京津冀地區(qū)水安全挑戰(zhàn)與應對戰(zhàn)略研究丨中國工程科學

本文選自中國工程院院刊《中國工程科學》2022年第5期

作者：趙勇，王慶明，王浩，何凡，李海紅，翟家齊，劉蓉，胡鵬，王靜

來源：京津冀地區(qū)水安全挑戰(zhàn)與應對戰(zhàn)略研究[J].中國工程科學,2022,24(5):8-18.

京津冀地區(qū)水資源量僅占全國的0.7%，卻承載著全國5%的耕地、8%的人口、10%的經(jīng)濟總量，水供給能力與經(jīng)濟社會發(fā)展不匹配，水資源供需矛盾突出。近年來，京津冀協(xié)同發(fā)展、雄安新區(qū)建設、永定河生態(tài)修復、華北地下水超采綜合治理等一系列重大國家戰(zhàn)略及水治理舉措在京津冀地區(qū)相繼布局，將深刻影響區(qū)域未來水安全保障態(tài)勢。

中國工程院院刊《中國工程科學》2022年第5期刊發(fā)中國水利水電科學研究院水資源研究所王慶明高級工程師研究團隊的《京津冀地區(qū)水安全挑戰(zhàn)與應對戰(zhàn)略研究》一文。文章系統(tǒng)地梳理了有關京津冀地區(qū)的國家重大政策、經(jīng)濟社會發(fā)展態(tài)勢、生態(tài)保護要求，分析了京津冀地區(qū)水安全現(xiàn)狀、面臨的形勢以及有關重大科學問題。

文章研究表明，①水資源供需矛盾是京津冀地區(qū)水安全保障的首要問題，未來區(qū)域水資源大概率將持續(xù)衰減1×109 ~ 2×109 m3，南水北調后續(xù)工程需調水量為3.9×109~6×109 m3 以保障區(qū)域水系統(tǒng)安全；②針對區(qū)域河湖萎縮干涸、地下水超采嚴重的水生態(tài)現(xiàn)狀，提出了河湖生態(tài)保護修復布局建議，明確了分區(qū)“健康地下水位”，即在恢復地下水埋深方面，山前平原區(qū)為8~20 m、中部平原區(qū)為3~5 m、城市區(qū)為6~10 m、東部沿海區(qū)為2~3 m；③針對防洪達標率低、蓄滯洪區(qū)啟用難度大等地區(qū)防洪體系的薄弱環(huán)節(jié)，可加強常態(tài)與應急統(tǒng)籌管理，提前布局超標洪水等應對措施。相關研究立足京津冀地區(qū)新發(fā)展方位，著力形成前瞻且可操作的對策建議，以期為京津冀地區(qū)一系列重大國家戰(zhàn)略任務的推進實施提供基礎性參考。 

一、 前言

京津冀地區(qū)既是我國人口密集且經(jīng)濟發(fā)達的區(qū)域，也是水資源短缺、水污染嚴重、水生態(tài)退化顯著、資源環(huán)境支撐力與發(fā)展矛盾尖銳的地區(qū)，相應的水安全保障形勢十分嚴峻。當前，京津冀協(xié)同發(fā)展、雄安新區(qū)建設、永定河生態(tài)修復、華北地下水超采綜合治理等一系列重大國家戰(zhàn)略及水治理舉措在京津冀地區(qū)相繼布局，也將深刻影響區(qū)域未來水安全保障態(tài)勢。面對新的形勢，研究如何統(tǒng)籌應對區(qū)域水資源保障、地下水恢復、河湖生態(tài)修復、超標洪水防御等問題，對京津冀地區(qū)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

中國工程院組織完成的“我國水安全戰(zhàn)略和相關重大政策研究”咨詢項目（2016年），提出了國家水安全保障總體戰(zhàn)略框架、重大策略、具體發(fā)展建議，為京津冀地區(qū)水安全保障研究提供了頂層技術指導。在“十三五”國家重點研發(fā)計劃支持下，“京津冀水資源安全保障技術研發(fā)集成與示范應用”項目系統(tǒng)答復了強人類活動區(qū)水循環(huán)演變機理與健康水循環(huán)模式、強烈競爭條件下水資源多目標協(xié)同配置兩大科學問題，這是圍繞京津冀地區(qū)水資源安全保障形成的重要研究成果�；�于這些研究進展，結合國家在水治理方面的新理念，研究提出解決京津冀地區(qū)水安全問題的戰(zhàn)略措施，既是保障區(qū)域生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟社會健康可持續(xù)發(fā)展的必然要求，也為類似缺水地區(qū)水資源高效配置、利用及管理提供可靠案例。

整體來看，京津冀地區(qū)水安全問題既有資源承載力不足與開發(fā)利用過載的矛盾，也有經(jīng)濟發(fā)展結構失衡與生態(tài)環(huán)境保障滯后的矛盾，各類影響因素相互交織，加之在發(fā)展過程中不斷呈現(xiàn)的新特征，使得以往的研究結論在全面性、適用性方面仍有待提升。針對于此，本文充分借鑒已有研究成果，把握有關水治理的新要求，圍繞京津冀地區(qū)生態(tài)復蘇與高質量發(fā)展目標，開展水安全現(xiàn)狀研判、形勢分析、科學問題凝練，進而提出區(qū)域水安全保障策略。

