应对气候变化的生态水利方略

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谢遵党

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(黄河勘测规划设计研究院有限公司, 郑州40003) 本`文内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 t a npai fan g.com

(Yellow River Engineering  Consulting  Institute Co., Ltd., Zhengzhou China 450003)

 

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摘要：全球变暖引起海平面上升、极端气象事件频发、水旱灾害加剧。从生态文明建设角度、以中国为典型，探索通过发展生态水利来应对气候变化对人类和生态系统的不利影响。构建连通中国南北方水系的大水网，发挥黄河的纽带作用，对干旱、半干旱地区进行生态补水。在华北、东北地区恢复地下水，在西北地区恢复古湖泊，大量储水于陆地，从而减少海平面上升，降低南方和沿海地区的洪涝损失，大尺度修复和改善北方和西北地区生态环境，同时为经济发展开拓新的空间。

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关键词：气候变化　储水于陆 生态水利　引渤入疆　南水北调　西部调水　 內.容.來.自：中`國*碳-排*放*交*易^網 t a npai fa ng.com

 

1　引言

工业化温室气体排放引起的全球变暖，已经成为威胁人类安全、引起生态系统崩溃的潜在危机，减缓和应对气候变化是本世纪最重要的全球性任务之一^［1］。根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)预测，即使到2100年通过减排将全球温度上升的幅度控制在1.5℃，海平面仍将上升0.26－0.77m，造成海岛国家和沿海地区洪水、淹没、海水入侵等灾害^［2］。根据目前的人口分布情况分析，海平面每升高0.1m，全球受淹没影响的人口约1000万人。气候变暖的不利影响还包括极端气象事件频发、水资源严重短缺、水旱灾害加剧，损害粮食安全，引起生态系统退化，显著提高所有大陆和海洋生态系统以及人类社会面临的脆弱性和风险^[3]。

全球气候变暖引起的不利影响，核心在水，实质是海洋中的水量剧增淹没海岛和沿海低地，湿润地区降水更多、更集中从而引起洪涝，干旱地区降水更少造成极度干旱。从储存水的角度来看，湖泊、水库和海洋一样都是可以装水的盆，陆地也是盛满土石的盆，同样可以吸收存储很多水分。利用水利工程来把更多的水留在陆地上，特别是储水于干旱地区的地下和湖泊、盆地，可以避免海平面过快上升、修复和改善干旱地区生态环境，从而有效地缓解气候变暖带来的不利影响、增加碳汇，拓展经济发展空间。

2　储水于陆是减少海平面上升的有效途径

全球海洋面积约为3.61亿km²，海平面上升每减少0.1m，需要在陆地多储存约36.1万亿m³的水。全球陆地面积约为1.49亿km²，其中3600万km²为荒漠化土地。通过输水工程，仅考虑向荒漠地区的湖盆、洼地、地层补水，平均储存1m深的水，就可以降低海平面上升0.1m。世界各地还有许多巨大的内陆湖盆，储水潜力巨大。比如里海面积38.6万km^2［4］，湖面高程低于海平面29m，湖面升到海平面，至少可多储存11万亿m³的水。

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我国陆地面积960万km²，占全球陆地面积的6.44%。按陆地面积比例分摊，减少海平面上升0.1m需在中国陆地上储存的水量为2.32万亿m³。中国北方有70多万km²广阔的平原，由于干旱和过度开发，很多地区地下水位很低。西部干旱少雨，有267万km²的荒漠戈壁，历史上曾经存在的巨型湖泊多数已经萎缩或干涸。通过补充地下水和恢复古湖泊，只要能在干旱地区平均存储0.7m深的水就能完成我国应担的储水份额。

