山东省水安全问题与适应对策:理论与实践
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第七节 山东省水安全保障面临的新挑战

山东省当地水资源总量不足,人均和亩均水资源占有量偏低,水少人多地多的矛盾比较突出水资源与人口、耕地资源匹配严重失衡,这是造成山东水资源供需矛盾十分突出的主要原因。山东省总体属资源性缺水的省份,如何合理开发利用、有效保护和节约使用水资源,解决好山东水资源供需矛盾问题,对于国民经济和社会的可持续发展具有十分重要的意义。

由于山东省自然地理环境分异性大,河川径流对气候的变化非常敏感,加之山东省人口众多,经济发展十分迅速,导致总耗水量不断增加,加剧了水资源系统对气候变化的承受能力的脆弱性。另外,淡水咸化、海平面上升和海水入侵等新问题也加剧了水资源的不安全。山东省的水资源系统面临气候变化与经济社会发展带来的双重压力。未来全球气候变化究竟在多大范围和程度上可能改变水资源空间配置状态,加剧水资源供给压力和脆弱性,这将直接影响到水资源稀缺地区的可持续发展。

气候变化对水资源安全的影响是国际上普遍关心的全球性问题,也是我国可持续发展面临的重大战略问题。水循环是联系地球系统“地圈-生物圈-大气圈”的纽带,是全球变化的核心问题之一。我国降水时空分布极为不均,水资源短缺、旱涝灾害及与水相关的生态-环境问题非常突出。过去30多年里,在全球气候变暖背景下,我国北方地区旱情加重,水生态环境恶化,南方地区极端洪涝灾害增多,严重制约了社会经济的可持续发展。未来气候变化将极有可能对我国“南涝北旱”的格局和未来水资源分布产生更为显著的影响,对我国华北和东北粮食增产工程、南水北调水资源配置工程、南方江河防洪体系规划和全国流域生态环境修复与建设等重大工程的预期效果产生不利影响。由于气候变化影响的全球和区域特性,当前迫切需要从自然地理分区的中国陆地尺度与水资源分区的流域尺度相互联系的层面,开展气候变化对我国水安全影响与适应性对策的基础研究,它是保障我国水安全的重大战略需求,也是水科学前沿和应用基础问题。

伴随着气候变暖,沿海地区海岸带将发生变化,其中一个重要表现就是由热膨胀和冰川消融导致的海平面上升,从而导致风暴潮、海岸侵蚀、海水入侵、土壤盐渍化以及生态系统退化等自然灾害(谢五三,2011;彭高辉,2011;格桑,2009)。政府间气候变化委员会(IPCC,2012)第四次气候评价报告预计,全球海平面1990—2100年间将升高0.09~0.88m。《2010年中国海平面公报》(周婷,2011)指出,中国沿海海平面比常年(1975—1986年平均海平面)高68mm,总体呈波动上升趋势,平均上升速率为2.6mm/a,预计未来30a中国沿海海平面还将继续上升,比2009年升高80~130mm。山东省沿海海平面较常年上升了70mm,预计未来30a山东省沿海海平面将继续保持上升趋势,比2009年升高89~137mm。与此同时,近30年山东省沿海地区海水入侵非常严重,2007年总体海侵面积已经超过2000km2(王志良,2010),莱州湾南部海水入侵严重地区的最大入侵距离超过30km。

因此,研究气候变化所导致的海平面上升与沿海地区海水入侵的关系显得尤为重要。根据山东省沿海地区12个气象站的气象观测资料(1970—2009年)、海平面上升及海水入侵资料,对气候变化条件下山东省沿海海平面上升和海水入侵的特点及联系进行了探讨,并讨论了危害防治措施(夏军,2013)。

一、气候变化的影响

(一)海平面上升

山东省东临海洋,西接华北平原,泰沂山脉横亘中央,地形地貌复杂。在全省土地面积中,山地丘陵占29%,平原占55%,洼地、湖沼占8%,其他占8%。山东省位于北温带半湿润季风气候区,气候具有明显的过度特征,四季界限分明,温差变化大,雨热同期,降雨季节性强。冬季,全省在蒙古高气压冷气团的控制下,多偏北风,寒冷干燥,少雨雪;夏季,亚热带太平洋暖气团势力增强,全省盛行东南、西南季风,冷暖气团在全省交绥机会较多,天气炎热,雨量集中;春季干燥多风,秋季天高气爽,春秋两季均干旱少雨。

胶东半岛,因受海洋气候影响,春寒延后,夏季气温较内陆气温低且湿润。全省平均气温为11~14℃,由西南向东北递减。月气温以1月最低,一般在-1~-4℃;最高气温内陆地区出现在7月,月平均气温25~27℃,东部沿海出现在8月,月平均气温24~26℃。气温的日温差内陆大于沿海,内陆为10~12℃,沿海为6~8℃。无霜期200~220天,年日照时数2400~2800小时,年平均日照百分率55%~65%。

影响海平面变化的因素有很多,但并非所有因素的影响效果都在同样的量级上,气候变化的作用是第一位的(UNISDR,2009)。人类活动尤其是大量使用化石燃料,导致向大气中排放的CO2等温室气体数量剧增,使得全球气候变暖。气温的上升不仅使冰川融化,增加了海水数量,而且还使海水受热膨胀,使得全球性的绝对海平面上升。

2001—2010年,中国沿海的平均海平面总体处于历史高位,比1991—2000年的平均海平面高25mm,比1981—1990年的平均海平面高55mm。山东省滨海地区为海平面上升最为明显的地区之一。图1-7-1和图1-7-2分别为渤海历史海平面变化曲线和黄海历史海平面变化曲线(以1978年海平面为基准面)。可以看出,山东滨海地区海平面30年来明显上升,南岸(黄海)海平面上升更加明显,上升速率为3.5mm/a,比北岸速率(3.0mm/a)高17%,比全国沿海平均海平面上升速率(2.6mm/a)高34.6%。由此可见,气候变化对山东省沿海地区海平面上升起到了决定性作用。

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图1-7-1 渤海历史海平面变化曲线

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图1-7-2 黄海历史海平面变化曲线

(二)水资源变化

近100年,在全球范围内出现了由于温室气体浓度增加,即人为气候强迫,引起的气温升高。虽然自然气候变异和城市热岛效应也有一定程度的影响,但不足以解释长期观测到的增温现象。有关证据表明(刘华,2009),自1906—2005年我国地表平均温度上升了0.78℃±0.27℃,与全球同期的0.74℃±0.18℃相近。气候变暖主要发生在20世纪80年代以后,华北、西北和东北北部是我国升温最高的地区。海河流域近50年升温幅度达0.36℃/10a,1989年以后增暖趋势最为明显。黄河上游地区升温幅度达0.292℃,高于下游0.209℃。自1881—2001年中国升温幅度最大的为新疆地区1.01℃/100a和东北地区0.89℃/100a。气温升高主要以冬春季节比较显著。

近100年来,中国年降水量变化趋势不显著,但年际波动大且空间分布不均。自1956—2000年华北、西北东部、东北东南部地区年降水量出现下降趋势,其中黄河、海河、辽河和淮河流域年平均降水量减少了50~120mm,海河流域20世纪50—60年代降水量偏多,80年代后至今降水仍然偏少,最干旱的时段出现在20世纪末;黄河流域20世纪50年代平均年降水量为475.4mm,21世纪初平均年降水量下降到436.1mm,减少了39.33mm,降低了8.2%。

