南水北調工程輸水示意圖。西線：開鑿一些巨大的隧洞，引長江上游金沙江或支流雅礱江的水入黃河上游，增加黃河上游的水量。中線分兩步：第一步把丹江口水庫的水引到華北平原；第二步在長江三峽的巨型水庫建成以后，利用高峽平湖，筑渠輸水自流進入漢江，通過丹江口水庫，向華北平原供水。東線：在江蘇揚州附近把長江水抽進京杭運河，用閘控制，逐級提升；在山東境內過黃河以后，向北自流，沿路供水，直達天津。

　　新年伊始，來自河北省一則有關水的新聞引起了一直關心北京水資源問題的國際地質科學聯合會主席張宏仁的注意。

　　據1月14日出版的《21世紀經濟報道》的消息，2010年南水北調中線工程將全線貫通，河北省需要分攤工程投資76.1億元，此外還要負擔中線工程在境內高達300多億元的巨額配套費用。地方財政不堪重負，迫使河北水利界的專家突破常規思維，尋求所有經濟可行的配套途徑——個利用地下漏斗建地下水庫調蓄水資源的大膽設想浮出水面。

　　華北平原因地下水開采形成的地下漏斗比比皆是，利用這些天然的地下水庫調蓄外調水，可比地表配套節約資金100多億元，但兩種調蓄方案存在分歧，爭論仍在繼續。

　　“水資源緊缺，一直是包括北京在內的整個華北地區經濟發展的制約因素。河北省利用天然地下水庫調蓄調水的思路值得重視和認真研究，但必須把地下水體和地表水體聯合起來調蓄，才能更有效地緩解華北地區水資源緊張狀況。”長年從事水資源研究的張宏仁在接受《科學時報》記者采訪時表示。

　　以豐補欠，削峰填谷

　　2008年，南水北調中線將首次實現對北京供水，北京水資源調蓄的問題再次引起各方廣泛關注。如何用好“南水”，實現調水效益的最大化，從根本上緩解北京水資源緊缺，無疑是其中的焦點。

　　“調蓄的問題，首先要建立在對北京水資源特點的科學分析基礎上。”張宏仁說。

　　統計數據顯示，北京六七八3個月的降水量占年總降水量的3/4以上，而從11月到次年4月的半年時間，降水量僅為全年降水量的3／40。不僅年內，而且年際降水量變化也很大，連續數年干旱的情況時有出現。

　　但從多年平均降水量看，北京在600毫米左右，這和巴黎、莫斯科、維也納、布達佩斯等歐洲城市差不多，比倫敦、柏林還要略多一些。

　　那為什么歐洲比較濕潤，而華北比較干旱呢？“這是由于歐洲許多地方，降水量隨時間的分布，無論是年內還是年際都出奇地均勻。這是一直生活在亞洲大陸的人所難以想象的。”張宏仁告訴記者。

　　由于降水量隨時間分布極不均勻，且人口密度大，使得年總降水量和歐洲差不多的華北地區，水資源供需矛盾極為尖銳。

　　“解決這一矛盾，應當首先針對北京地區水資源的特點，把分布極不均勻的降水量，調節成為隨時間分布比較均勻的可供水量。如果能設法實現水資源的多年長周期調節，以豐補欠，削峰填谷，就能大大緩解北京水資源的緊張程度。”張宏仁說。

　　這個看似簡單的設想，想要實現卻并不容易。“雖然什么時候下雨、下多少雨，人說了不算，但通過地表水體和地下水體聯合起來統一調度，是能夠實現水資源的多年長周期調節的。”張宏仁說，“不過，解決這一課題恐怕首先要弄清楚地下水和地表水的關系。”

　　地下水還是地表水？

　　1月15日，全國病險水庫除險加固工作電視電話會議透露，目前全國有各類病險水庫3.7萬多座。數量龐大的病險水庫，已成為防汛工作中的薄弱環節和最不穩定因素。

　　在全球氣候變暖、局部暴雨等極端天氣現象增加的情況下，病險水庫的潛在危害越來越大。人們已經逐漸認識到，建造水庫有積極的一面，但同時也會造成嚴重的環境和社會后果，如沖毀農田和附近居民區、誘發滑坡災害等。

