第3章水库大坝与水资源配置

1第3章中国水库大坝与水资源配置水利部水利水电规划设计总院水资源是基础性的自然资源和战略资源。降水时空分布不均、河流自我调节能力不足、水资源与人口、耕地分布不匹配等特点，决定了中国必须通过修建水库大坝等水资源调配工程来调控水资源时空分布、优化水资源配置，提高区域水资源承载能力。水资源禀赋不优越，水资源调蓄能力不足，加之人口持续增长、人民生活水平不断提高和社会经济持续快速发展对供水量、供水过程和供水保障程度的要求越来越高，水资源供需矛盾日益突出。为合理、有序开发利用水资源，有必要全面系统分析和评价中国水资源的形势，制定全国和流域水资源综合规划，构建流域和区域重大水资源配置工程总体格局，为国家经济社会发展提供水资源保障。水库大坝的建设还将是未来实现水资源合理配置、处理和减轻中国所面临的问题和挑战的有效途径。一、中国水资源特点中国地处欧亚大陆东部，太平洋西侧，南北跨度大，东西距离长，各地气候条件迥异；地势西高东低，其间山地、盆地、平原相间分布，地貌构成复杂；特定的自然地理条件决定了中国各地水循环特点差异显著，导致水资源时空分布很不均匀，水资源分布与人口、生产力布局以及土地等其他资源不相匹配。1、水资源人均占有量少，且年际、年内变化大中国水资源总量较大，为2.8万亿m3，但人均、亩均水资源2占有量远低于世界平均水平，人均水资源量不足2100m3，约为世界平均值的30％，耕地亩均水资源占有量1500m3左右，约为世界平均的一半。受季风气候影响，中国是世界上中低纬度降水和河川径流年内集中程度高，年际变化较大的国家之一。大部分地区降水和水资源年内分配不均，全年降水量、河川径流量的60%～80%集中在汛期，遭遇大水年份则更为集中，特别是北方一些地区，年径流往往由几次或一次降水形成。同时，中国的降水和径流的年际变化十分显著，南方地区最大和最小年降水量一般相差2～4倍，北方地区一般相差3～6倍，而河川径流量最大和最小年份可相差10～15倍以上，且往往出现连续丰水和连续枯水年的情况，导致枯水年份特别是连续枯水年水资源供需矛盾非常突出。如松花江、海河和黄河区均发生过7年以上的连续枯水年段，最枯年份水资源总量仅为平均年水资源总量的41%～67%，连续枯水年段水资源总量与多年平均水资源总量相比，累计减少水量达3501亿m3、681亿m3和763亿m3。南方地区也曾出现连续3～6年的枯水年段，造成局部地区甚至全流域的水资源形势紧张。此外，中国平原区地下水资源量的58%由降水入渗补给形成，地下水资源也会随着降水和地表水补给量的变化而变化，特别是遇枯水年以及连续枯水年，其补给量会显著减少，加之用水紧张，开发利用强度加大，地下水位大幅度下降。水资源显著的年际变化以及年内高度集中，导致中国水旱灾3害频繁，也导致天然来水过程与用水需水过程不相匹配。如工业和城市生活供水需要一个基本平稳的供水过程，而农业灌溉需水高峰往往出现在来水较枯的时段。为有效减轻水旱灾害，调节天然来水过程满足经济社会用水要求，中国绝大部分地区均需要修建水库大坝来调蓄天然水资源。2、水资源分布与经济社会发展格局不相匹配中国水资源的分布总体上是南方多、北方少，东部多、西部少，山区多、平原少。水资源的分布与经济社会发展格局严重不匹配。以南北方而言，北方地区人口、耕地面积和GDP分别占全国的46%、60%和45%，但水资源量仅占全国的19%,属于水资源贫乏地区，其中黄河、淮河、海河水资源量仅占全国的７％，耕地面积占全国36%，人均水资源量不足450m3，是中国水资源供需矛盾最为尖锐的地区。南方地区人口、耕地面积和GDP分别占全国的54%、40%和55%，水资源量却占全国的81%,总体属水资源相对丰富的地区，但是，南方地区的水资源有25%都集中在西南诸河区，其耕地面积占全国的3%，水资源量却占全国20%，是北方地区的110%，由于河流切割深，水低地高，用水却较为困难。