气候变化与山东省的水资源分析表明:

(1)近20年来山东省水资源的分布正在发生显著的变化,水资源量减少趋势愈加明显。水利部近年完成的全国水资源评价最新成果显示,1980—2000年水文系列与1956—1979年水文系列相比,黄河、淮河、海河3个流域降水量平均减少6%,水资源总量减少25%,其中地表水资源量减少17%,尤其是海河流域地表水资源量减少了41%,呈现出非线性变化的特征。

(2)在全球变暖背景下,山东省极端水文事件的水旱灾害的风险进一步加剧。近20多年,我国洪涝灾害的高发区如淮河流域,极端强降水事件趋于增多,严重洪涝灾害频繁。先后发生了1991年江淮大洪水,1996年海河南系大洪水,2003年和2005年淮河洪水,2007年淮河流域性大洪水。1951—2005年,平均干旱面积在进一步扩大。华北区域的暖干趋势持续时间已近30年。这些流域极端水文事件进一步加剧了山东省的水旱灾害可能性。

(3)气候变化对山东省水资源安全呈现出更不利的影响。涉及山东省的海河流域径流量明显减少。自20世纪80年代以来,由于降水减少,气温升高和各种用水需求增加以及土地利用和土地覆盖变化的影响,华北地区地表径流量减少的趋势十分突出。下降幅度最大的黄壁庄水库,递减率达36.6%/10a。海河流域近30年河川径流入海水量减少达90%以上。地表水的严重短缺和大规模超采地下水,导致地下水径流量显著下降,并形成了浅层与深层地下水漏斗区,面积已接近12万km2。水资源供需矛盾呈扩大趋势和需水管理面临更严峻挑战。在全球气候变暖的背景下,海河流域的江河径流减小,在人口增加、工农业发展和气候变化影响下,水资源供需紧张的矛盾将进一步加剧。应对气候变暖引起水资源时空分布的变化,需要采取适应性对策,水资源需求管理的难度不断加大。

(4)山东省水旱灾害加剧,水环境保护与治理的形势仍然十分严峻。20世纪90年代以来,尤其是进入21世纪后,涉及山东省的淮河流域洪水灾害呈现不断加剧的趋势(如1991年、2003年、2005年和2007年),2003—2008年的6年中出现了5次范围较大的洪水,表明气候变化下淮河的大洪水风险呈增加趋势。

2010—2040年,海河流域降水量仍然呈减少态势,加上自20世纪70年代以来的少雨期,合成一个长达80年的大周期。但是,大约在2040年以后海河流域年降水量的情景将呈增加趋势。未来降水量增加约5%~7%。

对于未来21世纪黄河流域的年平均降水的变化(相对于1980—1999年20年气候平均值),在SRESA1B、A2、B1这3种排放情景下,不同气候模式模拟的降水变化有较大出入,但总的来说大部分模式模拟的未来降水趋势都呈增加趋势,尤其黄河源区及下游地区的降水量增加较为明显。降水量从2020—2030年的3%增至2040—2050年的7%。

21世纪50年代以前淮河流域年均降水量将增加4%~5%。所有季节降水量表现出逐年代增加的变化特征。降水量的增幅在季节间还存在着差异,表现为冬春两季降水的显著增加,夏秋两季增加较少,未来淮河流域的降水季节间差异将减少。

全省1956—2000年平均年降水总量为1060亿m3,相当于年平均年降水量679.5mm。各水资源三级区中,日赣区年降水量均值最大,为861.9mm;徒骇马颊河区最小,为564.5mm。1956—2000年各水资源三级区年降水量计算成果见表1-7-1。

表1-7-1 山东省1956~2000年各水资源区年降水量计算成果表

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(三)水资源供需关系的变化

1.气候变化对水资源供给的影响

山东省位于我国东部沿海,地处黄河下游,分属于黄河、淮河、海河三大流域。

气候变化通过不同方式或途径改变着不同时间尺度和不同地区的水循环,影响了水资源的供求和需求,增加了保障供水安全的风险,对水资源管理部门提出了严峻挑战。我国是受气候变化影响明显的国家,气候变化对我国水资源供需的影响已经受到水利等部门的高度关注。

(1)水资源总量的变化趋势。受气候波动影响,不同时段的全国可更新水资源数量不同,全国和山东省涉及流域水资源一级区不同时段水资源平均值见表1-7-2。1956—2010年系列全国水资源平均为27550亿m3。1991—2010年近20年年均水资源量比1961—1990年均水资源量仅增加1%。1956—2010年全国水资源系列的距平变化过程见图1-7-3,在这55年中,大部分年份在距平±10%波动,有9年变化幅度在10%~20%,有1年(1998年)距平超过20%。从全国层面来看,1956—2010年水资源距平变化的线性趋势来看,几乎没有什么趋势变化。

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图1-7-3 全国水资源距平变化

尽管从全国尺度看水资源变化很小,但水资源一级区变化较大。我国北方地区山东省涉及的海河区、黄河区、淮河区1956—2010年系列水资源平均分别为350.4亿m3、703.4亿m3、484.9亿m3,1991—2010年近20年的年均水资源量比1961—1990年均水资源量分别减少19%、17%和8%,见表1-7-2。我国南方地区的东南诸河区、珠江区1956—2010年系列年均水资源量分别为1990.4亿m3、4715.5亿m3,1991—2010年最近20年的年均水资源量比1961—1990年均水资源量分别增加6%和4%。

表1-7-2 不同年份水资源一级区用水占全国用水比例 %

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(2)过去气候变化背景下,水资源可利用量的变化。分析气候变化对水资源可利用量的影响,主要基于分析气候变化背景下水资源量的变化,并根据水资源可利用量的在水资源总量中的比例进行评估,见表1-7-3。选择水资源减少明显的涉及山东省的海河区、黄河区、淮河区进行分析,这些一级区水资源开发利用程度较高,可供水能力受水资源约束较大,水资源可利用量一定程度上决定了可供水能力。

表1-7-3 全国和水资源一级区不同时段水资源可利用量的变化

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根据水资源可利用率,对近30年(1981—2010年)气候变化背景下可利用水量变化进行分析,揭示我国北方水资源一级区海河区、黄河区、淮河区水资源可利用量减少,特别是海河区,可供水量减少最明显。

2.气候变化对水资源需求的影响

气候波动和气候变化导致的降水、温度、蒸发、径流等水文气象参数的变化影响水资源需求。气候变化会导致作物耗水过程改变,从而影响灌溉需水,如对农业灌溉用水而言,温度增加或潜在蒸发增加,增加灌溉用水需求,而降水增加可能减少灌溉用水需求。

过去气候变化对需水的影响,主要利用过去气温、降水和用水资料,分析东部季风区典型水资源一级区,以及这些一级区中部分二级区不同温度与降水变化对相同经济社会规模下的需水影响,也就是剔除由于经济社会发展规模不同造成用水增加的影响。

(1)气温变化对需水的影响。根据全国综合规划,部分一级区的统一经济社会基准下,不同年份的温度序列与需水情况分析,初步揭示这些一级区温度变化与需水的关系。总体而言,温度增加,需水增加,北方山东省涉及的海河、黄河区需水受温度变化影响明显,见图1-7-4和图1-7-5。