二、 京津冀地區(qū)水安全現(xiàn)狀

（一）經(jīng)濟社會發(fā)展與水供給能力不匹配，水資源供需矛盾突出

京津冀地區(qū)水資源量僅占全國的0.7%，卻承載著全國5%的耕地、8%的人口、10%的經(jīng)濟總量；用水需求受到水資源承載能力的嚴重制約，供水用水長期處于緊平衡態(tài)勢。2014—2020年，京津冀地區(qū)多年平均用水量為2.53×1010 m3，其中本地地表水和地下水供水約2.11×1010 m3，再生水和外調水供水約4.2×109 m3。2020年，京津冀地區(qū)人均用水量為227 m3，萬元國內生產(chǎn)總值（GDP）用水量為29 m3，萬元工業(yè)增加值用水量為12.8 m3，農(nóng)業(yè)灌溉平均用水量為160 m3/畝（1畝≈ 666.67 m2），在國內外處于較先進水平。

也要注意到，一方面，隨著京津冀協(xié)同發(fā)展和生態(tài)文明建設推進，北京城市副中心、河北雄安新區(qū)等重點區(qū)域在疏解北京非首都功能的同時也會產(chǎn)生集聚效應，對發(fā)展用水、生態(tài)用水提出了新的更高要求；另一方面，海河流域是全國一級流域中地表水衰減最劇烈的流域，與第一次水資源評價期（1956—1979年）相比，2001—2016年平均地表水資源減少了1.66×1010 m3（超過南水北調中線一期工程向京津冀地區(qū)規(guī)劃調水量的3倍，超過京津冀地區(qū)用水總量的60%），其中山丘區(qū)水資源減少量占比超過75%。水資源衰減加劇了區(qū)域用水矛盾。

（二） 經(jīng)濟社會長期擠占生態(tài)環(huán)境用水，水生態(tài)環(huán)境損害嚴重

京津冀地區(qū)為支撐經(jīng)濟社會發(fā)展用水需求，水資源開發(fā)利用率一度達到106%，在南水北調東線、中線一期工程通水后仍高達70%；區(qū)域水資源超載嚴重，水生態(tài)系統(tǒng)受到嚴重損害，突出表現(xiàn)為河道斷流、湖泊濕地萎縮、河流連通性低、水生生物多樣性低等。

根據(jù)第三次水資源調查評價，1980—2017年京津冀地區(qū)河流主要河段年均干涸（斷流）217天，70%的河段干涸（斷流）天數(shù)超過300天，白洋淀、衡水湖等主要湖泊面積較20世紀50年代減少了70%。例如，20世紀50年代初京津冀地區(qū)年入海水量平均為2.38×1010 m3，隨后大中型蓄水工程開始修建，加之受氣候變化和經(jīng)濟社會用水量激增的影響，下泄水量越來越少，2000年后年入海水量已不足2×109 m3；2010年后年入海水量呈回升趨勢，但也僅增加到6.3×109 m3。

京津冀地區(qū)還是我國最嚴重的地下水超采區(qū)，超采面積和超采量約占全國的37%。京津冀平原區(qū)地下水累計超采超過1.5×1011 m3，其中河北平原幾乎全域超采。1986—2013年，河北平原地下水水位累計下降了6.68 m，年均降幅高達0.247 m，成為世界最大的地下水超采區(qū)和漏斗區(qū)。地下水超采導致了地面沉降、海水入侵等一系列生態(tài)環(huán)境問題。

（三） 流域防洪體系短板依然突出，防洪減災新老問題并存

京津冀地區(qū)特殊的地貌格局決定了防汛的重要性：位于太行山、燕山山脈前緣，山前到平原過渡帶短，河流水系呈扇形分布；源短流急，洪水陡漲陡落，極易在短時間內發(fā)生暴雨洪水。這對洪水預測預報、防汛抗旱應急反應能力提出了極高要求。

目前，京津冀地區(qū)的大中型水庫、主要骨干河道以及中小河流等水利薄弱環(huán)節(jié)治理任務尚未全面完成，如骨干河道現(xiàn)狀防洪標準達標率不足50%，河道淤障擁塞、堤防老化失修、河口無序開發(fā)等造成了泄洪能力的普遍下降。京津冀蓄滯洪區(qū)內居住人口超過500萬人，耕地面積超過6×105 hm2，蓄滯洪區(qū)啟用難度加大；蓄滯洪區(qū)的工程建設和安全建設達不到實際要求，一旦分洪流量控制不好，容易擴大洪水災害的范圍和影響，甚至會造成“小水大淹”的情況。