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为了解决西部缺水的问题，许多专家学者提出了调水改变西部干旱面貌的设想，比较有代表性的有引渤入疆、淡化海水西调、河口东水西调等。霍有光等提出的引渤入疆、恢复罗布泊生态环境的方案，从天津附近的渤海取50亿m³海水，通过管道分级提升，利用渠道长距离自流1900km，引至疏勒河后自流入罗布泊^［5］。张恒旭等进一步提出大力开发荒漠可再生能源，淡化海水西调，估算出淡化并输送相当于黄河平均流量1774.5m³/s（合每年560亿m³）的淡水到新疆需电功率44717MW，并可利用海水淡化西调系统抑制可再生能源的功率波动^［6］。赵定烽则提出，在长江、珠江、闽江等入海口建河口水库，通过4000km隧洞每年引淡水13255亿m³到新疆^［7］。这些设想从原理上说明，每年千亿甚至万亿立方米规模调水的水源问题并非不可解决，抽水的能源供应能力也已经不是制约因素。 本/文-内/容/来/自:中-国-碳-排-放-网-tan pai fang . com

由于调水工程是影响巨大的战略性工程，涉及多地区多领域，在学术届争议激烈，各地方和行业部门的观点也很难统一。大规模引水改变干旱地区的地理面貌从科学原理上是成立的，争议主要在于引水的经济与环境代价是否值得付出、是否可以通过节水等其它手段替代^［7-8］。 本%文$内-容-来-自；中_国_碳|排 放_交-易^网^t an pa i fang . c om

从应对气候变化的角度看，在目前以化石燃料为主的能源结构下，大规模抽水西调与节能减排的基本手段相悖，还不宜实施。事实上我国江河平均每年有超过2万亿m³的淡水流入海洋或流出境外，其中相当大一部分产于海拔较高的阶梯和山区，合理调配可以在满足民生、环境、经济需要的前提下提供充足的生态补水水源。根据江河水资源的时空分布特点，发展以应对气候变化、修复和改善生态环境的为主要目的的生态水利，应当能够以较小的经济和环境代价逐步实现大量储水于陆地、显著降低海平面上升的目标。 本`文@内/容/来/自:中-国^碳-排-放^*交*易^网-tan pai fang. com

3　中国陆地的储水潜力

2.1 北方平原地下水可增储水量 本+文`内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 t a np ai fan g.com

平原地区土质一般为粘土、粉土和沙土，干容重为13－18kN/m³，饱和容重为18－23kN/m³。如表1，根据水利部水资源司发布的《2018年10月地下水动态月报》中的平均地下水位，统一按地下水位提升到地表以下3m、含水量增加5kN/m³计算，则北方主要平原地区可在地下增加储水量1.9万亿m³。

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表1　中国北方主要平原地下可储水量

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Table 1 Underground water storage capacity in the main plains of northern China 禸*嫆唻@洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

名称 本%文$内-容-来-自；中_国_碳|排 放_交-易^网^t an pa i fang . c om	平均地下水位[10]（m） 本+文`内/容/来/自:中-国-碳-排-放-网-tan pai fang . com	面积（万km2) 本文+内-容-来-自；中^国_碳+排.放_交^易=网 t a n pa ifa ng .c om	可储水量(亿m3) 本*文@内-容-来-自；中_国_碳^排-放*交-易^网 t an pa i fa ng . c om
黄淮海平原 本文`内-容-来-自；中_国_碳_交^易=网 tan pa i fa ng . c om	7.36 内-容-来-自；中_国_碳_0排放￥交-易=网 t an pa i fa ng . c om	30 内-容-来-自；中_国_碳_0排放￥交-易=网 t an pa i fa ng . c om	6540 本`文-内.容.来.自：中`国^碳`排*放*交^易^网 ta np ai fan g.com
东北平原 内-容-来-自；中_国_碳_0排放￥交-易=网 t an pa i fa ng . c om	5.86 本`文@内-容-来-自；中^国_碳0排0放^交-易=网 ta n pa i fa ng . co m	35 內/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網-tan p a i fang . com	5005 本+文`内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 t a np ai fan g.com
汾渭平原 夲呅內傛莱源亍：ф啯碳*排*放^鲛*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ	24 本文`内-容-来-自；中_国_碳_交^易=网 tan pa i fa ng . c om	7 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ	7350 禸*嫆唻@洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
合计 本`文-内.容.来.自：中`国^碳`排*放*交^易^网 ta np ai fan g.com			18895 内-容-来-自；中_国_碳_0排放￥交-易=网 t an pa i fa ng . c om