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图1-7-4 海河区温度变化与需水量关系

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图1-7-5 黄河区温度变化与需水量关系

(2)降水变化对需水的影响。对山东省涉及的海河区、黄河区,相同社会经济情景下,不同年份的降水与需水关系分析,揭示北方降水不同地区的差异,北方的海河、黄河区用水受降水变化影响明显,见图1-7-6和图1-7-7。

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图1-7-6 海河区降水与需水量关系

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图1-7-7 黄河区降水与需水量关系

(3)需水对降水、气温变化响应的敏感性分析。不同地区在不同降水条件下,需水对降水响应敏感性不同。在平水年情况下,降水每减少10mm,山东省涉及海河、黄河、淮河需水的响应敏感状况见表1-7-4。

表1-7-4 不同来水典型年需水量对降水减少10mm的响应

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需水对气温变化的响应敏感程度分析揭示,水资源禀赋条件不富裕的北方地区需水受温度变化影响较大。在海河区、黄河区一级区,分析在各自相同的经济社会发展情景,分析1956—2000年不同年份的温度和需水(用水)关系,揭示海河区、黄河区,温度每升高1℃时,需水分别增加12亿m3、14亿m3、2亿m3。这三个一级区相对各自一级区平均状况,需水分别增加3.9%、3.6%和0.3%。

综上所述,通过对水资源需求驱动因素分析可以看到,气候变化是影响需求的重要因素之一。现有的资料分析揭示气候变化对需水的影响和经济社会发展对水需求的影响。在讨论降水或温度变化对需水的影响时,需要考虑基准的来水情景,不同降水基准情景下,气候变化幅度对水资源需求影响不同。一般说降水量级与水资源需求呈现反相关系。在平水年情景下,海河区、黄河区水资源需求对相同的降水量变化存在较大差异。

(四)气候变化与防洪

21世纪以来,气候变化所引起的灾害风险增加已成为影响全球安全与发展的重大挑战(UNISDR,2009),其中,洪水灾害是全球发生频率最高、损失最严重的自然灾害之一。随着气候变化和区域可持续发展科学研究的深入,气候变化对极端水文过程的影响以及在这种影响下洪水灾害的变化受到国际气象、水文及灾害风险等领域学者愈来愈多的关注。联合国教科文组织国际水文计划(The International Hydrological Programme,UNESCO-IHP)第二阶段研究将全球变化对水灾害影响定为5个重点主题之一,尤其点关注极端水文灾害的影响。IPCC 2012年发布了极端事件风险管理特别报告,首次对气候变化对洪水等极端灾害事件的影响进行综合评估(IPCC,2012)。与气候系统变化密切相关的洪水等极端灾害的演变已成为气候变化影响与适应研究亟待解决的重要课题。同时,气候变化给区域洪水灾害风险防范带来新的挑战,洪水灾害变化的动态评估已成为灾害管理的现实需求。21世纪以来,在全球气候持续异常的背景下,中国洪涝灾害年均直接经济损失近千亿元,且有逐年上升的趋势(中国水旱灾害公报,2011)。因此,开展气候变化对洪水灾害影响的研究,探索极端水文灾害对气候变化的响应,对于保障社会可持续发展也有着重要意义。

山东省地处黄淮海三大流域下游,除黄河外,境内有大型骨干河道15条、中型河道12条,干流总长438gkm,控制流域面积11.37万km2。占全省总面积的74%。其中,大型骨干河道控制流域面积9.05万km2,占全省总面积的59%;中型河道控制流域面积2.32万km2,占全省总面积的15%。大中型河道及其支流堤防长度为8670km。新中国成立以来,山东省共建成水库5470座(山丘区),先后治理大中型河道80余条,建设各类拦河闸坝1600余座,初步建立起由水库、河道、堤防、蓄滞洪区等组成的综合防洪减灾工程体系,在山东省防洪安全、城乡供水、维护生态等方面发挥了重要作用。5000多座水库中,大型水库32座,中型水库152座,小型水库5286座。气候变化对山东省洪水灾害存在直接和间接作用2个方面的可能影响。从气候系统变化的直接作用来看,大气环流系统的异常(如ENSO,季风变化等)对全球大尺度水汽分布和降水格局带来深远影响。这种大尺度降水格局的变化将给区域极端降水变化造成一定的影响(方建,2014)。另一方面,从区域热动力过程来看,大气饱和水汽压与温度之间存在指数增加的关系(Pall P,2007),在相对湿度不变和全球增温的背景下,蒸散发加强,大气中的水汽总量呈上升趋势,目前实测和模拟的结果均表明了气候变暖背景下水汽含量的这种变化(Willett K M,2007)。总之,极端降水(雨情)、极端径流(水情)和洪水灾害损失(灾情)是洪水灾害系统最主要的特征要素,也是气候变化影响最突出的状态变量。

1.极端气温变化

近100年来,山东省和我国其他地区气候变暖的趋势与全球基本一致,但呈现了明显的冷暖交替波动,江河流域气温的时空变异大。近100年,在全球范围内出现了很可能是由于温室气体浓度增加,即人为气候强迫引起的气温升高。虽然自然气候变异和城市热岛效应也有一定程度的影响,但不足以解释观测到的增温现象。自1906—2005年我国地表平均温度上升了0.78℃±0.27℃,与全球同期的0.74℃±0.18℃相近。

20世纪60年代以来,我国北方地区的高温日数(最高气温超过35℃的日数)变化趋势不明显或略趋减少。但是,自1997年以后,高温日数显著增多。1997—2002年,高温日数持续偏多,除1998年少于10天外,其余5年均在10天以上,1997年更多达18.3天,为有记录以来的最高值(姜德娟等,2011)。

2.极端强降雨变化

近100年来,中国年降水量变化趋势不显著,但年际波动大且空间分布不均。自1956—2000年华北、西北东部、东北东南部地区年降水量出现下降趋势,其中山东省涉及的黄河、海河和淮河流域年平均降水量减少了50~120mm,海河流域20世纪50—60年代降水量偏多,80年代后至今降水仍然偏少,最干旱的时段出现在20世纪末;黄河流域20世纪50年代平均年降水量为475.4mm,21世纪初平均年降水量下降到436.1mm,减少了39.3mm,降低了8.2%。

在总降水量减少的同时,山东省涉及的海河流域年极端强降水事件表现为减少趋势,20世纪80年代后减少趋势更为显著。海河流域极端强降水事件发生的日数明显趋于减少,大部分台站近50年来大雨日数(日降水量大于25mm以上的日数)和暴雨日数(日降水量大于50mm的日数)均明显减少(翟盘茂,1999;翟盘茂,2003)。

3.洪水事件

山东省地处黄淮海三大流域下游,近年来,黄淮海三大流域发生的洪水事件给山东省带来了巨大的社会经济损失。

(1)山东省涉及海河流域。山东省涉及的海河流域的重大灾害性洪水具有重复性和阶段性特性:暴雨条件相类似的洪水在同一地区重复出现。例如,1963年8月海河南系发生的特大暴雨洪水,与300年前(1668年)发生的特大暴雨洪水的分布十分相似。大洪水出现的频率呈现高、低阶段性交替变化。近50年内,1964年以前洪水较多。1956年、1959年、1963年华北北部山区及海河流域均发生大洪水,20世纪80年代后进入洪水低频期。

