Water Problems in China 中國的水问题 Yongqin David Chen (陳永勤) Department of Geography and Resource Management The Chinese University of Hong Kong Email: ydavidchen@cuhk.edu.hk

Presentation Outline Characteristics of water resources in China Three major types of water problems in China Severe water shortage and water pollution problems in recent years Measures for alleviating the water shortage problems

Relatively large total but small per-capita amount Total annual renewable water resources: 2812.4 billion m3 (streamflow 2711.5 Bm3, groundwater 828.8 Bm3, duplication subtracted) Total amount - No. 6 after Brazil, Russia, Canada, US, Indonesia in the world Per-capita amount - 2200 m3, only about 1/4 of the world average, ranked 109 in 149 countries and one of the 13 countries in severe shortage of water resources Water per unit area of farmland - 1888 m3/mu, about 80% of the world’s average

中国水资源在世界上的位置 注：冰岛人均水资源量624 535 m3，居世界第1位 国家 国土面积 水资源总量 人均水资源量 亩均水资源量 104 km2 109 m3 世界排名 m3 巴西 851.197 6950 1 42957 20 8660 俄罗斯 1707.540 4270 2 29047 31 2174 美国 936.352 3056 3 11609 56 1097 印度尼西亚 190.457 2986 4 15254 49 11620 加拿大 997.061 2901 5 98462 8 4258 中国 960.000 2711.5 6 2239 121 1965 孟加拉 0.069 2357 7 19571 44 18582 印度 328.759 2085 2228 122 837 委内瑞拉 91.205 1317 9 60291 15 32518 哥伦比亚 113.891 1070 10 30483 29 29648 注：冰岛人均水资源量624 535 m3，居世界第1位

中國水資源人均佔有量低, 約世界人均水平的30％ （m³/人·年） 豊水 　大于3000m3 輕度缺水 　2000-3000m3 中度缺水 1000-2000m3 重度缺水 500-1000m3 極度缺水 小于500m3 年人均水資源佔有量

Highly uneven temporal and spatial distribution Monsoon-dominated climate causes very distinctive wet (Apr - Sep) and dry (Oct - Mar) seasons in a Water Year (1 April – 30 March in Hong Kong) Seasonal variation of streamflow: 60% from April to July in the South and over 80% from June to September in the North Interannual variation of streamflow: ratio of maximum over minimum greater 10 in the North and less than 5 in the South From humid to arid: a gradient from SE to NW

Why do many rivers across the country have flooding almost every year? Why does the Yellow River dry up in the middle and lower reaches in sequential years? Why has the groundwater table in the northern plain been dropping to a lower and lower level? Why has water shortage become a key factor in the socio-economic development in the northwestern China? Why is eutrophication so severe in many lakes, notoriously Taihu (太湖), Dianchi (滇池), and Chaohu (巢湖), causing enormous threats to the security and safety of water supply in nearby cities? Why does the fisheries suffer from red tides so often in the Pearl River Estuary? Why is water supply seriously affected by salinity intrusion almost every winter in the Pearl River Delta region in recent years?

Three major types of water problems in China Flood and water-logging hazards - too much water (洪涝灾害 ) Droughts and shortage of water - too little water (干旱缺水 ) Water pollution and degradation of aquatic ecosystems - too dirty the water (水生态环境恶化 )

