科技部在"九五"期间,组织实施了"西北地区水资源的开发利用与生态环境研究"项目。该项目深入开展了西北地区的水资源现状调查,摸清了水资源的家底,进行了水资源合理配置的方案研究,并通过计算当地水资源的承载能力,提出了必须保障水资源总量的三分之一作为生态用水,发展节水型生态经济的总体战略,为西北地区在西部大开发中实现经济社会的可持续发展,解决经济建设和水资源紧缺的矛盾打下了坚实的基础。
其成果突出表现在以下七个方面:
1. 系统进行了三分之一国土面积上的水资源评价。在地表水方面,重新整编了40年的水文基础数据,将原有的1956-1979年的24年水文系列延长为1956-1995年的40年同步月系列;在地下水方面,结合近年钻孔资料填补了空白区,按潜水与承压水分别重新评价,补充了冰川融雪观测资料和出山口径流演变趋势的专门研究,以识别气候变化对区域水资源演变的影响。基础性工作系统而扎实,超过了本地区以往进行的其他水资源研究工作,有效提高了项目的整体水平。
2. 按照统一的技术要求进行了重点地区的水资源开发利用现状评价和生态环境质量评价。通过大规模现状调查,对水资源开发利用的基本模式和阶段性特征、水资源利用效率、供水与用水增长情况、缺水地区分布和缺水程度、开发利用中的问题等方面进行了系统评价。采用遥感信息与地面调查相结合的方式,对20年来干旱区天然生态与人工生态的消长关系进行了定量分析,在此基础上总结了生态建设的成功经验和亟待解决的问题。
3. 开创性地建立了干旱区生态需水的系统计算方法。微观上,根据生态耗水机理和实验观测数据提出了各典型生态的最小耗水标准和适宜耗水标准;宏观上,根据绿洲区天然生态、人工生态与流域水循环的关系,对绿洲天然生态从降水、潜水蒸发、灌溉退水等不同来源获取的水分进行了系统分析。通过微观机理研究与宏观分析的结合,提出了与区域发展模式及生态环境保护准则相适应的生态环境需水量。
4. 提出了适合西北特点的水资源合理配置理论方法和基本模式。坚持水土平衡,以水定发展规模,提高水资源与土地资源和矿产资源的匹配程度;坚持水量平衡,统筹考虑经济发展用水和生态建设用水;黄河流域坚持水沙平衡,进行减沙增水的综合调控;内陆河流域片坚持水盐平衡,通过地表水-地下水联合利用解决春旱和次生盐渍化问题。在区域发展层次,进行流域内和流域间的水资源统一配置,合理权衡需要与可能、近期与远期、局部与全局、经济与生态的关系。在水资源开发利用层次上,妥善处理除害与兴利、节流与开源、开发与保护、工程与管理的关系。通过水资源的合理配置、高效利用和统一管理,促进当地内涵发展方式的实现和生态型经济结构的调整。
5. 提出了干旱区水资源承载能力计算方法以及重点地区水资源承载力。以流域水循环及依附水循环的生态环境容量作为承载主体,水资源合理配置和高效利用是提高主体承载能力的核心;以区域社会经济系统作为被承载的客体,产业结构调整是增加社会经济发展对有限承载能力适应性的关键。以流域水循环为纽带,定量联系承载主体与被承载客体,同时优化开发过程中土地、水、森林、草场等可再生性资源的循环链,生产过程中物质与能量充分利用的生态链,以及流通过程中能发挥互补优势的原料与产品的市场链。在经济发展目标与生态保护准则之间进行多目标权衡,定量回答了西北水资源开发利用中一系列"度"的问题。
6. 开创性地提出了干旱区内陆河流域的"天然-人工"二元水循环模式。处于内陆河天然绿洲中的人工绿洲,其迅速扩展使得自然状态下的"四水"转化关系发生明显变化,在天然水循环的一元模式内又形成了具有人工侧支循环的二元模式。内陆河径流散失区的天然水循环和人工侧枝水循环通量此消彼长,导致天然绿洲与人工绿洲此退彼进,以水为纽带给出了水资源-社会经济-生态环境相依相制的动态响应关系。流域二元水循环模式有助于揭示水资源的形成演化机理,奠定了水资源评价、开发利用评价、生态环境评价的统一基础,从流域水循环的可再生维持角度界定了水资源可利用量和最小生态需水量的关系,统一提供了水资源利用有效性和区域节水潜力的标准,是研究水资源合理配置与承载能力问题的集成平台。二元水循环模式的提出与应用,是水资源理论研究的重大创新和突破性进展。
7. 提出了西北地区水资源可持续利用战略。该战略由区域发展、生态环境保护、水资源开发利用方面的对策构成,为水利在西北大开发中当好先行提出了很好的建议。区域发展要坚持内涵方式,根据水资源条件控制规模简单外延,利用市场互补性扬长避短,以生态型大农业作为支柱产业,积极发展高附加值的新兴产业,大力强化水利和交通的基础设施建设,将资源优势逐步转化为经济优势。生态环境以现状保护为基本出发点,水利和林业措施并重,用10年扭转天然生态的恶化趋势,再用10年时间改善重点保护区的天然生态,同时解决灌区内的次生盐渍化问题。在水资源的开发、利用、治理、配置、节约、保护等方面要实现一系列的转变,以节水和中低产田改造作为重点,提高生态环境用水的保障程度,以流域为基础实行水资源统一管理,加快丰水流域的开发步伐。西北地区水资源可持续利用战略的提出,是传统水利向现代水利转变的一个重要标志。
上述七个方面的攻关成果,使水资源研究的整体水平上了一个新的台阶。目前,该项目成果在水利部"十五"计划、塔里木河流域开发整治、黑河流域水资源可持续利用等一系列国家重大决策中起到了很好的科技支撑作用,为西部大开发奠定了很好的科技基础。
中华人民共和国 科学技术部 2001
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