京津冀水資源安全保障技術研發集成與示范應用

趙勇*，翟家齊

（中國水利水電科學研究院，流域水循環模擬與調控國家重點實驗室，北京 100038）

京津冀水資源安全保障技術研發集成與示范應用

趙勇*，翟家齊

（中國水利水電科學研究院，流域水循環模擬與調控國家重點實驗室，北京 100038）

“京津冀水資源安全保障技術研發集成與示范應用”（項目編號：2016YFC0401400）是國家重點研發計劃“水資源高效開發利用”專項首批啟動項目，項目經費4000萬元，項目期限2016年7月至2020年12月。本項目由中國水利水電科學研究院水資源所趙勇教高主持，集合了中國科學院地理科學與資源研究所、中國科學院遺傳與發育生物學研究所農業資源研究中心、水利部南水北調規劃設計管理局、北京市水科學技術研究院、天津市水利科學技術研究院、河北省水利科學技術研究院、清華大學、天津大學、西安理工大學、華北電力大學等18家在京津冀地區水資源基礎研究、技術研發和規劃管理等方面技術力量雄厚的高校及地方科研院所。

京津冀地區是我國政治、經濟、文化與科技中心，但也是我國乃至全世界人類活動對水循環擾動強度最大、水資源承載壓力最大、水資源安全保障難度最大的地區。京津冀地區國土面積占全國2.2%，人口占全國8.0%，地區生產總值占全國11.0%，但多年平均水資源量不足全國1%，人均水資源量僅為全國平均值的1/9，水資源條件與經濟社會布局極不相稱。更為嚴峻的是，隨著氣候變化和人類活動的影響，京津冀地區可利用水資源呈現顯著衰減的趨勢，年均水資源總量由1956—1979年291億m3減 少 到 1980—2000年219億m3，2001—2010年進一步減少到166億m3；入境水量由20世紀50年代100億m3減少到2000—2014年24億m3。為了支撐經濟社會發展，京津冀地區付出了巨大的水生態環境代價，區域重要河流主要河段年均斷流260多天，濕地面積較20世紀50年代減少了75%，1980年以來海河南系幾乎無水入海或僅有少量的污水入海，地下水累計超采量超過1550億m3，形成了3.3萬km2淺層地下水和4.8萬km2深層地下水超采區，已經發展成為“全球最大的地下水漏斗”。隨著京津冀協同發展戰略的大力實施、國家經濟社會發展新常態的持續推進和南水北調東中線工程的相繼通水，京津冀地區水資源形勢正在發生顯著變化，水資源安全保障也面臨著新的挑戰和要求。亟需將京津冀三地作為一個有機整體，統籌開展水資源問題剖析，集成研發水資源安全保障技術，協同制定水資源安全保障方案，整體解決區域水資源安全問題。

針對京津冀地區水循環顯著變異、人水關系嚴重失衡和水資源安全保障技術短板，結合京津冀協同發展新形勢，項目研究擬解決兩大科學問題，一是強人類活動區水循環演變機理與健康水循環模式，揭示京津冀地區水循環全過程演變機理、過程與規律，提出健康水循環模式與評判標準；二是強烈競爭條件下水資源多目標協同配置，開展京津冀地區多水源多目標協同配置，推動建立健康自然—社會水循環系統。突破四項關鍵技術，一是二元水循環全過程解析技術，研究自然—社會水循環系統耦合特征和關鍵過程的數學表達，研發適用于強人類活動擾動條件下的自然—社會二元水循環模型，提出京津冀地區水量和能量循環通量變化規律，揭示強人類活動區水循環演變機理，構建京津冀地區水資源安全保障科學基礎體系；二是需水管理與耗水控制技術，基于京津冀地區以水定城、以水定人發展戰略，研究水資源與經濟社會系統適應性評價、互饋、監測與調控技術，研發經濟社會與生態環境系統水資源高效利用技術，建立適水經濟社會與產業布局，提高用水效率，構建京津冀地區水資源需求側控制技術體系；三是多水源安全高效利用技術，分類研究京津冀地區地下水、非常規水和外調水安全高效利用技術，研發多水源利用風險管控與對沖機制，提升不同水源供給保障能力，實現多水源互補格局，整體形成京津冀地區多水源安全高效利用技術體系；四是復雜水資源系統精細化配置技術，研究供需雙側協同調控技術方法，建立全口徑多層次水資源平衡機制配置方法，創新水資源合理配置技術，支撐構建京津冀地區水資源安全保障方案。

根據項目研究目標，圍繞擬解決的二大科學問題和四項關鍵技術，按照京津冀水資源安全保障需求管理、多源供給、協同調控三位一體實施的思路，重點開展以下九項研究任務：

任務一：京津冀水循環系統解析與水資源安全診斷。

任務二：京津冀水資源需求管理與適水發展布局。

任務三：京津冀耗水管理與資源節水技術研發示范。

任務四：京津冀地下水壓采修復與合理利用技術研發示范。

任務五：京津冀非常規水安全利用技術研發示范。

任務六：京津冀外調水高效利用措施與擴大利用潛力研究。

任務七：京津冀多水源多目標協同調配與安全保障方案。

任務八：京津冀水資源協同管理機制創新與制度設計。

圖1 項目研究技術路線圖

任務九：基于數字水網的京津冀水資源綜合調控平臺。

預期通過本項目研究：①夯實3項基礎：定量解析京津冀水循環變異規律，提出水資源利用效率頻譜和水資源安全診斷空間圖譜。②提出7套方案：適水發展方案、耗水管理方案、地下水保護利用方案、非常規水安全利用方案、外調水高效利用方案、一體化水網布局方案、京津冀水資源安全保障整體方案。③建設1個平臺：基于數字水網的京津冀水資源綜合調控平臺。全面支撐保障：水資源利用效率提升20%，地下水超采壓采率超過80%，再生水利用量提高到20億m3以上，緩解京津冀水資源短缺壓力，推動建立健康的自然—社會水循環系統，保障京津冀地區水資源安全。

10.16868/j.cnki.1674-6252.2017.04.113*責任作者： 趙勇（1977—），男，教授級高級工程師，主要從事分布式水循環模擬、水資源合理配置與高效利用等方面的研究工作，E-mail：zhaoyong@iwhr.com。