日本水资源利用与大坝建设

［日本］滨口立野

1 水资源概况

日本由一系列狭长岛屿组成，岛上山地成脊状分布，国土总面积为37.8万 km2。

日本是一个多山的国家，适合居住的面积仅为总面积的1/3。由于降水量十分充沛，因此森林资源非常丰富，2/3的山地及丘陵被森林覆盖。

该国政府控制109个A类水系，其中最大的为利根川，其流域面积为16 840 km2。最长的河流为信浓川，长367 km。A类水系平均流域面积为2 265 km2。

1.1 气候与水资源

日本地处东亚季风区。整体年均降雨量为1 680 mm。每年6月是“梅雨”季节。9～10月会受到南太平洋热带台风的袭击，从而带来暴雨和洪水，甚至是风暴潮。尤其是日本西、北部地区沿海地带冬季积雪较深，春季融雪时，即可将雪变为宝贵的水资源。

相对全球年均降雨量807 mm而言，日本是个水资源较为丰富的国家。然而，由于地少人多，人均年可用水量仅为 3 230 m3(全球为8 372 m3)，因而有必要修建大坝以充分利用有限的水资源。但又因其河流流域面积较小，难以修建大型水库。

暴雨来临时，最大降雨强度可达100 mm/h，但持续时间较短。典型洪水过程线在3 d内会达到最大峰值，河流水位也会随之发生较大变化。

因此，修建水库可达到防洪、供水的双重目的。否则，山洪会引起决堤。另外，从水资源利用的观点看，可防止水流白白流入海洋。

1.2 工农业及城市用水

日本全国年均降雨量为640亿m3，年均最大用水量为410亿m3(蒸发230亿m3)。而在旱年年均最大用水量会降至270亿m3。以2007年用水为例，农业用水54.6亿 m3，城市用水15.7亿 m3，工业用水12.8亿m3。在这 83.1亿m3的总用水量中，地下水仅占10.4亿m3，而包括水库在内的地表水则占72.7亿 m3。

2 各个时期的建坝历史

日本建坝最早可追溯至公元7世纪。该国留下的灌溉设施有20多万处，截止2009年，高15 m以上的大坝约有2 700座。大坝与水库是当今日本社会在供水、能源及防洪方面不可或缺的基础设施。

2.1 早期传统用水

由于气候条件比较适宜，1 000多年来，日本以种植水稻为主，且产量较高。最初水稻只能在沼泽地区种植，后来被引入到便于灌溉的低地。

从大陆引进的灌溉工程技术提高了水稻产量。据官方记载，最早进行灌溉的池塘是公元616年天皇下令修建的大阪狭山池。令人惊叹的是，经过不断维修与改造，该水库目前仍在使用。

灌溉池塘遍及整个日本国土，据日本农林渔业部1996年的一份调查显示，全日本共有灌溉池塘约有21万多个。

为解决江户市(现东京都)的给水问题，政府不仅兴修水库，还开凿运河、安置水管。江户时代许多城市都拥有配水系统。

现代铁路引入前，大米与日用品主要依靠内河及近海航运。19世纪随着铁路的发展，内河航运逐渐被取代。

2.2 19世纪现代化用水

19世纪，为努力实现现代化目标，在新领域及技术方面，日本政府引进许多工业化国家的专家学者前来为本国人培训，同时也派青年才俊前往他国进行深造。

包含坝工在内的现代土木工程就是新引进的技术之一。曾遭受霍乱袭击的神户港水资源贫乏，1900年修建的五本松大坝成为第一个用于城市供水的混凝土坝。现代工程技术不仅用于农田灌溉，还用于给水与发电，从而极大地促进了工业发展，居民生活也得到较大改善。

为保护人口与工业集中的平原地带免遭洪灾，同时保证经济增长，1896年，政府起草了《河川法》，并投入巨资进行河道整治，包括修筑河堤，开挖导流渠。对保护下游平原居民生活与经济发展具有重大意义。

2.3 战后恢复与经济快速增长

战后恢复工作的主要挑战是防洪、提高发电量及农业灌溉。针对这些问题，日本政府制定了一份《国家土地综合发展计划》，重点发展大坝项目。《北上川综合发展计划》的核心项目是包括御所(Gosho)大坝及其他4座大坝在内的具有多重防洪能力的建筑。这些项目由主管河道管理的“建设部”(MOC，现日本国土交通省MLIT)负责实施。而农林渔业部则负责农业灌溉的水利设施建设。

同时，电力公司也竭力提高电力生产。高155.5 m的佐久间坝(1956年完工)不仅规模宏大，发电能力强，而且通过使用美式大型施工设备引发了建筑行业的一场技术革命。此外，以高度著称的黑部坝(1963年完工)弧形优美，高186 m，是日本最高坝。1957年，政府负责修建的小河内(Ogochi)大坝是世界上最大的城市给水工程之一，总库容为1.854亿m3，旨在解决城市快速增长的用水需求。

从20世纪50年代末开始，日本经济继续快速发展。人口增长及生活水平的提高使得居民水电消费急剧上升。新城区迫切需要采取更为全面的防洪措施，这也加快了大坝建设的步伐。1964年政府针对河道管理，对《河川法》进行了全面修订。