以东西向而言，中国特殊的气候以及地形地貌特征，江河大多数由西向东流，水量大多来自上中游地区，而大量人口和主要用水地区均集中在流域中下游地区。同时，中国水资源大部分由河川径流量组成，河川径流量的93%产自山丘区，平原区产水量较少，4而平原区往往人口稠密，城市集中，灌区密布，又是主要用水地区，其供给水源主要利用外来水源，一般均需通过流域和区域水资源的合理配置才能满足经济社会发展和生态与环境改善的要求。中国水资源分布与经济社会发展格局不相匹配，使得区域间水资源条件差异很大，水资源供需矛盾尖锐，要解决水资源空间分布不均的问题，仅仅依靠河流的自然调蓄是根本不可能的，必须进行水资源的合理配置，通过修建水库大坝和跨流域调水工程来实现。二、中国水资源开发利用现状截止2008年，中国已建成各类大中小型水库8.6万多座，总库容达到6924亿m3，水库工程作为国民经济的重要基础设施，为保障经济社会发展发挥了巨大作用。但是，与国民经济发展、人民生活水平提高、生态环境改善的需求相比，水资源安全保障能力还存在较大差距，调蓄和调控能力不足，缺水情况长期存在，干旱缺水不时发生。1、开发利用现状2008年全国总供水量为5910亿m3，其中地表水供水量为4796亿m3，占全国总供水量的81%。在全国地表水供水量中，水库大坝供水量仅占34%。根据2000～2008年同期本地供水量和水资源量资料，全国水资源开发利用率为21%，地表水资源开发利用率为18%。北方5地区水资源开发利用率平均为50%，平均地表水资源开发利用率为38%，海河区、黄河区和辽河流域分别为76%、63%和59%；南方地区水资源开发利用率和地表水资源开发利用率均为14%。2、现状缺水状况中国现状缺水主要表现在两个方面：一是由供水不足造成的缺水，直接影响居民生活质量和正常经济社会活动的合理用水需要；二是为了弥补供水不足和保障发展，通过超采地下水和挤占河道内生态环境用水。根据对各流域和各地区供需平衡分析，多年平均情况下，全国因供水不足而形成的缺水为189亿m3，其中城镇生活及工业未满足的供水为22亿m3，农业为167亿m3。现状开发利用水平条件下，由于过度开发利用水资源，超采地下水和挤占河道内生态环境用水，多年平均水资源缺口为347亿m3，其中地下水年均超采量为215亿m3，年均挤占河道内生态环境用水量132亿m3。多年平均情况下现状全国缺水状况见表1。表1多年平均情况下现状全国缺水状况（亿m3）分区供水不足形成的缺水地下水超采挤占河道内生态环境用水总缺水量全国189215132536松花江区1025-35辽河区12161341海河区109222124黄河区48222695淮河区34332794长江区285-33东南诸河区81-96珠江区162-18西南诸河区7-7西北诸河区17204582北方地区130207132469南方地区598-67在全国现状多年平均总缺水量中，北方地区多年平均缺水量为469亿m3，其中供水不足130亿m3，不合理用水挤占生态环境用水339亿m3，主要表现为资源性缺水和对水资源的不合理开发利用，其中黄河、淮河、海河、辽河4个水资源一级区总缺水量占全国总缺水量的66%；南方地区缺水量为67亿m3，主要表现为工程性缺水，部分地区存在资源性缺水。由水资源开发利用现状和缺水状况可以看出，目前中国水资源开发利用的基础设施建设滞后于经济社会发展的需要，许多流域和区域的骨干水资源配置工程还没有建设，尚未形成水资源合理配置的格局，供水体系不完善，以小型分散为主体的水资源基础设施供水和调蓄能力难以满足经济社会发展和生态环境修复与建设对水资源的需求。在地表水供水设施中，引、提和调水工程的供水能力占地表水总供水能力的66%，水库大坝的供水能力仅占总供水能力的34%，而其中中小型水库和塘坝工程的供水能力占到了68%，这些工程往往由于调蓄能力小、控制程度低，其供水保障程度相对不高。同时，许多城市和重要工业区供水水源单一而脆弱，供水保障程度低，一遇干旱就难以维持，许多灌区面临水源变化与枯竭，开发利用不合理，难以充分发挥其效益。