文章来源:水利天下公众号

前几期我们谈了我国水资源的一些基本情况,这节我们就谈谈我国西北水资源开发利用中的一些深度思考问题,因内容较多,将分期介绍,本期为第二期(第一期详柴尔红、薛国强:我国水资源治理深度思考之西北篇(一)),与您分享交流。

4 它山之石 可以攻玉

1982年,美国著名亚述学家雅各布森在《古代的盐化地和灌溉农业》一书中论述了5千年前两河流域南部苏美尔地区灌溉农业和土地盐化的关系。(注:亚述学系指研究古代美索不达米亚地区(包括今伊拉克境内幼发拉底河和底格里斯河中下游地区和叙利亚东北部地区)语言、文字、社会和历史的学科,因起始于对亚述文字的研究而得名。)当年苏美尔文明定居地区的土壤是肥沃的冲积粘土,但热带沙漠气候干旱少雨,蒸发量巨大。苏美尔人必须引水灌溉。然而,土壤和河水中都含有可交换的钠离子和其他盐类。通常情况下,钠离子和盐被水带到地下水层中,只要地下水位与地表层保持一定的正常距离,含钠和盐的地下水对农田并不构成危害。但是,古苏美尔人只知道浇灌而不知道土壤中的盐分必须用充足的淡水加以溶解稀释后,完全排泄出去,最后冲刷到波斯湾,才是正途,而苏美尔人并没有做到。时间久了,地下水的盐分逐年加重。当过度的积水渗入地下时,含盐的地下水位上升,在土壤的毛细管作用下强烈蒸发,使土壤盐碱化。这一恶性循环最终导致了苏美尔城市被永久放弃。底格里斯河幼发拉底河依旧流淌,苏美尔的文明却被盐碱毁灭。

水资源优化配置和综合治理(柴尔红薛国强我国水资源治理深度思考之西北篇)(1)

埃及在苏联的帮助下,尼罗河上的阿斯旺水坝拦腰截断大河,发电、灌溉、旅游之利后是更多的弊端:尼罗河水不再泛滥,由于热带沙漠更干旱、蒸发更强烈,大坝不但使土壤中肥沃的淤泥没有了,更严重的是盐分逐渐在地表积累,导致几千年都是养育文明的两岸土地严重的贫瘠化、盐碱化;由于下泄流量减少,尼罗河的三角洲地区地下水急剧下降,蒸发再加海水倒灌,三角洲地区盐碱化、贫瘠化更甚;由大坝而新增的耕地由于只灌不排,也已盐碱化了;大坝的修建使河口水量减少,导致河水对海浪的顶托作用降低,泥沙沉积量减少,海浪的侵蚀加剧,使河口三角洲海岸线退缩;大坝建成后水量减少,流速降低,由原来的流水不腐成为一潭死水,水质变差,害虫滋生;大坝建成后随水流下的营养物质减少,水生生态系统的畅通链被切断。据说埃及1000万人将不得不因为盐碱化而背井离乡,总人口9000万的这个国家,这1/9的无业可就、无家可归的人是不是会影响城市的食品供应?失业者是不是跑到开罗的街头颜色革命阿拉伯之春去了,或者偷渡地中海、忐忑不安在欧洲的路上?我国干旱地区的河套平原、宁夏平原这两个“天下黄河、唯有福套”的“塞上江南”,与灌溉同时配套了盐碱的淋溶排泄系统,才避免的阿斯旺的悲剧、巴比伦的悲剧、苏联引水开发中亚的悲剧。

水资源优化配置和综合治理(柴尔红薛国强我国水资源治理深度思考之西北篇)(2)

但是,水资源的高耗也是有目共睹的。水资源管理粗放带来的是惊人的水粮产出比。据了解,宁夏农业灌溉年引水约63亿立方米,除了排走的水实际消耗约38亿立方米,全区粮食年产量375万吨左右,相当于一立方米(吨)水换来2斤粮。而当地最费水的当属小麦,亩均用水550方,才打700斤,相当于一方水换1.2斤粮。

5 前事不忘 后事之师

1、“勿与天地争巧”

中国旅游标志—铜奔马的出土地,甘肃武威雷台汉墓。据推测:当年地下水位高,挖开墓穴,棺椁漂在水上,最后墓地只能修在地表,为掩人耳目,上面用夯土建高高的祭祀祈天擂台。墓室的中央是凸起的,若遇到上方渗水,便会向四周扩散、下渗。还有一口井,是观测地下水位的,如果太浅,就在外面下游地方挖泉沟,赶紧让水位下降,不致淹没棺椁。

