我国南北水分条件的差异与南水北调
来源:   发布时间:1999-12-09
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  国南方与北方的水分条件有很大的差异。就水资源占有量来说,我国南方人均4180吨、亩均4130吨,而北方则人均约430吨、亩均251吨,北方所得水分按人口与耕地分配约为南方的1/10。

  我们知道,一切陆地水分来自降水。但降水并不等于水资源。降水必须经过地表层的吸收,才能转变成能够连续供水的水资源,但水资源究竟多少,却有不同的观点与计算方法。

  传统水文学上的水资源是指河川径流量与地下水补充量的总和。这就是当前估计我国水分南多北少的思想来源。问题在于这个定义不够完善。其中一个明显的不足在于水资源的统计值中没有包括土壤水,而土壤水的数量远大于径流量与地下水补给量的总和,这与实际情况有重大偏差。

  据《中国水资源评价》的统计,河北省年平均降水总量为1034亿吨,水资源总量237亿吨,即水资源只占降水量的23%;南方江西省的年降水总量为2660亿吨,水资源总量为1422亿吨,水资源占降水量的53%。由此可见,北方水资源在降水量中的比重不到南方的一半,也不到当地降水量的1/4。但如果考虑土壤水这个情况就有很大变化。

  水资源以外的降水量都是渗入土壤,但未能形成径流与地下水的水分,就是土壤水。土壤水是无法调作城市与工业用水,又很难测量与计算,是未被统计进水资源的原因。但它对自然生态系统与农业生产却是唯一可以利用的水资源,因而是极其重要的。在农学里的“有效降水量”就是从降水量中减去径流与地下水的补给量后所得的余数,即土壤水。由此可见,水文学与农学对水资源的理解是截然相反的,然而也是互相补充的。

  如果同时考虑到这两种水资源(二者之和就是降水),就可得到另一种结果。就华北与江南比较,华北的降水量约在400毫米—700毫米,亩均水量为300吨—450吨;江南的降水量约1000毫米—1400毫米,亩均水量约700吨—900吨。因此,江南的亩均水量只为华北的2倍—3倍,而不是上面所说的10倍。应当注意的是,我国南方以种植水稻为主,而北方以种植小麦、玉米等旱作作物为主。在农学里把生产单位产量所需的水量称作蒸腾系数,水稻的蒸腾系数正好是小麦、玉米等旱作作物的2倍—3倍。因此,从农业生产的观点说来,不论我国南方与北方水分基本都能满足当地作物的需要,谈不到需要“南水北调”,这显然不同于上面所提的观点。

  但从社会经济发展的角度,北方水荒的严重性仍远超过南方,这是由于以下原因所致:

  一个原因是人口的激增与生活水平的提高,都需要用更多的水和更多的农产品。增加农产品最原始的想法就是大量引种南方的水稻等高产作物或扩大灌溉面积。这就使北方扩大了径流的需要,农业也就迅速成为水资源的最大用户。而径流在北方远少于南方,难以满足径流增长的需要。这是北方先于南方出现水荒的第一个原因。

  另一个更重要的原因是工业与城市化。工业与城市用水只能取自径流或地下水,也就是上面所说的“水资源”。这又为水资源增加了一个新用户,而且这个用户在迅速增长,并在经济中占有主导地位,更使水荒影响严重。

  还有一个原因也是不可忽视的,这就是旱灾。在干旱年份,华北甚至可能不产生径流,中小河流断流是常见的现象。近年来,甚至黄河中下游也频频出现断流,这就说明人类对水分的需要甚至在一般年份也超出自然界的承受能力。

  中国是旱涝灾害频繁的国家,抗旱防涝极为重要。如果南北同时发生旱灾,南水也就难以北调了。这种情况虽不多见,但在干旱十分严重时却常常出现。在近50年里,1965年与1972年的严重干旱是席卷南北的;1954年与1998年长江流域发生严重的洪涝,华北也同时多雨。在中国近五百年最严重的旱灾是明崇祯末年连续7年的大旱,地跨黄河与长江两大流域。故“南水北调”对防御特大灾害的能力尚待探索。

