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日前,水利部、财政部、国家开展变革委、农业村庄部联合印发了《华北区域地下水超采综合办理举动计划》。

我国水科院副院长王建华以为,该计划是我国乃至全国际初次提出的大区域地下水超采综合办理计划,一方面将有力确保相关行动在整个华北区域的落地施行,终究完成地下水采补平衡方针;另一方面还将为全球地下水超采办理供给我国样本。

此计划提出的布景,正是我德阳常蕾国,尤其是华北区域地下水超采现状严峻。那么,终究有多严峻?在办理方面遇到哪些窘境?库叔共享瑞士地下水专家金士博的讲演文章,以飨库友们。

文 | 金士博(Wolfgang Kinzelbach) 瑞士地下水专家

本文转载自微信大众号“一席”(ID:yixiclub),原文首发于2018年4月28日,标题为《华北平原地下水超采的问题大到乃至能够从卫星上监测到》,不代表眺望智库观念。

我国缺水吗?

咱们好,我是金士博,我研讨的范畴是地下水。我最近20年在瑞士苏黎世联邦理工学院作业,大部分作业内容便是地下水。

假设一个国家或许区域每年的人均(可再生)水资源量少于1700立方米,咱们就说这个区域的水资源严重。假设少于1000立方米,咱们说这个区域水资源缺少。

咱们怎样会需求那么多水呢?就算咱们每天喝2到3升的水,一年也才一个立方米,加上家用的洗澡、洗碗的水,每人每天按160升算,一年也才60个立方米。如天亮了果咱们再把一切工业用纪梵希散粉,我国有多缺水?用卫星看了一下,我发现问题很严峻!,peach水分到每个人的头上,每人100立方米,加起来也就161立方米,那么1700立方米的规范是哪来的?

我跟学生解说这件作业的时分,我就给他们看这个相片。这是南非的一个酒庄的车,它上面写着:节约用水,多喝葡萄酒。学生跟你们相同就笑了,没认识到这句话彻底错了。由于仅出产一升的葡萄酒,就需求900升的水来养葡萄。

那么咱们能够了解了,在每人每年的1700立方米的水里边,大部分是为了出产咱们的食物而耗费的水。比方出产1公斤的小麦需求1到2个立方米的水去养它,所以能够说粮食便是浓缩的水

假设咱们用粮食去喂食家畜,那便是第2次浓缩水。一公斤的牛肉在出产过程中大概会耗费10到15立方米的三级片大全水,一共加起来,咱们每年吃的食物里边耗费的水就有1200到1500立方米,这便是为什么会耗费1700立方米那么多的水。

再回到开端的问题,我国缺水吗?在2016年,我国每人每年的水资源量是2355立方米,正好是一个奥林匹克规范的游泳池的容量。咱们瑞士比你们多,咱们每人每年有挨近5000立方米的水资源量。可是,像非洲的尼日尔每人每年只需不到200立方米,很不幸。

所以中曾国的水资源量尽管低于国际均匀值,但它仍是高于1700立方米水严重的红线,并且远高于1000立方米缺少的线。那我国究竟缺水吗?

这个其实有点像年青人恶作剧说的,咱们的收入被均匀了,其实那2000多立方米的数字是全国一年的均匀值。假设咱们某个区域春天有旱灾夏天有水灾,那这个均匀值看起来仍是很舒畅。

所以不能均匀,并且在空间内也不能均匀。我国每人每年均匀有2355立方米的水资源,贵州就比均匀数高多了,咱们再看华北平原,它每人每年的水资源少于300立方米,算是极度缺少水。

但问题是,尽管如此缺少水,华北平原仍是我国的大粮仓,出产超越我国1/4的粮食,用这么少的水怎样或许呢?答案或许便是,咱们在不可持续有利地势用水资源。这样咱们能暂时缓解缺水问题,可是不能长时间持续下去。

许多国家都呈现了不可持续地用水的问题,两个问题比较杰出,一个是超采地下水,另一个是移用生态环境需求的水

我先遍及一下地下水的概念,含水层分为饱满层和非饱满层,在饱满层,水能填满一切的沙子中的空地,在非饱满层还有空地在里边。饱满层和非饱满层的分界便是地下水位。

地下水能够经过降雨或许河流补给,然后跟着重力的作用流到低处。假设咱们在一个区域长时间抽出来的水量大于补给的水量,那便是超采,超采的体现便是地下水位在下降。

在全球都呈现了超采的问题,特别是在干旱区域。每年抽出来的1万亿立方米的水里边,1/4是超采。最早呈现超采状况的是在美国的奥加拉拉。在西班牙、南非等当地,多多少少都有一些超采的状况。