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2.2西北荒漠湖盆可储水量 本文`内-容-来-自；中_国_碳_交^易=网 tan pa i fa ng . c om

北方干旱内流区大小湖盆不计其数，可为储水于陆提供天然的水库。如表2，根据卫星地图地形数据，仅在最干旱的柴达木盆地中心的达布逊湖、腾格里沙漠腹地的古白亭海、巴丹吉林沙漠边缘的居延海、塔里木盆地中的罗布泊、哈密盆地、吐鲁番盆地等湖盆储水，按照对现有的居民、基础设施产生影响较小的原则确定蓄水位，估算就可储水超过3.7万亿m³。

表2 西北地区若干湖盆可储水量 本*文@内-容-来-自；中_国_碳^排-放*交-易^网 t an pa i fa ng . c om

Table 2 Water storage capacity of several lake basins in Northwest China

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名称 夲呅內傛莱源亍：ф啯碳*排*放^鲛*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ	水面高程（m） 本/文-内/容/来/自:中-国-碳-排-放-网-tan pai fang . com	湖底最低高程（m） 本+文+内/容/来/自:中-国-碳-排-放（交—易^网-tan pai fang . com	平均深度（m） 夲呅內傛莱源亍：ф啯碳*排*放^鲛*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ	水面面积（km2） 夲呅內傛莱源亍：ф啯碳*排*放^鲛*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ	容积(亿m3） 本`文内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 t a npai fan g.com
达布逊湖 本`文@内/容/来/自:中-国^碳-排-放^*交*易^网-tan pai fang. com	2690 夲呅內傛莱源亍：ф啯碳*排*放^鲛*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ	2680 夲呅內傛莱源亍：ф啯碳*排*放^鲛*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ	5 本+文+内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 t a np ai fan g.com	4500 本`文@内-容-来-自；中_国_碳排0放_交-易=网 t an pa ifa ng . c om	225 本*文`内/容/来/自:中-国-碳^排-放“交|易^网-tan pai fang . c o m
白亭海 本+文`内/容/来/自:中-国-碳-排-放-网-tan pai fang . com	1300 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ	1190 本+文`内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 t a np ai fan g.com	50 本%文$内-容-来-自；中_国_碳|排 放_交-易^网^t an pa i fang . c om	4250 內.容.來.自：中`國*碳-排*放*交*易^網 t a npai fa ng.com	2125 本@文$内.容.来.自：中`国`碳`排*放^交*易^网 t a np ai fan g.c om
居延海 本+文`内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 t a np ai fan g.com	950 本+文`内/容/来/自:中-国-碳-排-放-网-tan pai fang . com	740 本+文内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 ta np ai fan g.com	50 本%文$内-容-来-自；中_国_碳|排 放_交-易^网^t an pa i fang . c om	23500 内/容/来/自:中-国-碳-排-放*交…易-网-tan pai fang . com	11750 本+文+内/容/来/自:中-国-碳-排-放（交—易^网-tan pai fang . com
罗布泊 本*文@内-容-来-自；中_国_碳^排-放*交-易^网 t an pa i fa ng . c om	800 本文@内/容/来/自:中-国-碳^排-放-交易&*网-tan pai fang . com	790 本`文-内.容.来.自：中`国^碳`排*放*交^易^网 ta np ai fan g.com	8 本+文+内/容/来/自:中-国-碳-排-放（交—易^网-tan pai fang . com	19900 本+文`内/容/来/自:中-国-碳-排-放-网-tan pai fang . com	1592 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
哈密盆地 本@文$内.容.来.自：中`国`碳`排*放^交*易^网 t a np ai fan g.c om	400 本`文@内-容-来-自；中_国_碳排0放_交-易=网 t an pa ifa ng . c om	73 本+文+内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 t a np ai fan g.com	265 本*文@内-容-来-自；中_国_碳^排-放*交-易^网 t an pa i fa ng . c om	7600 本+文内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 ta np ai fan g.com	20140 本文@内/容/来/自:中-国-碳^排-放-交易&*网-tan pai fang . com
吐鲁番盆地 夲呅內傛莱源亍：ф啯碳*排*放^鲛*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ	-50 本@文$内.容.来.自：中`国`碳`排*放^交*易^网 t a np ai fan g.c om	-156 內.容.來.自：中`國*碳-排*放*交*易^網 t a npai fa ng.com	50 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ	2500 夲呅內傛莱源亍：ф啯碳*排*放^鲛*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ	1250 本+文内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 ta np ai fan g.com
合计 本`文@内/容/来/自:中-国^碳-排-放^*交*易^网-tan pai fang. com				62250 本@文$内.容.来.自：中`国`碳`排*放^交*易^网 t a np ai fan g.c om	37082 本文+内-容-来-自；中^国_碳+排.放_交^易=网 t a n pa ifa ng .c om