  面对当前日益严重的水荒,人们已经创造出许多可以就地解决的有效的经验。对此,多水多产和扩大灌溉就是发展农业的一种早已过时的思想。生态农业与雨养农业是先进的思想。所谓生态农业就是农林牧综合发展,只有发达的林业才是保护农业所不可缺少的生态环境,防止水土流失,提高水资源在降水量中的比例。生态农业可以提高产量与产品种类的丰富性,达到一水多用的目的。这在国内外已有许多成功的范例。

  雨养农业又称旱作农业,即在无需灌溉的条件下有效地利用当地不多的雨量。如陕西渭北旱塬的“以肥促水”,即小麦因合理施肥而增加根系的长度,吸收到更深土层较丰富的水分。这个措施使各县从缺粮县变成商品粮基地。晋中地区的“垄盖沟种”不但减少了水分蒸发,而且可使垄上雨水集中到沟里,使作物多得一倍的降水量。甘肃定西地区采用小水窖的方法蓄住雨水,就能使农业显著增产。

  节水是很有潜力的。在农业生产中的滴灌、渗灌等先进措施可以大幅度提高用水效率。节水对工业与生活用水也是大有可为的。应当指出,节水并不是因水分不足不得已而为之的消极措施。节约意味着效率,而效率正是发展追求的目的,故节水是积极的发展观点。

  此外,海水淡化也是很有前景的。当前海水淡化已经在以色列与沙特等海湾国家取得突出成绩。例如,过去粮食无法自给的沙特,现在已经变成世界的一个重要小麦出口国,而以色列的农产品驰名国际市场。其中,海水淡化起了重要作用。我国许多水荒严重的大城市都位于沿海,如直接从海中取得水分,自然是很理想的。何况海水中含有丰富的矿产,海水淡化的另一面就是从海水中分离有用的矿物质,因此还具有多种效益。

  在特大旱年,在华北这样的地方,既无降水,也无可从外地调进的水,这对完全依赖从外地调进径流以维持社会活动的城市说来,旱灾风险是极其严重的。但是,人类如果充分发挥以下两方面的潜力,同样也是可以战胜干旱的。

  第一方面就是充分调动自然生态系统与水利工程的潜力。首先,土层有巨大的蓄水能力。据估计,一米深的土层至少能蓄100毫米的水量。另外,各个层次的水利工程也能蓄住大量径流。鱼鳞坑、水平坑与水平梯田等微型工程,以其巨大数量漫山遍野地分布在山坡上,可以蓄100毫米以上的降水量。同时,这些微型工程十分有利于植被的生长,可以拦截水流和泥沙,防止水土流失,保护各种水利工程,是极其重要的环保工程。

  此外,在每10平方公里的土地面积内修建总容量达到100万立方米的山间水库与塘坝,又可拦截100毫米的降水量。在每10万平方公里的土地上修建总库容达到100亿立方米的大型水库,又可拦截100毫米的降水量。

  以上各种生态与工程措施的拦洪能力的总和至少可以拦截300毫米以上的暴雨。即使超过300毫米的暴雨也能大幅度削减洪峰,而蓄下的雨水又能回灌地下水以备抗旱之用。

  第二方面是气候工程的潜力。作为现代气候工程代表的保护性农业,掀起了白色革命的狂飚,把农业生产发展到前所未有的水平。目前,许多国家正在试验在太空条件下制造适于生存的大气环境,在那里有限的氧气与水分能够循环使用,达到长期维持生命的目的。

  因此,只有面对干旱,才能最终征服干旱,这也许是战胜现代水荒的最好的战略。 (来源于1999年12月9日《中国气象报》作者:张家诚)