中国水旱灾害的基本特点 雖然雨熱同季的氣候條件，為中國農業的發展創造了有利條件，但由於降雨集中，時間和空間分佈不均，且與人口、耕地分佈不相匹配，中國歷來水旱災害頻繁。據歷史記載，在西元前206年至1949年的2155年間，中國共發生大的水災1092次，大的旱災1056次。 統計資料顯示，1990年以來中國年均洪澇災害損失占同期全國GDP的比例接近2%，遇到發生流域性大洪水的年份，如1991年、1994年、1996年、1998年等，該比例可達到3%-4%。而美國和日本的這一比例分別為0.03%和0.22%。中國洪澇災害損失占國家GDP的比例是美國的近60倍，是日本的8倍。 洪涝一般是东部多、西部少；沿海地区多，内陆地区少；平原地区多，高原和山地少。近年來城市洪水問題突出。 中國大部分地區屬於亞洲季風氣候區，降水量受海陸分佈、地形等因素影響，區域、季節和年際分佈很不均衡，因此旱災發生的時期和程度有明顯的地區分佈特點。乾旱災害除了具有很強的地域性和季節性，往往同時出現高溫，致使旱情加重，這種情況在長江流域伏旱期最明顯。 洪水與乾旱災害並存而且往往交替發生。南旱北澇、北旱南澇、先旱後澇、先澇後旱、旱澇急轉的事例在歷史上比比皆是。例如1963年，中國發生北澇南旱嚴重災情。

中国洪水灾害的主要类型 暴雨洪水是最常見威脅最大的洪水。它是由較大強度的降雨(颱風暴雨、梅雨鋒暴雨等)形成，簡稱雨洪。主要分佈在東部各大江河的中下游平原，發生時間為4—9月，自南向北推移。河流洪水的主要特點是峰高量大，持續時間長，災害波及範圍廣。近代的幾次著名水災，如長江1931年、1954年和1998年大水、珠江1915年大水、海河1963年大水、淮河1975年大水等，都是這種類型的洪水。 融雪洪水主要發生在高緯度或高山積雪地區(東北 4-5月)和冰川融水(西部7-8月) 。 冰淩洪水主要發生在黃河上游的寧夏、內蒙古河段、松花江等北方江河上。由於某些河段由低緯度流向高緯度，在氣溫上升，河流開凍時，低緯度的上游河段先行開凍，而高緯度的下游段仍封凍，上游河水和冰塊堆積在下游河床，形成冰壩，在初冬和初春容易造成災害。 其他洪水包括: (1) 山洪是山區溪溝中發生的暴漲暴落的洪水; (2) 潰壩洪水是大壩或其他擋水建築物發生暫態潰決，水體突然湧出，造成下游地區災害。此外， 在山區河流上，在地震發生時，有時山體崩滑，阻塞河流，形成堰塞湖。一旦堰塞湖潰決，也形成類似的洪水。

人為因素對洪澇災害的影響 水土 流失 滥伐森林 陡坡开垦 泥沙 堆积 河流蓄洪 泄洪能力下降 加重 洪灾 围湖造田 下游低洼地 过度开发 资产、人口等密度加大

Three Types of Water Shortage Water scarcity - northern and northwestern China (資源性缺水) Lack of engineering works and water supply systems - SW China (工程性缺水) Water quality constraints - most common in the developed regions (水質性缺水)

西北内陆河资源性缺水 西北诸河水资源占全国的5% 国土面积的1/3； 年降水<200 mm；全国水资源5%

中國的乾旱類型 春旱　 以黃淮流域以北和東北西遼河流域為最嚴重，長江上游、西南區、華南也常出現。春旱主要影響冬小麥和其他冬作物的後期生育和春播作物的播種成苗。 夏旱（伏旱）　 長江流域，特別是蘇皖兩省南部、浙西及贛、湘、鄂等省最為常見。夏旱影響春播和夏播作物，但旱情不如春旱地區嚴重。 秋旱　 華北地區9～10月份降水突然減少，有些年份甚至長期無雨，影響晚秋作物後期生育和秋耕秋種及小麥生長，長江中下游地區也常有夏旱之後出現秋旱，損失更大。 冬旱　 主要發生在華南南部和西南地區。這裏作物全年可生長，冬雨少，易受旱。