山东省涉及海河流域洪水多发生在每年的7月下旬至8月上旬。华北降雨多以暴雨形式出现,出现的时间集中、强度大、持续时间长。暴雨的空间分布受地形影响十分显著,主要分布在太行山和燕山山脉的迎风坡。发育于燕山、太行山迎风山区的河流,坡度大,汇流时间短,一次大暴雨的径流系数可达0.8以上。洪水洪峰流量年际、年代际变化大,最大与最小年的洪峰流量比值近50倍。洪峰流量变差系数Cv值1.0~1.8,是全国各大江河中Cv值最高的地区。

1963年8月上旬,山东省涉及海河流域发生了有记录以来的特大暴雨洪水(63·8暴雨洪水)。暴雨区主要集中在太行山东麓一带,降雨量达1000~1500mm,为常年同期的7~10倍,最大暴雨中心獐么达2050mm,为常年同期的19倍。大部分地区大于50mm的暴雨日数达3天以上,太行山东麓达5~7天,降雨200mm以上的日数达4天。特大暴雨造成大清河、子牙河、南运河三大水系有记录以来的最大洪水。洪水峰高量大,来势凶猛,致使山东省涉及海河流域部分中小水库垮坝,河堤决口。暴雨洪水来势猛,强度大,给人民生命财产和经济社会带来巨大损失。

(2)山东省涉及黄河流域。洪水灾害也是山东省涉及黄河流域面临的主要自然灾害之一。山东省涉及黄河流域洪水就其成因可分为暴雨洪水和冰凌洪水两类。暴雨洪水发生在7月、8月的称“伏汛”,9月、10月称“秋汛”,伏秋大汛是黄河的主汛期。此外春季2月、3月上游宁、蒙河段和下游山东河段发生冰凌洪水,称“凌汛”。

随着全球变暖山东省涉及黄河流域洪水自然灾害发生显著变化。20世纪50年来,黄河流域气候变暖的趋势与全国气候变化的总趋势基本一致。自1960年以来,流域内各气象站气温平均上升了0.63℃,平均上升率为0.14℃/10a。气温升高导致大气分子运动加剧,从而导致大气运动加剧,从而容易引起天气变化,气候变化也潜在影响洪涝事件的发生,使得山东省涉及黄河流域的洪水灾害成递增趋势。这也使得山东省涉及黄河流域洪涝灾害成为国内外关注的热点问题。

(3)山东省涉及淮河流域。山东省涉及淮河流域洪水灾害是我国最为严重的自然灾害之一。统计数据表明,过去的500多年中,淮河流域的洪水记录多达300多次。历史上,1921年和1931年,淮河相继发生了全流域的大洪水,据统计,1931年7月淮河干流的洪峰流量达到了1.58万m3/s,许多人受灾。1954年的大洪水是新中国成立以来山东省涉及淮河流域发生的最为严重的洪水事件。20世纪90年代以来,尤其是进入21世纪后,山东省涉及淮河流域洪水灾害呈现不断加剧的趋势(如1991年、2003年、2005年和2007年)。

山东省涉及淮河流域干流洪水主要来自淮河干流上游、淮南山和伏牛山,大洪水则往往由大范围连续性暴雨致使干流洪水遭遇而形成。总体来说,山东省涉及淮河流域由暴雨导致的洪水可分为3种类型:①由持续一个月左右的大面积暴雨形成全流域性的洪水,量大而集中,如1931年、1954年洪水。②由持续一两个月的长历时降水形成,汛期洪水总量大但不集中,构成长时间的防洪压力,对干流的影响不如前者严重,但在平原区因洪涝的问题更突出。③由一两次大暴雨形成的局部洪水,暴雨中心地区降雨强度大,但形成的洪水总量不大。气候变暖和洪水加剧气候条件和人类活动之间的动力机制问题,尤其在当前持续升温的气候条件下,已成为一个亟须解决的科学问题。据统计,在1949—2000年,山东省涉及淮河流域的流域性洪水总共有两次,即1954年、1991年;进入21世纪后,山东省涉及淮河流域洪水灾害呈现不断加剧的趋势,2003—2008年的6年中出现了5次范围较大的洪水。

(五)海水入侵

海水入侵是指由于陆地淡水水位下降而引起的海水直接侵染淡水层的一种环境地质恶化现象,它是人类在沿海地区的社会活动导致的一种人为自然灾害。海水入侵已经给沿海城市的经济建设和社会发展带来严重危害。山东拥有3000多km的海岸线,沿海地区海水入侵问题较为严重。从地理位置上看,在整个山东沿海地区西北沿岸较重,东南岸较轻。从行政区域上看,经济发展较快的莱州市、龙口市海水入侵最严重,从1976年开始发生海水入侵以来到1990年已发展到326.9km2,占沿海地区海水入侵总面积的75.8%。截止到1995年底,莱州湾地区海(咸)水入侵面积达到974.6km2,据不完全统计,区内已有40万人吃水困难,8000余眼农用机井报废,60多万亩耕地丧失灌溉能力,粮食每年减产3亿kg,工业产值每年损失4亿元。黄海沿岸的海水入侵,仅在青岛市胶南大泮、荒岛辛安、大沽河下游及白沙河-墨水河等局部地区发生,入侵面积较小。咸水入侵主要发生在渤海湾、莱州湾南岸莱州市土山乡至广饶县小清河南岸的平原海岸地区。山东省沿海海岸地区海水入侵灾害统计情况见表1-7-5。

表1-7-5 山东沿海地区海水入侵灾害统计(1991年数据)

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续表

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海水入侵速度开始较慢,灾害也较轻,而后发展越来越快,发展速度成倍增长,灾害程度不断加重。如莱州市,在1976—1979年,海水入侵面积仅有15.8km2,年平均入侵速度仅有46m;1980—1982年,海水入侵面积发展到23.4km2,年平均入侵速度增长到92m,比1976—1979年平均入侵速度增长1倍;到1983—1984年,海水入侵速度达到177m/a,比1980—1982年年平均入侵速度增长92.4%,比1976—1979年入侵速度增长2.85倍;1984年6月至1987年8月间,海水入侵年平均31.07km2,入侵速度达到345m/a,并出现209.56km2的地下水位低于海平面的负值区;1987年9月至1988年8月,海水入侵速度继续增长,达到404.5m/a,比刚开始入侵时高7.78倍,地下水负值区达到251.07km2,见表1-7-6。

表1-7-6 莱州市海水入侵变化速度分析

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2008年4月山东省海洋与渔业厅发布的《2007年山东省海洋环境质量公报》显示,目前山东省海水入侵面积超过2000km2,其中严重入侵面积为1000km2,氯离子浓度最高值为92397mg/L、矿化度最高值为121.4g/L(无入侵情况下上述两项指标分别应为小于250mg/L和小于1.0g/L),莱州湾南侧海水入侵最远距离达45km。

(六)海平面上升与海水入侵之间的关系

1.海平面上升对山东沿海地区海水入侵的直接影响

影响海水入侵的因素很多,自然因素包括降水量、海平面上升等;人为因素主要包括地下水超采、海岸带工程、海水养殖等,其中地下水超采被认为是近30a来山东省滨海地区海水入侵的主要原因(夏军,等,2013)。然而,笔者认为同样不能忽视气候变化引起海平面上升对海水入侵的影响,它是该区海水入侵发生的环境背景。也就是说,即使其他条件不变,海平面的上升使原有咸、淡水之间的水动力平衡遭到了一定程度的破坏,会进一步加重陆域平原地区的海水入侵(夏军,等,2013)。

