气候变化对黄河流域水资源的影响与开发对策

王飞寒，王燎原

(1.黄河水利职业技术学院，河南 开封 475004； 2.兰考黄河河务局，河南 兰考 475300）

0 引言

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第一工作组的第四次评估报告《气候变化2007：自然科学基础》指出：近100 年(1906～2005 年)，地球表面气温上升了0.74℃, 全球气候呈现以变暖为主要特征的显著变化。 与1980～1999 年相比，21 世纪末全球平均地表气温可能升高1.1～6.4℃[1]。 由此可见，全球气候变暖已成为不争的事实。 对于中国而言，气候变化对水资源量产生了明显影响，近50 年来，六大江河的实测年径流量整体呈下降趋势，尤以北方河流为甚[2]。 国外相关研究成果表明，河川径流与区域水资源对全球气候变化的响应与降水的变化密切相关， 径流的变化通常比降水的变化更为剧烈，特别在干旱地区。 与降水相比，单纯的温度增加对区域水资源具有不良作用[3]。

黄河流域处于干旱半干旱地区，属典型的季风气候，多年平均降水量478mm，从东南部的1 500 mm逐渐减小到西北的200 mm 左右。 该区7～10 月份的降雨量约占全年降水量的60%，且降水多以暴雨的形式出现。 黄河流域河川径流量主要由降雨形成，而降雨在时间和空间上的不均匀分布，使得水资源供需矛盾突出。 随着全球气候变暖，流域大部分地区呈干化趋势，天然河川径流量明显减少，水资源的供需矛盾日趋尖锐。 综上可知，气候变化对黄河流域的水文、生态、经济及社会发展等各方面具有决定性影响。 研究气候变化对黄河流域水资源的影响，制订合理的水资源开发利用模式，对于人类生存环境的改善和流域经济社会的发展都具有重要的现实意义。

1 气候变化引起黄河水资源变化的趋势

1.1 不同时期黄河流域水资源情况

作为区域水资源的主要补给来源，降水每年为黄河流域提供3 000 亿m3的水量。 其中天然径流为580 亿m3，占黄河水资源总量707 亿m3的82%，因而，可以用天然径流量的变化来表征黄河流域水资源的变化。 不同时期黄河水量情况如表1 所示[4]。

表1 不同时期黄河水量情况Table 1 Yellow River water volume of different periods

由表1 可知：（1）黄河平均年入海水量呈逐渐年递减的趋势。 （2）20 世纪80 年代以前，黄河流域平均年天然径流量基本平稳，变化不大，但进入20 世纪90 年代后，呈锐减趋势。 （3）20 世纪50 年代以后，入海水量占天然径流量的比例逐年递减。

1.2 黄河流域水资源变化的原因

黄河流域水资源呈现以上变化的趋势既与全球气候变暖背景下降水减少的自然因素有关，也与流域的人口增加、社会经济发展导致的用水增加有关。主要表现在如下几个方面。

（1）用水量增加。 20 世纪后50 年,全国除西南小范围区域略有减少外，大部地区的年平均气温表现出增加趋势[5]。 气温升高使流域蒸发量加大，沿黄主要灌区用水量增加。 另外，城市化和流域人口快速增长也导致居民生活用水量加大。 据2000 年统计，黄河流域人口已达1.1 亿，占全国总人口的8.7%。同时，农业人口占总人口的比率逐年递减，从1990年的73%降至2001 年的63%， 人口增长和人口向市区聚集也需要越来越多的水量。 根据黄河流域水资源利用规划初步成果，1956～2000 年，黄河流域地表水平均年用水量为248.1 亿m3, 其中1956～1979年平均为205.8 亿m3，1980～2000 年平均为296.4亿m3。 与1956～2000 年相比，1980～2000 年耗水量增加90.6 亿m3，增幅达44%。 龙羊峡至兰州、河口镇至龙门以及花园口以下区域增加幅度甚至达到80%以上。