两个最杰出的典型事例,一个是印度的干河谷,其他一个便是华北平原。

我1979年第一次来我国作业的时分,由于地下水位很高,离地上很近,华北平原就有土地内涝和盐碱化的问题。(注:水位离地上近到必定间隔会引起毛细上升作用,使水位上升到地上上被蒸腾,盐分就残留在土壤里。长时间下去盐分简略堆积,形成盐碱化。)

80年代我国有超越10亿的人口,粮食严重。农人最开端用地表水灌溉,后来由于出产需求大,地表水不可就开端抽地下水。由此开端,地下水就以每年0.5到1米的速度在下降。图中能够看到,水位线从1964年到1993年一向在下降。

现在超采的量乃至大到能够从卫星上监测到它。GRACE是观测地球重力场改动的卫星。这个图便是从GRACE卫星得到的。它通知咱们,在2002年到2012年之间,哪里的重力发生了改动。重力变少了便是蓝色的,表明质量变少了。

咱们能够了解喜马拉雅山呈现的蓝色,是由于冰川的退化,质量削减了。但在华北平原没有冰川,所以在华北平原呈现的蓝色便是由于地下水的存储量削减了,并且能够由此推算出来这几年每年的净抽水量大概是83亿立方米。

超采带来的短期优点会给人一种粮食确保的幻觉。假设咱们什么都不做,那地下水位就会一向下降。这便是粮食泡沫,这个泡沫早晚会决裂。在华北平原至少 15% 的小麦出产依托的是不可持续的超采地下水。

地下水位下降有两个问题。一个是抽水的成本会越来越高,由于从水位很低的当地抽水上来需求更多的电能,另一个是井的抽水量会越来越少。很简略了解,假设地下水比井底还深的话,那什么水都抽不上来,最终农人只好不抽水或许少抽地下水,靠天吃饭,就难以坚持现在的粮食产量。

但在缺粮之前,超采就会呈现许多比较严峻的结果,包含湿地变干,河流干涸,地上沉降,还有海水侵略,这些问题会导致地下水的水质持续恶化。这些现象在河北省就现已十分遍及了,乃至有的当地地上沉降有两米多。

或许你们会想,这跟我有什么联系呢?这对基础设施很欠好,它会损坏水管,并且地上下沉后车轨会违背原先的规划,动车车轨歪了,动车就会从车轨跳出来。(注:所以国内许多铁路线邻近都会专门设置水位监测站,提早预警地上沉降的危险。)

上面图中这种裂缝在河北有1000多个,其间400个长度超越1公里,便是那个地沉下去了。

关于超采引起的海水侵略,有的当地海水现已侵入陆地50公里,那么这50公里以内的井就都报废了,变成情人节的由来咸水行进星火新浪博客,无法用于灌溉或饮用。所以咱们有必要采纳办法中止超采,并且越快越好。

为什么咱们应该坚持现在或许曩昔的水位呢?还有其他一个首要的原因。就像有时分咱们生大病去医院需求花许多钱,那个时分假设咱们的存款许多的话就没什么问题。

地下水也是相同,便是一种存款。干旱的时分,就能够用地下水灌溉,并且地下水是比地表水库容量还大的一个地下水库。所以咱们要好好地办理它,它能够帮咱们查韦斯遗体的忙,去应对气候改动带来的危险。

怎样办理它呢?在丰水ec精英社年平和水年咱们应该少抽地下水,然后枯水年就能够抽多一些。当然假设要办理好,还需求拟定一些法令,也需求每一个使用者的协作。

我想讲一下我最近四年在我国参与的两个地下水项目,这两个地下水项目由瑞士的开展与协作署赞助,然后与我国水利部和我国科学院协作。这两个项目,一个坐落甘肃的黑河中游张掖区域,其他一个是在河北省邯郸的馆陶县。

黑河中游是一个半沙漠区域,尽管如此,经过河水的灌溉,它变成一个绿地,农业出产十分丰富。可是它用的灌溉水越来越多,到后来简直没有剩余什盘锦么水给下流。

在2000年,为了确保东居延海有水、维护胡杨林生态体系,国务院规则要把中游一半的水传送到下流。农人可用的地表水少了,所以很自然地就钻井取地下水补上缺少的灌溉用水。有两个灌区超采,其间一个是骆驼城,他们的超采能从两个地下水位的漏斗看出来。

操控地表水很简略,只需一个人开关水闸就能够了。可是地下水不相同,那些机井不计其数,怎样去操控是一个很大的应战。你们或许会想,咱们跟在家里相同装置一个水表,然后依照用量计算水费不就行了。但实际不是那么简略。

