气候变化对喜马拉雅西部水资源可持续利用的影响

[印度]P.多德

气候变化对喜马拉雅西部水资源可持续利用的影响

[印度]P.多德

分析了气候变化与水资源枯竭的密切关系,以及印度政府在减轻气候变化对喜马拉雅山西部地区水资源可持续利用的影响中所发挥的作用。为减轻气候变化影响所作的努力能让人类乐观地去面对自然水资源的可持续利用,而重点在于保持喜马拉雅山冰川的可持续性,因为它是亚洲的“水塔”及其下游人民的生命线。在过去数百年间人类一些目光短浅、受利益驱使的行为造成地球表面温度上升了0.3～0.6℃,如果不及时采取积极有效的预防措施,到2100年气温将会进一步上升1.4～5.8℃。当代大多数的研究预测,补给喜马拉雅山江河流域的冰川和积雪正在迅速萎缩。为此,制定实施水电可持续发展的综合策略可以在协调自然资源耗竭与利用中发挥重要作用。

水资源;水资源利用;气候变化;可持续利用;喜马拉雅冰川

1 概 述

水是大自然赋予人类最珍贵的礼物,这份丰厚和完美的礼物在给予人类巨大发展潜力去改变世界的同时,亦要求在农业、工业和能源生产方面对其进行明智而合理的利用。水是最经济有效及生态可持续的能源资源,在高度全球化、商业化的今天,能源已经成为经济增长与繁荣最重要的因素。因此应尽力去协调经济发展、自然资源可持续利用及生态稳定之间的关系。2002年在约翰内斯堡召开的“联合国可持续发展峰会”发布的数据,披露了当今全球化背景下不断增长的能源需求,并指出,全球有20亿人口缺乏能源去发展经济,其中大多在发展中国家。因此,人民若想过上美好稳定的生活,能源起着关键的作用。

水电对全球能源安全的意义重大。在全球能源产量中,水电大约占19%,而发达国家占其中的70%。尽管全球49 000座大型坝的2/3都集中在发展中国家,但这些国家的电力生产能力极低。亚洲和非洲在全球水电中所占份额虽然分别达到了11.6%和3.85%,但与北美的43%和欧洲的27%相比还是相去甚远。全球水电的发电能力估计为67.5万MW,年发电超过2.3万亿kW·h。

据世界大坝委员会(WCD)2000年估计,世界上1/3的国家依赖水电,这些国家的水电占其供电总量的50%以上。大坝建设数量的前5位国家是:中国22 000座(占全球大坝总数的50%),美国6 575座(占总数的14%),印度4 291座(占总数的9%),接下来分别是日本2 675座和西班牙1 196座。这几个国家的大坝数量占世界大坝总数的3/4以上。

作为商业用途的水能利用历史可以追溯到2000 a前的古希腊和埃及,当时人们利用流水来驱动水车。1881年,在英国的萨里郡,水能第1次被用来发电。从那时起,水电就一直得以开发利用,目前已成为最大的可再生能源,达到了世界电力生产总量的19%。

2 气候变化与水资源可持续利用

如上所述,水电是最宝贵、取之不竭和生态友好的能源资源,按照自然规律和技术可行性进行水资源开发利用对一个国家的经济发展至关重要。然而近年来日益加剧的气候变化已经引起了对水资源可持续利用的严重忧虑。针对气候变化对水资源可持续利用的影响问题,国际社会一直以来都在进行广泛的讨论,政府、政府间、非政府组织(NGO)及民间团体共同关注的焦点就是如何去应对由于大气升温造成水资源迅速减少所造成的恐慌。从1906年到2005年,地球表面温度上升了0.74℃(政府间气候变化问题小组,IPCC)。如果不及时采取有效的预防措施,到21世纪末,地球温度很有可能上升1.4～5.8℃。在过去的15 a间大气温度有了空前的上升,而自1995年以来的12 a是过去65万a历史中最热的时期(世界自然基金会,WWF)。图1示出了1880～2000年的气温变化。

图1 1880～2000年全球年均及5 a平均气温变化(来源:IPCC)