（2）降水量减少。 降水量的减少将导致流域可供水量明显减少，水资源的供需矛盾更加突出。 20世纪后50 年，全国干旱面积有扩大的趋势，并且在20 世纪90 年代后扩大加速。与此同时，黄河流域干旱面积也有明显扩大的趋势。 从年降水量变化看，黄河中下游年降水量减少，其中下游降水量减少显著。实测资料表明，1986 年以来，黄河流域降水量显著偏小，与1956～1985 年均值相比，1986～2000 年全流域平均年降水量减少了8.3%。

（3）气候和径流的变化对黄河防洪、防凌形势和水资源的规划、调配及利用方式等产生决定性影响。 黄河来水量的日益减小、水沙关系的不协调，造成了黄河下游河道的淤积萎缩、 河床的不断抬高。因此，黄河的防洪、防凌形势依然严峻。 黄河流域水资源短缺和需求增加造成的供需失衡问题已成了流域水资源管理面临的突出问题。 水资源严重不足加剧了人们对地下水的掠夺式开采，如陕西关中地下水超采面积达2 590 km2；而甘肃民勤盆地地下水位已由20 世纪50 年代的1～3 m 降到了目前的13 m以下。 在流域水资源总量不变的情况下，工农业生产及居民生活用水的增加大量挤占了流域的生态环境用水及黄河输沙造床水量，由此又引发了一系列的生态环境问题。 可见，今后如何对流域的水资源进行合理的规划、调配及利用，将是一个非常关键的问题。

2 黄河流域水资源开发利用存在的问题及对策

黄河流域面积79.5 万km2（包括内流区4.2 万km2）,占全国国土面积的8.3%。 流域内人均水资源占有量593m3，仅为全国人均水资源量的25%，耕地亩均水资源量324 m3，仅为全国耕地亩均水资源量的17%。 可见，黄河流域水资源处于极度缺乏的状态。

2.1 黄河流域水资源开发存在的问题

从全局来看，目前黄河水资源利用主要存在如下问题。

（1）开采过渡。 流域内用水量持续增加，生产、生活用水量已由20 世纪50 年代的120 亿m3增加到目前的307 亿m3(其中流域外耗用106 亿m3)，由此导致了黄河下游断流日益严重。 1972～1998 年的27 年中，黄河下游有21 年出现断流，累计断流时间达1050 d， 其中，1997 年黄河下游断流历时与断流河长分别达到226 d 和704 km， 断流天数占全年的62%， 断流长度占整个下游河道长度的90%。 1997年以来，黄河流域产水约350 亿m3，但人类年消耗黄河水量却一直维持在300 亿m3左右。黄河水资源的开发利用程度已经高达70%左右，远远超过国际上公认的40%的警戒线，处于过度开发状态。

据测算，在无跨流域调水的情况下，黄河可供水资源总量约为480 亿m3，而在采取节水措施、调整产业结构、限制高耗水产业发展的前提下，流域及流域外供水区2010 年、2030 年和2050 年总需水量分别为520 亿m3、590 亿m3和640 亿m3，已远远超过了黄河的供水能力。 可见，黄河实际上已成为一条资源性缺水的河流。 国外有关研究资料表明， 未来50 年全球年平均气温预计将升高0.7～4.0℃，而气温每升高1℃， 地表蒸发量就将可能提高10%～15%，届时黄河流域的缺水现象将会更加严重。

（2）用水效率低，水资源浪费严重。研究显示，我国灌溉用水的利用系数为0.3～0.4，农作物水分利用率平均为0.87 kg/m3，而发达国家的灌溉用水利用系数为0.7～0.9，农作物水分利用率可达2.32 kg/m3。 目前，黄河灌区达到节水标准的灌溉面积只占总灌溉面积的20%左右，其余灌区大都管理粗放，灌溉方式落后，灌溉工程标准低，配套工程差，灌水方法、技术落后， 灌溉水浪费严重。 流域工业供水效益也较低。黄河流域工业供水平均定额为300～600 m3/万元产值，而重复利用率只有40%～60%，供水效益小于30 元/m3，与目前国内其他城市工业供水效益相比，差距很大（青岛100 元/m3，北京40 元/m3，天津63元/m3），与世界先进水平相比则差距更远。

