水資源開發(fā)利用率40%閾值溯源與思考

賈紹鳳，柳文華

(中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京 100101)

近些年河流水資源開發(fā)利用率40%閾值是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的說法，讓水資源管理者有些無所適從。我國(guó)北方海河、西北內(nèi)陸河開發(fā)利用率遠(yuǎn)超40%，是否絕對(duì)不行、要把大部分人類用水退給生態(tài)？而這幾乎是不太可能的。南方長(zhǎng)江開發(fā)利用率離40%還有很遠(yuǎn)，是否意味著還可以大調(diào)水？但習(xí)近平總書記指出“長(zhǎng)江病了，而且病得還不輕”。水資源開發(fā)利用率不應(yīng)超過40%的說法如何來的？應(yīng)如何正確理解？本文對(duì)此作一溯源分析，以供更多人參考和討論。

1 溯 源

1976年，美國(guó)從事野生動(dòng)物保護(hù)工作的Tennant[1]應(yīng)用Montana法(后改稱Tennant法)對(duì)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)提供的水文數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，根據(jù)平均流量來確定保護(hù)溫水和冷水溪流中的水生生物資源的流量。1964—1974年科學(xué)家們對(duì)美國(guó)內(nèi)布拉斯加州、懷俄明州、蒙大拿州3個(gè)州的11條溪流進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)地研究，以驗(yàn)證Montana法。這項(xiàng)工作針對(duì)315.4 km河段58個(gè)斷面上38種不同的水流對(duì)冷水和溫水漁業(yè)影響開展物理、化學(xué)和生物分析，結(jié)果顯示，在平均流量相同的大部分河流上，水生棲息地的條件非常相似。Tennant[1]還對(duì)之前17年里美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局在21個(gè)州獲得的數(shù)百個(gè)不同河流水文情勢(shì)進(jìn)行了類似的分析，證實(shí)了這一相關(guān)性。多年平均流量的10%是大多數(shù)水生生物維持短期生存棲息地所建議的最小瞬時(shí)流量，建議將30%作為基本流量，以維持大多數(shù)水生生物和一般娛樂的良好生存條件；60%的基本流量為大多數(shù)水生生物在其生長(zhǎng)的初始階段提供了極好的棲息地。

在文獻(xiàn)[1]的結(jié)論中，河流保有60%的多年平均流量可以保障河流大多數(shù)生物生長(zhǎng)，是河流開發(fā)利用率不超過40%的最初依據(jù)。因?yàn)閷?duì)于取水口較少的小河流，人類取水利用后的退水很難在取水?dāng)嗝娓浇氐胶恿?，所以可以假設(shè)在取水?dāng)嗝娓浇佣瓮怂梢院雎裕虼巳∷當(dāng)嗝嫣幒恿魉Y源開發(fā)利用率等于100%減去河流徑流保有率，據(jù)此關(guān)系，要求河流取水?dāng)嗝嫣幍暮恿鲝搅鞅Ｓ新蕿?0%，該斷面處的河流水資源開發(fā)利用率就不應(yīng)該超過40%。這是要求比較嚴(yán)格的情況，如果只有一個(gè)集中取水?dāng)嗝娴妮^小河流，生態(tài)流量保有徑流60%就嚴(yán)格對(duì)應(yīng)水資源開發(fā)利用率不能超過40%。而對(duì)于有多個(gè)取水?dāng)嗝娴妮^大河流，因?yàn)橥怂貧w河流的關(guān)系，對(duì)應(yīng)于60%的徑流保有率生態(tài)要求，水資源開發(fā)利用率要大于40%。Tennant[1]研究統(tǒng)計(jì)的主要是河長(zhǎng)較短的溪流。

Tennant是現(xiàn)代水流政策和科學(xué)的奠基人之一，在20世紀(jì)60年代早期開始宣傳推廣他的方法，最初稱之為Montana法。經(jīng)過60年代末、70年代和80年代，Montana法應(yīng)用范圍遍及全球，該方法被重新命名為Tennant法，它擴(kuò)展了地理應(yīng)用，并避免了Tennant法與蒙大拿州及其他地區(qū)使用的河道內(nèi)流量(instream flow)方法之間的混淆。當(dāng)Tennant最初開始發(fā)布和展示Tennant法時(shí)，河道內(nèi)流量問題和保護(hù)才剛剛開始受到關(guān)注。20世紀(jì)70—80年代是大部分正式河流法律最初得以頒布的時(shí)代。

國(guó)內(nèi)對(duì)生態(tài)流量(生態(tài)需水)的認(rèn)識(shí)始于20世紀(jì)80—90年代，80年代就有大量輸沙用水的研究，21世紀(jì)初開始成為熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)正式提出“生態(tài)需水”概念的是“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“西北地區(qū)水資源合理開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)”[2]。李麗娟等[3]在1999年以河流最小月平均實(shí)測(cè)徑流量的多年平均值作為河流的基本生態(tài)環(huán)境需水量，也作為海、灤河流域河流系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境需水量，雖提到國(guó)際上公認(rèn)的地表水資源合理開發(fā)利用率不超過30%，極限開發(fā)程度不超過40%，并提出海、灤河流域水資源開發(fā)率不宜超過40%[3]，但未直接給出文獻(xiàn)出處。錢正英院士主持中國(guó)工程院院士咨詢項(xiàng)目“中國(guó)可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究”有專門的生態(tài)需水研究?jī)?nèi)容[4]。龍愛華等[5]、安新代[6]提到40%開發(fā)利用優(yōu)選法警戒線，但沒有給出文獻(xiàn)出處；劉丙軍等[7]也提到國(guó)際公認(rèn)水資源開發(fā)利用率為20%～30%，也并未給出文獻(xiàn)出處。王西琴等[8]提到并引用了Tennant的論文，但同時(shí)引用了李麗娟等[3]提到的國(guó)際公認(rèn)地表水合理開發(fā)利率為30%的說法。

