只有以下情况可以考虑动用封闭含水层中的地下水:
首先,在地广人稀的西北地区,如果地表水和浅层地下水资源都很贫乏,而单位面积的抽水量又很小,一百年内地下水位不至于下降到不可接受的程度,当地对地面沉降又不敏感,可以把深部封闭含水层作为局部地区长期供水的水源。如边防哨所、牧区的供水。
其次,在降水量较少而且在时间上分布又极不均匀的地区,如我国华北,封闭含水层不宜作为经常使用的水源,但可以在极端情况下作为应急水源。例如在面临农作物可能绝收的"卡脖子旱"时,短期临时动用封闭含水层是可以考虑的。
水井的短期出水流量只能反映含水层传导地下水的能力,而不能反映含水层长期持续供水的能力,封闭地下水含水层经常给人们以假象。当打在封闭含水层中的一口深井刚开始出水的时候,当人们亲眼看见清澈的地下水哗哗地流出井口时,大概很少有人相信这好景不会长久。然而,科学告诉我们,如果大量长期地抽水,类似河北沧州式的大漏斗很快就会出现。而且会伴之以地面沉降。为了说明这个问题,假定有两个同样高的水罐,一个直径1米,另一个直径100米。两个水罐里的水都装到同样的高度。水罐下端各安装了同样大小规格的水龙头。如果同时打开两个水龙头,那么初期的流量是相同的。如果把这两个水罐掩盖起来,人们只能看见两个水龙头,仅仅根据打开水龙头一刹那的流量,没有人能判断哪一个水龙头后面的水罐更大。然而,经过一段时间以后,人们就会发现,与小水罐相连的水龙头流量衰减得很快,与大水罐相连的水龙头流量衰减得很慢。封闭含水层相当于小水罐,开放含水层则相当于大水罐。
一些对封闭含水层(即承压含水层)抱有希望的人,经常拿澳大利亚的"大自流盆地"(Great Artesian Basin)作为样板。然而,这个样板所提供的信息并不令人鼓舞。大自流盆地面积很大,有170万平方公里。但根据澳大利亚科学家多年研究的结果,每年可持续的抽水量仅为5.5亿立方米。可以拿我国很干旱的新疆维吾尔自治区和澳大利亚大自流盆地相对比。新疆面积为160万平方公里,比大自流盆地还略小一点,而每年的可再生淡水资源超过800亿立方米。大自流盆地的可利用淡水资源还不到新疆的一个零头。稍微节约一点点,5.5亿立方米就有了。
八,节水是关键
既然我国淡水资源大局已定,又不能依赖进口,今后不论社会经济如何发展,我们作计划,搞建设都只能立足于用好这有限的淡水资源。
节水有很大潜力。纵观全球,各种资源大体上都有可对比的消费定额。唯独淡水资源例外。世界各国历来都是淡水资源丰富的国家人均用水量多,缺水的国家人均用水量少。上下可以差好几倍。但这并不妨碍某些缺水国家发展较高的生产力。
建议把北京市建成全国节水的模范。北京市现有的淡水资源并不丰富。但在北方各大城市中也算是得天独厚的。北京市近二十年经济大幅度上升,但工业用水却保持了零增长。北京市经济发展已经有一定基础,科技力量雄厚。如果能以现有淡水资源为基础保证长期可持续发展,就能为全国树立一个很好的榜样,带动全国的节水运动。
九,南方和北方
东南亚季风使得我国南方大气降水多,北方少。前面谈到的许多问题,大部分涉及的是北方,因为,秦岭、淮河一线以南的地区并不缺水。南方地区如果缺水,也主要是污染造成的。因此,南方应当把治理污染、保护环境,放在解决淡水资源问题的首位。象上海、广州这样的特大城市,都是由于污染才造成供水水源不足的问题。当然,即使在南方,季节性的缺水也时有发生,局部地方还遇到严重的旱灾。而且南方由于气候湿热,化学风化比物理风化更强烈。现代河流沉积物中粗粒碎屑比较少,而胶结物透水性又比较差,因此含水层一般不如北方。地下水库的调蓄能力不高。遇到长期干旱,北方可以利用地下水抵御一段时间,而南方由于缺少好的含水层,抗御季节性干旱的能力往往不如北方。
南方广西僮族自治区、贵州、云南等省有大片石灰岩分布地区,即所谓喀斯特地区。这些地区降雨量很大,但雨水在地面保存不住,特别是比当地侵蚀基准面高很多的地区,降水很快漏到地下深处。只要雨一停,就出现水荒。这些地区,如果客观条件许可,需要采取工程措施,堵塞漏水的通道,抬高当地局部的侵蚀基准面。
