北京市水資源演變形勢及應對策略

王建華，翟家齊，趙 勇

（中國水利水電科學研究院流域水循環(huán)模擬與調控國家重點實驗室，100038，北京）

北京市的水資源問題由來已久且呈愈演愈烈態(tài)勢，近10年更是遭遇連續(xù)的干旱，人均當?shù)厮Y源量甚至不足100 m3，水源不足、地下水超采、城市內澇和水生態(tài)環(huán)境等形勢十分嚴峻。與此同時，南水北調中線即將通水，再生水回用量增長迅速，人口持續(xù)快速增加，周邊新城建設已經啟動，北京市水源結構和需水格局發(fā)生了巨大變化。在此背景下，研判北京市水資源演變形勢和內外環(huán)境變化，分析主導北京市水資源的關鍵因素，制定新形勢下的水資源管理策略，對于保障北京市水資源安全具有重要的意義。

一、北京市水資源演變形勢

1.歷史旱澇狀況

采用旱、平、澇三級來描述北京地區(qū)的旱澇狀況，近50年北京市有26年為干旱年，干旱年比例達到52%； 近 540年 （1470—2009年），有202年為干旱年，干旱年比例為37%，其中有50年為大旱，連旱總計48次，共133年，最大連旱年數(shù)為 7年（1743—1749年）。從歷史旱澇統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，北京地區(qū)總體上旱大于澇，有三個典型的長系列干旱期，分別是：①1581—1643年（明朝中后期的萬歷、崇禎時期），干旱年比例達到49%，旱災發(fā)生頻率高，且大旱、特大干旱、連旱頻頻發(fā)生。②1728—1769年（清朝雍正、乾隆盛世時期），干旱年比例達到64%，是500年來持續(xù)時間最長和最嚴重的干旱。③1895—2009年，干旱年比例達到48%，其中有3個超過10年的干旱期。通過以上分析可以看出，最近100年是500多年來干旱最為嚴重的100年，而近50年又比前50年的干旱更加嚴重，尤其是1998年以來干旱情勢愈發(fā)嚴峻，為百年來之最（見圖1）。

2.降水時空分布

北京市多年 （1949—2009年）平均年降水量593 mm，最大年降水量1 100 mm，最小年降水量384 mm。與20世紀50年代相比，最近10年的年平均降水量減少了39%，與多年平均相比減少了20%?？梢?，近60年北京市年降水遞減趨勢十分明顯，且呈周期性的交替變化特征（見圖2）。從降水的空間分布上來看，北京地區(qū)降水分布總體上呈西北低、東南高的特征，降水峰值點在懷柔、密云、平谷一帶，門頭溝三家店地區(qū)亦是暴雨多發(fā)區(qū)。汛期平原區(qū)多年平均年降水量大于山區(qū)多年平均降水量，兩者相差較大；而非汛期山區(qū)與平原區(qū)降水差別不是很明顯，只有幾毫米的差別。

3.密云水庫與官廳水庫的水資源變化

官廳和密云水庫是北京市主要的地表水水源地，總庫容85.35億m3，占全市水庫總庫容的91%。兩庫多年平均蓄水總量12.9億m3，而近10年兩庫年平均入庫水量僅4.0億m3，較多年平均分別減少72%，為近50年最低值（見表1）。自20世紀50年代以來，兩庫來水量總體均呈現(xiàn)不斷衰減的趨勢，尤其是80年代以后，水庫來水量衰減更加迅速，而隨著用水量大幅增加，為保障供水安全，水庫蓄水量一直保持在高位運行，與60、70年代相比，近30年兩庫年平均入庫水量減少了61%，而年蓄水總量增加了2%，90年代兩庫年平均蓄水總量達到 31.7億 m3。

4.北京市供用水變化狀況

自新中國成立以來，農業(yè)一直是北京市第一用水大戶，隨著耕地面積的減少、高效節(jié)水技術的推廣、工業(yè)布局的調整、城市人口的增加和居民生活水平的提高，農業(yè)和工業(yè)用水量在增長一定時期后開始回落，而生活用水量卻持續(xù)增加，并在2000年超過工業(yè)用水量，2005年超過農業(yè)用水量，成為當前北京市城市用水的主體，（見圖3）。另外，隨著用水需求的增加，北京市的供水水源也在發(fā)生變化，2009年南水北調水 2.6億 m3，再生水6.5億m3，分別占總供水量的7%、18%，到2014年南水北調中線通水，外調水供水量將大幅增加?？梢?，北京市供水水源已由傳統(tǒng)的地下水為主、地表水與再生水為輔的二元結構向著外調水、地下水、再生水、地表水的多源結構方向轉變。