 

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根据以上分析，仅在中国北方主要平原补充地下水和恢复西北地区几个古湖泊，就可储水超过5.6万亿m³。加上全国范围采取退耕还湖、新建水库、水土保持等措施保留在陆地上的水量，相对于降低海平面10cm中国的份额2.3万亿m³，有足够大的容量容纳气候变化增加的海水水量。　　　 本文`内-容-来-自；中_国_碳_交^易=网 tan pa i fa ng . c om

4　储水于陆的水源

根据水利部发布的2017年中国水资源公报，当年属平水年，我国地表水资源量2.8万亿m³，其中1.7万亿m³流入了海洋，0.7万亿m³流出境外或流入界河。全国供水总量6043亿m³，总耗水量3207亿m^3[11]。

根据我国国家海洋局公布的《2014年中国海平面公报》，1980年-2013年我国沿海海平面上升速率为3mm/年。IPCC第四次评估报告的结果基本相同，1993年－2003年海平面每年上升3.1mm。按抵消海平面上升3mm计算，则每年中国分担的储水于陆的份额为696亿m³。对照2017年水资源情况，新增陆地储水量相当于入海流量的4.1%、总供水量的11.5%。调配抵消海平面上升量级的淡水资源留在陆地进行生态补水是有空间的。 本+文+内/容/来/自:中-国-碳-排-放（交—易^网-tan pai fang . com

表3　2017年主要流域区水资源利用情况

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Table 3  Water resource utilization in main river basins in 2017  本`文内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 t a npai fan g.com