（3）水污染严重，水质下降。 在黄河水资源极度缺乏的同时，大量没有达到排放标准的污水排入了黄河水体，导致了河流水质的下降，更加重了黄河水资源危机。 黄河流域工业长期沿袭低投人、高消耗、重污染的发展模式，用水量和排污量大的企业较多，特别是20 世纪80 年代中期到90 年代初期，小造纸、小化工、小制革等重污染型企业发展很快，污染源增多，排污量加大。 同时，水污染治理严重滞后，缺乏有效监督，大量未经处理或达不到排放标准的废污水进入了黄河干支流。 近20 年来，进入黄河的废污水量已由20 世纪80 年代的21 亿t 增加到2007 年的43 亿t。 2008 年，在评价的89 个干支流断面中，60.7%的断面不符合Ⅲ类水标准， 其中34.8%的断面劣于V 类水标准。同时，重大水污染事件发生频次也呈持续增加之势[6]。

（4） 生态环境需水量及输沙造床水量难以保证，下游河道萎缩严重，流域生态环境恶化。 河川径流量的减少及流域需水量的大幅增加，严重挤占了河道输沙水量（每年约需210 亿m3的水量）、黄河生态环境良性维持需水量（每年约需200 亿m3的水量），造成了河道淤积萎缩、流域生态环境严重恶化的局面。 20 世纪80 年代以来，黄河来水来沙条件发生了较大变化，黄河中下游中常洪水发生概率减少，汛期1 000 m3/s 以上流量的含沙量总体呈上升态势，原本不协调的水沙关系进一步恶化。 与20 世纪50 年代相比，目前黄河河床普遍抬高了2～4m，“二级悬河”发展迅速，严重威胁着黄河下游防洪安全。由于生态环境需水量难以保证，导致了流域多处植被、草场、湿地的退化或消失及多种物种的消亡。2010 年山东德州、甘肃民勤等地的沙尘暴更是证明了流域生态环境恶化的严重后果。 根据专家结合《黄河近期重点治理开发规划》等相关成果的估算，黄土高原水土保持耗水量2010 年约20 亿m3，2030年约40 亿m3，2050 年将达到50 亿m3。 据《黄土高原地区水土保持淤地坝规划》分析，淤地坝建成后将减少坝址控制面积内水资源总量的52%～66%，预估到2010 年，仅淤地坝建设就减水15.2 亿m3，2020年约44 亿m3，2040 年约55 亿m3。 今后，由于天然植被的改善，生态耗水还将大量增加。

2.2 黄河流域水资源开发利用的对策

总的看来，要解决黄河流域水资源问题，可以通过洪水资源化、发挥流域自身内在的节水潜力、合理调配流域水量、开展水土保持工作等措施。

（1）洪水资源化。 由于黄河流域河川径流量主要由降雨形成，而7～10 月份4 个月的降雨量约占全年的60%， 且降水多以暴雨洪水的形式出现，如果不能及时留住该时期的降雨， 使之白白流入大海，将造成流域水资源更加紧缺的局面。目前，已在黄河上、中游建了大型水库22 座，总库容617 亿m3，超出黄河的年平均径流量，这为黄河流域洪水的资源化利用提供了保证。 通过水库的联合调度，可以大大增强对洪水的调控能力， 改变水量在时间和空间上的分布，兴水之利，除水之害。

（2）推行节水措施，建设节水型社会。 黄河流域水资源浪费非常严重,以提高用水效率为核心，全面推行农业、工业、生活等各领域的节水技术和措施，建立节水型社会，是缓解流域水资源短缺状况的一条重要途径。在农业方面，应大力推行节水灌溉技术和措施，对灌区进行节水改造，提高渠系水和灌溉水利用系数。 在工业方面，应严格限制高耗水项目建设，关闭效益低下、耗水量大、污染严重的企业，积极开展节水技术改造，提高工业水的重复利用率，提倡循环用水。 在生活方面，搞好公共建筑、生活小区、住宅的节水和中水回用，倡导使用节水设备和器具。如，发展乡村水窖和城市集雨设施，积蓄雨水，用于乡村、城市的环境用水、绿化灌溉、清洁用水和生活用水等方面。 同时，应进行广泛宣传，提高人们的节水意识。