中國旱災的特點 發生頻率高。1991—2009年間，共有8年發生重特大乾旱，因旱造成糧食損失占糧食總產量的6.09％。近年來，我國年年有乾旱，平均不到3年發生一次重特大旱災，尤其經常發生區域性特大旱災。 分佈面積廣。過去，旱災高發的區域主要在乾旱缺水的北方地區，特別是西北地方。近幾年，在傳統的北方旱區旱情加重的同時，南方和東部多雨區旱情也在擴展和加重，目前旱災範圍已遍及全國。與此同時，旱災影響範圍已由傳統的農業擴展到工業、城市、生態等領域，工農業爭水、城鄉爭水、超采地下水和擠佔生態用水現象越來越嚴重。 持續時間長。過去，北方地區主要以冬春旱為主，近些年已經呈現出連季乾旱、連年乾旱的趨勢。1997年至2000年北方大部分地區持續3年嚴重乾旱; 2006年夏季至2007年春季重慶、四川百年不遇的夏秋冬春四季連旱;2009-10年冬春季的西南特大乾旱,等等。種種跡象表明，旱災持續的過程有拉長的趨勢。 危害性大。全國除西藏以外的廣大地區，因乾旱對城鄉飲用水安全、經濟社會發展、生態與環境造成的損失，危害性極大。由於乾旱缺水，工業佈局不僅受到限制，而且遭遇大旱年份，為保生活用水，一部分企業可能被迫停產或半停產，直接影響經濟社會發展。江河來水減少，不僅會導致斷流和斷航，而且過度開採地下水，都會使生態與環境惡化。

農村缺水問题突出。一般年份，農田受旱面積1～3亿亩，年均减產糧食200多亿公斤。 城市缺水問题嚴重。全国661座城市，有400座城市缺水，110座城市嚴重缺水。

从1972年到1998年的27年里，有21个年份黄河下游出现断流。1997年，黄河下游利津水文站断流时间长达226天，断流河段上延至河南开封附近，长度达704公里。黄河最后一次断流是1999年8月11日。【新华网】 花园口 年径流量 (亿立方米) 利津断流天数 黄河来水量与断流时间

地表水环境质量标准 （GB 3838-2002） 为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国水污染防治法》, 防治水污染, 保护地表水质,保障人体健康,维护良好的生态系统,制定本标准. 本标准适用于中华人民共和国领域内江河、湖泊、运河、渠道、水库等具有使用功能的地表水水域。具有特定功能的水域，执行相应的专业用水水质标准。 根据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低依次划分为五类： Ⅰ类：主要适用于源头水、国家自然保护区； Ⅱ类：主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等； Ⅲ类：主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区； Ⅳ类：主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区； Ⅴ类：主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。

2010年春媒體不斷報導西南五省區市嚴重乾旱 雲南遭遇60年一遇嚴重乾旱 經濟損失超100億元 央氣象臺發佈乾旱預警 雲貴川桂旱情將持續發展 雲南遭遇60年一遇嚴重乾旱 經濟損失超100億元 央氣象臺發佈乾旱預警 雲貴川桂旱情將持續發展 中國西南乾旱百年一遇 鮮花價格暴漲旅遊受阻 中國西南罕見極端乾旱拷問“靠天吃飯”水利隱憂

西南旱災的主要成因 （1）氣象原因: 首先是冷空氣不夠強勢。去冬今春的大多數冷空氣（蒙古、西伯利亞高壓）在我國北方開始偏東移動，翻越秦嶺的較少；其次，受厄爾尼諾現象影響，太平洋表層的熱流向東走，導致我國東部降水較多，由南方進入到西南的水汽偏少。另外，青藏高原去年冬季積雪少、高原熱力因素好，以及印度、巴基斯坦北部的幹暖氣流，對這次西南乾旱也有較大影響。 （2）水源條件與抗旱能力不足（水利工程設施如水庫、水井等不足）: 旱災與因水利工程設施不足帶來的水源條件差也有很大關係。儘管新中國成立後、特別是改革開放以來，西南5省區市（雲南、貴州、四川、廣西、重慶）水利事業有了很大發展，已建成水庫塘壩7.5萬多座、總庫容達380.5億立方米，但控制當地河川徑流量不到6％，遠遠低於全國平均17％的水準，加上大中型骨幹水庫不足及病險庫問題，因此豐水年的水資源無法儲存起來供枯水年使用。同時，西南5省多為喀斯特山區，地下水水資源條件差，適合打井的地方很少，抗旱能力與平原地區相比先天不足，乾旱發生時容易造成旱災。