流域区 本+文+内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 t a np ai fan g.com	水资源总量［11］ 本%文$内-容-来-自；中_国_碳|排 放_交-易^网^t an pa i fang . c om (亿m3) 內.容.來.自：中`國*碳-排*放*交*易^網 t a npai fa ng.com	总供水量［11］ 本`文@内-容-来-自；中^国_碳0排0放^交-易=网 ta n pa i fa ng . co m (亿m3) 禸*嫆唻@洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ	未利用水量(亿m3) 本/文-内/容/来/自:中-国-碳-排-放-网-tan pai fang . com	未利用比例 本`文@内/容/来/自:中-国^碳-排-放^*交*易^网-tan pai fang. com
西南诸河 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ	6025.9 夲呅內傛莱源亍：ф啯碳*排*放^鲛*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ	105 本/文-内/容/来/自:中-国-碳-排-放-网-tan pai fang . com	5920.9 本/文-内/容/来/自:中-国-碳-排-放-网-tan pai fang . com	98% 本*文`内/容/来/自:中-国-碳^排-放“交|易^网-tan pai fang . c o m
东南诸河 本文@内/容/来/自:中-国-碳^排-放-交易&*网-tan pai fang . com	1808.5 內/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網-tan p a i fang . com	313.1 本%文$内-容-来-自；中_国_碳|排 放_交-易^网^t an pa i fang . c om	1495.4 本+文内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 ta np ai fan g.com	83% 本`文@内-容-来-自；中^国_碳0排0放^交-易=网 ta n pa i fa ng . co m
珠江 本*文`内/容/来/自:中-国-碳^排-放“交|易^网-tan pai fang . c o m	5265.5 本`文@内-容-来-自；中^国_碳0排0放^交-易=网 ta n pa i fa ng . co m	835.8 本`文-内.容.来.自：中`国^碳`排*放*交^易^网 ta np ai fan g.com	972.7 本`文内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 t a npai fan g.com	84% 内-容-来-自；中_国_碳_0排放￥交-易=网 t an pa i fa ng . c om
长江 本%文$内-容-来-自；中_国_碳|排 放_交-易^网^t an pa i fang . c om	10614.7 本`文@内-容-来-自；中_国_碳排0放_交-易=网 t an pa ifa ng . c om	2060.1 本`文@内-容-来-自；中_国_碳排0放_交-易=网 t an pa ifa ng . c om	8554.6 夲呅內傛莱源亍：ф啯碳*排*放^鲛*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ	81% 本文`内-容-来-自；中_国_碳_交^易=网 tan pa i fa ng . c om
淮河 夲呅內傛莱源亍：ф啯碳*排*放^鲛*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ	958.6 本+文`内/容/来/自:中-国-碳-排-放-网-tan pai fang . com	616.2 本+文+内/容/来/自:中-国-碳-排-放（交—易^网-tan pai fang . com	342.4 本+文+内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 t a np ai fan g.com	36% 內.容.來.自：中`國*碳-排*放*交*易^網 t a npai fa ng.com
黄河 本+文`内/容/来/自:中-国-碳-排-放-网-tan pai fang . com	659.3 内/容/来/自:中-国-碳-排-放*交…易-网-tan pai fang . com	395.6 内-容-来-自；中_国_碳_0排放￥交-易=网 t an pa i fa ng . c om	263.7 內.容.來.自：中`國*碳-排*放*交*易^網 t a npai fa ng.com	40% 本%文$内-容-来-自；中_国_碳|排 放_交-易^网^t an pa i fang . c om
海河 本/文-内/容/来/自:中-国-碳-排-放-网-tan pai fang . com	272.2 本%文$内-容-来-自；中_国_碳|排 放_交-易^网^t an pa i fang . c om	369.8 本+文+内/容/来/自:中-国-碳-排-放（交—易^网-tan pai fang . com	0 內/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網-tan p a i fang . com	0% 本%文$内-容-来-自；中_国_碳|排 放_交-易^网^t an pa i fang . c om
辽河 内/容/来/自:中-国-碳-排-放*交…易-网-tan pai fang . com	293.1 本`文@内-容-来-自；中^国_碳0排0放^交-易=网 ta n pa i fa ng . co m	189.8 本/文-内/容/来/自:中-国-碳-排-放-网-tan pai fang . com	103.3 本%文$内-容-来-自；中_国_碳|排 放_交-易^网^t an pa i fang . c om	35% 本`文内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 t a npai fan g.com
松花江 内/容/来/自:中-国-碳-排-放*交…易-网-tan pai fang . com	1267 夲呅內傛莱源亍：ф啯碳*排*放^鲛*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ	497 內.容.來.自：中`國*碳-排*放*交*易^網 t a npai fa ng.com	770 本+文+内/容/来/自:中-国-碳-排-放（交—易^网-tan pai fang . com	61% 禸*嫆唻@洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
合计 內/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網-tan p a i fang . com	17681.9 內/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網-tan p a i fang . com	5277.4 本`文@内/容/来/自:中-国^碳-排-放^*交*易^网-tan pai fang. com	12404.5 本+文内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 ta np ai fan g.com	70% 本`文@内-容-来-自；中_国_碳排0放_交-易=网 t an pa ifa ng . c om