水资源优化配置和综合治理(柴尔红薛国强我国水资源治理深度思考之西北篇)(3)

原本祁连山出山的水下渗,下游堆积平原下的卵石之间水饱和了,再下就露出来!从墓主人被埋进去至被发现后的1800多年时光里,古墓一直没有被地下水淹过,古井也一直没派上用场。这就是说,在这1800年里武威的地下水位一直就没有上升至古井的“警戒高度”,而1993年古井的逐渐干涸则从另一个侧面说明了这一地区的生态的变化。

水资源优化配置和综合治理(柴尔红薛国强我国水资源治理深度思考之西北篇)(4)

叠水橡胶坝水景绕城,现代化城市的绿化美化亮化水景公园

修雷台不远处的海藏公园时的1982年当地人们劳动时还有泉涌,后来铺防渗膜衬底儿。清代,武威整体的水位就已经下降,擂台那里,民勤人经常挖泉沟,水事争讼不断。清代中央就规定:武威凉州人不得填埋、耕种、建筑。1950年代后,这里上中下游修了好多水库,左宗棠收复新疆的“左公柳”干枯死亡。今天这里附近是土地财政房地产开发的高楼大厦。“工程治水”“粗放灌溉”和“土地财政”吞噬了“水润万物”的宗旨初心和使命。祁连山下来的水,原本是反复出露,不断循环的,今天的地下水几百米深!卵石之间已干透!

水资源优化配置和综合治理(柴尔红薛国强我国水资源治理深度思考之西北篇)(5)

原本的山河是:山上固体水库,蒸发量小,一旦下雨,崎岖坎坷的地形汇聚成雨水向低处渗流,山下卵石间隙沙土孔隙中是依旧流动的、蒸发小的地下水库,人类万物,以此滋生。汉代开始,中原王朝在西北地区的水资源管理,整体来说,都是粗放高耗低效的,是水越来越少了?还是人的无序开发?

2、伤筋动骨“地下水”

在我国"粮仓"黑龙江省水稻主产区桦川县,水田区地表水灌溉亩均用水1000立方米,地下水井灌亩均用水650立方米左右。地表水灌溉的水稻亩产1200-1400斤,地下水灌溉的水稻亩产1000-1100斤。折算下来,一立方地表水'灌'出1.2-1.4斤水稻,一立方地下水换来的水稻略多一些,也仅为1.6斤左右。"

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西部河套灌区是我国设计灌溉面积最大的灌区,位于内蒙古自治区西部的巴彦淖尔市,地处黄河中游,年产粮食40多亿斤,消耗40多亿立方米地表水,相当于一立方水换一斤粮。东部通辽灌区玉米产量高,以地下水井灌为主,一立方水能换7斤粮。这不得不令人担忧,地下水是"子孙水",长期用地下水灌溉已使部分地区地下水位大幅下降,将引发一系列生态问题。

再看看历来的经验如何在封闭系统中用水,用保水提高土地肥力,以确保资源利用效率和劳动生产率。庄稼人谁都知道,水与肥,是可以互补的,保住了水,就等于保住了肥。

①中耕保墒——阻断无效蒸发

“锄禾日当午”童孺皆知,若要问农民为什么要冒着炎炎烈日终日锄禾不止?通俗的回答是“除草”。实际上,除草只是较为浅显的原因之一,锄地的核心是“松土保墒”。《齐民要术》就特别强调:“锄不厌数,勿以无草而中缀”;就是说,锄地是不论次数的,没有草也要锄下去。这是为什么呢?近代土壤学揭示,土壤在过水后会形成通往地表的毛细管,还会在缩水过程中开裂;“松土”,就是切断毛细管,堵塞裂缝;从而“保墒”---抑制水分沿毛细管上行至地表蒸发和直接经裂缝蒸发。

水资源优化配置和综合治理(柴尔红薛国强我国水资源治理深度思考之西北篇)(7)

松土保墒,一般在雨后、浇水后土壤表面干燥到不泥泞时进行。用锄头在土壤表面松出10厘米左右厚的“暄土”,暄土不开裂;暄土层与下层之间的毛细管也被切断了,不再从下层获得水分,因此会迅速干燥成无水分可供蒸发的“被子”,把下层水分牢牢地“捂”住。“锄板底下有水”、“锄头自有三寸泽”就是对松土保墒功能的生动总结。

