海河流域水资源开发利用状况分析
2023-11-07刘博静
徐 凯,韩 鹏,刘博静
(1.水利部海河水利委员会,天津 300170;2.天津市中水科技咨询有限责任公司,天津 300170)
海河流域地跨京、津、冀、晋、豫、鲁、蒙、辽8 省(直辖市、自治区),流域面积32.06 万km2,以仅占全国1.2%的水资源支撑超过10%以上的人口和经济总量,水资源开发利用率达到106%,供需矛盾非常突出。化解流域水资源供需矛盾,始终是海河流域水资源管理工作的核心问题。刘建华等基于文献计量分析,提出了水资源流域管理思路的发展历程和主要内涵[1]。柳长顺等在对比国内外水资源管理研究进展的基础上,也提出流域水资源可持续利用管理准则和综合管理模式[2]。陈惠雄等研究梳理了我国水资源管理理念目标的演化,提出了满足生存需求的水资源管理理念、满足经济增长需要的水资源供给侧开发理念、可持续发展水资源管理、集成管理的水资源管理理念到幸福导向的水资源管理理念的发展脉络[3]。综合分析海河流域水资源开发利用的各历史阶段,总体思路遵循水资源管理目标的总体发展脉络,但由于流域水资源供需矛盾异常突出,各阶段管理工作有着不同侧重方向,表现出阶段性管理特色。在推进解决流域水资源供需矛盾的过程中,逐步推进构建以水资源刚性约束制度为核心的流域水资源统一管理体系。
1 海河流域水资源开发利用阶段分析
1.1 1949 年以来至20 世纪70 年代末:农业灌溉与城乡供水并重
海河流域水资源开发利用历史悠久,可以追溯到战国初期引漳溉邺十二渠[4]。新中国成立后,1949—1957 年期间海河流域洪涝灾害频发,国家对海河流域进行大规模整治,重点围绕防洪整治目标,开展了河道堤防整治和河道疏浚等工作。1958年后,按照“以蓄为主”的方针,海河流域整治以兴建水库为主要措施,控制洪水和蓄水灌溉并重[5]。这一阶段水资源开发利用核心是保障农业灌溉用水,主要措施是修建水库配套灌区和扩建原无坝引水灌区。
1963 年,海河流域发生流域性洪水,毛泽东主席题词“一定要根治海河”。海河流域水利工程建设以“根治海河”洪涝问题为核心,重点实施了开辟减河、修筑堤防等项目,基本形成了当前海河流域河道水网布局[6],水资源开发利用工作服从于流域整体整治。至1965年,围绕“三五”工作方针即“大寨精神,小型为主,全面配套,狠抓管理,更好地为农业增产服务”的水利方针[7],海河流域水利工作重心再次转向水资源开发利用,聚焦增加粮食生产,突出中型灌区和机井等小型农田水利工程建设。特别是为应对1972 年旱情,海河流域开展大规模机井建设[8],打井数十万眼。
同时,伴随着流域内人口数量增加和经济社会发展,保障人畜饮水和粮食安全需求逐步增加,水资源开发利用更加注重农村用水和城乡用水需求并重。特别是1963 年之后,由于降雨减少,以北京市为代表的大中型城市出现水资源供给不足危机,京密引水渠等引水工程投入使用[9],以开源为主线的供水管理思路逐步形成。
1.2 20世纪80年代至90年代末:开源为主、以保供为主线的供水管理思路形成
因自然环境变化和经济社会需求增长,海河流域水资源开发利用聚焦供水的导向逐步凸显。经济社会发展对水资源需求逐步增加,由上一阶段侧重于服务农业灌溉和城乡供水,逐步调整到保障经济社会全方位发展用水需求。水资源开发利用工作重点由全面保障农业灌溉和城乡供水需求转向合理预测全口径用水量,并提出可行的供水保障条件。
1983 年以来,海河流域陆续建设完成朱庄水库、潘家口水库、大黑汀水库等大型水库,供水已逐步作为水库主要功能予以考虑。目前,海河流域已建成的34 座山区大型水库全部保留有灌溉和供水任务,其中友谊水库、桃林口水库、潘家口水库、大黑汀水库、西山湾水库主要功能被确定为灌溉和供水。海河流域山区大型水库主要功能,详见表1。
表1 海河流域山区大型水库主要功能[10]