 表3是2017年全国主要流域区水资源利用情况。从表中可以看出，南方水多，北方水少，西南诸河、东南诸河水资源利用率低，北方诸河水资源利用率很高。储水于陆总体上要通过南水北调向北方调水解决水源问题。  

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5　应对气候变化的生态水利方略

5.1 生态水利的理念

 传统水利工程主要为了防洪、灌溉、供水、发电、航运等目的而修建。随着人类社会从工业文明阶段向生态文明阶段迈进，水土保持、河湖生态补水、地下水恢复、河湖连通等以改善环境、保证生态系统安全为主要目的的生态水利工程逐步增加，已经成为水利工作的新重点。2017年全国人工生态环境补水总量已达161.9 亿m^3［11］，加上通过退田还湖、水土保持和新增水库保留于陆地的水量，储水于陆已经初具规模。但从应对气候变化的角度审视，生态水利工作仍处于起步阶段，需要在满足经济、民生、环境等对水资源需求的前提下，探索出符合“创新、协调、绿色、开放、共享”等新发展理念的生态水利新途径。

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发展生态水利，要以保障民生、生态环境、经济发展的用水格局现状为前提，水多多用，水少少用，无水不用，缺水回用。水多多用，水少少用，就是在丰水年、丰水期将对民生、环境、经济等益处不大甚至有害的水资源尽可能多地利用起来，存储于干旱地区。无水不用，缺水回用，就是在干旱年份优先保障民生、环境和经济用水，甚至取用已储存的水资源缓解缺水问题。通过生态水利工程的灵活运用，在保障现有的民生、环境、经济利益格局的前提下，充分利用水资源改善生态环境。 本文`内-容-来-自；中_国_碳_交^易=网 tan pa i fa ng . c om

发展生态水利，要顺应自然、尊重自然、保护自然。充分利用天然河道、天然湖盆和已有工程，着重于恢复地面和地下历史水体，通过水的自然循环过程改善局部气候，而不是依靠传统的灌溉技术直接发展经济和人造生态系统。从储水于陆的角度看，渗漏水量和蒸发水分只要通过水循环能回归陆地就不算水量损失，深居内陆的生态水利工程可以简化防渗防蒸发处理措施。水资源调配主要通过连通天然河湖的大水网梯次实现，丰枯互补。储水主要利用天然湖泊和地下水的恢复完成，而不是大规模占用生态价值和开发利用程度较高的河谷建设大型水库。

发展生态水利工程，要遵循经济规律，全国水系渐次连通，从南到北梯次调水，高水高用，低水低用。为了减少建设投资和降低对经济、环境的不利影响，不追求一次性将丰水河水资源跨过其他流域直接调到旱区，而是因地制宜，就近渐次连通河湖水系，充分利用天然河湖和现有工程，结成大水网，从南向北梯次调水。我国地表水资源中很大部分是产于海拔较高的高原和山地，为了不消耗或少消耗能源，要避免或减少大能耗的抽水工程，通过水量置换，优先使较高阶梯的水资源更多地用于高阶梯或邻近阶梯。可适量利用生态补水增加的土地、渔业、林业、农业、旅游、水电等资源发展经济，提高生态水利工程的效益和可持续性。

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5.2 生态水利工程布局

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以应对气候变化的尺度在陆地储存的水量是前所未有的，需要在大范围内全面展开，因地制宜地采取不同的措施涵养陆地水源，减少入海水量。在南方及其他湿润地区主要通过水土保持、退耕还湖、保护湿地、新建水库等实现储水于陆，同时为向干旱地区调水提供水源。在北方平原地区对洼地、湖泊补水，兴建平原水库、渗渠、渗井等补充地下水。在西部荒漠地区则通过调水工程利用天然湖盆大规模储水，改善局部气候。 本*文@内-容-来-自；中_国_碳^排-放*交-易^网 t an pa i fa ng . c om

