特殊的地理条件和气候特征决定了我国是一个干旱及旱灾频繁发生的国家。长时间的持续干旱,不仅严重影响了人民生活和各行各业的正常用水需求,而且对生态系统和环境造成了强烈的冲击和破坏,导致了城市供水限时定量,农村饮水困难,粮食大面积减产,江河断流、湖泊干涸,植被大面积死亡,沙尘暴频频发生……应对频频发生的干旱,减少旱灾损失,是我国要实现全面建成小康社会目标必须面对和解决的问题。
一、干旱引发的灾害是我国从古到今必须面对的最严重的自然灾害之一
中国的自然灾害包括水灾、旱灾、地震、台风等,在所有的自然灾害中,影响面最广、最深远、最严重的灾害就是旱灾。与其他自然灾害相比,旱灾具有以下几方面的特点:
一是发生频率高。历史旱灾记载始于公元前206年,从那时起到1949年的2155年间,我国发生较大旱灾有1056次,平均每两年发生一次。据对近500年(1490~1990年)的统计,我国黄淮海地区大旱以上等级的干旱重现频率较高,黄河流域重现率为26.9%,海河流域为30.3%,淮河流域为33.6%。新中国成立以来到2002年的53年间,全国或部分地区旱情较严重的有36年,出现频率接近70%,我国似乎进入了干旱发生频率较高的时期。
二是影响范围大,持续时间长。历史上,我国大范围、连年持续干旱的情况屡屡发生。如,明崇祯十年至清顺治三年(1637~1646年)发生了最严重的干旱,干旱范围包括了现在海滦河流域、黄河流域、淮河流域、长江中下游地区的20多个省(自治区、直辖市),旱灾遍及大半个中国,持续时间接近10年,北方多数地区连续干旱4~8年。西北地区1928~1932年的大旱灾,持续时间4年。新中国成立后,1959~1961年连续3年干旱,灾害先后影响到我国19个省(自治区、直辖市);1972年全国干旱少雨,重灾区为京、津、冀、陕北、辽西、鲁西北等。20世纪80年代以后,我国华北地区持续偏旱,进入90年代,干旱从华北平原向黄河上中游地区、汉江流域、淮河流域、四川盆地扩展。持续的干旱,尤其是黄河、海河、淮河枯水期的同时遭遇,给我国造成了极大的损失和影响。
三是危害大,后果严重。历史上,旱灾造成的损失和后果是极其严重的。新中国成立以后,我国的抗旱灾能力不断增强,但如果处理不当,后果也将是非常严重的。
我国干旱问题的易发性、持续性、广泛性和危害性,决定了解决干旱问题的复杂性和艰巨性。缓解干旱引发的损失是我国当前乃至今后很长一段时间必须面对的艰巨任务。
二、目前我国抵御干旱的能力还相当脆弱,提高抗旱能力任重道远
新中国成立以后,我国修建了大量的水资源利用工程,提高了抗旱减灾能力。由于制度的优越性、综合国力的提高和水资源利用能力的增强,干旱造成人口大量死亡的概率在不断降低,干旱对我国的危害方式和影响程度出现了很大变化,而干旱造成的经济损失、影响人口的绝对数量、农业受灾面积、成灾面积、粮食减产量等都呈增加的趋势。
据统计,1950~1999年,全国农作物年均受灾面积2180万hm2,成灾面积839万hm2年均减少粮食产量1237万t。
我国城市供水安全和农村用水安全抵御干旱冲击的能力还很弱。全国现有的668座城市中,近400座缺水,比例高达60%。在这些缺水城市中,有相当部分属于资源型缺水城市。另外,我国一些城市的供水体系极其脆弱,有的城市供水水源仅仅依靠一座水库或一个湖泊,水源单一;有的城市靠远距离调水解决,供水系统安全隐患很大。我国许多农村用水的保证率较低,遇到干旱年,大量的农村人口用水困难。
造成这种情况的原因是多方面的,有自然条件恶劣的原因,也有经济社会发展的原因。我国幅员辽阔,降雨时空分布不均,水资源分布与经济、人口、土地的分布不一致,干旱问题的解决难度大、方法少、成本高。新中国成立后,我国北方地区尤其是黄淮海地区修建了大量的水库、塘坝等水源工程,但大多数北方河流水系发源和流经贫水地区,一旦出现干旱,往往出现资源型缺水,河流干涸,水库蓄不到水,地下水得不到补充,即使有工程也无水可供。由于技术、经济条件的限制,进行长距离的调水工程建设需要一个过程,实现全国范围内的水资源优化配置还需要做长时间艰苦细致的工作。随着社会的发展,经济总量的增加,同样的干旱造成损失的绝对值必然增大。改革开放以来,我国城市化发展迅速,新增的供水能力大部分都提供给了城市,北方许多原来为农业供水的水库转供城市,农业灌溉供水的净增长率增长缓慢。在广大农村,由于农村生产关系的变革,农产品价格持续低迷等原因,作为农业命脉的水利工程,不再像以前那样受到普遍重视,这也直接影响了农村抗旱能力的提高。
