大湾区水安全治理策略探讨

吉红香, 黄本胜,邱 静,张之琳,郑 泳,秦 雁

(1.广东省水利水电科学研究院,广州 510635;2.广东省水动力学应用研究重点实验室,广州 510635;3.河口水利技术国家地方联合工程实验室,广州 510635)

1 研究背景

世界级大湾区城市群往往围绕河口布局,拥有丰富的水资源和便利的航运深港码头,能够适应人口、信息、资源的快速聚集、高效流动,便于全球性的创新技术输入和成果输出,实现效益的聚变与最大化。珠江三角洲和港澳特区是我国最具活力的经济增长极之一,辐射带动我国南方地区,引领全球创新发展,战略地位日益突出。《粤港澳大湾区发展规划纲要》提出了粤港澳大湾区发展成为我国深化改革和扩大开放的重大国家级战略目标。作为中国经济发展与创新的重要空间,粤港澳大湾区同时也被认为是继美国纽约湾区、旧金山湾区及日本东京湾区之后的世界第四大湾区,地域包含珠三角九市和香港、澳门特别行政区,涉及9个地级市和2个特别行政区,人口、土地、水资源相对集中。珠江三角洲水网区,水系发达,纵横交错,被称为世界最复杂的河口水系。对照水利高质量发展战略,对标国际一流湾区成功经验,粤港澳大湾区在防洪、水资源、水生态环境以及水管理方面还有较大的差距。

粤港澳大湾区水安全也得到了众多专家学者的重视,黄锋华等[1]对大湾区构建了水资源负载指数模型,认为2019年粤港澳大湾区人口与水资源量、国内生产总值(GDP)与水资源量的匹配程度较低,水资源空间分布与生产力布局不协调,且水资源空间不均衡性有进一步加剧的趋势。陈文龙等[2]从粤港澳大湾区治理理念、城市建设、防洪治涝标准、监测预警预报、制度保障等方面提出了流域系统治理、把防洪排涝作为城市建设的刚性约束、科学确定城市防洪治涝标准、加强监测预警预报及制度保障等应对策略。顾朝林等[3]就国外城市群地区的进行了比较研究,提出了城市——区域的水资源开发理念。李骏飞等[4]从给排水领域分析了粤港澳大湾区城市群内涝的问题,提出了加强排水管道系统梳理和建设的建议。高真等[5]、赵钟楠等[6]针对粤港澳大湾区水安全面临的问题,对城市供水、防洪安全、水生态保护和体制机制方面提出了思路和建议措施。

珠江三角洲水网区,水系发达,纵横交错,是世界最复杂的河口水系,特别是粤港澳大湾区三地管理制度和体质上的差异,在防洪、水资源、水生态环境以及水管理方面难度更大。大湾区水利高质量发展是经济社会发展保障,在解决已有水问题的基础上还需汲取国际湾区水治理各领域成功经验,对标国际一流湾区实现高质量发展。本文数据来源于历年《广东省年鉴》《广东省水资源公报》《香港统计年刊》《澳门水资源状况》以及日本、美国相关网站。

2 粤港澳大湾区水资源情势

粤港澳大湾区所在的区域是一个复杂的河网流域,由西江、北江、东江、珠江三角洲河网组成,其中河网区面积9 750 km2,河网密度0.8 km/km2,水道纵横交错,相互贯通,是中国水资源丰富的地区之一[7]。

大湾区属于亚热带季风气候并且位于亚热带季风气候区,夏季高温多雨,冬季温和少雨,雨热同期。大湾区核心区广州市、深圳市年均降雨量约1 980 mm,平均相对湿度为68%,比广东省平均降水量1 787 mm略高。4—6月份前汛期雨量较大,8—9月份后汛期天气炎热,多台风雨,10—12月份气温适中,台风和降雨均较少。热带气旋影响年均1.5个,近年超强台风、大暴雨等极端天气较频繁。

近40 a来,随着改革开放政策的实施,广东经济快速发展,人口大幅增加(图1),大湾区人口已超过8 600万人,GDP超过11.5万亿人民币。

图1 大湾区近40 a人口变化Fig.1 Population change in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area in the past four decades