图1清楚地表明了气候变化的特性,特别是自1980年以后全球气温的上升趋势。同样,对于印度来说,最近的研究报告显示地表气温以每百年0.4℃的速度上升。该研究还预测,由于大气中的温室效应气体(GHG)的增多,将会导致2050年冬季气温上升3.2℃,2080年上升4.5℃。当然,气候变化在全国将会呈多样性分布。

宏伟的冰川和无数的冰原正在世界范围内逐渐融化。WWF的研究报告指出,自1950年至今,海冰减少了40%,北极海冰正变得非常脆弱。并进一步强调,依赖冰川提供的南非最高峰“乞力马扎罗的雪”也正在以惊人的速度融化。此外,阿尔卑斯山脉、阿拉斯加、北安第斯山脉的冰川也在迅速消退。在不到20 a间,阿尔卑斯冰川因冰雪融化而减少了10%～20%。

被称为世界水电大坝生命线的冰川迅速萎缩,已经严重威胁到可持续利用的自然水资源。冰川的萎缩在不久的将来还很可能会影响从喜马拉雅山到阿拉斯加、从阿尔卑斯到安第斯山脉的水力发电。20%的电力来源于水电的欧洲,到2050年冰川将会减少30%～70%。在今后的15a中,安第斯山脉热带地区冰川的逐渐消退也同样令人堪忧。此外,尼亚加拉、圣劳伦斯等大型江河的流量减少,也会对水电生产造成重危害(IPCC)。

如果对喜马拉雅地区的冰川退缩进行分析,其结果将会引发严重的担忧。喜马拉雅地区拥有除极地冰帽外最为集中的冰川,这几千座冰川分布在陆地面积为3.3万km2土地上,为整个亚洲地区的几条大河(恒河、印度河、布拉马普特拉河、萨尔温江、湄公河及长江和黄河)提供了8 600万m3的水源。最近的一些研究对喜马拉雅冰川的急剧退缩表示了严重的关注,研究表明,超过67%的喜马拉雅冰川正在以惊人的速度退缩。因而,令人担忧的喜马拉雅冰川融化趋势对恒河、布拉马普特拉河和印度河的可持续性造成了灾难性的后果,而其径流量占整个印度所有河流年径流量总和的60%。

在喜马拉雅地区的印度境内,有大约9 575座冰川几乎没有被世人研究过。尽管如此,一些个人和机构已经着手为某些冰川建立数据资料。如冰川学家多巴尔(Dobhal)就是这方面的先行者,他重点研究乔拉巴里(Chorabari)冰川(位于印度的北阿坎德邦),该冰川海拔高度超过4 000 m,位于陡峭的喜马拉雅山山峰北麓。在过去的3 a里,乔拉巴里冰川鼻部以每年近9 m的速度退缩。他研究的多克里安尼(Dokriani)冰川也引起了关注,该冰川在30 a间退缩了20%。

此外,印度太空研究组织(ISRO)也提供了令人关注的数据。ISRO的研究强调,在1962～2001年期间,有466座冰川缩小了20%。同时还预计,位于南亚地区在旱季为北方主要河流提供约80%水量的冰川很有可能在2050年前减少30%,导致水电工程的可持续发展陷入危机。最近的研究表明,在50 a间人均用水量下降了70%。据世界卫生组织(WHO)的数据显示,11亿人(占全球人口的17%)目前缺乏有效的供水。

3 喜马拉雅西部地区的水资源利用

长期以来,整个喜马拉雅西部地区常年不断的“水塔”为其下游地区几百万人民的生活提供了源泉。喜马拉雅冰川已经成为下游经济发展的根本,为人民生活与农业生产提供了大量水源。包括印度在内的一些国家的主要城市广泛依赖这些永恒的冰川作为能源、灌溉及饮用水的供给,不断增长的人口及满足其需求的压力进一步凸显了水资源可持续利用的重要性。2008年的一份研究表明,超过40%的印度农村家庭长期生活在能源短缺之中。

更重要的是,印度的水资源危机要归因于两方面:自然因素和管理不善。印度的气候与降水量呈非常明显的多样性分布,年降水量从100 mm(拉贾斯坦邦西部)到11 000 mm(梅加拉亚邦的乞拉朋齐)不等。同时,4 000 km2的水资源只能有效利用其中的1 123 km2则要归咎于人为的管理不善。表1示出了印度的水资源及利用情况。