以莱州湾莱州市与龙口市为例,莱州市和龙口市自1970年以来气温呈缓慢上升趋势,平均上升速率分别为0.5℃/10a、0.6℃/10a,而渤海海平面以1978年为基准面,海平面最高年份2007年比1978年升高近120mm;莱州市和龙口市自1975年发现海水入侵后,随着时间的推移,入侵面积逐渐变大,最大海水入侵面积分别为298.2km2、105.0km2。20世纪80年代之后两市降水量是缓慢上升的,因此从自然因素的角度讲,气候变化引起的海平面上升是两市乃至山东省滨海地区海水入侵面积扩大的主要原因。

2.海平面上升对山东沿海地区海水入侵的间接影响

气候变暖引起海平面上升的同时也会增加风暴潮的强度。高海平面抬升了风暴增水的基础水位,风暴潮高潮位相应提高,水深增大,波浪作用增强,河流排水受阻,加重了致灾程度(夏军,等,2013)。而风暴潮等自然现象的发生也对海水入侵有一定的影响。风暴潮的出现可使海潮漫溢淹没滨海平原低地,并在内陆地表形成咸水集水区,进而渗入地下造成地下水咸化(夏军,等,2013)。如莱州市1974年发生的大潮,潮水入侵内陆4~6km,面积超过60km2。过去由于内陆地下水位较高,因此海潮入侵污染内陆水源的程度较轻,且能比较快地淡化和回退。现在滨海地区地下水位普遍下降,甚至出现大面积的水位负值区,一旦出现海潮漫溢,回退将很困难。特别是近年来山东省沿海地区打了很多深井,穿透了地下隔水层,如果海潮通过深井污染了深部水源,那么治理将更加困难(夏军,等,2013)。

二、下垫面人类活动的影响

在山东省气候变化所引起极端洪水灾害对山东省水安全提出了严峻的挑战,全球气候变暖使海平面上升也会增加风暴潮的强度,加重了致灾程度。山东省除气候变化对水安全的影响外,随着经济的发展,近些年来山东省由于城市化进程加快,下垫面发生了巨大变化也间接增加了防洪风险。

(一)城市化建设

城市是政治、经济、科学和文化集中的地方。随着社会经济的不断发展,山东省的城市化程度愈来愈高,城市不断向郊区和邻近的农村扩展。

1.城市化历程

新中国成立60年来山东城市化发展历程同时结合人口与经济数据,大致可将山东城市化历程分为发展起伏阶段、快速发展阶段、稳定阶段三个阶段(王成超,2004)

(1)发展起伏阶段。新中国成立后,山东省的城市化水平仅为5.7%,低于全国平均水平10.6%。随着经济的恢复和人口的增加,原有的城市得到改造,城市化水平迅速提高。1957年城市化水平提高到8.3%,这是由于中国完成了社会主义改造,开启了社会主义工业化,山东省加快了对老企业的改造和新企业的兴建。“二五”前期,在“大跃进”背景下,大量农村人口流入城镇,新城市增长迅速。在片面发展经济和不合理的城市化目标下,山东过度城市化,城市化水平增加到10%左右。接着三年的自然灾害,出现“逆城市化”现象,城市化率下降到1963年的7.77%。1966—1978年,山东省根据国家政策,不仅严格控制城镇人口,大批知识分子上山下乡,城市人口大量迁出,而且通过户籍管理制度严格限制农民进城转变户籍。这一期间又出现了第二次“逆城市化”,直到知识青年返城,山东省城市化水平才仅由7.8%增长到8.8%。

(2)快速发展阶段。1990—2000年山东省城市数量增长41%;地级及以上的城市数量从11个增长到17个,增长54%;县级及以上的城市从23个增长到31个,增长34.7%。经济的突飞猛进加快了城镇建设的速度,使城镇人口大量增加,城市化水平从1990年的27.3%提高到2000年的38%,平均年增长1.07个百分点。鉴于山东省人口的大基数及大农村人口比例,城市化水平每提高一个百分点,就意味着将大量的农村人口转入城市。近10年,由于1140万农村剩余劳动力转入城市,使山东省城市化水平的稳步提高(高强,2008)。

(3)稳定阶段。2000年以后山东省进入稳定发展阶段,山东省建设厅和山东省统计局共同编写的《2007山东省城镇化发展报告》显示,2007年山东省城市化水平为46.75%,在全国排名第13位,同时山东省城市化质量指数达到58.34,比2006年统计监测值提高4.1个百分点,增幅较大。可见,一方面是从1.5%到0.65%,山东城市化增长速度在逐渐趋缓;另一方面是从54.24%到58.34%,山东的城市化质量在全面提升。显示山东近年来在经济和城市发展方面的成熟姿态,也表明山东城市化演进摆脱“冒进”式发展,逐步实现“又快又好”的发展势头(高强,2008;刘春涛,2009)。

表1-7-7 山东省城市化进程

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图1-7-8 山东省2020年城镇化率预达63%

2.城市化现状对水安全影响

目前,山东省共有建制市48个,自20世纪80年代以来,城市用地呈加速增大态势,每年增大率均在5%以上,据《山东省土地利用总体规划研究》中相关成果,城市用地已达359.3万hm2。城市的增加、城市的扩大,对水资源情势影响主要包括以下几点[4]

(1)增加局地降水量。城市内每天有大量的烟尘排入大气中,这些微粒有的作为凝结核吸附空气中的水分,致使城市上空云量增加;城市中人为热的大量释放,使市区局地升温,有上升气流。城市上空凝结核比较丰富,并有上升气流和较多的云量,致使降水量增加。以济南市为例,从近几十年的降水情况看,几次灾害性的暴雨,其暴雨中心大多都出现在城区。如1987年8月26日暴雨,暴雨中心在城区,且降水梯度自暴雨中心到外围递减迅速。降水是当地水资源的主要来源,降水量增加,必然导致当地水资源量加大(赵辉,2009)。

(2)随着城市的增加和扩大,不透水面积也在增大。城市内不透水面积的比例有的可达80%以上。不透水面积的增大,一方面会导致地表水资源量的增加,另一方面也会降低降水对地下水的补给量,特别是在地处地下水补给径流区的岩溶山丘区,不透水面积的增加会导致岩溶地下水补给量明显减少。另外,城市化导致的汇流速度加快、峰现时间提前、峰量增加等地表径流汇流特征的改变,也会影响下游河道与两岸地下水之间的补排关系。上述几方面的共同作用会造成水资源的构成及其相互转化规律的改变。

(3)会使下游水质变差。这有两方面的原因,一是城市地区工业生活等污废水大量增加,有的未经处理直接排放到河流水体;二是城市地区雨洪径流水质较差。

(二)土地利用

山东省位于我国东部沿海黄河下游,东临海洋,(胡业翠,2003)西接华北平原,是一个海陆兼临的省份。泰沂山脉横亘中央,地形地貌复杂。在全省土地面积中,山地丘陵占29%,平原占55%,洼地、湖沼占8%,其他占8%。根据地形特征,可以分为泰沂山区、胶东半岛低山丘陵区和鲁西北、鲁西南平原区三大部分。

