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北京特大城市水资源安全保障王浩院士/教授中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室二〇一三年九月十六日·北京2013年中美特大型城市水问题交流会内容提要北京水资源安全保障现状1未来水资源安全形势判断2水资源安全保障战略措施32013年中美特大型城市水问题交流会中国水利水电科学研究院（一）水资源支撑了城市快速发展（二）水资源供给和需求结构巨变（三）是以透支生态环境为代价的020040060080010001200195619611966197119761981198619911996200120062011降水量（mm）年份多年平均585mm近13年平均481mm近一个时期北京水资源急剧衰减(1999-2011)1956-2000：降水585毫米，水资源量37.4亿方，入境21.1亿方1999-2011：降水481毫米，水资源量21.6亿方，入境4.7亿方（一）水资源支撑了城市快速发展年这一时期，水资源需求刚性增加（1999-2011年）常住人口：由1363万人增加到2017万人，增长48%；GDP：由3161亿元增长到16000亿元，增长4.1倍；（一）水资源支撑了城市快速发展050010001500200025000200040006000800010000120001400016000180001999200120032005200720092011人口（万人）GDP（亿元）年GDP人口在供给萎缩、需求强烈的背景下，北京实现了水资源供需平衡供水36.0亿方。其中本地地表水4.8亿方，地下水18.8亿方，应急水源地2.7亿方，南水北调水2.6亿方，再生水7.0亿方用水36.0亿方。其中生活用水15.6亿方，工业用水5.0亿方，农业用水10.9亿方，环境用水4.5亿方（一）水资源支撑了城市快速发展本地地表水13.3%地下水52.3%应急水源地水7.5%南水北调水7.3%再生水19.5%工业13.9%生活43.3%农业30.3%环境12.4%2011年全市供水构成2011年全市用水构成供给侧：形成地表水、地下水、外调水、雨洪水、再生水五水联调的水源保障体系，再生水利用量稳步上升，2011年已经达到7.0亿方。2011年全市用水构成（二）水资源供给和需求结构巨变京密引水渠永定河引永渠密云水库官厅水库应急水源地调水30.035.040.0200020012002200320042005200620072008200940.438.934.635.834.634.534.334.835.135.5201035.7亿m3201136.02000年以来北京市总用水量需求侧：用水先减后增。用水总量从1999年的41.7亿方逐步压缩到2006年的34.3亿方，然后逐年缓慢增长到36亿方。结构呈“两增两减”。生活用水比重45%，成第一用水大户；环境用水增加到15%；工、农业用水比重减少。（二）水资源供给和需求结构巨变用水效率：2011年全市万元GDP用水量仅为22方，城市居民家庭节水器具普及率94%，工业用水重复利用率达到92%，灌溉水有效利用系数达到0.7。020406080100120140全国北京天津上海河北山西重庆江苏河南万元GDP用水量比较图（方/万元）（二）水资源供给和需求结构巨变平原区地下水平均埋深由1999年11.7米下降到24.3米，储量减少60亿方。应急水源地持续开采，供水能力衰减20％。-25-22-19-16-13-101999200120032005200720092011年份单位：m平原区地下水位变化曲线-18.14-17.15-15.07-13.85-16.17-22.85-11.7-21.65-18.81-23.2-24-24.9-24.3城市水源地地下水埋深仍持续下降（三）保障是以透支生态环境为代价的全市超采区面积达5980平方公里，其中严重超采区2186平方公里。