②耙耱镇压细土覆盖保墒——阻断无效蒸发

干旱缺水地区是春季最重要的抗旱措施。结合春季翻耕,用钉齿耙、镇压器、耱等机具,通过耙、耱、压等一整套有效措施,达到改善耕层结构,更好地保蓄墒情水分,减少蒸发,为作物发芽生长发育创造一个水、肥、气、热相协调的土壤环境。耙耱保墒主要在早春解冻土壤返浆期间进行。一般在土壤解冻达3~4厘米深,昼消夜冻时顶凌耙地。也可在播种前进行耙耱作业,以破除板结,使表层疏松,减少土壤水分蒸发,增加通透性,提高地温,有利于农作物适时播种和出苗。镇压最佳时期为压后表层出现一层很薄的虚土为宜,土壤过干或过湿都不宜采用。通过耙耱镇压使地块达到齐、松、平、墒、净、碎要求,土层形成上虚下实,虚土层厚8~10厘米能隔断土壤毛管水的无效蒸发为宜。俗语称“打地的磙子,提水的桶子。”

水资源优化配置和综合治理(柴尔红薛国强我国水资源治理深度思考之西北篇)(8)

我们惯常的做法是:一大帮人,大家听到了哗哗的水,看到了波光粼粼的水,然后开始水资源调配,解决水的问题。其实更多的水在潜行暗流,你听不到看不见。干旱地区干旱季节能够靠实的水,恰恰是听不见看不到的潜滋暗藏的水。中国古典农业对水采取“保”的态度,其实是面对干旱环境的被迫选择,这早就已经揭示了干旱地区、干旱季节水资源问题的根本实质和解决方法——封闭用水,无限循环。

灌溉,那是在庄稼旱足旱够,旱到中午时分枝叶萎蔫、下部都带上枯黄、逼迫之下根系足够发达时,才不得已、昂贵的、吝啬地灌水,抗不住的,任其自生自灭。

在华北是黄河大堤加高加固,“地上悬河”的水不再泛滥,这就使得地下水只有开采而无补给,土壤水库彻底干涸,导致地下水漏斗群连成片,闹水荒不得不南水北调——如果还是当初的以粟为主,就和欧洲国家种植业一样,是不需要人为灌溉的“漫坡种地,雨养农业”。

水资源优化配置和综合治理(柴尔红薛国强我国水资源治理深度思考之西北篇)(9)

黄河的地表水源已经十分枯竭了,但黄河每年还必须从原本就已经缺口很大的生态流量中“拼”出43.5亿m3来接济海河;在海河流域可利用的全部地表水源中,有1/3靠黄河输入;包括挽救“华北明珠”白洋淀,都是靠黄河输水。黄河不仅仅是一条独立的河流,而是地球大生态系统的一环、一个组成部分。黄河枯水期、丰水期也好,黄泛区也好,黄河滩涂也好,黄河改道也好,溢洪也好,绝不是黄河自己的意志决定的,也绝不仅仅是年份降水多、支流来水量大等等几个简单因素行程的因果关系。

如果我们按照防洪、治水、用水的简单思维,把黄河捆绑起来、约束起来、驯服乖顺,再不决口,再不改道,再不浑浊,那就等于隔断了黄河与自然作为一个生命体的联系,它的神经系统、呼吸系统、消化系统、能量转换系统、再生系统等等都不再与黄河互相作用,黄河即如死去一般。流域土壤无法再获得有机养分,盐碱荒滩土壤成分无法改变,本来黄河是动脉、而支流、溪水、湿地、泉水、池塘、浅层地下水等都是毛细血管,互相贯通、补充、涵养、作用,可当黄河被关在堤坝笼子里面以后,这一切都失去了存在的自然条件,大生态系统严重创伤、黄河也变成没有营养液无法活着的无生命体征的物体,福耶祸耶?