1999年末全省实有耕地面积6.64×106hm2,同1949年相比,净减少了2.09×106hm2,平均每年减少一个中等县的面积。耕地在减少,而人口却在急剧增加,1999年总人口达8883万人,相当于1949年的2倍,人均占有耕地面积由0.192hm2减少到0.075hm2,低于全国平均水平。山东省土地利用率是88.9%,高于全国72.6%的平均水平,这在东南各省中也是较高的,此外山东省土地垦殖率和土地利用程度也较高,相关研究表明均占全国第二位。随着经济的发展,城镇建设和交通设施的改进,土地资源与经济发展之间的矛盾越来越突出,土地自然质量下降,水土流失、土地污染等问题日益严重,土地资源的利用问题己成为影响山东省农业可持续发展的关键因素(胡业翠,2003)。

全省各类土地利用状况如表1-7-8和图1-7-9所示(山东统计信息网)。

表1-7-8 各市土地利用情况(2012年) 单位:hm2

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农用地面积为11580155hm2,占土地总面积的73.33%。与2005年农用地面积1157800hm2,占土地总面积73.65%相比,有些许下降。园地面积为731619hm2,占土地总面积的4.63%;牧草地面积为5762hm2,占土地总面积的0.36%;建设用地为2735369hm2,占土地总面积的17.3%。

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图1-7-9 2012年山东省土地利用现状

全省农用地以耕地为主,园地分布相对均一,林地主要分布于山地丘陵区,牧草地分布相对集中,主要分布在东营和滨州等市。依据山东省土地利用总体规划(2006—2020年),全省建设用地的空间分布基本与经济发展水平一致,济青沿线城市群经济较为发达,工业化、城市化速度较快,建设用地比重较高,是城镇建设用地集中分布的区域。此外,德州、聊城、菏泽、临沂、济宁等市建设用地的比重也比较大,由于农村居民点的用地面积较大或水利设施的用地面积较多等原因,建设用地比重也较大。

全省未利用地主要分布在黄河三角洲的东营市、滨州市及潍坊市北部。其中东营市由于土壤盐碱化程度高,滩涂和苇地的面积比重大。此外,地处于山地丘陵区的济南、莱芜、泰安、临沂等市也有较大比重的未利用地分布。

(三)水利工程建设

1.山东省水利工程现状

水是人类生存发展的命脉,水利是国民经济的基础设施和基础产业。自新中国成立以来,为满足社会经济发展的需要,在合理开发利用水资源方面,山东省投入了大量的人力、物力和财力,坚持不懈地开展了大规模的水利基础设施建设,兴建了大批的供水工程,为全省的经济社会发展做出了巨大贡献。

目前全省地表水供水工程中共有蓄水工程(包括大、中、小型水库及塘坝)47314座,总库容168.64亿m3,兴利库容89.47亿m3,其中,淮河流域及山东半岛有蓄水工程35659座,总库容149.85亿m3,兴利库容78.08亿m3;黄河流域有蓄水工程4875座,总库容17.14亿m3,兴利库容10.06亿m3;海河流域有蓄水工程6780座,总库容1.66亿m3,兴利库容1.34亿m3(杜剑,2010)。

按工程规模分,全省共有大型水库32座,总库容83.66亿m3,兴利库容39.64亿m3。其中,淮河流域及山东半岛有大型水库29座,总库容79.43亿m3,兴利库容37.77亿m3;黄河流域有大型水库3座,总库容4.24亿m3,兴利库容1.87亿m3

全省共有中型水库152座,总库容40.48亿m3,兴利库容21.76亿m3;小型水库5450座,总库容33.51亿m3,兴利库容20.26亿m3;塘坝41680座,总库容10.99亿m3,兴利库容7.82亿m3

全省共有大型提、引水工程3处,中型提、引水工程21处,小型提、引水工程10715处。黄河水是山东省的主要客水资源,引黄事业已具有相当大的规模,引黄范围达11个市的68个县(市、区)。在黄河两岸建有引黄涵闸63座,设计引水能力2423m3/s,已建引黄蓄水平原水库88座,设计总库容7.8亿m3

2.水利工程对水资源的影响

各类蓄水工程建成运行后,下垫面条件发生了深刻变化,水资源情势随之也发生变化。

大量蓄水工程的兴建对地表径流量的影响主要表现在如下两个方面:

(1)改变了下游河道河川径流量的年内年际分配。

下面以莒县站为例,说明蓄水工程的兴建对河川径流量的调节作用。莒县站位于沭河中上游,于1951年5月建成,此时上游基本上没有大中型蓄水工程。1959—1960年两年中上游建成了沙沟、青峰岭和小仕阳三座大型水库。根据对莒县站以上历年降水资料的分析,上游水利工程建成前1958年和建成后1961年降水量、年内分配及前期土湿都较为接近,现对这两年莒县站实测径流量进行分析,见表1-7-9。

表1-7-9 莒县站以上蓄水工程建成前和建成后实测径流量对比表

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由表中数据可知,1958年径流量的年内分配与降水较为一致:汛期6—9月降水量占69.6%,相应径流量占80.4%;汛前3—5月径流量仅占2.3%。而1961年径流量的年内分配与降水不尽一致:汛期6—9月降水量占72.9%,但由于上游水利工程的蓄水作用,汛期径流量明显偏少,仅占56.3%;汛前3—5月由于上游蓄水工程放水致使莒县站径流量较1958年明显偏多,占全年的30.5%。很明显可以看出,水利工程的兴建对下游河道河川径流量的年内分配具有明显的调节作用。另外,1958年和1961年年降水相当,而年径流相差两倍之多,很明显1961年实测径流量当中,很大一部分水量来自上游水利工程前一年调蓄水量。大型水库多具有多年调节能力,因此,蓄水工程的建成运行也改变了下游河道实际来水量的年际分配。

(2)各类蓄水工程建成运行后,原来的陆面变成了水面,因此蒸发量也随之加大。与此同时,地表产水量相应加大。蒸发量的加大增加了库区周围的空气湿度,降低了蒸发能力,可能会相应减少产汇流的损失,增加区域的地表产水量。总的来说起来看,蓄水工程兴建前后,库区局地水量损耗增加,但从整个流域范围,地表水资源量的增减还应考虑当地径流特性、河流、水库形态、用水、水库调度运用方式等多种因素进行具体分析。

蓄水工程对地下水的影响主要有两种情况,一种是利用蓄水工程调控下泄水量,增加河道过流时间,增加了河流对两岸地下水的补给。另一种是蓄水工程拦蓄的水大部分被引用,除汛期弃水外,下游河道基本无水,减少了河流对沿岸地下水的补给。从山东省实际情况看,后一种情形较为多见。另外,平原水库渗漏对当地地下水会产生一定补给。

(四)采矿等建设项目

山东省境内矿产资源丰富,种类繁多,已发现各类矿藏128种,主要矿产资源有石油、煤炭、黄金、石墨、菱镁矿、自然硫、石膏、铁、铝等,建立在这些具有优势的矿产资源基础上,山东省已成为全国重要的能源、黄金基地,以及石墨、菱镁矿、滑石等矿产品外贸出口生产基地(刘帅,2009)。