近年來，城市防洪排澇問題成為新的焦點。由于城市建筑面積、水泥硬化道路增多，天然“海綿體”面積明顯減少，導致城市內澇等現(xiàn)象頻發(fā)。2017—2019年，京津冀地區(qū)因城市內澇導致受災人口累計為241萬人，造成直接經(jīng)濟損失為44億元；部分城市因特大暴雨造成內澇，出現(xiàn)了人員傷亡情況。排澇能力與經(jīng)濟社會發(fā)展水平不匹配、不適應，成為區(qū)域內城市發(fā)展的短板和制約因素。

三、 京津冀地區(qū)水安全形勢

（一） 國家提出更高要求

《京津冀協(xié)同發(fā)展規(guī)劃綱要》的提出，標志著京津冀協(xié)同發(fā)展進入全面實施、加快推進的新階段。保障國家重大戰(zhàn)略的推進實施，成為京津冀地區(qū)水治理的核心任務，也對區(qū)域水安全保障提出新要求。對京津冀地區(qū)而言，以下方面尤為關鍵：做好“山水林田湖草”系統(tǒng)治理，實現(xiàn)多功能統(tǒng)籌協(xié)調；響應建設“幸福河”的號召，實現(xiàn)水資源、水安全、水生態(tài)、水環(huán)境、水文化以及社會經(jīng)濟的多維度治理與發(fā)展；著力推進水資源集約利用，做好“節(jié)水優(yōu)先”工作。

（二） 人口和經(jīng)濟發(fā)展格局出現(xiàn)調整

2001年以來，全國人口增長率持續(xù)降低。當前，全國人口變化呈現(xiàn)新態(tài)勢（見圖1），相關研究預測“十四五”時期進入負增長。在京津冀地區(qū)，人口增長率表現(xiàn)為兩個階段：2010年以前人口快速增長，2010年之后人口增長率急劇下降（2015年后已經(jīng)低于全國水平）。從人口流動情況看，近十年來京津冀地區(qū)的人口流入?yún)^(qū)主要是北京市、天津市，凈流出區(qū)是河北省。“十三五”時期，京津冀城市群扣除人口自然增長部分后均呈凈流出態(tài)勢；北京市已由人口凈流入轉為凈流出，天津也有類似趨勢。由此可見，京津冀地區(qū)人口峰值極有可能提前到達。

圖1 全國及京津冀地區(qū)人口變化趨勢（2001—2020年）

京津冀地區(qū)是我國經(jīng)濟發(fā)展的重要引擎，在重大戰(zhàn)略引領下經(jīng)濟社會發(fā)展格局逐步調整。河北雄安新區(qū)以綠色生態(tài)宜居新城區(qū)、創(chuàng)新驅動發(fā)展引領區(qū)、協(xié)調發(fā)展示范區(qū)、開放發(fā)展先行區(qū)為基本定位；北京城市副中心正在發(fā)展成為國際一流的和諧宜居之都示范區(qū)、新型城鎮(zhèn)化示范區(qū)、京津冀區(qū)域協(xié)同發(fā)展示范區(qū)；大運河文化帶建設在區(qū)域水治理與城市建設、文化發(fā)展與歷史保護有機結合方面力爭走在全國前列。經(jīng)濟社會格局的調整對區(qū)域水資源保障提出了新要求，既能推進京津冀地區(qū)水生態(tài)修復治理，又可保障經(jīng)濟社會發(fā)展用水安全，是京津冀地區(qū)水資源調控的重大挑戰(zhàn)。

（三） 生態(tài)環(huán)境治理保持目標更新

2014年起，多部委聯(lián)合推動實施河北省地下水超采綜合治理三年試點工作。《華北地區(qū)地下水超采綜合治理行動方案》（2019年）提出，到2022年，在正常來水情況下，京津冀地區(qū)年壓減地下水開采量2.57×109 m3，現(xiàn)狀超采量壓減率不低于70%；到2035年，力爭全面實現(xiàn)地下水采補平衡，超采虧空水量逐步填補。這些綜合性管理舉措，對京津冀地區(qū)水資源供給側保障、需求側管控提出新的目標要求。

河湖生態(tài)復蘇是京津冀高質量發(fā)展的重要內涵。為解決京津冀地區(qū)河湖干涸等問題，水利部協(xié)調京津冀三省市共同開展河湖生態(tài)補水行動；至2020年年底，京津冀地區(qū)河湖生態(tài)補水累計為1.14×1010 m3，治理區(qū)內補水河湖有水河長增加至1873 km（為補水前的2.1倍），新增水面734 km2（為補水前的1.9倍）。盡管如此，京津冀地區(qū)河湖生態(tài)缺水的形勢沒有得到根本扭轉，與區(qū)域定位目標仍有不小的差距。

四、京津冀地區(qū)水安全重大科學問題分析

（一） 流域水資源衰減規(guī)律與演變預測

京津冀地區(qū)92%的面積在海河流域，海河流域范圍的67%在京津冀地區(qū)。受氣候變化、人類活動雙重影響，京津冀地區(qū)所在的海河流域地表水資源總量從1956—1979年的2.88×1010 m3減少到2001—2016年的1.22×1010 m3，減幅達到58%。“京津冀水資源安全保障技術研發(fā)集成與示范應用”項目研究表明，1980—2000年較1956—1979年的平均地表水資源量衰減1.17×1010 m3，其中首要影響因素是降雨變化（占比為60%），其次是植被修復影響；2001—2016年較1980—2000年的平均地表水資源量衰減4.9×109 m3，其中貢獻最大的是山區(qū)植被修復對地表水資源量衰減的影響（占比為54%），其次是降雨變化影響。