20 世纪70 年代末,北京市、天津市等流域内大中型城市出现供水危机,以保障供水需求为主要目标的调水工作逐步开展。①海河流域内调水,这一时期以引滦输水、岳城水库向河北省、河南省供生产生活用水最为典型。引滦输水工程自1983 年起为天津市供水,1987 年起为唐山市供生活用水。岳城水库分别于1981年通过民有渠向邯郸市、1986年通过漳南渠向安阳市供生产生活用水。②引入外流域水源作为必要的补充,海河流域水资源开发利用发展到本地水源与外调水源联合配置的新阶段,其中以引黄济津工程最为典型。1972—1982 年,海河流域先后开展5 次引黄济津(1982 年包括引岳补水),天津市共收水16.97亿m³。自1993年起每年实施引黄入冀调水,至2000年1月累计实施8次(含1993和1994 年试通水),向河北省调水15.09 亿m³。同时,引黄灌溉水量也总体呈现增长趋势。
1.3 供需兼顾、以节水为主线的需水管理思路形成
海河流域水资源自然禀赋差,资源始终是流域经济社会发展的约束性因素,这就决定了海河流域水资源开发利用必须向内寻求潜力。2000 年以来,我国水资源开发利用的指导思想由以需定供转向以供定需,更加突出强调以水资源的合理配置,实现开发利用和节约保护的有效统筹[11]。海河流域需水管理工作日益受到重视,并逐步发展成为以节水为主线的需水管理思路。
需水管理包括水资源边界约束和水资源供给保障两方面含义,在约束不合理或低效的用水需求的同时,要提高合理(特别是基本的)用水需求保障能力[12]。但传统的需水管理研究更多地关注于经济发展用水,而对缺水地区需水管理研究相对不足[13]。特别是针对海河流域水资源禀赋差、刚性需求强的基本条件,海河流域水资源开发利用更有必要实施需水管理,以保障最小生态用水等基本需求[14]。海河流域需水管理重点在农业节水增效和城镇节水降损上发掘潜力,同时要辅以必要的开源措施——在水源调出区允许的前提下实施稳定的跨流域调水。因此,海河流域水资源开发利用主要思路转向供需兼顾,以节水为主线的需水管理。
取水许可制度的全面落实是海河流域需水管理的有效起步。1993 年国务院颁布《取水许可制度实施办法》,至1996 年实施第一次取水许可证年度审验,标志着取用水侧监督管理工作全面实施。海河流域取水许可自启动以来,取水许可审批始终高度关注建设项目取用水合理性、可靠性,对用水总量控制、用水定额选取等从严把关。同时,通过专项后评估和有效期延续评估等多种方式,对建设项目用水指标的合理情况开展长期监督。
2002 年,水利部印发《关于开展节水型社会建设试点工作指导意见》,提出“力争10 年左右的时间,初步建立起我国节水型社会的法律法规、行政管理、经济技术政策和宣传教育体系”的目标。海河流域节水工作全面展开,并取得显著成效。截至2014年底,海河流域建设完成北京市海淀区、天津市、河北省廊坊市等4 批13 个国家级节水型社会建设试点,摸索形成了再生水综合利用、社会资本参与小区和公共服务机构节水改造、农业水价“一提一补”等创新节水体制机制,形成良好示范带动效应。海河流域2007 年万元工业增加值用水量为40 m³,处于全国领先水平[15]。
2009 年全国水利会议上提出实行最严格的水资源管理制度,2012 年《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》明确了以“三条红线”为核心的最严格水资源管理制度体系,开始将供水(水资源开发总量)、节水(水资源开发利用效率)和水环境(水功能区排污总量)统筹考虑,并落实于管控措施(责任考核)。水资源开发利用总量指标工作上,加强各省市取水总量控制,为流域需水管理把好源头关口[16]。水资源开发利用效率指标上,全面推进节水灌区建设、节水工艺改造等工作,强化对建设项目节水“三同时”工作的审查。水功能区排污总量指标上,重点聚焦工业节水减排,强化入河排污口设置审查。
在严格流域需水管理的同时,海河流域积极强化水资源调度工作,保障流域经济社会发展用水需求。这一时期内,流域内引滦输水、岳城水库向邯郸安阳补水等日常水资源调度工作持续开展。自2003年起,为保障北京市用水需求,组织实施山西省河北省向北京市集中输水、河北四库向北京市应急调水等应急调水工程。跨流域调水工作持续开展,组织实施7次引黄济津应急调水,天津市收水24.53亿m³。引黄入冀补水不断完善调水体系,通过潘庄、位山2 条线路相互补充,2001年12月—2013年11月开展引黄入冀补水10次,累计调水31.09亿m³。可持续的开源补水已成为海河流域水资源开发利用必要的补充。