本地水资源总量变化不大,人均水资源量急剧下降。人均本地水资源量仅为646 m3,仅占广东省人均的0.38,是全国人均水资源量的0.28。水利部和粤港澳大湾区建设领导小组办公室联合印发《粤港澳大湾区水安全保障规划》,明确到2025年,大湾区用水总量<221.23亿m3,万元地区生产总值用水量达到17.5 m3(不含港澳地区)。

粤港澳大湾区人口、经济社会活动和水资源分布亦不均匀,湾区以西江干流至洪奇沥水道以东的东岸人口是西岸的2倍多, GDP总量是西岸的3.6倍,人均GDP是西岸的1.6倍,但水资源量均小于西岸,仅占湾区水资源量的37%,远少于西岸地区。湾区东西两岸水资源分布不均,与城市经济社会发展极不匹配,限制了城市群的高速稳定发展,见图2。

图2 2019年大湾区水资源与人口、GDP分布情况Fig.2 Distribution of water resources, population, and GDP in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area in 2019

虽然粤港澳大湾区是中国水资源丰富的地区之一,但叠加经济、人口负荷,水资源时空分布不均,难存水、咸潮影响范围大、水质性缺水等综合问题,粤港澳大湾区水资源已处于紧缺状态[1,5-7]。习总书记提出的 “节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力” 治水思路,精准地指出了粤港澳大湾区水资源的治理策略,以及水利工作者应当关注及对比分析的方向。

3 四大湾区水安全治理策略对比

3.1 用水节水制度和节水宣传

美国纽约湾区、旧金山湾区和日本东京湾区三大国外湾区的发展都经历了港口经济-工业经济-服务经济-创新型经济类似的进程[8]。各大湾区根据自身特点和发展,不断提升产业结构,逐步形成了各具有极强辨识度的产业布局,分别形成“金融湾区”“科技湾区”“产业湾区”。三大湾区产业结构均向高效资源节约型发展,并制定节水标准和法规来推动节水工作,改进节水工艺和设备、减少取水量和排污量来节约用水。通过提高公众自觉节水意识、改变不良用水习惯、实施奖励补贴经济政策等实现全面节水目标。同时,三大湾区均非常注重节水的宣传,特别是对儿童、中小学生的节水宣传教育。

美国《美国联邦法规》《美国安全饮用水法修正案》《节水规划指南》《国家饮水条例》,要求制定长期节水规划、调整水价等,还有严厉的制裁措施。纽约洲颁布了《安全饮水法》《地表水处理规定》《纽约州卫生法》《水资源保护法》等法规、条例[9-10],对纽约公共供水系统提出了针对性的节水措施和规划。美国环保署(美国国家环境保护局)在其官网上专门为儿童设置节水宣传专栏,提供节水信息、发布节水电子小游戏、录制宣传视频,分别为学生、老师制定节水记录表和使用说明。

纽约湾区是世界金融的核心中枢、国际航运中心以及重要制造业中心。纽约湾区第三产业占比达到97.0%,以金融业、信息服务业等先进服务业为主,第二产业占比为3.0%,见表1。万元GDP用水量为2.3 m3,人均综合用水量为108 m3/a,城市管网漏失率约为5%,用水效率居四大湾区之首,见表2。

表1 湾区经济情况对比Table 1 Comparison of economic situation among bay areas

表2 湾区的用水情况对比Table 2 Comparison of water consumption among bay areas

旧金山湾区是世界顶尖的高新技术研发中心和金融中心。依托科技和信息产业带动金融、旅游和其他服务业,旧金山湾区为人均GDP最高的湾区代表,见表2。第三产业占比达到80.2%,第二产业占比18.1%。湾区万元GDP用水量为3.5 m3,人均综合用水量为217 m3/a,用水效率仅次于纽约湾区,城市管网漏失率约为8%,见表2。

