从黄河开始——“大水荒”的形成与定量描述
——《制度性干旱》第一章

  

  在中国北方,正发生着持续的、规模空前的恶性水源危机。危机起始于20世纪80年代后期(1987年[01]),并以愈演愈烈的势头向未来蔓延。“大水荒”席卷了西北、华北的全部和其它部分地区;涉及国土面积、人口、经济的1/3。按流域计,囊括了全国6大流域中的3大流域——黄河、海河的全部和淮河的大部。

一、黄河的恶性断流与枯竭

  黄河,——中华民族的母亲河;诗人曾用“黄河之水天上来”“黄河万里触山动”的壮丽诗句来描绘黄河的雄浑激越。但当历史进入20世纪80年代后期,黄河却年年断流,入海水量急剧减少。国人早已用“黄河成了季节河!”的惊呼来表达黄河的现状。

  根据1919年以来的水文观测资料,60年代以前黄河也偶发过断流:一次是1938年蒋介石扒开花园口造成的主河道连续多年断流,一次是1960年三门峡大坝落成在枯水期试闸断流。

  20世纪70年代,中国完成了人类历史上最为辉煌壮丽的农业灌溉革命,建成了世界最大的灌溉农业体系(后文详述)。就黄河来说,是在流域内和下游黄淮海平原兴建了规模巨大的引黄灌溉工程。因抗旱用水集中,而水库蓄水能力相对不足,出现了轻度的“季节性断流”。年均断流时间仅为14天,断流时间也只发生在春旱时节。

  80年代后期,黄河断流发生“恶变”,断流时间由春旱季节向全年度弥漫,跨年度断流已屡见不鲜。年均断流天数扩大为100天,断流河道从山东延伸至河南境内。1997年,利津站断流226天,河口连续330天无滴水入海;开封以下800公里河道一马平川,断流直逼黄河中游的界碑——郑州花园口。

图表01-黄河断流情况统计表[02]

 

  伴随着断流性质的恶变,黄河在入海水量上呈现了急剧衰竭的过程。图表02是1949-2005黄河利津站的“实测径流量”变化,大略反映了河口的实际入海水量。

图表02[03]

 

  图表01、02客观反映了建国以来的黄河水情史:

  50-60年代,灌溉农业刚刚起步,黄河流域同时进行着以治理洪涝、积水、盐碱等恶劣环境为主的农业生态革命[请...] ,水源利用十分有限,500亿m3黄河水白白流入大海。

  请参阅孟凡贵(苏拉密)《万流归海见桑田——从华夏5000年农耕文明的大视野仰望毛泽东》,北京大学中国与世界研究中心《研究报告》( No.2007-02)/Article/Class14/200710/25660.html

 
  70年代,因灌溉革命的发生,黄河入海水量出现了第一次大幅度衰减;但仍保持了310多亿m3的入海水量,除了满足输送泥沙所需200亿m3的“生态流量”外,尚有100多亿m3因水库储调能力不足而被迫“弃水”。一方面是弃水,一方面却又因抗旱取水集中而发生了一些断流;——这是在小浪底水库建成前仅靠三门峡水库无法解决的矛盾。这个时期发生的断流时间短,未引发明显的生态后果,更不存在水源危机问题;而是属于“工程调度性断流” 。若刻意限水,“断流”应可避免。这个时期,黄河处于适中的良性开发阶段。

  不可否认,70年代的断流还包含了一定的“理念性”因素——对“断流”缺乏足够的重视。但人类对自然世界的认识是循序渐进的,我们似无理由苛求前人。

  实际上,对于环境问题,新中国在发展中国家、乃至和发达国家相比都是积极而富有远见的。

  1962年,美国女学者蕾切尔·卡逊出版《寂静的春天》一书,标志着现代生态环境理念进入人类视野。

  1972年,联合国召开“第一次人类环境会议”并发表《人类环境宣言》(即“世界环境日宣言” ),标志着生态环境进入了人类管理程序。

  1971年,中国成立“环境保护办公室”,标志着中国的环境保护先于世界被列入管理程序;

  1973年,“国务院环境保护领导小组”成立,并召开“第一次全国环境保护会议”;

  1974年,国务院颁布第一部生态环境法规:《中华人民共和国防治沿海水域污染暂行规定》;