2 海河流域水资源开发利用面临的主要问题
2.1 流域水资源量自然衰减
多项研究表明,海河流域水资源量总体呈现衰减趋势。王永财等提出海河流域1960—2010年降雨量以18.9 mm/10 a 的速率下降[17]。王佰伟等研究指出海河流域水资源总量变化倾向率为-2.78亿m³/a[18]。陈茂山的历史尺度研究进一步表明,海河流域虽然20 世纪50—60 年代降雨较多,20 世纪70 年代开始呈现了递减趋势[19]。王浩等指出1978—1980 年是海河流域降水由丰到枯的突变点,之后进入较长时段的相对偏枯阶段[20]。尤其是以北京市为代表的大中型城市,因降雨导致水资源量呈现显著衰减趋势。北京市20世纪60年代年均降雨量较20世纪50年代偏少177 mm,20 世纪70 年代年均降雨量较20 世纪50 年代偏少162 mm[10]。由于降雨衰减导致的河道径流和水库蓄水量显著偏少,全流域生产生活用水保障能力下降。
2.2 流域人类活动因素造成水资源量衰减
海河流域经济社会发展对水资源需求显著增加。自1965 年以来,漳河流域因人类活动影响导致的径流衰减量约占流域径流总衰减量的85%[21],海河北系地表径流也呈现下降趋势[22]。这一时期人类活动影响主要表现在2 个方面:①用水量增加造成径流减小和地下水储量消耗。大规模井灌和生产生活用水造成地下水补给量小于消耗量,平原区地下水漏斗开始形成。1958—1978 年海河流域平原地下水累计消耗14.55 亿m³[23],地下水位下降也导致降雨初损增加;同时,随着灌区建设和灌溉面积增加,生产生活用水量增长,从水库和河道引水量增大。②因下垫面变化改变流域产汇流机理。大中型水库建设造成蒸散发量增大,同时改变了天然状态下汇流机制,加之20世纪60年代以来大搞农田建设中忽视水土保持工作[24],造成山区植被破坏,水源涵养能力显著下降。
2.3 流域各省市间存在水资源无序开发情况
因水资源开发利用造成的省际水事矛盾纠纷,自20世纪80年代初期已有表现。在漳河上游地区,1980 年以来相继发生了河南省红旗渠、河北省大跃峰渠和白芟渠被炸的事件,进一步引发沿河村庄械斗[25],造成严重不良影响。上游地区因其区位在水资源开发利用上占有天然优势,因此河南省、河北省聚焦自身区域内的水资源开发利用,必然导致对水资源开发利用优先次序的争夺。这一情况直到1993 年漳河上游管理局成立并对上游取水实行统管后,才得到好转[26]。
20 世纪90 年代后,随着经济社会发展,海河流域水资源越来越成为制约性因素,各省市在区域发展中更多关注于本行政区需求,而忽视对上下游、左右岸的影响,省际水事纠纷在这一时期仍有发生。海委相继协调了京津泃河杨庄截潜工程纠纷、津冀宁河北地下水源地开发纠纷、京冀拒马河张坊应急工程纠纷等水事矛盾纠纷,但从流域层面水资源统配统调的格局尚未建立[27],特别是各省市的可用水量指标未能有效分配,造成区域协调发展中对水资源承载能力考虑不足。
2.4 流域经济社会发展中水环境问题开始凸显
随着经济社会快速发展,海河流域地表径流量迅速衰减和地下水位快速下降,造成了河道断流和地下水漏斗等水环境问题,并引发地面沉降、海水入侵等地质问题。20 世纪80 年代,海河流域主要河道年均干涸长度达到1 668 km[28],永定河、滹沱河、子牙河、漳河、南运河、漳卫新河年均断流时间超过340 d。流域入海水量较20 世纪70 年代衰减75%。流域内形成房山、莘县-夏津、邢台、大同城区周围等浅层地下水漏斗17 个和冀枣衡、天津、沧州等深层地下水漏斗7 个,造成地面沉降和海水入侵问题[29]。天津市地面沉降速率曾达到89 mm/a[30]。由于地下水位下降进一步导致降雨产汇流关系变化,地面径流衰减明显,湖泊水库出现干化和水体富营养化倾向,官厅水库等部分水库失去饮用水水源地功能。