海河流域水資源量受到氣候變化、土地利用格局、植被質量、地下水埋深等因素的顯著影響。本文圍繞4種關鍵要素來配置未來預測情景方案，通過不同情景要素組合，采用構建的分布式水循環(huán)模型（WACM）預測了未來海河流域水資源量的演變規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，即使保持現(xiàn)狀氣候條件及地下水埋深，受城鎮(zhèn)化高速發(fā)展、植被大規(guī)模修復的影響，海河流域水資源仍將持續(xù)衰減，較當前情景繼續(xù)衰減1×109~2×109 m3。

（二） 用水峰值研判與需求預測

用水自然發(fā)展峰值、水資源承載能力是影響區(qū)域用水總量的關鍵因素。根據(jù)本課題組研究成果，用水總量發(fā)展可表征為“經(jīng)濟社會規(guī)模增長正向驅動 ‒ 用水效率水平提升逆向驅動 ‒ 水資源供給條件約束”的三元驅動機制，顯現(xiàn)為受制于資源約束的適應性增長曲線；根據(jù)水資源約束程度不同，用水增長曲線分為3種：自然增長型（曲線ABDEF）、發(fā)展約束型（曲線ABDGH）、嚴重脅迫型（曲線ABIJ）（見圖2）。

圖2 受制于資源約束的適應性增長曲線

主要發(fā)達國家已經(jīng)出現(xiàn)了用水峰值，參照其用水總量與經(jīng)濟社會的發(fā)展歷程可以發(fā)現(xiàn)，自然發(fā)展用水峰值取決于經(jīng)濟社會發(fā)展因素，包括經(jīng)濟社會規(guī)模（人均GDP達到2萬美元）、產(chǎn)業(yè)結構（第三產(chǎn)業(yè)比重達到60%）、社會結構（城鎮(zhèn)化率超過70%）。按此標準，北京市已經(jīng)達到用水峰值的經(jīng)濟社會條件，天津市接近此條件，河北省沒有達到此條件。進一步預測京津冀地區(qū)用水需求，以2018年實際用水作為現(xiàn)狀水平年需水基準，經(jīng)濟社會需水量將在2035年左右達到峰值，總量為2.57×1010~2.75×1010 m3，2035年后基本維持該規(guī)模或略有下降。

（三） 南水北調工程需調水量測算

南水北調工程調水是保障京津冀地區(qū)水安全的重要水源，合理的調水量是支撐區(qū)域未來健康發(fā)展的基礎。“京津冀水資源安全保障技術研發(fā)集成與示范應用”項目系統(tǒng)分析了不同新增外調水規(guī)模下京津冀水系統(tǒng)安全保障狀況。按現(xiàn)狀評價的水資源量、中線一期工程和引黃水量，在保障經(jīng)濟社會合理用水需求、最小化生態(tài)用水、平衡地下水采補等條件下，若不考慮新增外調水，2035年京津冀地區(qū)缺水量將達2.9×109 m3；當新增外調水量為2.9×109 m3時，僅能保障最低限度的生態(tài)用水和地下水采補平衡，超載的水生態(tài)系統(tǒng)難以得到修復；若新增外調水為5×109 m3，在保障適宜生態(tài)用水的同時可滿足地下水50年恢復要求，京津冀地區(qū)將不再缺水，生態(tài)系統(tǒng)可全面恢復。

由此可見，為保障京津冀地區(qū)未來經(jīng)濟社會正常發(fā)展及水系統(tǒng)安全，南水北調工程的基準調水量應配置為2.9×109~5×109 m3。考慮到流域水資源持續(xù)衰減，將進一步增大供水缺口約1×109 m3，故南水北調理想調水量應配置為3.9×109~6×109 m3。

（四） 地下水健康修復量位目標

在京津冀地區(qū)，實現(xiàn)地下水的采補平衡，是超采綜合治理的階段性目標；在采補平衡的基礎上對地下水量進行回補，使地下水位恢復到能保持生態(tài)環(huán)境健康的水平，是超采綜合治理的最終目標。本文據(jù)此提出“健康地下水位”概念，建議以此作為未來地下水修復的方案框架。健康地下水位指在保障區(qū)域生態(tài)健康的基礎上，最大限度支撐經(jīng)濟社會發(fā)展的地下水位；根據(jù)地下水功能不同，可分為上限水位、下限水位兩類：前者包括維持地表水體健康補給地下水位、遏制海水入侵地下水位、植被健康地下水位；后者包括控制鹽漬化地下水位、城鎮(zhèn)建筑物安全地下水位、地下含水層調蓄地下水位。