山东矿山企业开采回采率、选矿回收率和共(伴)生矿产综合利用率水平总体较高。萤石、耐火黏土、金刚石、水泥用灰岩、膨润土开采回采率分别达到95.61%、75.05%、90.00%、97.19%、95.24%;煤炭(采区)、金矿开采回采率分别为81.24%和93.22%;铁矿、熔剂用灰岩、重晶石、石墨、滑石开采回采率分别为68.8%、92.13%、71.43%、91.00%、85.18%。铁矿、金矿、金刚石、石墨选矿回收率分别为77.85%、93.15%、90.00%、78.00%。油气资源尾矿、油页岩、耐火黏土、高岭土、硫铁矿及金、银、铜、铅、钴等共(伴)生矿产综合利用程度提高,其中金、银、硫铁矿的综合利用比率达60%~70%,铜、铅、钴等的综合利用比率达30%左右,一些难利用及低品位矿石(金矿、贫铁矿及铝土矿等)的开发利用也有所进展。小型矿山和小矿数量多,分别占全省矿山总数的74.45%和16.33%,而大型和中型矿山仅占9.22%。矿山企业规模化、集约化水平较低,矿山数量多、规模小、布局散的局面还没有得到根本扭转。尤其是石膏、饰面用花岗岩、水泥用灰岩、建筑石料等矿产,大矿小开、一矿多开等问题仍较为突出(刘治春,2009年)。

随着人类开发活动的增加,采矿、种植经济林等各种人为影响加剧,山洪灾害及其诱发的各种其他灾害不断增加,使得灾害的范围、频次、危害程度呈现逐步扩大的趋势。同时山东省工业生产工艺落后,高耗水、低产出的工矿企业仍大量存在,节水措施不力,有的企业还处于一次性直流水的状况,全省平均工业用水重复利用率在60%左右,万元工业增加值综合用水量119m3,与发达国家相比还有相当大的差距。水资源浪费严重,有效利用程度低,这进一步加剧了水的供需矛盾[5]

三、管理体制机制和制度建设

山东省自然水资源条件匮乏,目前面临着严重的水危机。主要表现为水资源短缺、水环境污染、水生态退化与水旱灾害频发等。在全球气候变化的背景下,山东省水危机进一步加剧,水资源与水旱灾害的格局将发生重大变化,不仅频度和强度都可能加大,而且不确定性和风险也将进一步增加。

水管理制度是保障水安全,进行水资源开发利用和节约保护的主要依据,对于社会经济的发展也具有至关重要的作用。山东省水资源管理在促进水资源合理配置、抑制用水需求过快增长等方面发挥了重要作用。为经济社会发展提供了基本可靠的水资源保障。但同时山东省的水资源管理机制和制度建设也面临着新的挑战。

(一)山东省水资源管理制度现状

面对水资源短缺的严峻形势,山东省始终把加强水资源管理作为促进水资源可持续利用的重大举措。根据山东省实际情况制定并发布了相应的水资源管理制度和办法。据《水资源动态循环管理》:

1.水资源管理体制与机构方面

目前山东省水资源管理实行的是《中华人民共和国水法》规定的“流域管理与行政区域管理相结合的管理体制”。流域管理机构包括黄河水利委员会、淮河水利委员会和海河水利委员会,分别负责各流域的综合规划、水资源管理和保护、制定防洪方案等工作。

山东省的区域行政管理由山东省水利厅统一负责,下设水资源处、农水处、水保处等处室及山东省海河流域水利管理局、山东省淮河流域水利管理局、山东省小清河管理局等工程管理局。负责山东省内水资源的统一规划、管理和保护工作。

2000年山东省实现了对地表水和地下水的统一管理。“十五”期间,水资源管理体制改革取得重大进展,目前山东省17个地级市、140个县(市、区)全部建立了水资源管理机构。共有淄博市及93个县(市、区)成立了水务局或实行水务一体化管理,占全省县(市、区)总数的66%。水资源管理成效明显。

2.水资源费征管体系方面

山东省近年把水资源费征收作为工作的重点,取得了显著成效:

(1)理顺了水资源费征收主体,明确水资源费由水行政主管部门征收。

(2)健全了配套文件,全省17个市政府都出台了配套文件和规章,明确了征收标准和分成比例,规范了缴费方式和收费程序,使水资源费征收工作逐步走向规范化。

(3)严格执行各项规定,加大了检查监督力度;山东全省新的水资源费征管机制初步形成,2003—2008年全省水资源费征收总额达39.44亿元。

(4)强化了计量信息化建设。烟台、泰安、潍坊、济宁等市积极开展取水普查活动,为开展取水计量信息化奠定了基础。

3.水资源监督管理体系方面

水资源监督管理体系是指水资源论证及取水许可制度的建立和实施。在这个方面,山东省一直走在全国的前列,已经累计发放取水许可证15万个,审验取水许可证23万多个。

青岛、济宁、淄博、枣庄等市严格水资源论证制度,制定了水资源论证取水“先客水、后主水,先地表、后地下,先中水、后淡水”的审批原则。提出“五不批”原则,即取水许可坚持未开展水资源论证的不审批、中水利用量低于1/3的不审批、以地下水为主要水源的不审批、未配套建设节水设施的不审批、废水未合理利用的不审批。

2001年以来,山东省先后对50多个大型和近百项中小型建设项目的供水水源进行可行性论证,通过论证审查,增加节水措施200余项,调整取水量超过1亿m3

4.水资源保护方面

山东省做了许多水资源保护方面的工作,主要包括以下几个方面。

(1)编制《山东省水功能区规划》《地下水功能区划》《山东省浅层地下水超采规划》《城市饮用水水源地安全保障规划》等多项规划,为水资源保护工作提供技术支撑。

(2)建立水量水质信息发布制度及入河排污口水质监测制度。山东省已经建立了1个省级和15个市级水质监测中心,28处主要供水水源地水质实现了定期监测。并定期发布《水资源公报》《水质公报》等信息,为科学管理及时提供准确的数据。

(3)加强了饮用水水源地保护工作。对供水人口在5万人以上的164处饮用水水源地进行了公布,各地对水源地划定保护范围,制定保护措施;建立了突发性水污染事件应急机制,水污染的预防和应急处置能力大为提高。

5.节水型社会建设方面

山东省采取法律、经济、技术、行政、工程及舆论宣传等综合措施,全方位推进节水型社会建设,初步建成了一条“工程体系支撑、法规体制保障、政府宏观调控、市场机制调节、注重保护优先”的节水型社会建管体系。

全省各级组建“上下一致、城乡一体、职能统一”的节水组织管理体系,目前山东省有15个市、80多个县市区成立节水管理机构。强化了政府推动和全民参与。山东全省共设立节水型社会建设试点24个,其中淄博、滨州和德州是国家级节水型社会建设试点,章丘市等21个县(市、区)是省级节水型社会建设试点。章丘、广饶、龙口等县开展了以农业节水为重点的节水工程建设活动;肥城市实施了“十百千”工程;蓬莱、临淄、沾化等县组织开展了以提高工业节水水平为重点的企业水平衡测试活动。40家企业、学校、社区和灌区被评为省级节水示范单位。各市积极开展计划用水、定额管理、总量控制工作。济南、济宁、淄博等市对企业用水按年、月下达用水计划,严格用水考核;济宁、东营、淄博、临沂等市积极投入资金支持企业节水技术改造,促进企业节水水平的提高。