东京湾区形成了京滨、京叶工业带,主要为钢铁、石油化工、现代物流、装备制造和游戏动漫、高新技术,第三产业为主,三产比例为0.3%∶18.9%∶80.8%,见表1。日本出台了《国土开发综合法》《水资源开发促进法》《河川法》《供水法》《污水法》和《水污染防治法》等法律法规[11-12],构建了一个比较完整的法律体系,引导和调控全社会的水资源保护、节约行为。近20 a来,东京湾区用水量以自来水供水为主,供水管网发达,城市管网漏失率仅为2.5%。万元GDP用水量为11.5 m3,人均综合用水量为341 m3/a,见表2。日本更是将节水宣传贯穿各个领域,同样重视对儿童的宣传教育,“六一”国际儿童节也是“节水日”,宣传中注重使用动漫文化,将节水宣传深入儿童中。

粤港澳大湾区过境水丰富,长久以来形成的用水习惯粗放。节水法制建设滞后,缺乏刚性约束。强制性的节水法规较少,仅有《广东省节约用水办法》和《深圳市节约用水条例》,节水标准定额体系和激励机制不健全,缺乏支持节水投入的财税政策。没有对企业节水的相关优惠政策,社会资本节水投入积极性不高。公共属性的水资源成为廉价资源,社会整体节水积极性不高。农业产业占比不足2%,但农业用水占比约为32%,农田灌溉水有效利用系数仅有0.512,低于全国平均水平0.548。城镇生活用水占比超过38%,但城镇供水管网老化失修,供水管网漏损率11.4%。大湾区万元GDP用水量逐年下降,到2019年为19.5 m3,人均综合用水量为317 m3/a,见表2、图3。大湾区节水设施和用水计量设施建设相对滞后,农业、生活用水节水水平均落后于一流湾区。

图3 粤港澳大湾区万元GDP用水量变化Fig.3 Water consumption per 10000 yuan GDP in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

3.2 科学高效的水资源配置

四大湾区地理特征和水文情势有相似之处,靠海发展,向外溢值,均存在水资源与经济社会发展重点区位不匹配的情况。通过高效的资源配置工程,发掘水源地优势,提升水源配置能力,满足湾区经济社会发展的需求。

纽约湾区优质水源在上游,处于下游湾区核心区域优质水资源相对较少。通过连通特拉华河和克罗顿河流域19个水库和3个湖泊,使水源涵养区面积达5 100 km2,总蓄水量达22亿m3,成为供水安全的保障[13]。旧金山湾区水资源南北分布不均,南部缺水突出,甚至造成大面积土地荒芜。通过29个大坝和水库、22个抽水站和若干发电站构成的加州北水南调工程,跨度约1 000 km,渠道总长约1 128 km。与中央河谷工程联合调度,在枯水期向加州南部调水供水,年调水100亿m3,实现了洪水资源在时间上的合理再分配。东京湾区人口和经济活动集中在东京湾沿岸,而水源以利根川水系、荒川水系、多摩川水系三大水源为主,占城市供水总量的97%。建设了由16个水库组成的原水供水网络,库容近9亿m3,解决东京湾区的水源问题。

粤港澳大湾区供水水源主要来自地表河道水,直接从河道取水占总供水量超过68%,本地蓄水工程供水量仅占总供水量不到14%,调水量占比11%。各大城市供水水源相对独立,应急水源不足,未形成供水水源互联互备体系。大湾区内深圳市将清林径等大型水库作为应急水源,东莞市应急备用水源主要以加大东江供水为主,珠海市河流型水源地和水库型水源地互为备用水源。广州、佛山、肇庆、江门、中山、惠州等市备用水源地建设滞后。大湾区城市群备用水源水量不能完全满足城市应急用水需求,遭遇连续特枯年份或突发性河道污染事件,或叠加海平面上升、咸潮上溯也会加剧城市供水安全。2020—2021年连年枯水也造成了大湾区内东莞、广州等城市的供水紧张。大湾区内水资源配置系统少,目前有珠江三角洲水资源配置工程正在开工建设,年调水量约25亿m3,可缓解东岸深圳、东莞和广州南沙部分区域的水资源紧缺问题。