我纪梵希散粉,我国有多缺水?用卫星看了一下,我发现问题很严峻!,peach跟我国的水表有触摸最早是在80年代。咱们在沂蒙山作业,去给那些贫困县供给自来水。那个时分由于要坚持体系的作业,就要求老乡们有必要付一点水费,不然就不能修补水泵之类的。

要依照用量收水费,就需求一个水表。那个时分的水表摩擦力很大,有必要把水龙头开得大一些它8p才开端转。农人们就想出来一个办法,他们晚上放一个大水盆在水龙头下面,然后把水龙头打开到水表刚好不转的方位,用这种办法来偷水。

咱们发现后,就组织一个人晚上在村里监督,去听哪里有水在流,就罚哪些人。没想到农人们就在水龙头上系一个毛巾,这样水流下去就没有声音了。他们有各式各样的办法损坏水表,停水的时分有个人还用鼓劲筒往里鼓劲,让水表向后转。咱们怎样发现的呢,由于每次读表他的用水量都是负的,过头了。

所以假设真的要去维护那个水表,好像应该在每一个农人后边放一个差人盯着他。可是几十年后,现在经过高科技,咱们是有办法去替代差人的。

用什么替代?便是用这种智能水表。馆陶县的水务局在每一个井上装置了一个智能表。那些农人在开端灌溉之前依照他的水权去水务局买水,然后得到一个IC卡,他就用刷卡的办法去操作井。每次抽水的量都会从卡上扣出来,卡上没水就有必要中止,不能持续再抽水。

他们还经过拟定水费这样的经济办法,使农人注重节水。但这很不简略,由于那些农人不要付水费,他们抵挡,示威游行,然后损坏一些智能表。水务所的干部就一向跟他们谈论,去压服他们,跟他们解说状况。他们还赞同把表调得慢一点,也介绍了一些法令的赏罚办法。

最终农人接受了,他们也知道不能这姿态持续下去。现在那个体系正在作业,并且现已能看出开始的作用,水位下降的速度变小了,由每年下降0.4米变为0.2米。

咱们问了一些农人,你们现在用水有没有什么改动。他说曾经我是两个礼拜浇一次地,现在是三个礼拜浇一次地,由于我看着那个钱从我那个IC卡里流出去。许多农人现在还去申请了补助搞节水灌溉,他们节水灌溉的最好办法便是膜下滴灌,现在许多人纪梵希散粉,我国有多缺水?用卫星看了一下,我发现问题很严峻!,peach去申请了。

这样基本上能够处理黑河中游超采的问题,那为什么咱们不直接把这个办法拿过来在华北平原推行呢?不可。有两个原因。在黑河仍是有水量大的河流,有地表水纪梵希散粉,我国有多缺水?用卫星看了一下,我发现问题很严峻!,peach。假设咱们把地表水分配组织得好,多一点地表水给骆驼城,0.2米每年就能变成0米每年,最终就不再下降。

所以优化地下水和地表水的组织,彻底能够处理黑河中游的问题,但在华北平原不可,由于华北平原地表水少究竟子补不上超采的量。其他一个原因是,黑河的那些井抽水量很大,每一个井灌溉的面积很大,所以收上来的水费满足坚持体系正常的运转。

在华北平原,一个人才一亩三分地,井很小,面积小,买智能表就不合算。当然托业在华北平原仍是有一些很好的井,合适装置智能表,可是大部分井便是这种杂乱无章的小东西,没有办法装置智能表。

可是不论一个井多么简略,它抽水仍是需求用电,所以汤圆煮多久都有一个电表。假设咱们知道一老头恋老度电相当于抽了多少立方米的水,其实你就能够用电表来监测用水量。

因而咱们跟河北工程大学,还有馆陶钢蛋独胆县的美丽村庄大学协作,跟他们的学生一同做了许屡次抽水实验,确认电量和水量之间的联系。今后还会更简略,现在电力公司在每一个井装置一个电表,电表数据是自动传输到总部的,他们不出门就能够看到每个井用了多少电,靖江天气预报然后乘上那些学生确认的水电转化系数就知道抽了多少水。

并且咱们今后电费和水费能够一同来收,就不需求树立第二个收水费的体系,就比较省钱。可是这样做是不是就满足处理超采问题呢?要回答这个问题,咱们就要分析一下华北平原缺水的底子原因究竟是什么

在华北平原,降雨量满足种一季的粮食。像种夏天的玉米是满足的,简直不需求灌溉。可是由于80年代人口增加,出产粮食的压力很大,政府就让农人种两季粮食,一个是夏天的玉米,一个便是冬小麦。