（三）保障是以透支生态环境为代价的中心城区最基本的环境用水需求7亿方，实际供水3.3亿方，供水量不足50%。河湖环境用水不足，水系水质恶化，严重影响城市形象和市民生活质量，70％的城市河道污染严重。永定河、潮白河干流断流问题没有得到根本改善。城市生态环境用水保障不足（三）保障是以透支生态环境为代价的水资源安全保障系数低，抗风险能力低，2012年中心城供水安全系数仅为1.05，经常出现夏季供水高峰期供水紧张状况。城市供水安全系数非常低（三）保障是以透支生态环境为代价的市区近年最高日供水量2007年242.5万方2008年246.1万方2009年278.8万方2010年288.4万方2011年274.4万方2012年277.9万方现状水资源安全保障是脆弱的！2013年中美特大型城市水问题交流会中国水利水电科学研究院南水北调中线水与再生水将成为北京市稳定水源。南水北调中线2014年汛后贯通，年可调水10亿方；中心城区污水处理厂升级改造将于“十二五”期末实现，可以提供再生水10亿方。（一）多水源供水体系进一步丰富五里坨污水处理厂吴家村污水处理厂肖家河污水处理厂清河污水处理厂小红门污水处理厂卢沟桥污水处理厂酒仙桥污水处理厂北苑污水处理厂定福庄污水处理厂垡头污水处理厂高碑店污水处理厂东坝污水处理厂北小河污水处理厂方庄污水处理厂形成多水源调度格局。建成“两大供水动脉、一条水源环线、一条配水环线、六大主力水厂、三处调蓄枢纽”城市供水格局，实现南水北调中线、密云水库、四大应急水源等水源联合调度，城市供水更加灵活安全。九第十水厂第九水厂田村山水厂第三水厂第八水厂郭公庄水厂配水环线水源环线厂输水干线南水北调中线九京密引水渠密云水库供水动脉南水北调供水动脉水源保障工程示意图（一）多水源供水体系进一步丰富（二）水资源衰减的趋势难以逆转入境水量衰减76.8%。出境水量衰减56.5%地表水资源量衰减58.6%地下水资源量衰减37%20112011201120111999年以来比多年平均降水量减少了25%左右，各项水资源量数值都呈大幅度衰减状态：水资源总量衰减44%自然变异、取用水和下垫面变化分别占影响水资源因素的38%、37%和25%，其中人类活动是主要因素。国家重点基础研究揭示了北京所在的海河流域水资源演变规律①水资源总量及各个分项总体呈现衰减的趋势；②水平通量呈减少趋势，产水系数由0.23减到0.19③虽然径流等水平通量与蒸发等垂直通量均减小，但前者(51%)减少比例远大于后者(1%)；④虽然狭义性径流水资源与广义性水资源均减少，但前者(28%)减少比例远大于后者(11%)；⑤地表水资源急剧减少(51％)，而不重复量急剧增大(65％)，径流性水资源的构成发生巨大变化；这一研究解释了北京现象：2012年降雨比多年平均增加21%，但水资源量仅增加7%。密云、官厅水库来水量衰减不可逆转。（二）水资源衰减的趋势难以逆转1990年~2010年两库来水变化1990年~1998年平均12亿立方米1999年~2010年平均3.5亿立方米2010年密云、官厅两大水库年平均来水量仅3亿立方米，是九十年代平均来水量的1/4。（二）水资源衰减的趋势难以逆转（三）水资源需求仍将刚性增加北京建设世界城市发展战略京津冀区域经济一体化发展战略，打造“首都经济圈”国家生态文明建设对水安全保障提出了更高的要求宏观战略背景北京市人口可能将超过3000万，并形成以北京为中心的亿级人口城市群。按照常住人口年均增加60万人、“二带六高四新”等功能区快速发展态势，未来一段时期生活用水刚性需求将持续增长。到2020年，人口按2500万测算，城区和新城新水需求21亿方。到远期(2020年以后)，如果人口达到3000万，城区和新城生活需水量将达到26亿方。（三）水资源需求仍将刚性增加通州副中心新机场新航城城区南部首钢新区海淀北部新区未来科技城南干渠干渠东团九线现状，新城生活和工业用水3.9亿方。