  1975年,“黄河水源保护办公室”成立。[04]

  80年代后期—90年代,黄河水量发生了第二次大幅度衰减,年均入海从70年代的310亿m3顿减为140亿m3,已大大低于200亿m3的生态流量。1997年,实际入海13亿m3,仅为天然水量的2.2%;黄河已经没有了“汛期”和“洪峰”的概念,说黄河“干”了丝毫不为夸张,已经完全是贫水性质的“水源性断流”。

  进入21世纪,在小浪底和三门峡联合调控的基础上,1999年启动了“黄河不断流项目”:以50m3/秒为“断流预警流量”——当黄河干流某断面逼近这个数字时,立即关闭其上游的一切引水设施。在2005年元旦之际,《人民日报》宣称:“2000年以来至今,黄河未发生过断流现象,成为迄今为止全世界唯一解决断流问题的大河”[05]。

  但是,黄河断流引发的生态后果,主要是下游河床泥沙沉积,其次是三角洲退化问题。根据“大水冲刷,小水淤积”的原理[06],50m3/秒的流量对于黄河来说不过是涓涓细流,和2500m3/秒的冲、排沙流量相距甚远。这种“小水不断”除了浪费“冲刷流量”的积累形成、徒增河床的泥沙外,尚可喜悦的就是听说“东平湖的刀鱼又游到郑州啦!”。

  显然,这种“不断流”的象征意义大于实际意义,充其量也就是个“刀鱼工程”。即便如此,2000年以来的年均入海水量仍继续减少,由90年代的140亿m3再降到120亿m3,甚至经常达不到50m3/秒的“断流预警流量”。2002年,实际入海水量仅为34.5亿m3;即使把汛期行洪流量平均进去,也仅能勉强维持“不断流”。

  稍往深处看,调控只能解决水源分配问题,并不能改变黄河径流枯竭的本质。严格限制河道取水,倒是可以确保“不断流”了,但势必增加地下水的开采量;过度开采地下水带来的生态问题并不比“断流”轻松。

  过度开采地下水最直接的后果就是水位下降。从国家战略考虑,地下水位属于重要安全指标。如有战争水库被提前疏泄至安全水位、恰遇大旱又河道干涸,地下水就成了唯一的“保命水”。现在地下水位已被透支过深,农业不得不采用“潜水泵”取水,“潜水泵”靠水下“扬程”工作,必须用电。这样,原本因面积分散而缺乏打击目标的农业,届时将因被绑定在“高压塔”上而成为战略打击目标;2008年雪灾时“高压塔”带给城市的厄梦,将毫不留情地降临到农田,一发导弹就足以让百万亩庄稼绝收。这对于中国以“灌溉农业”为主的粮食生产体系来说即危如累卵。只有将地下水位恢复到7米内(大气压=10.30m,水泵连续工作时井内还将产生3.0米左右的“井壁水位降”),紧急时刻农民才可能用“柴油机-离心泵”、“人力压泵”等多种灵活手段取水“保命”;否则就只能“望水止渴”,不要说灌溉了,连吃水都是问题。对于“高尚人士” ,这或许还没有吃不到黄河刀鱼重要。

  用牺牲地下水和“冲刷流量”的方法刻意维持象征性的“不断流”是得不偿失的;和70年代的因忽视而断流相比,不见得就高明。

二、水源储量的大规模消失

  在地表水源枯竭的同时,黄河流域的地下水及其它水源储量也同时大规模减少。水源储量到底减少了多少?多年来官方的口径是“收支基本平衡”,但这种说法无法面对20多年来地下水位大尺度下降的历史事实。笔者根据官方文献披露的相关数据,进行了详细的分项计算,得出的结果十分令人吃惊。为了不影响正文的可读性,这里只导出计算结果。计算所依据的资料与方法,见《附文一:黄河流域水源亏损分项计算》,供专家和工程类读者审证。

  1、地表径流损失

  根据图表02,以70、80年代平均水平计算,仅1990-2005的16年间,黄河入海总量减少2650亿m3;