綜合已有研究成果來看，有關京津冀地區(qū)的適宜地下水埋深（見圖3），山前平原區(qū)為8~20 m，中部平原區(qū)為3~5 m，城市區(qū)為6~10 m，東部沿海區(qū)為2~3 m。除恢復地下水位外，超采的地下水量也應恢復。根據(jù)1959—2019年地下水位及地面沉降體積變化情況，基于地下水數(shù)值模擬獲得初步結果：截至2019年，京津冀平原累計超采量為1.375×1011 m3，可恢復的地下水超采量為8.77×1010 m3（淺層地下水占80%，深層地下水占20%，見圖4）。

圖3 京津冀平原下限地下水埋深分布

圖4 京津冀平原可恢復地下水量分布

（五） 河湖生態(tài)保護修復布局與路徑

京津冀地區(qū)河湖萎縮、干涸問題嚴重，生態(tài)功能受損，河湖生態(tài)保護修復需要依靠流域水生態(tài)的整體性改善。本文在分析海河流域主要河湖特征及水生態(tài)問題的基礎上，論證提出了河湖生態(tài)保護修復布局（見圖5）。

① 在灤河區(qū)，開展上游水源涵養(yǎng)與生態(tài)屏障建設，增強生態(tài)補水能力，推動生態(tài)水量考核向生態(tài)流量轉變，強化岸線治理。

② 在北四河區(qū)，增強生態(tài)屏障建設，建立生態(tài)調度、生態(tài)用水保障機制，防控城市面源污染，實施清水退河戰(zhàn)略。

③ 在大清河區(qū)，通過多水源聯(lián)合調配，增強上游水庫生態(tài)補水能力，恢復白洋淀等區(qū)域生態(tài)水文節(jié)律，強化農(nóng)業(yè)節(jié)水減排。

④ 在子 ‒ 漳衛(wèi)河區(qū)，增強生態(tài)調度，恢復并保障重要濕地和廊道功能，強化農(nóng)業(yè)節(jié)水減排。⑤ 在徒駭馬頰河區(qū)，強化農(nóng)業(yè)節(jié)水減排。

⑥ 建設南水北調中線水源調配與生態(tài)補水帶、南水北調東線 ‒ 大運河水質保障與生態(tài)修復帶、沿海灘涂濕地保護修復與功能提升帶。

圖5 海河流域水生態(tài)修復“五區(qū)三帶”總體布局

在時間維度，按照“三步走”戰(zhàn)略實現(xiàn)京津冀地區(qū)河湖全面復蘇：2020—2025年，遏制水域空間面積萎縮態(tài)勢，恢復河湖水域面積，致力于重要河道全線通水；2026—2035年，河湖生態(tài)流量得到常態(tài)化保障，區(qū)域水環(huán)境水生態(tài)整體達到“安全”水平；2036—2050年，區(qū)域水環(huán)境問題全面解決，水生態(tài)安全保障長效機制建成并高效運行。

五、 京津冀地區(qū)水安全應對舉措

（一） 控總量、優(yōu)結構、提效率，強化水資源節(jié)約集約利用

為了緩解京津冀地區(qū)內部節(jié)水不均衡、農(nóng)業(yè)用水占比高、高用水行業(yè)占比大等問題，需要深度加強全流域、全行業(yè)水資源需求管理。

一是適水控制灌溉面積和城市規(guī)模兩大總量。根據(jù)水資源承載能力，合理確定發(fā)展布局與規(guī)模，研究制定階段承載上限。在地下水嚴重超采區(qū)，綜合協(xié)調地下水壓采、糧食安全等國家戰(zhàn)略目標，嚴格控制灌溉面積、高耗水作物種植面積。在壩上區(qū)域，以建設首都水源涵養(yǎng)功能區(qū)、生態(tài)環(huán)境支撐區(qū)為目標，有序退減水澆地面積，壓減地下水開采量。加強城鎮(zhèn)綠化節(jié)水，科學實施山區(qū)植被修復，量水而行、適地適綠。

二是持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)、種植、貿(mào)易、消費主要結構。嚴控水資源開發(fā)利用強度，合理確定經(jīng)濟布局，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構，從“重工業(yè)+生產(chǎn)性服務業(yè)”轉向“高端制造+科技創(chuàng)新”。

三是實施生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)全行業(yè)深度節(jié)水。在傳統(tǒng)節(jié)水工作之外，深度挖掘各行業(yè)節(jié)水潛力并優(yōu)化節(jié)水模式。例如，農(nóng)業(yè)由高產(chǎn)灌溉模式轉向高效率用水模式，工業(yè)以顛覆性節(jié)水技術研發(fā)與推廣應用為主來推動跨越式發(fā)展，生活從終端節(jié)水拓展到建筑系統(tǒng)節(jié)水。

四是加強再生水、海水等非常規(guī)水源利用。嚴格落實《關于推進污水資源化利用的指導意見》（2021年），科學設定區(qū)域污水資源化利用總體目標。及時制定沿海地區(qū)海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項規(guī)劃，推進高耗水產(chǎn)業(yè)逐步向沿海布局，提升海水淡化供水保障水平，健全海水淡化產(chǎn)業(yè)相關的政策法規(guī)。