西部调水是近年来热议的话题。邓铭江院士概要评述了年总调水量从170亿m³到3000亿m³不等的南水北调西线方案、大西线调水方案、“红旗河”方案和“四江自流”方案，认为大西线是实施国家战略不可或缺的重大工程，建议相关部门尽快组织开展前期工作，争取早日纳入国家战略决策日程^［12］。

生态水利规模宏大、影响巨大，需要用几十年时间来完成。为了减小不利影响，调水工程布局应立足于自然和经济社会发展现状循序推进。近期以已建或纳入国家规划的东、中、西线南水北调工程为主干，从长江流域每年调水448亿m³。第二步连通长江与珠江、东南诸河、西南诸河，连通工程充分利用自然河道，采用对自然环境影响和经济代价最小的方案，多线多段建设连通南北的水网，由南向北梯次调水补充长江，支撑每年向北方千亿m³以上规模的生态调水。以穿过干旱地区的黄河为纽带，承接南水北调水量，向西部和黄河两岸配水。为了减少能源消耗，按照“高水高用，低水低用”的原则，在水量最丰沛、调水代价相对较低的近海平原地区尽可能多地从南方调水到北方，置换出北方河流下游用水量用于上游地区。已建或在建的南水北调中线、东线工程和引江济淮工程除了向沿线供水，加大调水量向交汇的淮河、黄河、海河流域进行补水，通过引黄闸向北京、天津、河北、河南、山东平原地区补充生态用水，置换部分黄河用水量供上中游使用。在青海通过引通济柴工程从长江上游通天河向柴达木盆地调水存储，规模可为每年15－30亿m³。通过大西线南水北调，调西南诸河、长江上游水在甘肃入黄河，除了沿黄向黄土高原配水，在宁夏黄河黑山峡出口处兴建黑山峡生态水利枢纽，蓄水位1300－1400m，向阿拉善高原、鄂尔多斯高原和新疆自流分水，可分配西线南水北调和黄河中下游置换水量100－500亿m³。扩展已开展前期工作或动工兴建的白龙江调水、引汉济渭、小江调水等工程，就近调水供甘肃、陕西使用，满足黄土高原和汾渭平原地下水恢复需要的水量。通过以上生态水利措施，基本靠自流逐步实现年增陆地储水量上千亿立方米的目标，经过几十年努力，可以实现储水几万亿立方米于陆地，有效减缓海平面上升，减少洪涝、干旱灾害，促进生态环境改善和区域经济平衡发展。

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6　黄河黑山峡-白亭海生态水利实验工程

黑山峡河段位于黄河上游甘肃、宁夏交界处， 多年平均天然径流量约331亿m³。黑山峡河段工程是《黄河流域综合规划》确定的黄河水沙调控体系七大工程之一。由于一级高坝开发方案淹没7万多人口、12万多亩耕园地，有关地区持反对意见，要求河段开发放弃水沙调控功能，分多个梯级建低坝发电^[13-16]。大水库的功能需求和水库淹没损失的矛盾，使得黑山峡河段开发方案争论几十年不能确定，仅清洁能源每年就损失约80亿kWh。 内/容/来/自:中-国-碳-排-放*交…易-网-tan pai fang . com

作为黑山峡高坝大库的替代方案、结合生态水利探索研究，建议实施黑山峡-白亭海生态水利实验工程。以不大量淹没人口土地为原则，在宁夏黑山峡出口建生态水利枢纽工程，通过自流引水到石羊河尾闾古白亭海（现甘肃民勤县、内蒙古阿拉善右旗交界一带）储存，既可破解黑山峡河段开发方案的困局，又可为大规模发展生态水利开展实验，积累经验。