建立健全了节水政策法规体系和技术规范标准。出台了《山东省节约用水方法》,下发了《关于加强计划用水节约用水的通知》;组织编制了电力、印染、造纸、纺织、化工五大工业行业产品用水定额和农业灌溉用水定额以及《山东省节水型社会建设技术指标》《山东省节水型社会建设规划》等标准、规划。各地市也相应地出台了节约用水管理办法和配套法规,使得山东省节水型社会建设工作逐步走向了法制化管理轨道。初步确立“自律式节水”机制,从2002年山东省政府135号令实施以来,全省共有1500家企业从之前的地下水供水改为地表水或中水供水。如济钢由杨庄地下水源地改用张马屯铁矿矿坑排水;泰安市自来水供水改用黄前水库供水;莱钢由水膜除尘改为干法除尘,投资1.7亿元,年节水1500万m3,吨钢耗水3.51吨,达到国际先进水平。

在各方面努力下,工业用水重复利用率、灌溉水利用系数和农业节水灌溉面积稳步提高,山东省万元GDP取水量、工业增加值取水量稳步下降。在保持GPD增速超过10%的情况下,全省水资源利用总量一直维持在220亿m3左右,连续几年实现了增产不增水,各项节水指标处于国家先列。

6.水资源规划和科研方面

山东省近年来相继完成了《城市水资源规划》《21世纪初期山东省水资源可持续利用规划》《水资源保护规划》等编制工作。同时,开展了水务管理体制改革、水资源费征收管理、全省地下水水质污染等方面的调研活动。

(二)山东省水资源管理面临的主要挑战

1.水资源管理职能交叉

虽然山东省已经实现了对水资源的统一管理,但是由于历史的原因,水资源管理仍然存在着部门职能交叉的现象,主要表现在以下几个方面:

(1)节水管理方面。山东全省17个市和140个县(市、区)共有51家节水专管机构,包括43家水利系统内的单位,水利、建设等部门都有节水方面的职能,节水管理机构职能交叉、分割管理现象依然很严重,管理体制不顺。

(2)水资源保护方面。水利与城建部门在城市规划区内地下水的开发利用与保护工作存在职能交叉,水利与环保部门在组织水功能区的划分、饮用水水源地保护、排污总量的控制等工作上也存在职能交叉。

(3)城市水务管理方面。水利与建设部门在城市防洪、城市公共供水管理、城市景观水域管理、城区河道管理、中水利用等工作中职能交叉。

(4)矿泉水、地热水管理方面。水利与国土资源部门分割的管理体制形成了“多龙管水”的局面,使得地表水、中水、客水、地下水等难以优化配置,无法建立合理的水价运行机制。目前,山东省有66%的市、县成立了水利局或水务局承担水务管理职能,但并没有真正实现涉水事务的统一管理,水资源管理的职能交叉在一定程度上束缚了水利事业的发展,难以适应市场经济的要求。

2.水资源管理方式粗放

水资源并不是取之不尽、用之不竭的,但实际中往往缺乏危机意识。导致水资源的管理方式仍然是粗放式的,缺乏严格管理的意识和手段。主要表现在以下两个方面:

(1)注重非农业取水管理而忽视了农业用水管理。近年来,山东省非农业取水基本上实行了取水许可、计量用水管理,并实行水资源有偿使用制度,而农业取水管理严重不到位,导致了农业用水利用率低和水资源浪费严重等问题。

(2)注重取水许可审批,忽略了用水过程管理。近年来,山东省各级水行政主管部门对新建项目进行水资源论证,对取水单位和个人进行取水许可管理。但只注重了对取水地点、取水方式、取水量的管理,而对许可后用水过程的监督管理还存在一定差距,导致跑、冒、滴、漏和优水劣用、高质低用的现象普遍存在。

3.水资源管理执法力度有待加强

从山东省20多年的水资源管理执法实践来看,水资源法制管理仍然存在不到位、执法力弱等现象,没有树立起水资源管理的权威性。虽然山东省水资源管理有《水法》《取水许可和水资源费征收管理条例》等多个法律法规、规章,但在有些方面与实际工作结合还不够紧密、操作性不强;水资源管理还存在机构、编制、经费等方面不到位的问题,导致管理机构不全、人员不足、配备和装备差、执法能力不强。另一方面,管理人员自身能力不强,素质不高,管理力度不够,导致管理水平低。还有些地方政府将减免水资源费作为优惠政策,以吸引投资,导致外界干预多,严重干扰了水资源管理。

4.水资源管理投入不足

水资源管理投入不足主要表现在以下三个方面:①人力投入不足,管理人员少。目前山东省17市水资源管理单位中,亟须专业人才承担水资源规划、论证评价、取水许可、节约保护、水资源费征收、水行政执法等工作。②财力物力投入不足,管理装备差。多数基层单位工作条件差,缺乏应用的设施设备,水资源费征收、取水许可管理等最基本的管理工作难以开展。③专项资金投入不足,水资源管理工作不能深入开展。水资源费应用于水资源的节约保护和管理,而许多地方把水资源费挪作他用。使得水资源规划、监测、评价论证、节水技术推广等工作难以开展。

5.水资源市场调控能力还较弱

山东省合理的水价形成机制和水市场运行机制尚未建立,水价的调控作用还没有得到充分发挥,市场调控能力还很脆弱。主要表现在以下几点:

目前山东省大多数企事业单位用水水价只包括工程水价和资源水价。对农业供水而言,水价只是部分工程水价,而没有环境水价、资源水价,直接导致了水价偏低,不利于工程的运行和维护;山东省多数城市工业和城市生活水价为2.5~3.0元/m3(包括水资源费、污水处理费),水库、灌区农业供水水价低于供水成本。水价相当低廉,水价不能充分体现水资源的紧缺程度,对节水起不到价格杠杆的调控作用。此外流域水量分配和水权确立工作尚未开展,区域地下水水权分配工作尚未列入工作日程,水权改革和水市场建立还未起步。由于水权不明晰,不同行政区域间存在着用水纷争。另一方面,水市场没有建立,水资源使用权不是有偿获取,而是通过取水许可审批取得,不利于促进节水,不能发挥水资源的最大效益。

机制不全面的情况下,会出现水资源短缺与水资源浪费并存的情况,在水安全问题日益突出的今天,有效应对水安全问题的根本出路在于水资源的制度变革。响应水危机的行为调整,既需要工程建设,更需要制度建设。过去我们应对水危机是以工程建设为中心,建设了大量水利工程和调水工程,但是资源供给总是赶不上人类的需求,水危机反而越来越突出,这表明开源的水利工程建设只能治标,节水的制度建设才是响应水危机的治本之策。

治水模式必须从过度依赖工程建设扩大供给为主转向制度建设激励节水,从单一的硬件建设(如水利设备、基础设施)转向软件建设(如制度、法制、民主、能力建设)和硬件协调发展,政府水利主管部门主要职能从工程投资优先转向制度建设、公共服务和社会管理(胡鞍钢,2004)。


[1]《山东省水资源综合规划》,2007年。

[2]《山东省水资源综合规划总报告》,2000年。

[3]《山东省黄河、淮河流域综合规划报告》,2000年。

[4]《山东省水资源综合规划总报告》,2000年。

[5]参考《山东省黄河、淮河流域综合规划报告》。