表1 印度水资源及利用情况 km2

表1清楚地表明了可利用水资源与实际利用之间的差异。另外,大气升温已经导致了年降雪量的减少和喜马拉雅冰川的融化,造成喜马拉雅地区的冰川正迅速萎缩。最近的研究表明,在过去的20 a间喜马拉雅山脉西北部气温上升了2.2℃,致使印度人均地表水有效利用量已经从1991年的2 309 m3下降到2001年的1 902 m3,预计到2025年将会下降到1 401m3,2050年将进一步下降到1 191m3。可以说,气候变化带来的不利影响将会明显加剧。印度水利部的一项分析报告显示,到2050年灌溉需求量将上升56%。同样,该国对可利用水资源的需求将进一步增长,到2050年饮用水的需求量将翻番,工业用水需求量将增长4倍,而能源生产用水量将增长16倍。

气候变化也会广泛影响到水电生产。研究表明,在喜马拉雅地区拟建或在建的水电工程超过450座,涉及印度、巴基斯坦、尼泊尔和不丹,其中大多数(350座)建在印度境内。下面将讨论喜马拉雅西部一些重要地区水电开发的可行性方案。

4 气候变化与水电发展

4.1 喜马偕尔邦

喜马偕尔邦位于喜马拉雅西北部,群山环绕,水资源丰富,水电开发潜力巨大。境内5个河流流域的水电蕴藏量超过 20 634 MW,占全国总量的25%。然而,近年来不断增强的气候变化极大地影响了其水电生产。据印度地质调查局(GSI)发布的研究报告,全国所有的冰川正在以每年10～15 m的速率融化。所有大型冰川像巴拉西格里(Bara Sigri)、比斯昆德(Beas Kund)、特里洛金纳斯 (Trilokinath)及马尼马赫希(Manimahesh)等,正分别以每年29.78 m 、18.80 m 、17.80 m 、17.86 m和29.10 m的惊人速度融化。

此外,位于阿默达巴德的空间应用中心的最近一份研究报告称,自1960年以来全国有21%冰川面积消失了,还有研究称巴拉西格里冰川以每年36～135 m的速度在缩减。同样,乔塔西格里(Chota Shigri)冰川也以每年6.7 m的速度在融化。1962年,喜马偕尔邦众多冰川的地理分布面积为2 077 km2,然而目前已经缩减到1 628 km2。海拔5 000 m以上冰川的雪线高度退缩了24%,海拔5 000 m以上的冰川则达14%。

据此可以预测,气候变化和冰川退缩将可能对水电长期生产造成严重危害。实践证明,水资源的枯竭已经严重影响了主要水电大坝的净发电能力。喜马偕尔邦电力局(HPSEB)发布的数据显示了近几年来水力发电量的严重不足。HPSEB开发的21个径流式电站的总装机容量为467 MW,年发电量大约为18亿kW·h。2008年7～8月的发电量为7.07亿kW·h,然而2009年同期的发电量下降到4.45亿 kW·h。HPSEB还声称,2008～2009年,由于水量减少造成发电量下降了70%～80%。目前,这些电站的日发电量仅为200～230万kW·h,但设计日发电量为1 110～1 150万kW·h。

如果对HPSEB在2005～2006年度和2006～2007年度的发电业绩进行分析,结果将令人十分担忧。2005～2006年度发电目标为15.71亿kW·h,然而实际发电量为12.92亿kW·h(下降17.77%);2006～2007年度发电目标为18.10亿 kW·h,而实际结果为13.78亿kW·h(下降23.87%)。HPSEB 2005～2008年的发电情况示于表2。

表2 HPSEB 2005～2008年的发电情况

除HPSEB运营的电力工程外,中央政府、独立及合资电力运营商在电力生产中都遇到了同样的问题。目前,超过12座电站在以很低的效能运行。位于科努尔地区的纳斯帕切克瑞(Nathpa Jhakri)电站日发电量也由3 600万kW·h下降到700万kW·h。