  2、浅层地下水储量损失

  80年代以来,黄河流域平原的浅层水位平均下降了14米,流域16.70万平方公里平原所含浅层优质淡水(含矿化度≤2克/公升)储量减少1470亿m3。

  同时,国家调查资料还显示:1985-2004年20年间,黄河流域平原浅层淡水面积减少1.45万平方公里;究其原因往往是淡水区开采过度,周边咸水入侵的结果。淡水区“盐化”后,则很难恢复,可视为对水源的一次性破坏。

  见《附文一:黄河流域水源亏损分项计算——浅层地下水》

  3、深层地下水储量损失

  根据资料计算,流域深层地下水储量减少930亿m3。见《附文一:黄河流域水源亏损分项计算——深层地下水》

  深层水源远流长,补给量很小。“水质点运移大约需要1-3万年的时间,从地表至深层补给区的水循环需要数百年、以至千年时间”[07]。一般将深层水视为“不可开采资源”[08]。不到万不得已就轻易动用,实属对后辈不负责任、得过且过的掠取行为。而且深层水的开采极易引发地层沉降等地质灾难。

  深、浅层水的巨额支出,使黄河流域形成了较大的地下水漏斗区65处,漏斗面积6000平方公里。其中,最大的运城漏斗,面积达1800多平方公里,水位埋深110米。

  4、“土壤水库”储量损失

  除地表、浅层、深层水外,还有“隐性水源”——土壤水,也在巨量损失。

  土壤水指的是浅层水位以上的地层含水,由水位下降后土壤吸附的水分构成。因这段地层含有空气,因此也叫“包气带”。

图表03-包气带水分示意图

 

  20多年来,黄河流域平原的浅层水位由平均3米下降到了17米(见《附文一:黄河流域水源亏损分项计算-浅层地下水-水位变化》);相应,包气带加厚了14米。这14米包气带在形成时都吸附有一定的水分,但包气带水分会因向上蒸发或被树木根系吸取而减少。20多年来,黄河流域地表水源日趋枯竭,包气带损失的水分得不到足量的渗补,日积月累,造成“土壤水库”储量的严重亏损。

  据估算,20多年来黄河流域土壤水储量亏损1000亿m3。见《附文一:黄河流域水源亏损分项计算-土壤水》

  土壤水虽然不是能集中开采的水源,却是维系地表、地下水源的纽带和缓冲储量。地层干燥会减少地表、地下水的产出。近年来,在同等降雨条件下,形成的地表径流却比70年代小许多,说是下渗了吧,地下水位却无升反降。这种奇特的水文现象,就是土壤水“空库”了,降水被强行“补库”的结果。——“欠帐”是迟早要还的。

  假如读者有兴趣用“树木枯死”百度一下,可找到相关网页28万篇,大部分是深层土壤干旱导致的树木死亡。

图表04-20多年来黄河流域水源亏损累计

 

   (注:仅为1990-2005年16年合计)

  20多年来来黄河流域水源累计亏损为6000多亿m3。

  这些尚不包括一些因资料缺乏无法计入的项目。如:山丘地下水与平原地下水不重复部分的储量亏损、高原冰川积雪的储量亏损、流域内天然湖泊萎缩的储量亏损、矿化度≥2的微、轻咸水的储量亏损…等。这些未计入部分的亏损总量也应在千亿立方米的量级。

  6000多亿m3到底是个什么概念?应一些非工程类读者要求类比如下:

  10多条黄河的天然流量,3000条长城的体积、全国每人95万瓶矿泉水。

  如此庞大的水源为什么会在短短20年间忽然消失?本文将给出可计算、可验证的回答。

  水源的巨量亏损是灾难性的。

  按1997-2002年均入海不足50亿m3,黄河何至还是“季节河”那么轻巧?简直就成了十足的“内流河”!若不是靠每年透支100多亿m3的地下水储量来补充地表,它哪里还有50亿m3入海?恐怕一进入山东境内就湮干了。

  2002年,山东省500万人吃水困难,近5000万亩农田无水灌溉,760万亩绝收[09]。胜利油田也因缺水而多年限产。由于黄河入海水量过少,泥沙得不到有效冲刷,导致下游河床以每年抬升10厘米左右。1998年,4700流量的洪峰水位竟相当于1958年的30000流量和1982年22000流量的高度[10]。

  然而,本文的重点还不在于追究水源危机的恶果。

  

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