1、華北地區水循環與水資源安全    摘要：本文以海河流域為重點對象，通過國內外學科前沿進展綜述，指出華北地區缺水及其導致的生態環境惡化問題背后的自然和人文因素作用與發展演化的背景，強調高強度人類活動作用下的水循環基礎研究的重要性，提出華北地區水資源安全的水循環基礎與應用問題研究的若干建議與思考。研究自然和人類活動雙重作用下的華北地區水循環過程，水體運動與污染物質輸移及其與生態環境演變耦合機制，闡明華北地區“河道斷流，水體污染，濕地消失，地下水枯竭”的成因規律，特別是人類活動的驅動分量，提出生態環境修復的理論基礎，不僅對變化環境下流域水環境演變的地學基礎科學

2、前沿研究有重大的學術價值，而且對中國可持續發展和社會進步具有重要的戰略意義。 關鍵詞：水循環 水資源 水安全 華北地區 生態環境變化 1. 華北地區嚴重的水問題華北地區是我國政治、經濟和文化的中心。華北平原2000年人口4.37億，占全國34.8%；gdp3.13萬億元，占全國32.3%；農業灌溉面積3.46億畝，占全國42%。但是，它也是我國水資源供需矛盾十分突出的地區1-4。海河流域多年平均水資源總量約為419億m3，人均水資源占有量僅為335 m3，不足全國1/6，世界的1/24。從自然背景看，華北地區十年九旱，尤其1972、1999、2000年華北大旱，出現了嚴峻的缺水局面，不得不采取

3、“棄農、壓工、保生活”的供水措施。從人文背景看，華北地區尤其是海河流域，人類活動強度之大、水資源開發利用程度之高為舉世矚目。20世紀60年代，大力開展水利工程建設，開發利用地表水資源；70年代后尤其1972年大旱，流域地表水不足，開始爭奪地下水。90年代，隨著社會經濟發展人口的增加，水資源嚴重不足導致超采地下水、爭奪雨水。按照國際標準，合理的水資源開發利用程度一般為40%左右。然而，目前海河流域的水資源開發利用程度已經超過了90%。高強度的水資源開發利用導致該地區水資源供需嚴重失衡。目前，海河流域河川徑流衰減十分嚴重。地下水虧空接近900億m3。現狀年缺水80多億m3，主要靠超采地下水和利用不

4、合標準的廢污水來解決。 水資源的短缺不僅影響國民經濟發展，而且還導致華北地區尤其是海河流域嚴重的生態環境問題3。突出表現在：1.1 山區來水大量減少，水資源量衰減嚴重以首都北京市供水水源地的密云、官廳水庫為例，官廳水庫1955-1984年期間平均來水量11.3億m3，但到1985-1995年期間平均來水量已衰減到2.7 億m3，僅為前者1/4。兩個時期的流域平均降水量卻相當（407.5mm）。密云水庫來水減少的趨勢也十分嚴重，相比1960-1979年段，1980-1997年的平均來水量已減少了4億m3。山區水源地來水量的大量減少，給城市和中下游地區的生態環境和社會經濟發展帶來極大的危害。1.2

5、 地下水過量開采，部分地區已經枯竭到目前，華北城市化地區地下水超采嚴重，范圍已近9萬km2，占平原面積的70%。已分別形成了以北京、石家莊、保定、邢臺、邯鄲、唐山為中心，總面積達4.1萬km2的淺層地下水漏斗區，其中1萬km2范圍的含水層已疏干；形成了以天津、衡水、滄州、廊坊等多個城市為中心、面積達5.6萬km2整體連片的深層地下水漏斗區。地下水枯竭直接威脅華北城市平原地區的安全用水儲備，同時引起嚴重的地面沉降、海水入侵，情況十分危急。1.3 河道斷流，功能喪失目前華北地區多數中下游河道枯竭斷流，失去了地下水補給、輸沙、排鹽等作用。土地退化、濕地萎縮等生態問題十分嚴重。據統計，總長1萬km的河

6、長中，有4000km河道干涸。海河流域內194個萬畝以上天然湖泊、洼淀現在大多已經干涸。入海水量由20世紀50年代的年均240億m3銳減為2001年的10多億m3。海河流域的生態系統已由開放型向封閉型和內陸型方向轉化，造成河口泥沙淤積和鹽分積累，河口自然生態遭到破壞，河口海洋生物大量滅絕。1.4 水污染嚴重目前，水污染已由20年前的局部河段發展到現在的全流域，由下游蔓延到中上游，由城市擴散到農村，由地表侵入地下。據統計，近年來海河流域的廢污水排放量每年高達60億噸。官廳水庫因水質惡化，被迫于1997年開始退出生活供水。流域內每年還引用20多億m3污水進行灌溉，對淺層地下水、土壤和農作物造成污染

7、。產生華北地區水生態環境變化有多方面原因，但核心問題是“水”，即在自然和人類活動作用下的華北地區水循環系統發生了“不健全”的問題。例如，華北地區持續干旱引起降水（廣義水資源量）的減少；土地利用/覆被變化正在改變“陸-氣水循環”的響應關系；城市化過程加速了深層地下水的消耗和水污染問題；流域中眾多的水庫、排洪工程建設改變了河流自然系統水循環的流路，減少了中下游地下水的補水與蓄水功能；社會經濟活動的各種用水行為加劇了人工側支水循環中的“耗水”強度17，人類活動大量超采地下水大大降低了區域水資源的可再生性。為了緩解華北缺水問題，人們通過各種資源轉化技術和管理措施節水、通過跨流域調水增加本地的來水。與自然水循環系統相比較，現代水文水資源學科面對的高強度人類活動作用下的“人工”側支水循環作用也愈來愈突出。因此，開展變化環境中的華北地區水循環機理研究，認識“不健全”的水循環過程導致華北地區缺水、水生態環境退化的成因，提出可持續發展理念下解決華北水資源安全、改善生態環境的科學對策，是21世紀國家資源環境領域急待解決的重大國家需求中的水科學基礎問題4-6。 共4頁: 1