另一方面，这种局面也迅速带来了水及空气污染等负面影响，迫使政府采用法律与技术手段来解决这些问题。在经济发展过程中，由于大量抽取冲积低地的深层地下水，造成东京、大阪及名古屋地区地面沉降。沉积层收缩引起严重的地面沉降，不仅加大了洪水或风暴潮风险，而且还使建筑物、公路及公共设施遭到严重破坏。为此，政府制定了一项计划，即通过修建水库以促使各地方适应使用地表水而非地下水。

1961年，日本成立水资源开发公营公司(水资源机构JWA的前身)，加快了水库大坝及水渠的兴建速度，从而解决了东京、大阪与名古屋等地的供水问题。

20世纪60～80年代，日本利用上、下库的落差修建了许多抽水蓄能电站，并利用核电站夜间发电的剩余电量供抽水蓄能电站发电，从而满足了白天高峰期的用电需求。

2.4 稳定发展期

20世纪70年代以后，日本经济放缓，进入平稳增长期。

针对许多在建大坝项目带来的影响，不仅要考虑适当的赔偿，还需采取必要的综合措施。因此，1973年，日本政府颁布了《库区发展特别法案》，有效地缓解了库区大坝带来的影响，从而促进该地区的发展。同时，大坝带来的环境影响也逐渐成为日本社会关注的主要问题。1972年开始对大型项目实行环境影响评估(EIA)，并于1999年颁布了《环境影响评估法》。

20世纪90年代，长良川河口堰项目造成业主(MOC及WRDPC)与公众之间的纠纷几乎长达10 a，成为全国性的问题。项目最终于1995年完工并投运。基于此教训，1997年对《河川法》作了重大修改，在该部法律中添加了“改善与保护河流环境”条款，并积极听取专家学者的观点及民众反馈意见。

1995年MOC开始对在建大坝项目进行审查。由于用水需求增长放缓，加之环境因素及融资制约，造成许多项目下马。

由于上述社会因素和可利用坝址的减少，与20世纪60～70年代建设300座的“大坝时代”相比，大坝发展速度明显放缓。然而，在20世纪最初的10 a内，仍有207座大坝投入使用，到2009年底，日本已建大坝总数达2 667座(日本大坝基金会，2011年)。

3 大坝主要管理机构及最新发展

3.1 中央政府及其相关机构

2001年，日本政府实行了一项重大的行政机构改革。经机构整合后，中央政府由内阁府与12个省厅组成。

包括防洪在内的河道管理，，归国土交通省(MLIT)管辖。MLIT参与多用途水坝及防洪堤设计建造，并对地方政府的水利工程予以补贴。

农林水产省(MAFF)负责水利工程建设，同时对地方政府农业项目予以补贴。

厚生劳动省负责对地方政府的水利工程项目进行监管并提供补贴。

日本经济贸易产业省(METI)负责工业用水并对电力公司实行监管。

日本水资源厅(JWA)是负责特定都市区水利开发的专门机构，并按政府计划修建水利设施。

3.2 地方政府

县级政府承担辖区内综合管理职责。主要负责修建多用途水坝、防洪堤、灌溉设施、水厂及水电站。城市用水通常由市政府负责管理。

地方政府参与由METI或JWA负责的水利项目，旨在确保城市及工业用水权利。

3.3 电力公司

日本共有10家电力公司为10个地区提供电力，如东京电力公司(TEPCO)及关西电力公司(KEPCO)。此外还有日本最大的电力批发供应商电力开发株式会社(J－Power)。这些电力公司负责大坝的修建与营运。

3.4 现状及进展

2009年，日本开始削减基础设施预算，增加社会福利投入。利根川上游的八场大坝工程一度停工。该工程为大型水利枢纽项目，经过移民与MOC/MLIT的长期谈判，现准备重新投入施工。然而这一决定遭到当地政府以及移民的一致反对。

另外，国土交通省大臣制定了一项防洪政策，即“堤坝最小化”，并据此对所有大坝进行重新审查，由大臣指定专家组进行全面指导。

2010年，在建水利项目136个，由JWA及地方政府负责。处于施工最后阶段(大坝施工)或涉及现有大坝改造的53个项目不予审查。因此，进行审查的项目共计83个。

截止到2012年3月底，已通过审查程序的项目有24个。其中，宣布“放弃”7个项目，其余待定。经严格审查，八场大坝成为防洪及用水的最佳项目，MLIT已于2011年12月准予该坝施工。

4 前瞻及挑战

回顾日本建坝历史，通过对现有大坝进行修复改造以延长使用期，可以看出，日本正从一个经济快速发展阶段进入到全面利用现有资源的时代。当今日本面临两大挑战:

(1)地面沉降问题。不仅涉及水库，还包括上游山区及入海口，甚至包括海岸地区。

(2)技术发展问题。亦即工程实施时确保成本低、效率高以及环境影响小的方案措施。日本采用新型胶凝砂砾石(CSG)筑坝技术修建了当别町与两座新坝，即将投入使用。

虽然目前还未出现运用现代技术筑坝遭到致命破坏的报告，但确保地震安全仍是日本工程技术人员至关重要的任务。

此外，全球气候变暖可能会造成日本出现极端气候。调容水库对于极端旱涝灾害具有巨大作用。因此，必须提倡水库扩容并改善经营方法。通过反省全球气候变暖、东京大地震及核电站泄露事故得知，水电站作为干净的(无CO2)可再生能源，其价值会越来越得到认可。

综上所述，日本经济要获得持续发展，必须进一步克服面临的所有挑战。