（3）人口及社會經濟發展超出當地水資源承載能力: 由於人口持續增長和當地社會經濟快速發展，生活和生產用水不斷增加，造成一些地區水資源過度開發，超出當地水資源的承載能力，乾旱發生時也往往加重旱災。 （4）水資源有效利用率低: 由於西南地區平常年份降水較多、不太缺水，農業用水、工業用水和生活用水的有效利用率與國內常年缺水地區相比有明顯差距，也對應對乾旱不利。因此，在該地區搞節水型社會建設仍然是十分必要的。 （5）乾旱預警與應急管理技術落後: 基於中長期天氣預報、天地一體化土壤墒情監測預報開展乾旱預警，建立乾旱應急管理技術體系，對減輕旱災損失具有重要作用。與發達國家相比，我國目前在乾旱預警與應急管理技術方面還相對落後，今後需加強這方面的工作力度。

珠 江 三 角 洲 水 資 源 的 特 點 本 身 資 源 有 限 ， 但 客 水 資 源 豐 富 ： 三 角 洲 本 身 徑 流 只 有 2 9 3 . 8 8 億 立 米 ， 但 由 於 它 處 於 珠 江 下 遊 ， 承 泄 整 個 珠 江 流 域 ( 4 5 . 3 7 萬 平 方 公 裏 ) 的 徑 流 ， 所 以 總 徑 流 量 達 到 3 3 6 0 億 立 米 ， 水 量 十 分 豐 沛 。 時 空 分 佈 不 均 勻 ： 以 年 內 分 佈 來 說 ， 4 ~ 9 月 豐 水 期 的 水 量 佔 全 年 的 7 0 ~ 8 5 % ， 1 0 月 ~ 次 年 3 月 僅 佔 全 年 的 1 5 ~ 3 0 % ； 以 年 際 分 佈 來 說 ， 則 豐 水 年 的 水 量 是 枯 水 量 的 2 倍 多 。 地 下 水 貧 乏 ： 可 資 利 用 的 地 下 水 極 少 。 鹹 潮 影 響 範 圍 大 ： 三 角 洲 上 承 珠 江 三 大 江 ， 下 泄 南 海 八 口 門 ， 因 此 ， 受 鹹 潮 影 響 很 大 ， 造 成 濱 海 地 區 用 水 困 難 。

鹹潮(salinity intrusion) 鹹潮（又稱鹹潮上溯、鹽水入侵），是一種天然水文現象。當淡水河流量不足，令海水倒灌，鹹淡水混合造成上游河道水體變咸，即形成鹹潮。咸潮一般發生於冬季或乾旱的季節，即每年十月至翌年三月之間出現在河海交匯處，例如長三角、珠三角周邊地區。 鹹度（亦稱鹽度）測量單位為度，一度為一升河水中所含氯化物（包括氯化鈉）的總量（微克為單位）。據中國《生活飲用水水源水質標準》（CJ3020-93），氯化物含量均應小於250 mg/L（即250度）。當河道水體含鹽度超過250度就不達供水水質標準。如鋼鐵工業生產要求總鹹度不能超過200度，電廠鍋爐用水要求鹹度300度以下；水稻育秧期則要求鹹度低於600度。 海水的氯化物濃度一般高於5000毫克/升，當咸潮發生時，河水中氯化物濃度從每升幾毫克上升到超過250毫克。水中的鹽度過高，就會對人體造成危害，老年人和患高血壓、心臟病、糖尿病等病人不宜飲用。水中的鹽度高還會對企業生產造成威脅，生產設備容易氧化，鍋爐容易積垢。在鹹潮災害中，生產中用水量較大的化學原料及化學製品製造、金屬製品、紡織服裝等產業受到的衝擊較大。其中一些企業不得不停產。鹹潮還會造成地下水和土壤內的鹽度升高，給“魚米之鄉”的珠三角農業生產造成嚴重影響，危害到當地的植物生存。