三、中国水库大坝的探索与实践7水库具有防洪、发电、灌溉、供水、航运、养殖、旅游、改善生态环境等多种功能，尤其是大型水库，更是集多种服务功能为一体，是调控水资源时空分布、优化水资源配置重要的工程措施，在防洪、灌溉、供水以及应对突发事件等方面带来巨大的社会效益和经济效益，还可对流域资源、环境、生态系统产生有益的调节效果。水库的建设开发在中国经济建设过程中处于非常重要的地位。早在两千多年前，中国就开始了闻名于世的都江堰等水利工程的建设，开始意识到利用水库大坝工程趋利除害的综合效益。在多年的水库大坝建设、运行和管理过程中，也积累了许多宝贵的经验和理论，对其社会经济效益以及生态环境影响有着客观而科学的认识。当今，长江三峡、黄河小浪底等水库大坝的建设和综合效益的发挥，对中国经济、社会、环境协调发展的影响和地位也已日趋显现，是中国在水库大坝建设上的有益探索和实践。1、提升流域整体协调发展能力的实践——长江三峡工程长江三峡水利工程，依托大型水利工程的强大功能，提升了流域整体协调发展能力。三峡水库拥有世界上最重要的防洪功能、最大的发电功能以及最大的船闸，工程建成后将直接保护下游富饶的江汉平原和武汉等重要城市，避免其遭受严重洪灾损失；提供的清洁能源相当于累计减少使用3400万t标准煤、减少排放7480万t二氧化碳和68万t二氧化硫；极大改善素有“黄金水道”之称的长江干流的通航能力，运输成本可降低35％～837％。同时，三峡水库利用其巨大的库容，可在长江最枯季节向中下游补水，缓解供水和生态的矛盾。长江横贯中国东西，自三峡工程开工建设以来，因其在防洪、发电、航运、供水等方面巨大的功能，保证了中下游江河安澜，促进中国中东西三大地带间的协调发展发挥了重要作用。2、恢复河流生态功能的实践——黄河下游小浪底水库黄河以占中国2.5%的水量，为占中国8.7%的人口、12%的灌溉面积、7%的经济总量提供水源，水资源供需矛盾十分突出，水少沙多，淤积严重，是世界上最著名的地上悬河，河流功能基本丧失。小浪底工程建成投入运行后，黄河不断流、河床不抬高作是水库运用的主要目标，水库不仅需要发挥防洪、发电、供水灌溉的作用，同时需要在恢复河道生态功能等方面发挥重要作用。从1999年开始，黄河实施水量统一调度，进行了大规模调水调沙的试验，下游河床得到有效冲刷，大大提高了黄河下游安全行洪的可靠度，保障黄河下游已连续9年不断流，河道功能全面恢复，黄河河口三角洲湿地生态环境有效改善。在恢复下游河道生态功能的同时，对下游区域人民的正常生产生活所发挥的保障能力也大幅度提高。3、建设生态环境友好工程的实践——新安江水库、二滩水电站大坝水库与流域、区域和谐发展是国际坝工界普遍关注的问题。如何通过环境友好的水库工程建设，将工程对环境的不利影9响降到最低，同时充分发挥水库再造新环境的功能，创造人水和谐，改善生态环境，是大坝建设的重大课题。新安江是中国南方一条重要的河流，流域跨越安徽和浙江两省，降雨丰沛但时空分布不均匀，汛期经常洪水泛滥，枯水期却供水困难。为解决流域防洪、发电和供水问题，修建了新安江水库，水库建设并没有破坏新安江的生态，反而创造了一个巨大的人工湖泊，即千岛湖。水库库容216亿m3，具有显著的发电和防洪效益，而且建库数十年来一直保持优良的水质，风景优美，成为中国著名的国家5A级风景旅游胜地。二滩水电站位于中国雅砻江下游，是20世纪中国建成投产的最大水电站。在整个工程建设的各个阶段，始终坚持生态环境和流域经济社会协调发展的目标。电站投入运行后不仅实现了巨大的发电、防洪、航运、旅游等效益，支撑了当地经济社会的发展，还具有显著的生态环境效益，区域生态环境质量较建库前得到了明显的改善，于2006年获得了中国建设项目环境保护的最高奖“国家环境友好工程”奖。4、水库大坝安全建设和运行的实践——紫坪铺水利枢纽工程紫坪铺水利枢纽位于岷江上游，库容11.12亿m3，主要功能是防洪、供水和发电。该工程2000年开始建设，2006年投入运行，工程建设和运行中，始终把