而冬季春天降雨量很少,冬小麦便是那个时分长的,这样降雨量不可又没有多少地表水,所以就有必要把水从地底下抽出来。

收水费是不是满足呢?那些农人现在抽水现已是要花电费了,所以他一般不是故意地糟蹋水,他仍是尽或许地少用水灌溉。涨水费是不是有潜力再多节约一些水呢?我置疑这个潜力不大。

幻想一下,假设农人的农作物要死了,他肯定是不论水费多高,都要持续去洒水的。要底子处理超采问题,我觉得要找其他办法。咱们收水费是为了操控栽培面积xcxs,进步节水认识,而不是要把那些现已很困苦的农人弄得更穷。

再看一下华北平原的状况,河北、河南、山东三个省,它们出产我国56%的小麦和25%的玉米,但水资源量跟这个比就少得不幸,仅占国家的2.36%,你们看那个不同多大。

我到村庄很喜欢跟那些农人谈天,每次能够从他们身上学到一点东西。那些农人基本上都是老头子,他们很辛苦,一年从一亩地,光种小麦得到的收入十分少。便是由于这样,咱们能够吃那么廉价的饭。

我问他们,你们怎样为了这么一点钱那么辛苦呢?他们说咱们祖祖辈辈都是种田,我没有学其他的本事,有必要种田,他们是这样想的。可是他们退休了,他们的孩子都不要在田里作业,都挑选到城里打工,谁会给你们饭吃呢?

我在馆陶县碰到的仅有的年青的农人便是这位先生的儿子,他们栽培玉米。他是经过土地流通,租了一千亩的土地。他用无人飞机喷杀虫药,他还用喷灌的节水灌溉办法去灌溉他的地步,全部都是机械化。

这个人是少量的自动乐意跟咱们协作的农人,由于他一千亩地削减用水量就能够省电,这对他是一个很大的优点,他的儿纪梵希散粉,我国有多缺水?用卫星看了一下,我发现问题很严峻!,peach子就承继他。他们经过机械化的出产办法,现代化的办理,运营一个大规划的农场。这便是我国农场的未来。这样也能够比较有效地节约水,比小规划的栽培节约水。

我问过那个租地给年青人的农人,为什么租给他,他哪里做得比你好呢?他说他们规划大,都是机械化,他们的效率高多了,能够赚的钱更多。

或许现在我国的农业开展现已是在往大规划农场运营的方向走,可是余罪3仍是有一些小的妨碍,比方说长时间的租借问题还没有彻底处理,租金或许仍是太高。这种东西需求调整,但开展的方向便是往大的农场开展。

咱们还发明晰一个地下水游戏,跟农人一同玩。那个游戏有一点像《大富翁纪梵希散粉,我国有多缺水?用卫星看了一下,我发现问题很严峻!,peach》,能够四个人玩。他们能够挑选种什么农作物,用什么灌溉办法。然后他们还能够买拖拉机,能够买灌溉设备等等,他们的意图是赚更多的钱。

可是还有一个条件,假设地下水给抽干了,咱们都输,所以他们非一览英才网常关怀地下水位。地下水位用棋子表明,能够看得到。他们灌溉就拿出来一些棋子,补给的时分就加一些棋子。咱们发现地下水很低的时分,他们就会很小心肠挑选农作物。

但在实际中,地下水问题是看不到的,像环境污染、空气污染,咱们立刻能感觉到,可是地下水在哪里?地不是通明的,咱们看不到。

所以咱们在想是不是要在那些村庄装置一种表达水位的显示器,然后看水位究竟离那个红线多远。咱们的游戏也有一个电子版,假设你们有时间能够玩一玩。咱们正在测验程序,你们能够提出定见。

游戏网址 https://savethewater-game.com/game

最终在馆陶县这个当地的问题,总的来讲能够处理,可是大的华北平原的问题仍是没有得到处理。要处理那么大面积的问题,仍是要削减粮食的出产,我国有必要改动它的粮食方针才行。

咱们自己能够做些什么呢当然咱们能够节约用水,或许也能够少吃一些肉,由于华北平原的玉米大部分都是喂鸡喂猪用的,并且肯定不要糟蹋食物,由于食物便是浓缩的水。可是你们口渴能够随意喝水,这个彻底无所谓。

最终我想感谢瑞士开展与协作署,我国的水利部还有中科院,感谢他们大力地支撑咱们这个项目,我还要感谢咱们的协作单位和协作伙伴的支撑,谢谢你们。

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