日本水資源利用與大壩建設

［日本］濱口立野

1 水資源概況

日本由一系列狹長島嶼組成，島上山地成脊狀分布，國土總面積為37.8萬 km2。

日本是一個多山的國家，適合居住的面積僅為總面積的1/3。由于降水量十分充沛，因此森林資源非常豐富，2/3的山地及丘陵被森林覆蓋。

該國政府控制109個A類水系，其中最大的為利根川，其流域面積為16 840 km2。最長的河流為信濃川，長367 km。A類水系平均流域面積為2 265 km2。

1.1 氣候與水資源

日本地處東亞季風區。整體年均降雨量為1 680 mm。每年6月是“梅雨”季節。9～10月會受到南太平洋熱帶臺風的襲擊，從而帶來暴雨和洪水，甚至是風暴潮。尤其是日本西、北部地區沿海地帶冬季積雪較深，春季融雪時，即可將雪變為寶貴的水資源。

相對全球年均降雨量807 mm而言，日本是個水資源較為豐富的國家。然而，由于地少人多，人均年可用水量僅為 3 230 m3(全球為8 372 m3)，因而有必要修建大壩以充分利用有限的水資源。但又因其河流流域面積較小，難以修建大型水庫。

暴雨來臨時，最大降雨強度可達100 mm/h，但持續時間較短。典型洪水過程線在3 d內會達到最大峰值，河流水位也會隨之發生較大變化。

因此，修建水庫可達到防洪、供水的雙重目的。否則，山洪會引起決堤。另外，從水資源利用的觀點看，可防止水流白白流入海洋。

1.2 工農業及城市用水

日本全國年均降雨量為640億m3，年均最大用水量為410億m3(蒸發230億m3)。而在旱年年均最大用水量會降至270億m3。以2007年用水為例，農業用水54.6億 m3，城市用水15.7億 m3，工業用水12.8億m3。在這 83.1億m3的總用水量中，地下水僅占10.4億m3，而包括水庫在內的地表水則占72.7億 m3。

2 各個時期的建壩歷史

日本建壩最早可追溯至公元7世紀。該國留下的灌溉設施有20多萬處，截止2009年，高15 m以上的大壩約有2 700座。大壩與水庫是當今日本社會在供水、能源及防洪方面不可或缺的基礎設施。

2.1 早期傳統用水

由于氣候條件比較適宜，1 000多年來，日本以種植水稻為主，且產量較高。最初水稻只能在沼澤地區種植，后來被引入到便于灌溉的低地。

從大陸引進的灌溉工程技術提高了水稻產量。據官方記載，最早進行灌溉的池塘是公元616年天皇下令修建的大阪狹山池。令人驚嘆的是，經過不斷維修與改造，該水庫目前仍在使用。

灌溉池塘遍及整個日本國土，據日本農林漁業部1996年的一份調查顯示，全日本共有灌溉池塘約有21萬多個。

為解決江戶市(現東京都)的給水問題，政府不僅興修水庫，還開鑿運河、安置水管。江戶時代許多城市都擁有配水系統。

現代鐵路引入前，大米與日用品主要依靠內河及近海航運。19世紀隨著鐵路的發展，內河航運逐漸被取代。

2.2 19世紀現代化用水

19世紀，為努力實現現代化目標，在新領域及技術方面，日本政府引進許多工業化國家的專家學者前來為本國人培訓，同時也派青年才俊前往他國進行深造。

包含壩工在內的現代土木工程就是新引進的技術之一。曾遭受霍亂襲擊的神戶港水資源貧乏，1900年修建的五本松大壩成為第一個用于城市供水的混凝土壩。現代工程技術不僅用于農田灌溉，還用于給水與發電，從而極大地促進了工業發展，居民生活也得到較大改善。

為保護人口與工業集中的平原地帶免遭洪災，同時保證經濟增長，1896年，政府起草了《河川法》，并投入巨資進行河道整治，包括修筑河堤，開挖導流渠。對保護下游平原居民生活與經濟發展具有重大意義。

2.3 戰后恢復與經濟快速增長

戰后恢復工作的主要挑戰是防洪、提高發電量及農業灌溉。針對這些問題，日本政府制定了一份《國家土地綜合發展計劃》，重點發展大壩項目。《北上川綜合發展計劃》的核心項目是包括御所(Gosho)大壩及其他4座大壩在內的具有多重防洪能力的建筑。這些項目由主管河道管理的“建設部”(MOC，現日本國土交通省MLIT)負責實施。而農林漁業部則負責農業灌溉的水利設施建設。

同時，電力公司也竭力提高電力生產。高155.5 m的佐久間壩(1956年完工)不僅規模宏大，發電能力強，而且通過使用美式大型施工設備引發了建筑行業的一場技術革命。此外，以高度著稱的黑部壩(1963年完工)弧形優美，高186 m，是日本最高壩。1957年，政府負責修建的小河內(Ogochi)大壩是世界上最大的城市給水工程之一，總庫容為1.854億m3，旨在解決城市快速增長的用水需求。

從20世紀50年代末開始，日本經濟繼續快速發展。人口增長及生活水平的提高使得居民水電消費急劇上升。新城區迫切需要采取更為全面的防洪措施，這也加快了大壩建設的步伐。1964年政府針對河道管理，對《河川法》進行了全面修訂。