國(guó)內(nèi)一些研究對(duì)不同流域不同目標(biāo)下的生態(tài)需水量進(jìn)行了估算，并確立了不同流域水資源開發(fā)利用率。錢正英等[4]認(rèn)為我國(guó)北方地區(qū)水資源短缺,地表水資源開發(fā)利用率應(yīng)維持在60%～70%范圍之內(nèi),而對(duì)生態(tài)環(huán)境相對(duì)脆弱的西北干旱地區(qū),其水資源開發(fā)利用率不應(yīng)該超過70%、耗水率不超過50%。占車生等[9]提到Montana法，以流量的10%作為海河最小生態(tài)需水量、40%作為最佳生態(tài)用水量。中國(guó)工程院院士咨詢項(xiàng)目“東北地區(qū)水與生態(tài)-環(huán)境問題及保護(hù)對(duì)策研究”的研究成果[10]認(rèn)為,在該地區(qū)維持河流生態(tài)系統(tǒng)的最小生態(tài)需水量應(yīng)不低于流量的60%。

在河流健康評(píng)價(jià)研究中，通常包含最小生態(tài)流量和水資源開發(fā)利用率2個(gè)指標(biāo)，但沒有深入地對(duì)水資源開發(fā)利用率進(jìn)行討論和研究，而是直接把10%流量作為最小生態(tài)流量，并直接定義不同水資源開發(fā)利用率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

當(dāng)時(shí)在西北地區(qū)水資源開發(fā)程度較低的地區(qū)，如柴達(dá)木盆地，采用了水資源開發(fā)利用率不超過30%的閾值；錢正英院士主持的中國(guó)工程院院士咨詢項(xiàng)目“中國(guó)可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究”(1999年啟動(dòng))、“西北地區(qū)水資源配置、生態(tài)環(huán)境建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究”(2001年啟動(dòng))，大大推進(jìn)了“40%作為水資源開發(fā)利用率閾值”這一提法，尤其是顯著提高了社會(huì)對(duì)生態(tài)用水的重視；并提出對(duì)于開發(fā)利用程度很高的流域，開發(fā)利用率可按70%考慮，人類用水的耗水率為70%，人類總耗水就占水資源總量的49%，還有51%的水留給生態(tài)。該項(xiàng)目中作為科技支撐的是劉昌明院士、陳志凱院士和王浩院士帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)。2005年錢正英在“中國(guó)水論壇”上指出“海河、遼河等許多河流的開發(fā)利用率都大于40%，超過國(guó)際公認(rèn)的合理值”。

2 思 考

a. 關(guān)于40%的水資源開發(fā)利用率閾值，要承認(rèn)其有很強(qiáng)的科學(xué)性，是基于對(duì)美國(guó)數(shù)百條河流的流量與生態(tài)關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)觀察和統(tǒng)計(jì)得來的，當(dāng)河流實(shí)際平均流量小于多年平均流量的60%、對(duì)應(yīng)水資源開發(fā)利用率為40%時(shí)，生態(tài)就要受到較大的影響，這對(duì)于河流生態(tài)需水的確定具有很好的參考價(jià)值。

b. Tennant的研究是以美國(guó)數(shù)百條溪流為樣本，不包含大江大河，因此其統(tǒng)計(jì)結(jié)果只適用于較小的河流。

c. 要注意這只是一個(gè)大數(shù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，是就美國(guó)大陸條件下的若干溪流的平均情況而言，并不是每條河流都嚴(yán)格限定在40%。而且每個(gè)地區(qū)氣候、生態(tài)等條件不同，每條河流差別很大，所以不能把水資源開發(fā)利用率40%這一數(shù)值絕對(duì)化。

d. 每條河流的生態(tài)流量要根據(jù)具體情況來決定，既要考慮河流生態(tài)系統(tǒng)對(duì)流量、水位、流速及其時(shí)間過程等多方面的要求，也要考慮人類生存和發(fā)展的現(xiàn)實(shí)用水需要。雖然一定條件下的生態(tài)系統(tǒng)需要多少生態(tài)需水是客觀的，不由主觀因素決定，但在人類用水和生態(tài)用水存在競(jìng)爭(zhēng)的社會(huì)背景下，生態(tài)需水的配置實(shí)際上是一個(gè)多方面博弈和權(quán)衡的結(jié)果。

e. 宏觀而言，濕潤(rùn)地區(qū)的河流水資源可開發(fā)利用率閾值應(yīng)該低于干旱地區(qū)河流水資源開發(fā)利用率閾值。原因是濕潤(rùn)地區(qū)的河流生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)豐水的條件，水生動(dòng)植物、微生物對(duì)流量的變化更敏感，而干旱地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)對(duì)缺水有更強(qiáng)的適應(yīng)性，往往可能抵抗更大程度的干擾。