三、干旱对生态系统和环境的影响必须予以高度重视
从20世纪80年代到现在,我国北方地区长时间的持续干旱,对生态系统和环境的影响极其严重。干旱发生时,往往是城市生活和工业用水挤占农业灌溉用水,而农业灌溉用水又挤占生态用水和环境用水,生态系统和环境受到的影响和冲击最为严重。
从自然角度来看,对生态系统和环境造成影响的干旱类型可分为两种自然型干旱:
一是永久性气候干旱。这种干旱主要出现在我国年降雨量小于400mm、干旱指数大于3的干旱和半干旱气候区。
我国降雨量的地区分布与地形地貌有明显的相关性。年降雨量总的趋势是由东南向西北递减,山区多于平原,山区的迎风坡多于背风坡。我国400mm年降雨量等值线,大体上始于东北中俄边界,止于中尼边境,由东北斜贯西南。这条等值线的以西以北属于干旱区和半干旱区,面积约占我国总面积的45%。而干旱指数大于3的地区也大多分布在我国的干旱或半干旱地区。该地区降雨稀少,水资源的承载力较低,自然地貌一般是草原、戈壁和沙漠。农业和其他经济活动大多集中在河流流经的地区,河流的水源补给一般靠附近的高山融雪和降雨。永久性气候干旱区年降雨量的多少,直接影响到草原和绿洲的生态系统;山区型河流径流量的变化和人类用水量的多少,直接影响人工绿洲(包括农田)和天然绿洲的面积和比例。该地区许多地方有机质土层较薄,风力大,蒸发强烈,气候恶劣,一旦出现植被大面积死亡,土地沙化,草场退化等问题,恢复和治理是非常困难的。
二是偶发性气候干旱。这是指在降雨丰沛地区,由于气候的随机波动引起一定时段降雨偏少和径流偏枯而导致的干旱缺水。在我国年降雨量大于400mm、小于800mm的半湿润地区,受降雨的随机性波动,发生偶发性气候型干旱的概率很高。我国黄河流域、淮河流域、海河流域的广大地区,除淮南、苏北外,均位于南北气候分界线的淮河、秦岭以北,属于半湿润地区,极易发生偶发性气候干旱。从自然角度来看,该地区降雨相对较丰,干旱对生态系统的影响一般不会造成趋势性不可逆转的后果,即使是重旱情况发生,遇到丰水年或者连续丰水年,生态系统一般可以修复。
对生态系统和环境影响的干旱还有人为经济型干旱。这是指人口增加、经济社会发展对水资源需求量急剧增加引起生态系统和环境的用水量减少而造成的。
干旱对生态系统和环境的影响往往是自然型干旱和人为经济型干旱共同作用的结果。为了减少干旱造成的经济损失,人们采取了筑坝建库,开渠引水,打井开采地下水等措施,增加了人类取用水的能力。这些措施必然导致水分循环中的垂向流动增强,水平流动减弱,水量平衡系统中的径流量趋于减少,蒸发量趋于增加,使水量平衡系统由开放型向封闭型转化,区域呈现干化趋势。
另外,在永久性气候干旱区,如果过度放牧,大量开荒灌溉,农业灌溉用水量大量增加,必然导致天然植被面积减少,自然绿洲萎缩,草场退化,土地沙化,沙尘暴频繁。黑河流域、塔里木河流域就有类似的深刻教训。据统计,目前,我国沙化面积已经扩展到174.3万km2,占国土面积的18.2%,而且年扩展速度由20世纪70年代的1560km2增加到90年代末的3436km2,年扩展速度呈明显增加趋势,土地沙化的面积大多数集中在我国的干旱或半干旱地区。
在偶发性气候干旱区,如果水资源被大量开采为农业或城市用水等,必然导致湿地面积减少,江河断流,地下水超采,地面下沉。在我国北方地区,如松辽平原、海河流域、黄河流域东部、淮河流域部分地区,长时间过度抽取地下水,导致了地下水水位持续降低,形成大面积的地下漏斗区,地下水水质恶化,地面沉降,沿海地区海水入侵,有些地方的地下水甚至被抽干。这些都是生态系统和环境恶化的表现。
四、采取综合措施,减少干旱造成的损失,促进人和自然的和谐共处
干旱问题影响到方方面面,必须采取综合对策,需要从人、经济、生态、环境的和谐发展来构建水资源的合理配置体系,从开源、节约、保护的齐抓共管来构建水资源的平衡体系,从工程措施和非工程措施相互配合来构建降低旱灾损失的保障体系。