　　同時，水庫作為地表水體調蓄的主要手段，由于庫容量有限，并不能完全解決水資源的豐枯調節問題。

　　“用地下水體調蓄能在很大程度上彌補地表水庫的不足。”張宏仁說。

　　地下水體的導水能力比地表水體要小得多。但是，由于地下水含水層分布面積廣，許多地段還具有相當大的厚度，構成了巨大的地下庫容，儲存水的能力比地表水體要大得多。利用這一特點，地下水含水層可以把極不均勻的降雨入滲補給，調節成多年、比較均勻的給水水源。

　　地表水體的調節能力一般比較差，突出表現在汛期河水位的暴漲暴落。汛期過后，河流能保持一定的基流，并不是地表水體本身調節能力的表現，而恰好是地下水含水層調蓄作用的結果。而基流正是江河徑流中最寶貴的部分。

　　“由此可見，要想在時間上對水資源進行調節，安全有效地利用水資源，必須借助于地下水含水層的巨大調蓄能力，讓地下水起到水庫的作用，來補償干旱期地表徑流的不足。在這種情況下，減少的地下水量可以在隨后的雨季得到補充。”張宏仁說。

　　然而，地下含水層也有其固有的缺陷，即傳導水的能力很差。縱然有很大的“肚子”，卻只有細小的“喉嚨”。它只能接受“和風細雨”式的入滲補給，而無能力在短期內接受大量洪水的補給，只好將大部分洪水拒之門外。單純依靠地下水含水層，還是不能完成水資源調蓄的任務。

　　聯合起來統一調度

　　“既然單純依靠地表水體，或者單純依靠地下水含水層，都不可能圓滿地完成水資源調蓄任務，那么把兩者聯合起來，取長補短、發揮各自優勢，有可能取得比較好的效果。”張宏仁說。

　　永定河沖積扇曾經是北京市的主要供水水源地。它的巨大含水層庫容曾經幫助首都渡過了一個又一個缺水年。多年大量抽取地下水，使地下水位大幅度下降，形成較大的地下庫容。

　　“這本應是調蓄水資源的絕好場所。但上世紀70年代進行的可行性論證發現，永定河每年行洪期只有十來天，短期內即使每天回灌100萬立方米，相對于北京市年取水量幾十億立方米，也是杯水車薪。即使要完成這一不起眼的任務，還需要建設龐大的回灌工程。”張宏仁說。

　　要取得較大的回灌效果，光靠人工措施是不夠的。針對北京地區的具體情況，張宏仁提出了“虛擬回灌”的辦法。在保持現有抽水設施運行的情況下，每回灌1億立方米，與不進行回灌但減少抽水1億立方米在物理上是等價的。因此，減少抽水等于增加回灌，是一種“虛擬”的回灌。

　　如果在北京市建設兩套供水設施，一套用地表水供水，另一套用地下水供水。每一套都能單獨滿足全市供水的需要。在豐水年停采地下水，就等于不用任何回灌設施，一年就回灌了上十億立方米的水存儲在地下。到枯水年就可以少用地表水，而抽取地下水庫存以渡過水荒。

　　“到目前為止，地表水體和地下水體的聯合調度，大多停留在零星的、不自覺的基礎上。如果能結合每一個地區的特點，科學、統一規劃，實行全面的綜合調度，就有可能更合理地利用現有的水資源和水利工程，并進一步向棄水奪取可觀的水量，使之轉化成可供利用的水資源，緩解北京水資源緊張的狀況。”張宏仁說。

　　2008年，世人矚目的南水北調將首次實現對北京供水。對此，張宏仁表示，與任何液體輸送工程一樣，南水北調也需要在末端準備調蓄設施，否則工程一旦發生事故，就會產生大問題。利用北京市超采地下水形成的“地下水庫”進行調蓄是最佳方案。

　　在1月18日召開的南水北調工程建設工作會議上，北京市水務部門官員曾透露，“南水”入京后，將對北京市的水資源配置和供水系統進行戰略性調整，在支撐城市發展的同時，“北京市更想做的是涵養地下水，給生態一個修養生息的機會”。

　　毫無疑問，如果屆時能形成地表水體和地下水體聯合調度的科學管理系統，北京市有望從根本上“解渴”，實現水資源可持續發展。(李曉明）