从国际湾区具体情况来看,湾区水资源均存在不同程度的不均匀问题,同时都非常注重水资源的保障能力建设。纽约湾区和东京湾区通过水库群调度系统实现水资源配置均衡化利用;旧金山湾区建设北水南调工程、中央河谷工程等一系列调水工程,形成水资源配置网络体系,解决区域水资源极端不均衡问题。水资源的优化配置极大促进了国际一流湾区经济社会的快速发展,取得的成功经验值得粤港澳大湾区水资源保障能力建设借鉴和参考。

3.3 排洪和洪涝社会风险管理

城市的发展离不开河流,而在水系密布的珠三角地区,河流水系更是发挥了重要的交通作用[14]。国际湾区城市的防洪标准普遍在100～200 a一遇,海堤防潮标准主要集中在200～1 000 a一遇,内涝防治重现期50～100 a。美国依托较为完善的金融保险体系,构建了洪水保险制度并通过了《联邦洪水保险法》,通过绘制洪水风险图和洪水保险率图,由政府主导、私人企业协助,针对洪泛区强制推广洪水保险[15]。

纽约湾区在城市化建设中,重视城市防洪排涝系统的规划建设、管理制度和环保理念。城市防洪排涝系统70%的地区为环保型的混合下水道,大部分位于纽约地下9～60 m之间,总长达10 600 km。雨季洪水直接通过下水道排入河道,其他时段则同工业废水及家庭卫浴排水分别输送到城市污水处理厂,处理过的污水转化成肥料,净水排入河中。旧金山湾区防洪排涝主要依靠不断更新的排水系统,提出了“防洪2.0”计划,通过改造 “灰色基础设施”、输水管道和隧道、“绿色基础设施”,以及建设落雨花园和铺设透水性道路等来解决可能发生的洪水、基础设施老化以及抗震问题等。东京湾区建立了全面的雨水蓄渗滞排和超标雨水排放深邃系统,最著名的工程是首都圈外排水道和渡良濑蓄滞洪区,通过水库和蓄滞洪区蓄洪、地下储水池滞洪,降低洪涝峰值,提高河道排涝效率。

粤港澳大湾区的防洪体系为上游依靠骨干水库蓄洪,中下游靠河堤、海堤防洪挡潮,下游泵站强排。上游西江大藤峡水利枢纽正在建设中,北江、东江等上游控制性大型水库较少,潖江蓄滞洪区正在开展相关工作,大江大河部分堤防仍存在险工险段,三角洲河网区重要节点缺乏调控措施,城市内河堤段仍存在不达标情况,整体防洪(潮)标准偏低。在发生极端降雨天气下,多数情况下依靠强排。地势低洼、短历时降雨频发且强度大、易受海潮顶托等,导致城乡内涝问题尤为突出,城市出现“看海”现象。《广东省水利发展“十四五”规划》提出,十四五期间,全省主要江河堤防和海堤达标率分别需达到85%和80%。对标国际湾区的防洪排涝标准,粤港澳大湾区差距明显。

在洪水风险管理方面,粤港澳大湾区的各大联围均开展了洪水风险图绘制工作。但由于我国大部分群众的洪水风险认识和金融保险意识相对较弱,政府未实施相关法律强制推行洪水保险,因此针对全民的洪水保险制度较难形成,洪水风险管理制度难以落地。

3.4 流域性水生态空间管控

纽约湾区从20世纪60年代重视湾区主要河流哈德逊河水环境问题,开始进行废水处理。1972年颁布《清洁水法案》,建立哈德逊河国家河口研究保护区[16],引入社会各方机构形成流域性合作治理结构。通过开展治污、减污以及生境恢复计划,来提高河口生态系统的健康状况。哈德逊河口的水质改善,海岸线天然植被覆盖达58%,潮间带沼泽地1 285 hm2,潜水栖息地1 879 hm2[17]。