表1 密云、官廳水庫多年平均入庫水量與蓄水量情況 （單位：億m3）

二、影響北京市水資源演變的主要因素

一是華北地區(qū)大尺度氣候變化背景。區(qū)域氣候背景是影響北京地區(qū)降水豐枯變化規(guī)律的主導因素，而華北地區(qū)氣候則受到赤道太平洋海溫、東亞季風環(huán)流、北極濤動、南極濤動、西太平洋副熱帶高壓、大陸副熱帶高壓及印度季風等亞太乃至全球氣候變化因素的控制。二是城市化水平不斷提高。到2009年年底，北京市人口城市化水平已達85%，與此同時，城市不透水面積迅速擴大，引起城市“熱島效應”和“雨島效應”，導致城市微氣候的變化，改變了降水的時空分布及水資源形成規(guī)律，但相對于大區(qū)域氣候背景，這種微氣候變化的影響是有限的。三是土地利用格局的顯著變化。近20年，北京市的耕地減少和建筑用地面積增大，變化最為顯著，這些變化改變了北京市山區(qū)和平原區(qū)的產匯流規(guī)律，增加了水資源消耗量，減少了地表水資源量。四是北京市人口、產業(yè)結構布局的變化。目前，北京市年均新增人口50萬～60萬，增加需水3 000萬～3 500萬m3，生活需水增加迅速，而隨著高效農業(yè)的推廣和重化工企業(yè)的遷出，農業(yè)和工業(yè)用水在近年來均呈減少趨勢。五是上游地區(qū)大規(guī)模人工調蓄工程增加了水資源消耗量，導致入京水量銳減。近11年，北京市上游年平均入境水量僅4.3億 m3， 與多年平均 （14.1億 m3）相比，減少69%。六是地下水超采嚴重，地下水水位持續(xù)下降。2009年年末，平原區(qū)地下水埋深24.1 m，比1999年降低了12.5 m，同期地下水資源量減少了60億m3。城市水源地由于連年超采，水位加速下降，目前水位埋深均在33～39 m，已接近設計開采值45～50 m。七是水環(huán)境污染嚴重，優(yōu)質可用水資源量進一步減少。根據(jù)2003—2009年北京市水資源公報統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，北京市水質達標河長呈明顯減少的趨勢，到2009年已經不到50%，與此同時，劣V類水質的河長逐漸增大，達到監(jiān)測河長的45%。另外，地下水污染問題日益突出，有48%監(jiān)測范圍內的淺層地下水水質為IV類或V類。

三、應對未來嚴峻水資源形勢的策略

1.落實“三條紅線”，實施最嚴格的水資源管理制度

建立和實施更加嚴格的水資源管理制度，成立最嚴格水資源管理制度考核領導小組，作為實行最嚴格水資源管理制度考核工作的日常領導機構，負責對各區(qū)縣落實情況進行考核，把水量控制紅線、用水效率紅線和水功能區(qū)限制納污紅線落到實處，逐步實現(xiàn)對取水、用水、節(jié)水和排水過程的精細化管理。

圖3 北京市1949—2009用水需求變化

2.厲行節(jié)約用水，繼續(xù)推進節(jié)水型社會建設

堅持 “向觀念要水、向機制要水、向科技要水”的節(jié)水工作方針，調整產業(yè)結構和用水結構，限制高耗水產業(yè)，關停高耗水企業(yè)，加快農田高效節(jié)水設施改造，提高節(jié)水器具普及率，培育適應北京水資源緊缺特點的生產生活方式，不斷完善節(jié)水型社會管理體系，綜合運用法律、行政、經濟、教育、管理等措施促進節(jié)水，全面推進北京市節(jié)水型社會建設。

3.做好頂層設計，盡快啟動北京市智慧水網的規(guī)劃與建設

圍繞北京市水資源需求，以保障城鄉(xiāng)供水安全、防洪除澇減災、水生態(tài)環(huán)境建設以及社會化水事服務為主要目標，以信息化、自動化和智能化現(xiàn)代技術為支撐，提出北京市現(xiàn)代水網建設的總體戰(zhàn)略構架，布局未來10到20年北京現(xiàn)代水網建設實施路線、主要任務、分區(qū)布局和重點措施，形成水流通達、配置合理、調度有序、運行高效、管理規(guī)范、功能兼籌的北京市現(xiàn)代水網體系，在此基礎上開展全市水資源調度系統(tǒng)研發(fā)，搭建北京市現(xiàn)代水量調度系統(tǒng)集成示范平臺，形成指導今后10到20年北京市水資源管理的全景性藍本。

4.統(tǒng)籌規(guī)劃未來，加強南水北調進京后水資源調配戰(zhàn)略研究

按照規(guī)劃，2014年南水北調中線全線通水，將在一定程度上緩解北京市用水緊張的程度。如何用好、管好南水北調水，既涉及引水、蓄水、輸水等配套工程的建設和運行管理問題，同時與水價機制、水源配置等管理體系密切相關，因此必須統(tǒng)籌規(guī)劃，充分考慮未來水源和用水需求變化趨勢，結合智慧水網建設在南水北調水進京后做好北京市水資源調配的戰(zhàn)略研究。

5.優(yōu)化水源配置，建立北京市多水源統(tǒng)一調度機制

除北京市本地水源、南水北調水以外，多方開源，通過加強區(qū)域協(xié)作，建立流域上下游水資源協(xié)調機制，增加和保障北京市入境水量；加強對再生水、雨水等非常規(guī)水源的開發(fā)利用，提高水資源利用效率，減少出境水量，逐步形成多水源供水格局，并建立和完善北京市多水源統(tǒng)一調度機制，優(yōu)化水源配置。

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