（二） 以地下水系統(tǒng)健康為目標，加強“量 位 質”立體化修復

京津冀地區(qū)地下水長期累計超采量巨大，需要在現(xiàn)狀地下水超采綜合治理的基礎上，以實現(xiàn)地下水系統(tǒng)健康為目標，加強地下水“量 ‒ 位 ‒ 質”立體化、持久化修復。

一是明確“健康地下水位”目標。京津冀區(qū)域是強人類活動地區(qū)，地下水位的恢復目標不僅需要考慮自然生態(tài)，也應考慮人類活動與社會發(fā)展需求，由此滿足不同類型地下水服務功能，實現(xiàn)地下水良性健康發(fā)展。

二是防控地下水安全系統(tǒng)風險。沿海地區(qū)長期過度開采地下水，造成海水入侵內陸淡水，導致水質咸化；應嚴控開采地下水，防止海水入侵。地下水開采導致地面沉降具有極大的危害性，而從20世紀70年代開始，京津冀地區(qū)開采利用地下水規(guī)模逐步擴大；地面沉降問題越來越突出，已經(jīng)開始影響建筑物安全（甚至壓縮梳干含水層）。

三是建設地下水動態(tài)監(jiān)測預警系統(tǒng)。未來京津冀地區(qū)降水量情況，將是影響地下水全面采補平衡目標的重要因素。構建地下水季尺度動態(tài)預測模型，實時評估地下水的水位現(xiàn)狀及變化趨勢；根據(jù)不同超采區(qū)地下水的預警等級及閾值，建立地下水動態(tài)監(jiān)測預警系統(tǒng)。

四是完善機井管理，加強地下水儲備。健全地下水井封管機制，實行地下水機井的動態(tài)跟蹤、分類管理。實施地下水戰(zhàn)略儲備，如太行山前平原呈近南北向條帶狀分布并構成容量巨大的山前淡水含水體系統(tǒng)，可作為水資源地下調蓄空間。

五是重視地下水治理的持久性。當前，通過短期內高投入所產(chǎn)生的治理效果已開始顯現(xiàn)，但地下水與地表水相比響應速度慢、修復周期長（國際上通常以10年為單位評估地下水治理效果）；應將地下水治理納入國家層面的水利中長期發(fā)展規(guī)劃，針對性、持續(xù)性保持資源投入。

（三） “本地 外調 再生”三水互補，促進河湖濕地生態(tài)復蘇

鑒于京津冀地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展態(tài)勢和水資源條件，唯有通過“本地水 ‒ 外調水 ‒ 再生水”三水互補，才能解決生態(tài)水量不足的問題。

一是實施山前水庫生態(tài)基流保障行動。建立山前水庫生態(tài)基流泄放設施與生態(tài)調度機制，保障生態(tài)基流。計及山前水庫建設前后的天然及現(xiàn)狀下泄流量，制定分區(qū)分類的生態(tài)基流目標。

二是實施京津冀地區(qū)生態(tài)水量提升行動。加強用水總量控制和水量分配，發(fā)揮水資源最大剛性約束作用。加強南水北調東線、中線的生態(tài)補水，切實提升區(qū)域生態(tài)水量、入海水量的保障程度。

三是實施城市用水清水退河與再生利用行動。城市退排水是區(qū)域平原區(qū)河湖的主要水源，實施清水退河與再生利用是解決平原區(qū)河湖水質不佳、生態(tài)水量不足的重要手段。完善廢污水收集管網(wǎng)，提升廢污水收集率及進場濃度；完善污水處理廠的基礎能力及出水水質，逐步推行Ⅳ類、準Ⅳ類水排放標準。

四是實施河湖橫向與立體連通性提升行動。京津冀地區(qū)位于“東亞 ‒ 澳大利亞”候鳥重要遷徙路線上，候鳥棲息地、遷徙路徑是區(qū)域水生態(tài)保護重點，這對區(qū)域河湖濕地的橫向與立體連通性提出了較高要求。加大干支流河漫灘、洲灘、湖泊、庫灣、岸線、河口灘涂等生物多樣性保護與恢復力度，提升江河與附屬湖泊、濕地之間橫向連通性；加強濕地網(wǎng)絡格局恢復工作，提升區(qū)域水域濕地面向候鳥棲息遷徙的立體連通性。

（四） 優(yōu)化山區(qū)水保治理模式，防控山丘區(qū)徑流進一步衰減

2000年以來，海河流域山區(qū)水資源量劇烈衰減，嚴重威脅流域供水安全和生態(tài)安全，需防控山區(qū)徑流性水資源進一步衰減。

一是轉變山丘區(qū)治理模式。在山丘區(qū)國土綠化、水土保持、生態(tài)修復等工作中，以水定綠，量化水資源的植被承載力。對于植被覆蓋度較高的區(qū)域，不應大規(guī)模開展人工植樹等水土保持措施，而宜堅持近自然修復；保護好現(xiàn)存的天然林，以天然更新、自然生態(tài)恢復作為植被建設的主要形式。