珠江三角洲咸潮的成因 降水少是主要原因: 珠江上游少雨，源水水量减少，下游则受海水潮汐影响，形成咸潮。咸潮的直接诱因就是南粤大地连年干旱。 珠江无序挖沙也助长了特大咸潮的形成: 历史上积存的河沙挖尽，而且上游的泥沙不够补够补充已被挖走的河沙，导致河段已基本没有河沙；没有河沙河段正沿着大江大河自下溯江而上；过量滥采河沙造成河床严重下切，引发咸潮上溯。 海平面上升加剧咸潮蔓延: 如果疏于防范，珠三角这一中国最发达的地区将遭受更为严重的洪水、风暴潮、涝灾和咸潮的袭击，面临“被淹”的危险。 生产和生活用水增加加剧咸潮的严重: 华南一带沿海地区随着经济急速发展，工业生产规模扩张，常住人口增长，生产和生活用水急剧增加，导致江河水流量减少，这使当地咸潮入侵日益严重。

Mega water resources projects in the new millennium Quantity and quality of water are potentially renewable resources or resources with limited renewability (可再生性) . China will continue to be a country in water shortage, especially as its population continues to grow. The per-capita amount of water will be only 1760 m3 in 2030 when the population will reach and hopefully stabilize at 1.6 billion. Structural and non- Structural measures to prevent floods and droughts, as well as to improve water environment

可持续的水资源开发利用对经济繁荣和社会稳定至关重要 開源 - 增大供水： 使用海水沖廁，採用先進科技尋求可替代水（如海水淡化，廢水回用）。 節流- 減少耗水： 通過教育和經濟手段鼓勵節水，減少管網滲漏。 儘量開發本地水資源： 在郊野地區收集雨水，為香港提供大約20％的水源。 引入東江水： 跨流域和區域調水，為香港提供約80％的水源。 We have adopted a two-pronged approach in TWM. On one hand we encourage the public to reduce consumption. On the other hand, we will explore alternative water resources to increase the flexibility and versatility in securing adequate and reliable water resources for sustaining the long-term development of Hong Kong. In formulating the strategy for implementing TWM programme, the overall cost-effectiveness of various water resources will be taken into account together with demand-side management. Advanced technologies will be adopted as far as possible to capture the benefits. 全面水資源管理 (Total Water Management) 兩條腿走路的成功 27

用更少的水干更多的事—科技支撑 29

西线工程在最高一级的青藏高原上，地形上可以控制整个西北和华北，因长江上游水量有限，只能为黄河上中游的西北地区和华北部分地区补水。 东线、中线、西线三项工程的年调水总规模约380～480亿m3，相当于黄淮海平原和西北地区增加一条黄河的水量，可基本缓解我国北方地区水资源严重短缺状况，这个总体布局是合理的。 西线工程在最高一级的青藏高原上，地形上可以控制整个西北和华北，因长江上游水量有限，只能为黄河上中游的西北地区和华北部分地区补水。 中线工程从第三阶梯西侧通过，从长江中游及其支流汉江引水，可自流供水给黄淮海平原大部分地区。 东线工程位于第三阶梯东部，因地势低需抽水北送。                                                     

Non-structural Measures Water resources and environmental legislation, regulation and management Water and climate simulation, forecasting and decision-support systems Integrated watershed management for land use planning and ecosystem protection Financial investment, insurance protection and education Research and advancement of hydrological science and engineering

Thank You