（3）转换用水思路，合理调配流域水量，缓解黄河流域资源型缺水问题。 黄河是一条资源型缺水的河流，目前无论我们如何调配、节水，流域的水资源需求还是不能得到满足。 从全国来看，我国北方水少、南方水多，径流分布不平衡。 因此，短期内要从根本上缓解黄河流域资源型缺水问题，要全盘考虑、周密计划，积极做好南水北调工作，以图早日解决目前流域的资源型缺水问题。 另外， 还要转变用水思路，合理进行水量分配。 比如，按调度方案，每年需要210 亿m3的输沙水量来输沙入海，保持河道不萎缩、河床不抬高。 但210 亿m3的水资源对黄河流域来说极其宝贵，同时沿河又分布有大量的盐碱化土地，仅河南、山东就分布有20 多万hm2。 基于此，可以考虑进行放淤工程， 引黄河泥沙改良流域盐碱化土地。 这样，既可以消除河道淤积、缓解防洪形势，又能够把宝贵的淡水资源留在了流域内， 我们可以用这部分水量进行流域生态环境的恢复与建设。

（4）大力开展水土保持工作，修建蓄水、保水工程，恢复流域植被。现代治水观的根本目的是减少流入大海的无效水，增加有效水，特别要重视陆地生物、土壤蓄水的功能（这是作用最大、功能最持久，而且耗费最少的治水蓄水措施），让大范围的降水尽可能多地涵养在国土之中， 让潜在的洪水转化为持续稳定的径流，变水害为水利。 因此，大力开展水土保持工作，修建蓄水、保水工程，恢复流域植被，可以从根本上解决流域水资源匮乏的问题。

（5）加强流域水资源的统一规划与管理是缓解黄河水资源困乏的政策保障。 黄河水资源的治理是一项跨地区、跨部门的综合性系统工程，关系到整个黄河流域乃至全国经济社会发展的大局。 为保障全流域水资源的合理配置，必须建立、健全权威、高效、协调的流域管理体系。 在制定统一规划时，应充分考虑黄河水资源可持续利用的各种制约因素及生态环境建设对水资源的需求和影响，制定切实可行的流域规划和区域规划，并加强各级管理部门的协调工作，把水资源管理工作落到实处。

3 结语

综上所述，黄河流域未来水资源情况依然会受到多种因素的综合影响：一是受全球气候变化的影响，二是受流域用水增加的影响，三是受流域环境和植被恢复情况的影响，四是受水文要素的周期性变化和随机性的影响。 黄河是中华民族的母亲河，及时准确地掌握黄河流域水资源的变化规律，对于保护母亲河、保护流域生态环境，采取积极的水资源开发利用模式，维持良好的人类生存环境，意义重大。

[1] 张建云，王国庆，贺瑞敏，等. 黄河中游水文变化趋势及其对气候变化的响应[J].水科学进展，2009，20（2）：153-158.

[2] 王金星，张建云，李岩，等. 近50 年来中国六大流域径流年内分配变化趋势[J]. 水科学进展，2008，19 （5）：656-660.

[3] 张光辉. 全球气候变化对黄河流域天然径流量影响的情景分析[J]. 地理研究，2006，25（2）：268-275.

[4] 刘昌明，张学成. 黄河干流实际来水量不断减少的成因分析[J]. 地理学报，2004，59（5）:323-330.

[5] 任国玉，姜彤，李维京，等. 气候变化对中国水资源情势影响综合分析[J]. 水科学进展，2008，19(6):772-779.

[6] 李国英. 黄河流域水资源利用形势日趋严峻[EB/OL].[2009-06-04]http://news.xhby.net/system/2009/06/04/0105 18103.sltm1.