此外,库鲁(Kullu)地区从2001年开始运行的马兰纳(Malana)工程(86 MW)近年来一直在遭受严重亏损:气候变化,即夏天微弱的季风和冬天降雪的减少已经对该电站预计发电目标造成了严重影响。近年来该电站的发电量一直低于既定目标,2004～2005年度和2005～2006年度发电量分别为2.64亿kW·h和3.37亿kW·h,比同年度目标发电量分别下降了26.98%和7.29%。另外,2009年的发电量比2008年锐减近5 500万kW·h;2008年4月 ～8月25日发电量总计约为2.47亿kW·h,而在2009年同期,发电量仅为 1.92亿kW·h。

巴克拉大坝位于喜马偕尔邦比拉斯布尔地区,于1962年10月完工。然而其水库库容和水位近年来大幅下降,原因是上游来水减少,而这又是因为夏季季风的减弱和冬季降雪的减少造成的。同样,位于喜马偕尔邦冈格拉地区的庞(Pong)坝也同样经历了来水量的严重短缺,2007年的水位是过去10 a中最低的,来水量仅为2 166 m3/s。

4.2 北阿坎德邦

位于喜马拉雅西部的北阿坎德邦也同样拥有巨大的水力发电潜能。估计该邦水电开发量为16 500 MW,然而目前只有1 160 MW(占总量的7%)得以开发利用。被称作是亚洲淡水塔的北阿坎德邦有大约238座冰川,分布面积为735 km2。近年来该邦也遭受了雪域面积锐减及冰川供给型河流流域水资源短缺。该邦长26 km的甘戈特里冰川也在以每年18 m的速度萎缩。冰川的萎缩严重威胁着该地区水电工程的使用寿命。表3为2002～2008年该邦的电力供需状况。

表3 2002～2008年北阿坎德邦电力供需状况

表3清楚地显示了该邦电力需求和实际供电能力的差异。尽管在年度供需上没有太大不同,然而在高峰期实际发电量仍跟不上需求量。此外,该邦UJNVL公司目前运营34个发电项目,共计大约1 400 MW的发电总量。

表4 UJNVL公司几座主要电站的发电情况 106kW·h

表4显示了2004～2005到2008～2009年度发电量的差异。由此可以很清楚地得出结论,气候的改变导致降水的变化,从而严重影响了该邦的电力生产。

4.3 查谟-克什米尔地区

除了喜马偕尔邦和北阿坎德邦外,查谟-克什米尔地区的降水量也减少了许多。冬季气温的上升使得该地区永久性冰川急剧融化。例如,喜马拉雅西部最大的戈勒霍伊(Kolahoi)冰川正在以每年0.08 km2的惊人速度融化。查谟-克什米尔地区电力发展公司(J＆KPDC)正面临电力生产不足的问题。该公司为2007～2008年度设定的出力为1 066 MW,而实际为883.26 MW。

对喜马拉雅西部水电运行情况的分析表明,喜马偕尔邦和北阿坎德邦要更为严峻,因为这两个地区的冰川融化速度和降水量减少程度要高于查谟-克什米尔地区。说明近几十年来气候不可预知的变化,不仅影响了喜马拉雅西部地区的水电开发,而且对整个印度的水电发展也造成了巨大影响。

5 减轻气候变化造成的影响

气候变化是多样性的,结果会造成水资源短缺、电力不足、食品安全问题、动植物栖息地丧失及人类健康问题等等。毋庸置疑,近年来气候变化对自然资源的可持续利用提出了严峻的挑战。为满足全球60亿人口的基本需求,对自然资源的商业化和工业化利用不断增长,已经对地球的生态系统造成了极大危害。为此,政府及非政府组织一直以来都在密切关注如何减少气候变化对自然生态系统造成的威胁,许多国家和国际组织也正在展开广泛密切的合作以期减轻这种威胁。亚洲开发银行、IPCC、世界自然保护联盟、国际环境与发展研究所、联合国气候变化框架公约、联合国环境与发展大会、WWF等组织在这方面所作的努力都取得了显著的成效。

