京津冀水资源安全保障技术研发集成与示范应用

赵勇*，翟家齐

（中国水利水电科学研究院，流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 100038）

京津冀水资源安全保障技术研发集成与示范应用

赵勇*，翟家齐

（中国水利水电科学研究院，流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 100038）

“京津冀水资源安全保障技术研发集成与示范应用”（项目编号：2016YFC0401400）是国家重点研发计划“水资源高效开发利用”专项首批启动项目，项目经费4000万元，项目期限2016年7月至2020年12月。本项目由中国水利水电科学研究院水资源所赵勇教高主持，集合了中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心、水利部南水北调规划设计管理局、北京市水科学技术研究院、天津市水利科学技术研究院、河北省水利科学技术研究院、清华大学、天津大学、西安理工大学、华北电力大学等18家在京津冀地区水资源基础研究、技术研发和规划管理等方面技术力量雄厚的高校及地方科研院所。

京津冀地区是我国政治、经济、文化与科技中心，但也是我国乃至全世界人类活动对水循环扰动强度最大、水资源承载压力最大、水资源安全保障难度最大的地区。京津冀地区国土面积占全国2.2%，人口占全国8.0%，地区生产总值占全国11.0%，但多年平均水资源量不足全国1%，人均水资源量仅为全国平均值的1/9，水资源条件与经济社会布局极不相称。更为严峻的是，随着气候变化和人类活动的影响，京津冀地区可利用水资源呈现显著衰减的趋势，年均水资源总量由1956—1979年291亿m3减 少 到 1980—2000年219亿m3，2001—2010年进一步减少到166亿m3；入境水量由20世纪50年代100亿m3减少到2000—2014年24亿m3。为了支撑经济社会发展，京津冀地区付出了巨大的水生态环境代价，区域重要河流主要河段年均断流260多天，湿地面积较20世纪50年代减少了75%，1980年以来海河南系几乎无水入海或仅有少量的污水入海，地下水累计超采量超过1550亿m3，形成了3.3万km2浅层地下水和4.8万km2深层地下水超采区，已经发展成为“全球最大的地下水漏斗”。随着京津冀协同发展战略的大力实施、国家经济社会发展新常态的持续推进和南水北调东中线工程的相继通水，京津冀地区水资源形势正在发生显著变化，水资源安全保障也面临着新的挑战和要求。亟需将京津冀三地作为一个有机整体，统筹开展水资源问题剖析，集成研发水资源安全保障技术，协同制定水资源安全保障方案，整体解决区域水资源安全问题。

针对京津冀地区水循环显著变异、人水关系严重失衡和水资源安全保障技术短板，结合京津冀协同发展新形势，项目研究拟解决两大科学问题，一是强人类活动区水循环演变机理与健康水循环模式，揭示京津冀地区水循环全过程演变机理、过程与规律，提出健康水循环模式与评判标准；二是强烈竞争条件下水资源多目标协同配置，开展京津冀地区多水源多目标协同配置，推动建立健康自然—社会水循环系统。突破四项关键技术，一是二元水循环全过程解析技术，研究自然—社会水循环系统耦合特征和关键过程的数学表达，研发适用于强人类活动扰动条件下的自然—社会二元水循环模型，提出京津冀地区水量和能量循环通量变化规律，揭示强人类活动区水循环演变机理，构建京津冀地区水资源安全保障科学基础体系；二是需水管理与耗水控制技术，基于京津冀地区以水定城、以水定人发展战略，研究水资源与经济社会系统适应性评价、互馈、监测与调控技术，研发经济社会与生态环境系统水资源高效利用技术，建立适水经济社会与产业布局，提高用水效率，构建京津冀地区水资源需求侧控制技术体系；三是多水源安全高效利用技术，分类研究京津冀地区地下水、非常规水和外调水安全高效利用技术，研发多水源利用风险管控与对冲机制，提升不同水源供给保障能力，实现多水源互补格局，整体形成京津冀地区多水源安全高效利用技术体系；四是复杂水资源系统精细化配置技术，研究供需双侧协同调控技术方法，建立全口径多层次水资源平衡机制配置方法，创新水资源合理配置技术，支撑构建京津冀地区水资源安全保障方案。

根据项目研究目标，围绕拟解决的二大科学问题和四项关键技术，按照京津冀水资源安全保障需求管理、多源供给、协同调控三位一体实施的思路，重点开展以下九项研究任务：

任务一：京津冀水循环系统解析与水资源安全诊断。

任务二：京津冀水资源需求管理与适水发展布局。

任务三：京津冀耗水管理与资源节水技术研发示范。

任务四：京津冀地下水压采修复与合理利用技术研发示范。

任务五：京津冀非常规水安全利用技术研发示范。

任务六：京津冀外调水高效利用措施与扩大利用潜力研究。

任务七：京津冀多水源多目标协同调配与安全保障方案。

任务八：京津冀水资源协同管理机制创新与制度设计。

图1 项目研究技术路线图

任务九：基于数字水网的京津冀水资源综合调控平台。

预期通过本项目研究：①夯实3项基础：定量解析京津冀水循环变异规律，提出水资源利用效率频谱和水资源安全诊断空间图谱。②提出7套方案：适水发展方案、耗水管理方案、地下水保护利用方案、非常规水安全利用方案、外调水高效利用方案、一体化水网布局方案、京津冀水资源安全保障整体方案。③建设1个平台：基于数字水网的京津冀水资源综合调控平台。全面支撑保障：水资源利用效率提升20%，地下水超采压采率超过80%，再生水利用量提高到20亿m3以上，缓解京津冀水资源短缺压力，推动建立健康的自然—社会水循环系统，保障京津冀地区水资源安全。

10.16868/j.cnki.1674-6252.2017.04.113*责任作者： 赵勇（1977—），男，教授级高级工程师，主要从事分布式水循环模拟、水资源合理配置与高效利用等方面的研究工作，E-mail：zhaoyong@iwhr.com。