二是加強山丘區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水。合理規(guī)劃山丘區(qū)農(nóng)田灌溉面積，發(fā)展低耗水作物及種植模式，推廣滴灌、微灌等高效節(jié)水灌溉生產(chǎn)方式，提高水資源利用率。持續(xù)實施退耕還林（草）工程，以自然植被恢復為主，避免過度建設蓄水池、集水窖、梯田、魚鱗坑等攔蓄設施；在維持山區(qū)生態(tài)環(huán)境健康度的同時，保護有限的徑流性水資源。

三是充分考慮水資源衰減對南水北調東線、中線后續(xù)工程需調水量規(guī)模的影響。當前，國家相關部門正在研究制定南水北調東線、中線的后續(xù)工程規(guī)劃；應充分考慮京津冀地區(qū)水資源衰減因素的影響，研判南水北調東線、中線工程受水區(qū)的水資源供需平衡關系，科學明確需調水量的規(guī)模及總體布局，著眼長遠來保障京津冀地區(qū)水資源安全。

（五） 以優(yōu)化南水北調中線、東線后續(xù)工程為核心，完善水網(wǎng)格局

京津冀水網(wǎng)是典型的自然 ‒ 人工復合水網(wǎng)，在天然水系的基礎上優(yōu)化調水工程等人工水網(wǎng)格局，對區(qū)域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展、地下水壓采、水生態(tài)功能提升具有重要意義。

一是優(yōu)化南水北調東線后續(xù)工程規(guī)模與線路。東線工程建設通水以來，黃河以北增供水量消納率的最高值不足20%，資產(chǎn)閑置問題突出；可充分利用東線一期工程穿黃隧洞100 m3/s的供水能力，擴大京津冀地區(qū)供水量，緩解地下水超采問題。后續(xù)工程需要北調水量到北京市，構建首都雙源保障的穩(wěn)定格局；可比選論證經(jīng)白洋淀進京方案（見圖6），相應優(yōu)勢在于：

① 生態(tài)效益發(fā)揮更充分，串聯(lián)白洋淀、衡水湖、永定河等重要河湖濕地，兼顧向滏陽河、大清河、永定河等平原河網(wǎng)水系的自然補水；

② 自流覆蓋范圍更廣泛，與南水北調中線、引黃入冀補淀等工程的聯(lián)動作用更強，有利于構建多元互補的京津冀水資源保障網(wǎng)；

③ 調水水質目標保障對水環(huán)境治理剛性約束更強，經(jīng)白洋淀進京線路更深入華北平原的腹地，有利于帶動整個京津冀地區(qū)水生態(tài)環(huán)境治理；

④ 對于北京市，無論是工程綜合效益，還是供水可靠性、用水經(jīng)濟性，經(jīng)白洋淀進京線路方案的比較優(yōu)勢更為明顯、更有持續(xù)性；

⑤ 對于河北雄安新區(qū)，經(jīng)白洋淀調蓄調水，可為供水穩(wěn)定、生態(tài)宜居的城區(qū)建設提供重要保障。

圖6 南水北調東線后續(xù)工程線路

二是南水北調中線、東線工程效益可北延至灤河流域。無論是已經(jīng)通水的南水北調東線、中線一期工程，還是后續(xù)工程的原有規(guī)劃方案，受水區(qū)最北端只供水到北京市，受水范圍并不包括灤河流域；但20世紀80年代初建設的引灤入津工程，為南水北調受水區(qū)與灤河流域建立了工程聯(lián)系，如果能夠整體優(yōu)化南水北調工程受水區(qū)和非受水區(qū)的水量配置方案、完善灤河水系格局、共享南水北調工程紅利，則不需要新增工程措施和資金投入，僅通過引灤水量分配方案的調整，即可將南水北調工程的戰(zhàn)略效益向北延伸到灤河流域（惠及承德市、唐山市、秦皇島市等地，受益人口超過1000萬人），潛在經(jīng)濟社會和生態(tài)效益顯著。具體實施需在南水北調中線、東線后續(xù)工程規(guī)劃方案中，考慮灤河下游地區(qū)發(fā)展需求，進一步優(yōu)化常態(tài)水量分配方案，保障灤河流域經(jīng)濟社會高質量發(fā)展。

三是南水北調中線、東線后續(xù)工程的京津冀供水規(guī)模應考慮區(qū)域水資源衰減因素。南水北調中線、東線后續(xù)工程對京津冀地區(qū)發(fā)展具有重要作用，應清醒認識到區(qū)域水資源持續(xù)衰減的客觀事實。以2035年京津冀需水達到峰值為保障目標，當南水北調中線、東線后續(xù)工程增調水量達到3.9×109 m3時，在保障正常發(fā)展用水需求的同時，可實現(xiàn)河湖最小生態(tài)需水和地下水采補平衡目標；當增調水量達到6×109 m3時，可實現(xiàn)河湖適宜生態(tài)需水和地下水采補平衡目標。