20 世纪90 年代后,随着需水管理思路落实,海河流域实现了用水量基本稳定的前提下经济社会持续发展。但这一阶段通过节水工作节省出的水资源,并未完全还归于自然,而是部分用于满足经济社会发展对水资源提出的新需求。实施的引岳济淀、引岳济港、引岳济衡应急调水主要目标是保障沿线群众生活生产和旅游业用水,对生态环境需水考虑不足。
3 新时期海河流域水资源开发利用思路探讨
2014 年3 月,习近平总书记在中央财经领导小组第五次会议上,明确提出“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路,为解决新老水问题指明了方向。当前我国社会主要矛盾发生变化,高质量发展对水安全提出更高要求,这些要求集中反映在对水利工作的发展质量上。海河流域经济社会的高质量发展以全面、协调、可持续为目标,这就要求也要从全面、协调、可持续的层面审视水资源开发利用工作[31],即水资源开发利用要兼顾生产生活生态全方位,形成区域间、行业间、城乡间合理有序的开发利用秩序,严守开发利用上限,持续恢复水生态,实现人与自然的和谐共生。
水资源开发利用要严守上限,就是以水资源为刚性约束。水资源刚性约束制度的关键在于“以水四定”,框定流域经济社会发展的水资源承载能力边界,实质是以区域可用水量为最大的刚性约束,将有限的水资源优化配置到用水户,以有限的水资源支撑区域生态保护和经济社会高质量发展[32]。因此,核心问题在于明确“区域可用水量”。
水资源刚性约束制度是对供需兼顾的需水管理思路的再发展,更突出强调生态的基本需求。供给侧定水,确定可用水量的基本前提是留足基本生态用水,基本生态用水需求的满足仅次于基本生活用水需求的满足,成为第二位要考虑的用水需求,对已经过度开发利用的水资源要进行退还。需求侧定需,经济社会发展规模和结构要在可用水量的框架下确定,水资源对经济社会的调控作用不单纯体现在用水定额等节水指标的要求,更重要的是体现在承载能力上。在实施中重管,既要管住合理的用水需求,推进水资源高效集约节约的开发利用;更要管住不合理的用水需求,将挤占的生态用水退还给自然。
4 海河流域水资源刚性约束制度措施和工作建议
4.1 落实水资源刚性约束制度的主要措施
4.1.1 合理确定海河流域“区域可用水量”
海河流域水资源开发利用率曾高达106%,各省市经济社会发展长期受制于水资源约束。随着2014 年南水北调中线工程通水,海河流域外调水在供水中的比重上升至近30%,成为流域水资源重要的补充,并逐步转变为北京市、天津市等重点城市生活的支撑水源。地下水资源开发利用量则呈现显著逐年下降趋势,比重由66%下降到34%。2020 年之后,当地地表水、地下水和外调水资源三者比例基本相当,非常规水源比重提升在接近10%,均在海河流域水资源开发利用中发挥重要作用。海河流域2000—2022年分水源供水量,如图1所示。
图1 海河流域2000—2022年分水源供水量
因此,要在统筹考虑本地水、外调水、非常规水源等多种水源的基础上确定各区域可用水量,三者缺一不可。同时,针对海河流域水资源开发利用率高、地表水生态亟需恢复的基本现实,海河流域可用水量的分水源配置尤其注重本地地表水,并将可用水量分解到逐条河流。通过多次协调,统筹兼顾各省市需求,2023年7月,海河流域各跨省河流水系地表水可用水量基本确定。
4.1.2 持续深化需求端节水管控
全面推开县域节水型社会达标建设,截至2022年底,海河流域内京津冀晋4 省市县域节水型社会达标建设完成率均超过50%。用水定额管控与评估工作持续深化,充分发挥用水定额的平均先进示范引领作用,海河流域用水效率在全国始终处于领先水平。流域内石津灌区、漳滏河灌区、潮南灌区等大中型灌区续建配套与节水改造项目开工实施,持续挖掘农业节水潜力。
4.1.3 监督管理注重供需统筹
取水许可工作逐步倾向于精细化管理,关注于通过有效监管实现用水户长效规范化取用水,针对取水计量设施安装和校准、取用水数据在线监测等均作出明确规定。特别是全面开展取用水管理专项整治及“回头看”工作,有效甄别合理和不合理的用水需求。针对不合理用水需求严格要求退出,对合理的生活生产用水强化监管力度。通过“四不两直”“互联网+监管”等多种方式,不断提升取用水监督管理能力。针对水生态损害的修复需求,在“管”的过程中优化水资源配置,组织实施了永定河生态水量调度、漳河全线贯通、京杭大运河全线贯通、引黄入冀补淀、华北地下水综合治理和河湖生态环境复苏等多项生态水量调度和河湖生态环境复苏工作,实现了永定河、漳河等多条河流生态环境复苏,地下水位总体止跌回升[33]。