华北不仅喝断了黄河、喝干了海河、还喝尽了地下水。因为华北开采出来的地下水,毫无含糊是大水漫灌,这种粗放的灌溉使每年农田无效蒸发高达890亿m3;接近于1条黄河再加2条海河,相当于10条“南水北调”中线——这才是造成华北缺水问题的核心!北方缺水到底“缺”在哪里的根本原因。

在海河流域,地下水累计超采1000多亿m3。然而,这仍然不是真实数据,比实际情况要严重许多。单是深层地下水一项,最近20年来的超采总量就超过了1000亿m3。在浅层地下水方面更胜。应不小于1500亿m3量级。

水资源优化配置和综合治理(柴尔红薛国强我国水资源治理深度思考之西北篇)(10)

超级漏斗、地沉降、地裂缝、海水入侵、咸水下移…海河流域各类漏斗面积为9万多平方公里,每年扩张1万平方公里。辽阔的华北平原,不断扩大连片,形成举世罕见的超级地下水大漏斗群,横跨京、津、冀、鲁、豫。华北平原地面沉降面积已达6万多平方公里,天津市区下沉2米以上,塘沽下沉超过3米。大面积地沉降,还制造了奇特的“地裂”景观。任何一个有常识的人都知道,失去地下水的顶托,或地下的煤层等矿田采空后,不均质地层的陷落会传到地表。据调查,华北地区出现了500多处的“地缝”,短则数百米,长则几千米。地下水位的大幅度降落,使得淡水区被海水入侵或咸水下移(咸水下移:指因开采处于咸水层以下的淡水层,造成上层咸水侵入下层淡水层)。华北平原已有55%地区的地下水位低于海平面。河北、山东两省的海水入侵面积已达3000多平方公里;大连、秦皇岛的海水入侵面积均在500平方公里以上。咸水下移则更为广泛。更骇人听闻的是,太行山以东山前平原已有1万多平方公里的浅层地下水被疏干。疏干,就是没有了,被采空了。

水资源优化配置和综合治理(柴尔红薛国强我国水资源治理深度思考之西北篇)(11)

心中装着人民,关注着黄河的治理的毛主席,想着怎么样化害为利,让黄河造福于人民。在他的心目中,黄河是与人民与整个中华民族连在一起的。他深深地爱着黄河,爱着人民。他把人民的苦难当做自己的苦难。“要把黄河的事情办好”,这句话背后的历史沉重和今天的现实困境远超出一般想象:世界上好多河流都会泛滥的,中国的黄河泛滥不起;世界上所有的河流都是在地表冲刷出深沟汇水入海,唯有黄河是“地上悬河”;世界上好多河流水体都会有污染,中国的河流水体污染不起;好多地方存在地下水超采,紧靠大河的华北平原竟然是全球最大的地下水超采“漏斗区”,全世界绝无仅有!

目前,把南水北调当成挽救华北的最后稻草,假如遇到冬季连长江、汉江都无水可调,或者其他意外,对于自身已经没有了地下水储备的华北来说,那密集的人口,那密集的城市,那已经发达的经济,已经取得的成果,算是什么呀?或将付之东流,“命悬一线”!

6 结语

与一百年前的美国崛起相较,中国内部的资源并不像美国那般充足,不足以支撑中国成长为世界第一大经济体,而这种资源限制,也是中国自身发展进程面临的最大挑战。“人均水资源”“亩均水资源”其意义是否科学全面?因为某种程度上,在特定空间和时间条件下,水是动态流动的,是可重叠资源,是可重复的资源,是无限循环、无限重复利用的资源,不像土地、矿产资源,是静态的不可重叠的。我们首先必须在中国的水资源战略上因地制宜的扫清认识上的误区和意识上的障碍。

水资源优化配置和综合治理(柴尔红薛国强我国水资源治理深度思考之西北篇)(12)

瑞典斯德哥尔摩国际水资源研究所水文学家马林·福尔肯马克于1995年首次提出“绿水”概念,即“土中能否蓄存住水才是根本”。它拓宽了传统水资源的范畴,更新了水资源的思维,引起科学界对水资源概念和水文功能的重新思考,在水资源越来越匮乏的严峻情况下,从“绿水”概念出发,可以看出“水土保持”概念的全面性,也更加明确了保水的思路和方法,为全面做好水土资源保护提供了理论基础,水土保持中“保水”的对象就是绿水。所谓“绿水”,主要是指植物根系部分的土壤存储的水,即源于降水、存储于土壤的水。“绿水”概念是相对于河流、湖泊和地质蓄水层及水库中的“蓝水”而言的。在某一流域中,“绿水”的循环供给陆生生态系统,“蓝水”的循环供给水生生态系统和人类的用水需求。“绿水”的循环反映了自然界“土壤-植物”生态系统的用水循环。“蓝水”在地表和地下地质层储存流动。简单地说:“绿水”是指不可见的土壤水,就是“地脉”“土壤的墒情”。“蓝水”是指波光粼粼看得见的水。