四是增強受水區(qū)水資源調蓄能力。南水北調工程通水以來，受水區(qū)對引江水的依賴程度越來越高；需要充分利用已有調蓄水庫，適當興建在線調蓄工程，增強受水區(qū)調蓄能力，切實保障供水安全。同步開展水庫汛限水位、旱限水位的動態(tài)調控，建立相應的科學測算與決策體系，提升水庫全水文周期管理（常態(tài)運行、抗旱應急運行、防洪應急運行）的綜合效率與效益。

（六） 統(tǒng)籌常態(tài)與應急，完善流域特大洪澇災害防御短板

針對京津冀地區(qū)洪水預測預報難度大、水庫防洪聯(lián)合調度覆蓋率低、蓄滯洪區(qū)工程建設滯后等薄弱環(huán)節(jié)，加強常態(tài)與應急統(tǒng)籌管理，完善洪澇災害防御短板。

一是統(tǒng)籌常態(tài)與應急，做好常規(guī)應對措施。除了做好應急狀態(tài)的緊急救災，也應加強日常防范應對措施。

①    開展重要河段的防洪工程建設，重點提高河北雄安新區(qū)周邊新蓋房分洪道、趙王新河的泄洪能力。

② 建設“空天地一體化”洪水監(jiān)測系統(tǒng)，通過高分辨率空間、航空遙感技術，地面水文監(jiān)測技術的有機結合，實現(xiàn)對流域雨情、河湖水情、工程險情、洪澇災情等的全方位、全過程、實時協(xié)同監(jiān)測及處理。

③ 確保蓄滯洪區(qū)的合理有效運用，根據(jù)地形地物變化，及時修訂細化蓄滯洪區(qū)運用與搶險預案，確保洪水“分得進、蓄得住、退得出”。

二是做好“四預”建設，改善超標洪水應對措施。

① 提高洪水預報精度水平，開展流域下墊面調查，修正現(xiàn)有預報模型參數(shù)并修訂預報方案，利用實時監(jiān)測數(shù)據(jù)實施滾動預報。

② 拓展洪水災害預警服務范圍，拓展并深化現(xiàn)有洪水災害預警信息服務；從行業(yè)內向與社會公眾以及與洪水災害相關聯(lián)的交通、能源、供水、供電、通信等“生命線”系統(tǒng)行業(yè)全面擴展，形成常態(tài)化的專業(yè)預警服務機制。

③ 提高洪水災害預演的智慧化水平，充分運用信息技術手段，結合雨水情預報，對水庫、河道、蓄滯洪區(qū)的蓄泄情況進行模擬預演；實時動態(tài)更新洪水演進、防洪工程體系運行、淹沒影響等信息，為工程調度提供決策支持。

④ 動態(tài)修編洪水災害防御預案，推行基于多情景、海量方案的預案編制方法，形成超標洪水預案實時修正與動態(tài)調整體系；充分利用洪水風險圖成果，細化人員轉移預案。

六、 結語

水資源緊缺是京津冀地區(qū)突出的水安全保障問題，水資源衰減加劇了區(qū)域的用水競爭；未來隨著北京城市副中心、雄安新區(qū)等重點區(qū)域建設帶來的吸聚效應，預測經(jīng)濟社會用水需求仍將持續(xù)攀升。應對水資源供需矛盾，既要優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構、提高用水效率，持續(xù)強化水資源需求管理，也要在確定南水北調中線、東線后續(xù)工程的京津冀供水規(guī)模時考慮區(qū)域水資源衰減因素。

河湖萎縮干涸、地下水長期超采是京津冀地區(qū)嚴重的生態(tài)問題。為實現(xiàn)重要河湖生態(tài)功能恢復、地下水位總體回升，研究提出了河湖生態(tài)保護修復布局與“健康地下水位”修復目標；根據(jù)區(qū)域水資源稟賦，建議實施“本地 ‒ 外調 ‒ 再生”三水互補、促進河湖濕地生態(tài)復蘇、“量 ‒ 位 ‒ 質”立體化地下水修復等戰(zhàn)略措施。

針對京津冀地區(qū)防洪體系短板突出、城市洪澇風險加劇問題，研究提出了常態(tài)與應急統(tǒng)籌管理策略。在常規(guī)應對措施方面，建議提高水文監(jiān)測水平，對蓄滯洪區(qū)規(guī)模及布局進行優(yōu)化調整；在超標洪水應對方面，綜合運用數(shù)字流域、洪水風險數(shù)值模擬等先進技術手段，做好預警、預報、預演、預案。

解決京津冀地區(qū)水安全保障問題是支撐京津冀協(xié)同發(fā)展國家戰(zhàn)略的必要環(huán)節(jié)，南水北調工程通水、區(qū)域地下水超采綜合治理、河湖生態(tài)復蘇行動實施，為全面提升水安全保障帶來契機。著眼中長期發(fā)展，在提升水安全保障水平的同時，后續(xù)應重點關注京津冀地區(qū)水資源持續(xù)衰減應對、水資源不足與糧食生產(chǎn)任務矛盾、地下水位回升帶來的面源污染、河湖生態(tài)修復過度依賴外調水等問題。