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实验工程包括黑山峡出口的低坝水库（正常蓄水位可为1310m左右），沿黄河左岸1300m等高线走向引水，打隧洞进入腾格里沙漠，最终到达可储水2100多亿m³的古白亭海湖盆，自流输水距离约260km。沿途就近选择腾格里沙漠洼地作注入式调蓄水库，修退水渠连通黄河，可以满足黄河宁蒙河段防洪、防凌、调水调沙和替代部分扬黄灌溉所需的50－60亿m³库容。 本*文`内/容/来/自:中-国-碳^排-放“交|易^网-tan pai fang . c o m

黄河流域水资源开发程度很高，全河水量按国务院制定的“87分水方案”统一调度。黑山峡－白亭海生态水利实验枢纽的引水在“87分水方案”的框架中调度。引水来源一是宁夏和内蒙古的部分引黄指标，这部分水量通过退水渠归两区替换扬黄灌溉使用；二是在丰水年分配给甘肃、宁夏、内蒙古的生态用水量（2019年水利部分配的黄河生态用水量总额度为20亿m³）；三是主汛期和凌汛期的洪水。实验阶段以实现传统水利功能为主，丰水年和汛期相机向大湖盆生态补水。远期可使用西线南水北调的生态调水量及其他调水工程从中下游置换的黄河水量约300－500亿m³/年，从白亭海向西引水，分水入黑河进居延海，继续向西在河西走廊越过分水岭，经疏勒河自流入罗布泊，并分水向哈密盆地、吐鲁番盆地输送。

黑山峡－白亭海生态水利实验工程除了兼顾将部分扬黄灌区改为自流灌区，不发展新的传统灌区，主要利用水的自然循环过程，通过增加局地降雨、空气湿度和提高地下水位改善沙漠生态系统。白亭海湖盆库容巨大，蓄满需要十几年时间。这期间水面年蒸发量从30多亿m³逐步增加到130多亿m³。巨量的水蒸气会飘向何方、在哪里形成降雨，局部气候和地下水改变对生态系统有多大的影响，湖泊水体本身的生态价值等等，可以利用实验工程观测研究，为更大规模地开展改变气候的生态水利工程提供理论依据和实践经验。

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7结论与展望

7.1　结论

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（1）在当前的工程技术水平和经济能力条件下，全球气候变暖引起的海平面上升、水旱灾害加剧可以通过生态水利工程在陆地上大量储水而有效缓解。中国按陆地面积分摊的陆地储水份额可以主要通过在北方恢复地下水、在西北地区恢复古湖泊等生态水利措施来实现，水源可通过构建连通南北方水系的大水网调剂解决，以黄河为纽带的向北方、西北地区和两岸调配。

　（2）生态水利的理念不同于传统水利工程，以修复和改善生态环境为主要目的，以恢复地表和地下历史天然水体为手段，利用水的自然循环过程大尺度影响局部气候，支持生态系统改善和经济社会发展。

（3）探索兴建应对气候变化尺度的生态水利工程，需要水利、气象、生态、地理等多学科联合研究攻关、长期积累实践经验，才能逐步实现经济和环境代价最低、生态效益最好。修建黑山峡－白亭海生态水利实验工程，既能实现防洪、防凌、灌溉、发电、调水调沙等传统水利工程的功能，又能在腾格里沙漠形成巨大水面，改善局地气候和生态环境，通过实验研究为更大规模储水于陆提供理论依据和实践经验。

7.2　展望 本`文内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 t a npai fan g.com

改变气候是人类少数没有实现的古老梦想之一。温室气体的排放加快气候变暖的事实，从反面证明人类已经有能力改变气候。未来几十年在全球协同控制温室气体排放同时，实施生态水利工程大规模储水于陆，就能够更好地减缓和应对气候变化。干旱内陆形成的成千上万平方千米的水面，必将对气压、湿度、风场、降雨等产生显著影响。水陆比例足够大，就会消灭荒漠。当能源结构发展到以廉价的清洁能源为主时，人类就可以按照设计塑造水陆布局和大气温度场，气象灾害将象瘟疫、饥荒一样消失，干旱荒漠也会变成生物的乐园，那时历史将进入生态文明繁盛的阶段。

 

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