水资源优化配置和综合治理(柴尔红薛国强我国水资源治理深度思考之西北篇)(13)

黄土高原400左右的降水量,不灌溉的柠条20厘米左右。而在瑞典,100毫米的降水量不灌溉的柠条能长到3米左右。中国53%国土面积是干旱半干旱地区,但在“绿水”的研究认识上、管理使用上,非常落后,非常粗放。2009年4月20日,英国《自然》杂志援引福尔肯马克的话说,“绿水”对干旱地区的水安全和粮食安全至关重要。发展中国家、美国西部等缺水地区,需要重视“绿水”管理,致力于土壤水保持以及更有效地保护干旱期的农作物,这样才能有效提高粮食作物产量。福尔肯马克说,世界上河流、湖泊、水库和地下蓄水层中的“蓝水”只占世界淡水资源的40%,在干旱地区就更少。要解决干旱地区的水危机就要管理好“绿水”:使雨水渗透到土壤中去并能被植物根吸收,防止无效蒸发,使土壤保持充足的水分。福尔肯马克提出的建议包括:普及“绿水”概念,收集雨水以便在作物生长期遇到干旱时使用,深种作物和梯田耕作,以及改浅耕为深耕等。

水资源优化配置和综合治理(柴尔红薛国强我国水资源治理深度思考之西北篇)(14)

干旱半干旱地区、10个月漫长干旱季节的华北地区,大规模修工程建水库,衬砌渠道,大水漫灌,湿地公园,水景湖泊等等都是把“绿水”变成了“蓝水”白白蒸发了。这些,和古老东方世世代代人们的曾经经历、感受、体验,完全一模一样——村夫野老牧人,都知道“有了水,赶快存在地缝里。”我们的不少业内人士,仍是闭门造车,只知道文字、书本、资料、论文,空荡荡的眼睛只盯着波光粼粼的蓝水,就想着狠使劲,把“绿水”变成“蓝水”,思想是一切的引领,这亟需治水理念的转变。

“水土”是有生命的,存在亲和、融合、相谐、相容、互补关系。“一方土容一方水”,有的地方引水灌溉就成为良田,有的就成为盐碱地。比如宁夏平原,原来的盐碱地经过含泥沙的黄河水,引黄灌区造就了数十万亩稻田。但黄河中下游有的地区黄河漫过就成为盐碱地。低下的用水效率,粗放的水资源管理,僵化的治水思路,落后的水环境保护的机制,匆匆忙忙奢谈“调水”?在楼兰发现了灌溉渠道,汉代带去了农耕文化,灌溉技术把草原变良田,却用干了水资源,耕种导致瘠薄的土被风蚀,有学者认为,农耕文化侵略草原文化导致楼兰消失......灌溉导致不恰当的农业种植作物改变,最终导致水资源枯竭。这些都值得我们深思,是不是什么地方都能通过长距离引水改造自然环境?

水是生命之源、生产之要、生态之基。自十八大以来,河长制、湖长制等一系列措施和政策的出台,“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”十六字治水方针和水利改革发展总基调对水利工作的新要求,无不彰显着党中央对水生态事业的重视。“建设幸福河湖,促进人水和谐”。河流生态系统和人类社会经济发展是一对矛盾,在人类经济社会发展和人类认识自然的进程中,河流生态系统一般要经历基本平衡、退化、恢复的过程,因此“幸福河”实际上是人与河流相互博弈的过程,我们需要做的就是尊重自然,顺应自然,适应当地降雨、地形、地质,因地制宜地进行水资源开发与利用,使其生生不息、奔腾永续;服务社会、造福人民。

7 致谢

本文撰写过程中,得到国际水生态安全中国委员会主席刘亚军老师,吉林大学张文卿老师,安徽省水利厅原科技处处长刘海声老师等诸多专家、学者的真知灼见、交流探讨与指导。在此,对诸位老师的帮助与指导一并致以崇高的敬意和诚挚的谢意,也希望有更多的专家学者一同交流、探讨,为中国的水资源科学开发、合理利用献言献策,谢谢!

文章来源:水利天下公众号

原文链接:柴尔红、薛国强:我国水资源治理深度思考之西北篇(二)

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