4.2 落实水资源刚性约束制度工作建议
海河流域水资源刚性约束制度正在逐步完善,流域水资源供需仍处于紧平衡状态,水生态修复需求迫切,特别是在可用水量得到各省市初步确认但尚未有效落实的情况下,如何有效结合供给端可用水量和需水端精细化用水管理,仍需进一步研究。
4.2.1 坚定落实“以水而定,量水而行”的工作要求
加快推进流域内各省市地表水可用水量指标的确认工作,尽快明确各省市地表水资源可用水量上限。同时,地下水管控指标要尽快出台,为地下水开发利用需求管控明确依据。各省市要立足于区域可用水量和当前经济社会发展现状,提前谋划,在可用水量控制指标范围内合理优化发展布局、人口规模和产业结构,退还被挤占的水资源,实现水、经济社会和生态环境的协调发展。
4.2.2 持续完善水资源配置网络体系
按照《国家水网建设纲要》总体布局要求,海河流域作为重要的受水区,既要做好南水北调东中线供水和引黄水的消纳,也要全面推进流域内水资源配置工程建设。
海河流域要在“二纵六横”水资源配置体系基础上,聚焦水网“纲、目、结”的工程布局,推进区域水网、流域水网与国家水网的有效衔接。考虑到外调水已经成为流域水资源的重要补充,建议完善流域外调水管理体制,突出强化流域管理机构对外调水、当地水和非常规水的统筹配置,促进水资源集约节约利用。
4.2.3 健全水资源刚性约束制度
水资源刚性约束制度指标体系要综合考虑供、需、管三方要求。供的方面,要加快区域基本生态水量研究,提出各个区域适宜的水面面积和地下水水位要求,避免造成大量无效蒸散发或因地下水位过高引起的盐碱化问题。需的方面,要深入研究水资源经济价值属性,为以水资源推进经济产业结构转型提供指导。管的方面,要推进数字孪生流域建设进度,以互联网等信息化手段提升水资源监管能力。保障措施方面,要研究刚性约束制度的评价指标和评价方案,建立行之有效的考核体系和奖惩机制,同步推进刚性约束制度纳入相关水法律法规要求。
4.2.4 加强水资源取用监管
监管是连接水资源刚性约束制度中供与需的关键环节。针对海河流域水资源供需矛盾突出的基本现实,强化监管更突出的意义在于纠正人的错误行为,真正将挤占的生态用水还归自然。建议在取用水管理专项整治行动工作基础上,依托最严格水资源管理制度考核和日常监督检查,定期更新流域取水工程台账,全面准确掌握各类取水工程情况。特别要加强对规范化取水计量工作的监管,为实行取用水精细化管理和水资源精细化调度奠定基础。同时,要加快监管体制机制建设,推进水资源超载区域取水许可限批等相关制度的出台,严格违法取水处罚,为监管措施落实提供制度保障。
4.2.5 强化流域水资源统一调度
河湖生态环境复苏是人与自然和谐共生最直接的表现方式。海河流域以水资源刚性约束为核心的水资源开发利用管理,要以河湖生态环境复苏为根本目标,统筹本地水、外调水和非常规水源,综合协调供水、灌溉、发电等多种需求,按照节水优先、保护生态、统一调度、分级负责的原则,强化流域水资源统一调度,以推进永定河生态水量调度、漳河全线贯通和华北地区河湖生态环境复苏等工作为重点,加强生态用水需求保障能力,构建流域地表水和地下水的良性循环。
5 结语
本文以梳理海河流域水资源开发利用历史阶段为基础,将海河流域水资源开发利用思路演进过程分解为供水为主线的萌芽阶段,开源为主、以保供为主线的供水管理阶段,供需兼顾、以节水为主线的需水管理阶段,分析了由于水资源开发利用引发的水资源量衰减、无序开发、水环境破坏等问题。在此基础上,本文以“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路为指导,聚焦人与自然和谐共生的根本要求,分析水资源刚性约束制度在供、需、管三方面的内涵,并提出强化以水资源刚性约束制度为核心的流域水资源统一管理建议,为流域水利事业高质量发展提供参考。