我国南北淡水资源丰度差别很大。黄河流域单位面积产出的淡水资源仅为长江流域的八分之一。可见南方的淡水资源比北方要丰富得多。南水北调是顺理成章的事。目前考虑的三条路线:东线、中线、西线所能解决的问题各有侧重,也都是应当考虑的。西线工程浩大,工期长,最好等我国综合国力更强大的时候再修建。东线实际上已经在给苏北、鲁南、安徽输水。问题是如何给更北面的山东、河北、河南、天津和北京输水。
一个很重要的制约因素是成本。即使由国家财政来承担南水北调的基本建设费用。将来的运行成本也是很大的问题。华北地区用水量最大的是农业。水价将对农业生产成本有严重影响。南水北调东线方案调给鲁北、河北、天津的水,农业很可能用不起。在社会主义市场经济的条件下,必须认真考虑是更多地调水还是调整产业结构和布局。哪一个更合算。
比较合理的方案是把供水"基本负荷"建立在当地现有淡水资源的基础之上。南水北调重点解决特殊干旱季节和年份的应急供水需要。今后缺水地区应当重点发展用水少的产业,逐渐压缩耗水多的产业。不要为了眼前的短暂经济利益搞一些耗水量大的项目。形成淡水供需矛盾的严重局面以后再向国家要水。这些地区更要防止人口的非自然增长。所幸的是,从上个世界最后一、二十年以来。耗水量大的传统产业的比较优势逐渐降低。而一些新兴产业单位耗水量一般都比较小。发展节水型社会的前景是好的。
南方应当把水污染防治放在首位。我国的长江、珠江流域淡水资源丰富,但污染也很严重。这些地区的缺水主要是污染造成的。而水污染防治必须全流域共同努力才能解决问题。
十,上下游的关系
为了充分利用好,必须正确处理上下游关系。一般来说,上游占有较大主动权。如无相应的法律或行政约束,上游多取水,下游只好接受河水流量减少的事实。上游排污,下游也只好承受其后果。另一方面,下游一般经济比较发达,经济实力比较雄厚。而上游一般经济比较落后,无力发展较先进的,用水少、污染也少的产业;对已产生的污染也无力治理。
看来,现在已经到了按流域规划整治的时候了。流域的问题之所以复杂,主要由于涉及的地方比较多。但只要抓住两条,就可以抓住要害:一是规定流域所经每一省、市、自治区或地区的用水定额,以及为环境、生态必须保留的最低限度流量。二是规定相应各地的污染物排放总量定额。以上两条应当以法律的形式固定下来。
黄河前几年每年枯水季节断流,就是上游无节制取水的结果。虽然多年前曾经有过一个黄河水资源分配方案,但由于缺乏监督,并未得到严格执行。随着上游耕地面积的扩大和灌溉设施的加强,取水量不断增加,结果使下游断流。这两年水利部门抓了一下,尽管恰逢枯水年,黄河并没有断流。从断流到不断流的事例说明,只要对全流域掌握行政管理权力的部门或地方,认真管起来,问题是可以解决的。
新疆维吾尔自治区的塔里木河流域,是黄河问题的一个缩影。塔里木河的水,来自塔里木盆地周边山区的大气降水以及由大气降水形成的冰雪的融化,流量的年际变化不大。问题是如何用好这一定量的淡水资源。塔里木河及其支流上分布着一系列绿洲,上游的绿洲水用多了,下游的河流量必然减少。那里也有一个各绿洲之间以及下游胡杨林带生态用水之间的淡水资源合理分配的问题。这两年,自治区政府抓一下,情况已经开始好转。
流域水污染控制问题比水量控制要困难得多,不是简单地靠行政命令可以解决的。它涉及巨额污染治理的投资以及治理无望企业的关闭和转产。而且,水污染的特点是上游造成的不良后果往往要由下游承担,污染者本身受损失不大,因此在经济上缺乏治理污染的动力。而下游往往把资金集中在入境河水的水质处理上,无法越界从源头考虑问题。这种头痛医头的做法,可能化钱多,收效差。因此,流域的水污染必须有超脱于局部利益之上,统筹全局的单位来管理。一个简单明了的管理指标是每个省、市、自治区河流出境、入境断面污染物总量的增量。省、市、自治区内各地方、各单位的分量,主要由各省、市、自治区负责管理。南方多数地方只要污染治理好了,淡水资源问题也就迎刃而解。
一般情况下,下游省、市、自治区地处东部,经济比较发达,而上游省、市、自治区在中、西部,经济发展相对落后。在提倡东部地区帮助中、西部地区发展的工作中,应当加进下游帮助上游的内容,即下游帮助上游发展污染少的产业。一方面,中央政府正在通过转移支付支持上游地区,另一方面,下游可以更有针对性地采取对口支援的方式,帮助上游转产更清洁的产业。经过若干年的努力,定能见效。最终,在经济上对上游可能也是有利的。(张宏仁:国际地科联主席)