量的变化评价水资源高效利用。

由上述概念和内涵可以看出,水资源高效利用与节水相比,其研究更具有宏观性、广泛性、综合性和整体性,二者相互联系,又相互区别。因此,在建设节水型社会过程中,我们既要加强节水措施的应用,减少水的实际耗用,还需要更深入地研究水资源的高效利用问题,提高水的利用效率,使有限的水资源发挥更大的功效,这才是具有全局意义的建设节水型社会效果的最终体现。

5 节水与养水

广义理解节水概念,其含义不仅包括节约用水,也包括涵养水源。它寓于着深刻的哲理思想。辨证地看,节水与养水是矛盾的对立统一,两者互为前提。只节不养,生态恶化,日积月累,节水灌溉将难以为继;只养不节,只灌不排,水资源利用效率低,长久以往又会导致大面积土壤次生盐碱化。因此,我们既要大力开展农业节水,以适应我国日益严重的用水危机,还要有计划地涵养水源,这对于干旱地区尤其重要。

以宁夏地区研究为例,农业灌溉长期以大水漫灌为主,地下水埋深过浅,渠系渗漏损失和降雨入渗量大部分转变为无效潜水蒸发损失量,并且容易引起渍涝和土壤次生盐碱化。因此,这类地区应实行三水统管,井渠结合,利用地下水含水层对地面水灌溉入渗补给的地下水进行调蓄,实行地表水与地下水联合运用。井灌降低地下水位,腾出了地下水库库容,为蓄存降雨和灌溉水创造了条件,同时,减少无效蒸发,遏制了土壤次生盐碱化的发生;渠灌补充了地下水库水量,解决了春季用水高峰期的缺水问题。当然,针对不同的灌溉条件,采用的“节”、“养”方式也不尽相同。总之,在目前的农业灌溉节水建设中,把节水与养水结合起来,节中有养,养中有节,关键是灵活掌握“节 ”、“养 ”比例[7]。

6 节水与生态维护

我国农业灌溉用水以粗放型的漫灌为主,渠道老化失修,跑、漏现象严重,农业用水浪费严重,是我国最大的用水户,也是节水的重点。然而,任何事物总是存在着对立统一的两个方面。当人们在赞誉节水灌溉的种种好处的同时,却很少考虑节水灌溉可能带来的负面效应。在宁夏,由于采用不同强度的节水措施,绿洲的生态稳定性指数都无疑例外地有所下降,局部地区下降剧烈,表明节水之后宁夏的生态环境不同程度地发生了恶化。原因其实很简单,节水后,地表水对地下水的入渗补给减少,地下水位下降,虽然可以减少潜水蒸发量和降低局部地区的土壤盐碱化程度,但依靠地下水补给的湖泊湿地将渐渐萎缩。通过人工补水能够基本维持湖泊水面,但天然湖泊湿地的水量补给将由天然系统转为人工系统,而人工系统无法补给的原本依赖于较高地下水位的天然植被则会受到极大的威胁,进而影响到整个生态系统的稳定性。地下水位与林地和草地覆盖度的相关关系如图1所示[8]。

因此,在坚持并推行农业节水的同时,不能够以侵害生态环境为代价,应贯彻辩证的思维方式,全面规划,统筹考虑,权衡节水的“得”与“失”。目前,有关节水对生态环境的影响研究还没有受到足够重视,缺乏完善的生态用水的补偿机制和法律法规保障体系。

7 构建节水型社会,实现人与水和谐统一

节水型社会是“节水”与“社会”结合,节水型社会源于节水,内容上较节水内容要丰富,是以节约用水、高效用水和可持续用水为中心的人类活动。节水型社会在较深层次、较大范围地渗透到了“社会”的各个基本要素,从生产力到生产关系,再到上层建筑,使得整个社会都表现出一种节水的特征。

节水型社会建设目标是通过塑造一个安全用水的现代社会、高效用水的新型社会和可持续用水的有序社会,形成一个现代和谐社会。其中,安全包括供水安全和生态安全,高效包括效率和效益两方面,可持续即是要保证水生态环境和水循环的稳定。其具体有以下内涵:

(1)建立与水资源承载力相适应的产业结构布局;

图1 地下水位与草地和林地覆盖度相关关系拟合图

(2)健全、完善与节水相关的法律、法规以及管理体制和运行机制;

(3)建立有利于节水的经济体制,提高人们对节水意义的认识,调动社会投入节水型社会建设的积极性;

(4)依靠先进科技手段,加强水资源的科学管理;

(5)节水型社会不是单纯的抗旱社会,而是抗旱排涝、旱涝相辅的社会;

(6)节水型社会是要建立一个与资源相适用,与生态相促进和谐社会。

(编辑:王爱萍)

[1]汪恕诚.资源水利:人与自然和谐相处[M].北京:中国水利水电出版社,2003.

[2]全国节约用水办公室编著.全国节水规划纲要及其研究[M].南京:河海大学出版社,2003.

[3]中国水利水电科学研究院水资源所.全国城市水资源规划[R].北京:水利部水资源司,2003.

[4]刘昌明,何希吾,等.中国21世纪水问题方略[M].北京:科学出版社,1996.

[5]沈振荣,汪林,于福亮.节水新概念—真实节水的研究与应用[M].北京:中国水利水电出版社,2000:14-30.

[6]陈家琦,王浩,杨小柳.水资源学[M].北京:科学出版社,2002.

[7]周维博,李佩成.农田灌溉中节水与养水的哲理思考[J].灌溉排水,1999,18(增):4.

[8]裴源生,赵勇,陆垂裕,等.经济生态系统广义水资源合理配置研究[M].郑州:黄河水利出版社,2005.

AbstractWater problem now has become a challenge human beings have to face together.And the common goal is to seek for humanwater harmony.The average water resource of China is limited,and water shortage has become the bottleneck of the sustainable development.Therefore,water-saving and water-saving society development are the guarantee of the sustainable utilization of the water resource.According to the idea of human-water har mony,water-saving is notonly saving the total amountof thewater utilization,but also including a series of administrative measures,such aswater resource regulation,water price,management system and so on.Real water-saving is to reduce the non-recoverable water and it’s very i mportant to paymore attention to itspotential.Water-saving is not equal to the effective utilization ofwater resource,and they are different in research fields,levels,subjects,methods and evaluation indexes.Generalwater-saving involves both water-saving and water conservation,which are antagonistic to each other.But it doesn’t mean that the more waterwe save,the better it is.Water-saving has to combine with ecological environment,orwe can’t achieve the real human-water harmony.

Key wordshuman-water har mony;water-saving;research;practice

Research and Practice ofWater-Saving Based on Human-Water Harmony in China

DU Cheng-wang1CHEN Ying2ZHAI Jia-qi3
(1.Beijing Jingxi Power Generation Limited Liability Company,Beijing 100041,China;
2.Water ResourcesManagement Center ofMinistry ofWater Resources,Beijing 100053,China;
3.China Institute ofWater Resources and Hydropower Research,Beijing 100038,China)

X171.1

A

1002-2104(2010)03专-0170-04

2010-09-10

杜成旺,工程师,主要研究方向为水资源持续利用。

＊国家自然科学基金(No.50709043)、国家重点基础研究发展计划(No.2006CB403405)资助。