1.在各种用水需求之间,合理配置水资源,维持生态、环境的用水需求,保持人、经济、社会、生态、环境的和谐
在各种用水需求中,生态、环境用水属于弱势用水,而农业用水属于相对低效用水,极易受到侵害。因此,进行水资源配置时,生态、环境、农业灌溉的最低的合理用水需求应当受到特别的关注和重视,这不仅涉及粮食安全,而且事关可持续发展。
要通过国家、流域、地区的三级水资源综合规划,解决水资源在不同流域间、流域内不同省之间、同一地区的不同行业间的合理配置和初始水权等问题。各地区要根据水资源的状况和所能使用的水权,合理确定经济社会的发展规模、发展模式、发展目标和发展方向。
2.要对大气水、地表水、地下水、土壤水进行全面的开发、利用、节约和配置,保障水资源的供需平衡
受经济和技术条件的限制,目前所能开发用于集中式供水(如工业、生活、农业灌溉)的水资源只能是地表水和地下水。在进行水资源配置供需平衡分析时,考虑和关注的也往往只是地表水和地下水,很少考虑空中水和土壤水。
空中水汽数量巨大,进行增加空中水汽利用的研究可能是一个令人鼓舞的课题。一种途径是增加空中水汽的含量,进行人工造雨、造雪。另一种途径就是在云层条件较好的情况下,采用人工影响天气技术,增加降雨。在我国一些地方,将降雨催化剂通过高射炮发射、飞机和火箭播散、气球携带、高山基地施放等手段,进行人工降雨,取得了一定的效果。
减少水资源(主要是地表水和浅层地下水)的无效蒸发是增加可以利用水资源量的另一途径。如在北方地区,有条件地部分废除平原水库、鼓励兴建地下水库、地表水地下水联合调度、优先使用地表水、农业适时灌溉、北方地区开发农业保墒免灌技术等,可有效降低水的无效蒸发。
土壤水是由天然降雨或灌溉等补给的巨大的天然水库,可以直接被植物的根系吸收利用。所谓自然界具有生态自我修复能力以及旱作农业,靠的都是降雨而形成的土壤水。我国华北地区,在水资源开发利用程度很高、地下水连年下降的情况下,生态植被没有大面积死亡,靠的也是土壤水。
3.减少旱灾造成的破坏和损失,必须工程措施与非工程措施联合运用
目前,我国的水资源开发利用量约占水资源总量的20%,还存在一定的潜力。但是,各流域开发利用水平极不平衡。据统计,1994~2000年的7年间,黄淮海流域水资源开发利用率已经超过了70%,其中海河、黄河超过了80%;而长江、珠江、西南诸河等流域水资源的开发利用程度却很低,存在较大的开发利用空间。另外,雨洪资源的开发利用、污水资源化、海水利用等方面,还有许多工作值得去做。水资源工程投资大,建设周期长,必须全面规划,适度超前,不能临渴掘井。
我国水资源的地区分布与土地资源、人力资源、经济资源、矿产资源的分布不尽一致,尤其是水资源与土地资源分布的不一致(总的来说,北方水少地多,南方水多地少),尽管当今交通、信息传递、物流异常便利,资金、人才、能源等可以非常方便地流动,但是由于土地资源的不可流动性和业已形成的经济和产业布局,大规模水资源调配工程的修建已成为必然。但是,调水工程的规模应受到严格限制,因为长距离调水不仅存在着系统风险且经济成本巨大,对国民经济的发展有着直接的影响,而且由于降雨的丰枯存在周期性和波动性,调水工程存在着一定的经济风险。
对于应急性临时抗旱工程的建设,也必须进行成本效益分析,尤其是对于抗旱保粮食的工程。当干旱发生时,许多抗旱工程措施,如打深井、调水等,从一定意义上讲,可能是在掠夺生态用水或环境用水。
在加强防旱工程措施建设的同时,必须采取必要的非工程措施,主要包括防旱规划、应急预案和应急管理、旱情监控、信息研究与旱情预报、旱灾救助、公众教育等。
干旱的救助也是非工程措施的一个重要内容。即使是非常完备的预防措施,也不可能完全抵御干旱的风险,干旱发生时,对于受到重大冲击和影响的行业或个人,要给予必要的救助。要建立由各级政府、银行、保险等各方面参与的救助网络,发挥各方面的积极性,共同应对干旱的影响。
应对干旱问题是一项社会性工作,通过必要的公众教育,提高公众防旱减灾意识也是非常必要的。总之,我们要通过发挥各级政府、企业、社团、集体、个人等方方面面的作用,加强全社会抵御干旱的能力。