南水北調(diào)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(jìn)入漢江，通過丹江口水庫，向華北平原供水。東線：在江蘇揚(yáng)州附近把長江水抽進(jìn)京杭運(yùn)河，用閘控制，逐級提升；在山東境內(nèi)過黃河以后，向北自流，沿路供水，直達(dá)天津。

　　新年伊始，來自河北省一則有關(guān)水的新聞引起了一直關(guān)心北京水資源問題的國際地質(zhì)科學(xué)聯(lián)合會主席張宏仁的注意。

　　據(jù)1月14日出版的《21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道》的消息，2010年南水北調(diào)中線工程將全線貫通，河北省需要分?jǐn)偣こ掏顿Y76.1億元，此外還要負(fù)擔(dān)中線工程在境內(nèi)高達(dá)300多億元的巨額配套費(fèi)用。地方財(cái)政不堪重負(fù)，迫使河北水利界的專家突破常規(guī)思維，尋求所有經(jīng)濟(jì)可行的配套途徑——個(gè)利用地下漏斗建地下水庫調(diào)蓄水資源的大膽設(shè)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(diào)蓄外調(diào)水，可比地表配套節(jié)約資金100多億元，但兩種調(diào)蓄方案存在分歧，爭論仍在繼續(xù)。

　　“水資源緊缺，一直是包括北京在內(nèi)的整個(gè)華北地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約因素。河北省利用天然地下水庫調(diào)蓄調(diào)水的思路值得重視和認(rèn)真研究，但必須把地下水體和地表水體聯(lián)合起來調(diào)蓄，才能更有效地緩解華北地區(qū)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(xué)時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)表示。

　　以豐補(bǔ)欠，削峰填谷

　　2008年，南水北調(diào)中線將首次實(shí)現(xiàn)對北京供水，北京水資源調(diào)蓄的問題再次引起各方廣泛關(guān)注。如何用好“南水”，實(shí)現(xiàn)調(diào)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(diǎn)。

　　“調(diào)蓄的問題，首先要建立在對北京水資源特點(diǎn)的科學(xué)分析基礎(chǔ)上。”張宏仁說。

　　統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，北京六七八3個(gè)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(shí)間，降水量僅為全年降水量的3／40。不僅年內(nèi)，而且年際降水量變化也很大，連續(xù)數(shù)年干旱的情況時(shí)有出現(xiàn)。

　　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(dá)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(shí)間的分布，無論是年內(nèi)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(shí)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(qū)，水資源供需矛盾極為尖銳。

　　“解決這一矛盾，應(yīng)當(dāng)首先針對北京地區(qū)水資源的特點(diǎn)，把分布極不均勻的降水量，調(diào)節(jié)成為隨時(shí)間分布比較均勻的可供水量。如果能設(shè)法實(shí)現(xiàn)水資源的多年長周期調(diào)節(jié)，以豐補(bǔ)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(gè)看似簡單的設(shè)想，想要實(shí)現(xiàn)卻并不容易。“雖然什么時(shí)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(lián)合起來統(tǒng)一調(diào)度，是能夠?qū)崿F(xiàn)水資源的多年長周期調(diào)節(jié)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(guān)系。”

　　地下水還是地表水？

　　1月15日，全國病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固工作電視電話會議透露，目前全國有各類病險(xiǎn)水庫3.7萬多座。數(shù)量龐大的病險(xiǎn)水庫，已成為防汛工作中的薄弱環(huán)節(jié)和最不穩(wěn)定因素。

　　在全球氣候變暖、局部暴雨等極端天氣現(xiàn)象增加的情況下，病險(xiǎn)水庫的潛在危害越來越大。人們已經(jīng)逐漸認(rèn)識到，建造水庫有積極的一面，但同時(shí)也會造成嚴(yán)重的環(huán)境和社會后果，如沖毀農(nóng)田和附近居民區(qū)、誘發(fā)滑坡災(zāi)害等。

　　同時(shí)，水庫作為地表水體調(diào)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(diào)節(jié)問題。

　　“用地下水體調(diào)蓄能在很大程度上彌補(bǔ)地表水庫的不足。”張宏仁說。

　　地下水體的導(dǎo)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(dāng)大的厚度，構(gòu)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(diǎn)，地下水含水層可以把極不均勻的降雨入滲補(bǔ)給，調(diào)節(jié)成多年、比較均勻的給水水源。

　　地表水體的調(diào)節(jié)能力一般比較差，突出表現(xiàn)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(diào)節(jié)能力的表現(xiàn)，而恰好是地下水含水層調(diào)蓄作用的結(jié)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(shí)間上對水資源進(jìn)行調(diào)節(jié)，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(diào)蓄能力，讓地下水起到水庫的作用，來補(bǔ)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(bǔ)充。”張宏仁說。

　　然而，地下含水層也有其固有的缺陷，即傳導(dǎo)水的能力很差。縱然有很大的“肚子”，卻只有細(xì)小的“喉嚨”。它只能接受“和風(fēng)細(xì)雨”式的入滲補(bǔ)給，而無能力在短期內(nèi)接受大量洪水的補(bǔ)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(diào)蓄的任務(wù)。

　　聯(lián)合起來統(tǒng)一調(diào)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(diào)蓄任務(wù)，那么把兩者聯(lián)合起來，取長補(bǔ)短、發(fā)揮各自優(yōu)勢，有可能取得比較好的效果。”張宏仁說。

　　永定河沖積扇曾經(jīng)是北京市的主要供水水源地。它的巨大含水層庫容曾經(jīng)幫助首都渡過了一個(gè)又一個(gè)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(yīng)是調(diào)蓄水資源的絕好場所。但上世紀(jì)70年代進(jìn)行的可行性論證發(fā)現(xiàn)，永定河每年行洪期只有十來天，短期內(nèi)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(wù)，還需要建設(shè)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(qū)的具體情況，張宏仁提出了“虛擬回灌”的辦法。在保持現(xiàn)有抽水設(shè)施運(yùn)行的情況下，每回灌1億立方米，與不進(jìn)行回灌但減少抽水1億立方米在物理上是等價(jià)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(shè)兩套供水設(shè)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(dú)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(shè)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(lián)合調(diào)度，大多停留在零星的、不自覺的基礎(chǔ)上。如果能結(jié)合每一個(gè)地區(qū)的特點(diǎn)，科學(xué)、統(tǒng)一規(guī)劃，實(shí)行全面的綜合調(diào)度，就有可能更合理地利用現(xiàn)有的水資源和水利工程，并進(jìn)一步向棄水奪取可觀的水量，使之轉(zhuǎn)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(diào)將首次實(shí)現(xiàn)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(diào)也需要在末端準(zhǔn)備調(diào)蓄設(shè)施，否則工程一旦發(fā)生事故，就會產(chǎn)生大問題。利用北京市超采地下水形成的“地下水庫”進(jìn)行調(diào)蓄是最佳方案。

　　在1月18日召開的南水北調(diào)工程建設(shè)工作會議上，北京市水務(wù)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(tǒng)進(jìn)行戰(zhàn)略性調(diào)整，在支撐城市發(fā)展的同時(shí)，“北京市更想做的是涵養(yǎng)地下水，給生態(tài)一個(gè)修養(yǎng)生息的機(jī)會”。

　　毫無疑問，如果屆時(shí)能形成地表水體和地下水體聯(lián)合調(diào)度的科學(xué)管理系統(tǒng)，北京市有望從根本上“解渴”，實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)發(fā)展。(李曉明）