到2020年，随着通州副中心和新城发展，以及城南地区、首钢新区、海淀北部新区、未来科技城、新机场和新航城的建设，预计用水达到7.6亿方,而这些发展区域本地水源相对匮乏，南水北调供水体系覆盖不足。（三）水资源需求仍将刚性增加多年平均调水量外调水将成为城市供水主水源。南水北调来水后，预计外调水比例将提高到60%以上，成为城区供水的主水源。外调水的稳定性和安全性问题日益突出。受调水区来水、沿途用水、长距离输水工程调度等因素影响，外调水具有较大不确定性。南水北调可供北京水量变化过程（四）水资源调度管理风险增大本地水资源（地表水和地下水）调蓄和储备尤为关键（四）水资源调度管理风险增大官厅蓄水变化密云蓄水变化密云水库蓄水从1999年年初的28亿m3下降至11亿m3官厅水库蓄水从1999年年初的5亿m3下降至1亿m3未来水资源安全保障的形式依然严峻！2013年中美特大型城市水问题交流会中国水利水电科学研究院（一）加强用水需求管理以最严格水资源管理制度为核心，完善制度建设用水需求用水总量控制制度用水效率控制制度水功能区限制纳污制度北京市2015年用水总量控制在40亿立方米以内万元工业增加值用水量下降到18立方米以下农田灌溉水有效利用系数提高至0.71以上水功能区水质达标率要提高到50%以上现状值36亿m3红线40亿m3红线46.58m3红线51.56m301020304050602011年2015年2020年2030年用水总量/亿m3水价改革还没有到位，水价偏低，构成组分不完整，形成机制还不完善，其调节市场供需的作用和功能还未充分发挥出来。用水户水费率最高仅为0.5%左右，根据国内外调研成果，最低居民水费率标准也应有2%。建立合理的水价形成机制，拉开高耗水行业与其他行业的水价差，合理制定阶梯水价，推行工业和服务业用水超额累进加价制度，推行居民用水阶梯水价。制定合理水价，抑制用水需求（一）加强用水需求管理进一步加大污水资源化利用力度现状新城和村镇污水处理率较低，全市再生水利用率仅为60%，在规划“十二五”末再生水利用达到10亿方基础上，再生水利用量仍有进一步扩大空间。再生水价格比调水便宜，分布与用户匹配，需要提高污水处理标准、完善处理利用设施，扩大再生水利用量。（二）挖掘再生水、雨洪水等利用潜力2003－2011年再生水使用情况024620032004200520062007200822.12.63.64.86再生水（亿方）200920106.56.820117.0新城污水处理厂平谷洳河大兴黄村顺义厂门头沟门城经济开发通州碧水怀柔厂密云檀州延庆夏都昌平厂房山良乡燕化牛口峪燕化星城燕化西区（二）挖掘再生水、雨洪水等利用潜力在城六区，建设清河、酒仙桥、小红门、高碑店等4个再生水调水工程，完善四大热电中心再生水利用管线工程，形成北部、东部、南部三大调水区域，保障河湖环境及工业用水。郊区新城，因地制宜建设再生水利用工程，实现水资源循环利用。城六区再生水供水布局北京多年平均降水585毫米，降水总量约95亿方，形成的地表水资源量14亿方，雨水资源利用潜力较大。需要积极建设雨洪水设施，收集雨洪水涵养、回灌地下水，替代新水灌溉，减少新水用量，一方面增加水资源利用量，还可以蓄滞洪水。实施雨洪利用工程，提高降水利用率海淀公园雨洪利用工程（二）挖掘再生水、雨洪水等利用潜力11.6.23莲花桥积水多种形式加强雨水调蓄利用利用屋顶、地面、绿地、道路、洼地等调蓄利用雨水。在积水易发地区建设地下滞蓄水涵，在玉渊潭公园、紫竹院公园、龙潭湖公园等周边建设大口井，郊野公园兴建微地形调蓄容积实现雨水零排放。西郊砂石坑雨洪水利用城东雨洪水调蓄利用规划（二）挖掘再生水、雨洪水等利用潜力西部蓄渗涵养区中部集用散渗区东部输导引渗区中心城区雨洪利用分区图进水闸紫竹院湖过滤池回灌井长河进水闸紫竹院湖过滤池回灌井长河建设生态清洁小流域，保障水源安全神堂峪生态清洁小流域补(生态补偿)移(生态移民)封(封禁治理)第三道防线：生态保护第一道防线：生态修复第二道防线：生态治理节(节水灌溉)树盘工程调(结构调整)治