印度政府一直以来对气候变化问题非常关注。1974年颁布了《水污染防治法案》,并成立了国家环境规划与协调委员会(NCEPC),作为科技部下设环境问题的咨询机构。自1978年起,该委员会成为所有开发项目取得环境许可证的法定机构。1985年成立了环境与森林部;1987年印度水利部制定了印度国家水利发展纲要(INWP),以便对流域开发项目的环境影响进行有效管理。1992年中央水利委员会发布了题为水资源可持续发展与管理指导方针,以强调对环境的稳定性、可持续性及环境管理计划的要求。

印度政府强调,水利部应采取足够的措施,合理调节所有冰川供给型河流流域。2008年发布了国家应对气候变化行动计划(NAPCC),涉及太阳能利用、提高能源效率、生活环境可持续发展、水利、喜马拉雅生态环境保护、“绿色印度”、农业可持续发展及气候变化应对战略等,NAPCC为减轻环境影响提供了全面的指导方针。

事实表明,印度一直都在致力于减少温室气体效应的工作。尽管面临经济开放和自然资源的商业化,但通过清洁技术的引进,经济重建,城市和农村植树造林及一些有利于生态环境的立法宣传,已经成功地减少了1.11亿t的二氧化碳排放。此外,近10 a来,有大约1 400万hm2的森林得到了保护。印度政府还制定了各类政策来减轻气候变化带来的影响,目前正着眼于应对和减缓气候变化的政策举措,旨在解决与适应气候变化和减轻其影响相关的问题。

6 结 语

在应对与减轻气候变化的影响方面,尽管印度已经建立了卓有成效的机制,但还不是国际减少温室气体排放效应协议组织中的缔约国,故不受温室气体排放量的限定。尽管在应对气候变化政策的主动性方面拥有自主权,但印度还在采取非常积极的协调措施,以减轻气候变化对人类健康和自然生态环境造成的不利影响,并高度重视可再生能源,特别是水资源的开发利用。

当前的重点应放在喜马拉雅水资源的合理利用上。喜马拉雅山脉是大自然赋予人类最宝贵的财富之一,为印度次大陆提供了最为丰富的淡水资源。由积雪、冰川供给的恒河、布拉马普特拉河等流域,为超过世界一半的人口提供了丰富的水资源。整个喜马拉雅地区水资源丰富,水电蕴藏量达28 150 MW,同时为3 518万hm2的土地提供了灌溉用水。喜马拉雅的自然资源对人类的贡献是巨大而多样性的,然而,由于大气升温造成的喜马拉雅冰川融化速度不断加快也同样引起了人们的忧虑。喜马拉雅西部的冰川区域年均降雪量已经开始锐减,随着季风性降水量的逐渐减少,整个喜马拉雅地区成千上万的小河和溪流也会随之干涸,造成大型江河流域水量的减少,从而严重影响水电大坝的运行。

近年来,气候变化对喜马拉雅西部地区的喜马偕尔邦、北阿坎德邦和查谟-克什米尔地区的水电工程造成了进一步的威胁。冰川供给型江河流域的水量逐渐减少,已经引起了人们对水电大坝可持续性问题的严重忧虑。例如,估计能为喜马偕尔邦提供412.25 MW水电潜能的萨特累季河流域水量大幅减少。该流域约19座冰川的储水量已由1962年的19.10 km3减少到2001年的14.71 km3(减少了23%)。研究评估显示,到2007年3月已投运的228个水电工程中有82%处于发电量低于目标值的状况,同时指出,1995～2007年水电发电量锐减,已由3.97GW·h/MW下降到3.39 GW·h/MW。由于过去50 a的大气升温,作为重要能源资源的水电,其可持续性已遭受到严峻挑战。在当今愈来愈糟的气候环境下,必须采取行之有效的预防措施。首先应当对失去的绿地和森林予以恢复,以降低温室气体效应的影响;其次堤防和节制坝在某种程度上可以阻止冰川的融化并能形成一些人工冰川。因此研究制定综合与可持续的水电政策,以协调自然资源及其利用显得尤为重要。必须指出,所有的开发活动应在现有的政策、规划、开发方案的基础上作细致的成本效益分析后才能付诸实施。

左志安 译自印刊《印度动力与河谷开发学报》

2011年第1期

孙 远 校

TV213.4

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1006-0081(2011)10-0014-05

2011-07-23