另一方面，這種局面也迅速帶來了水及空氣污染等負面影響，迫使政府采用法律與技術手段來解決這些問題。在經濟發展過程中，由于大量抽取沖積低地的深層地下水，造成東京、大阪及名古屋地區地面沉降。沉積層收縮引起嚴重的地面沉降，不僅加大了洪水或風暴潮風險，而且還使建筑物、公路及公共設施遭到嚴重破壞。為此，政府制定了一項計劃，即通過修建水庫以促使各地方適應使用地表水而非地下水。

1961年，日本成立水資源開發公營公司(水資源機構JWA的前身)，加快了水庫大壩及水渠的興建速度，從而解決了東京、大阪與名古屋等地的供水問題。

20世紀60～80年代，日本利用上、下庫的落差修建了許多抽水蓄能電站，并利用核電站夜間發電的剩余電量供抽水蓄能電站發電，從而滿足了白天高峰期的用電需求。

2.4 穩定發展期

20世紀70年代以后，日本經濟放緩，進入平穩增長期。

針對許多在建大壩項目帶來的影響，不僅要考慮適當的賠償，還需采取必要的綜合措施。因此，1973年，日本政府頒布了《庫區發展特別法案》，有效地緩解了庫區大壩帶來的影響，從而促進該地區的發展。同時，大壩帶來的環境影響也逐漸成為日本社會關注的主要問題。1972年開始對大型項目實行環境影響評估(EIA)，并于1999年頒布了《環境影響評估法》。

20世紀90年代，長良川河口堰項目造成業主(MOC及WRDPC)與公眾之間的糾紛幾乎長達10 a，成為全國性的問題。項目最終于1995年完工并投運。基于此教訓，1997年對《河川法》作了重大修改，在該部法律中添加了“改善與保護河流環境”條款，并積極聽取專家學者的觀點及民眾反饋意見。

1995年MOC開始對在建大壩項目進行審查。由于用水需求增長放緩，加之環境因素及融資制約，造成許多項目下馬。

由于上述社會因素和可利用壩址的減少，與20世紀60～70年代建設300座的“大壩時代”相比，大壩發展速度明顯放緩。然而，在20世紀最初的10 a內，仍有207座大壩投入使用，到2009年底，日本已建大壩總數達2 667座(日本大壩基金會，2011年)。

3 大壩主要管理機構及最新發展

3.1 中央政府及其相關機構

2001年，日本政府實行了一項重大的行政機構改革。經機構整合后，中央政府由內閣府與12個省廳組成。

包括防洪在內的河道管理，，歸國土交通省(MLIT)管轄。MLIT參與多用途水壩及防洪堤設計建造，并對地方政府的水利工程予以補貼。

農林水產省(MAFF)負責水利工程建設，同時對地方政府農業項目予以補貼。

厚生勞動省負責對地方政府的水利工程項目進行監管并提供補貼。

日本經濟貿易產業省(METI)負責工業用水并對電力公司實行監管。

日本水資源廳(JWA)是負責特定都市區水利開發的專門機構，并按政府計劃修建水利設施。

3.2 地方政府

縣級政府承擔轄區內綜合管理職責。主要負責修建多用途水壩、防洪堤、灌溉設施、水廠及水電站。城市用水通常由市政府負責管理。

地方政府參與由METI或JWA負責的水利項目，旨在確保城市及工業用水權利。

3.3 電力公司

日本共有10家電力公司為10個地區提供電力，如東京電力公司(TEPCO)及關西電力公司(KEPCO)。此外還有日本最大的電力批發供應商電力開發株式會社(J－Power)。這些電力公司負責大壩的修建與營運。

3.4 現狀及進展

2009年，日本開始削減基礎設施預算，增加社會福利投入。利根川上游的八場大壩工程一度停工。該工程為大型水利樞紐項目，經過移民與MOC/MLIT的長期談判，現準備重新投入施工。然而這一決定遭到當地政府以及移民的一致反對。

另外，國土交通省大臣制定了一項防洪政策，即“堤壩最小化”，并據此對所有大壩進行重新審查，由大臣指定專家組進行全面指導。

2010年，在建水利項目136個，由JWA及地方政府負責。處于施工最后階段(大壩施工)或涉及現有大壩改造的53個項目不予審查。因此，進行審查的項目共計83個。

截止到2012年3月底，已通過審查程序的項目有24個。其中，宣布“放棄”7個項目，其余待定。經嚴格審查，八場大壩成為防洪及用水的最佳項目，MLIT已于2011年12月準予該壩施工。

4 前瞻及挑戰

回顧日本建壩歷史，通過對現有大壩進行修復改造以延長使用期，可以看出，日本正從一個經濟快速發展階段進入到全面利用現有資源的時代。當今日本面臨兩大挑戰:

(1)地面沉降問題。不僅涉及水庫，還包括上游山區及入海口，甚至包括海岸地區。

(2)技術發展問題。亦即工程實施時確保成本低、效率高以及環境影響小的方案措施。日本采用新型膠凝砂礫石(CSG)筑壩技術修建了當別町與兩座新壩，即將投入使用。

雖然目前還未出現運用現代技術筑壩遭到致命破壞的報告，但確保地震安全仍是日本工程技術人員至關重要的任務。

此外，全球氣候變暖可能會造成日本出現極端氣候。調容水庫對于極端旱澇災害具有巨大作用。因此，必須提倡水庫擴容并改善經營方法。通過反省全球氣候變暖、東京大地震及核電站泄露事故得知，水電站作為干凈的(無CO2)可再生能源，其價值會越來越得到認可。

綜上所述，日本經濟要獲得持續發展，必須進一步克服面臨的所有挑戰。