旧金山湾区从20世纪60年代发起“拯救湾区”活动,反对填海造陆,通过多个核心部门协调解决湾区的发展与环境保护问题。美国环保署从加强河口栖息地保护、加强区域水质监测、控制最大日负荷总量、阻止农药污染等方面,推进旧金山湾区水环境改善。旧金山湾区多年生态环境治理经验表明,完善、健全的法律法规体系是水域岸线管控、水生态保护修复不可或缺的保障,公众关注参与有助于公共政策的实施及良好水生境的营造。东京湾区强调“多自然型河川”的治理思路[18],采取加强陆域排水设施建设、沿海滩涂资源和生物资源的保护利用、改善海域环境、采用能源替代等措施,生态保护极大的促进了湾区生态环境的改善。

粤港澳大湾区城市群处于发展阶段,环境保护规划和设施建设相对滞后。广东省68%入河排污口、72%废污水排放量集中在珠三角九市。大湾区河网密集,流域、区域交错,上下游、左右岸、干支流的情况复杂,行政区产业布局缺少流域性的统一谋划和部署,导致跨市跨区界河流如淡水河、石马河、茅洲河以及广佛跨界河流治理难度非常大。

4 粤港澳大湾区水安全发展对策探讨

4.1 加强社会节水意识

粤港澳大湾区处于南方丰水地区,公众用水危机感不强。应积极推进区域节水顶层设计,鼓励社会、企业和家庭积极进行节水创意、节水技术创新。出台节水强制性法规制度,为节水提供进一步的法律依据。强化水资源刚性约束,利用好经济和市场的杠杆作用,通过绿色发展和“双碳”战略引导节水,倒逼产业提升,建立节约集约高效用水的产业结构。其次,农业、生活用水比例较高,是节水的重点。推广先进的节水技术和设备,尤其在农田灌区和城镇家庭生活用水中引导社会力量,推进研究传统潮排潮灌和新灌溉方式在本地的适应性,推广漏水率低的输水管道,提高输水效率[4]。积极推动多行业参与节水,如鼓励节水产品企业、房地产业、农业等行业参与节水产品、设计创新和过程管理。学习东京湾区家庭节水,延长新鲜水的利用过程,形成家庭小循环、社区中循环和城镇大循环的节水模式,充分提高水利用效率。利用水价市场充分引导公众深度参与,鼓励老社区开展用水改造,新社区提倡创新节水设计,深化节水型机构、企业建设,在各个环节节水,提高全民节水意识。

4.2 科学系统调度水资源

粤港澳大湾区由于地形地貌特点,本地水资源少,以过境水为主,且东、西两岸分布不均。如何用好本地水资源、科学利用过境水是解决大湾区水资源与经济社会发展不匹配的重要内容。首先,应大力保护现有供水水源,充分提升水源供水能力和水质。强化应急备用潜力强的广佛肇、中珠江和深莞惠城市供水设施建设,提升供水管道质量,减少供水损失,发挥城市间互联互备功能。其次,尽快开展全省、大湾区现状水库工程空间区位和功能调整优化工作,适当新增必要的、灵活的调水工程,加快形成东江、西江、北江和本地水源供水水网格局。东岸可开展新丰江水库长距离直接向广州、深圳、东莞等城市输送天然口感好水的可行性分析;西岸可优化水库功能,推进江库连通和水源互联互备。再者,开展大湾区地下水资源作为备用水源的可行性论证。粤港澳大湾区具有178亿m3地下水资源[19],如果能科学利用成为湾区应对突发问题的应急备用水源,将能极大解决水资源约束瓶颈,提高供水安全保障能力,促进粤港澳大湾区在新时代的高质量发展。

4.3 因地制宜推动洪涝风险管理

粤港澳大湾区80%常住人口居住和经济社会活动范围在水系2 km范围内,部分乡镇仍保留在水边建屋的生活习惯,洪涝风险成为影响粤港澳大湾区人民群众生命、财产最主要危险因素之一。参考美国、日本等国际一流大湾区的防洪体系,针对湾区特殊地理环境,防洪排涝能力建设除了上、中、下游地表水系联动的体系建设,还应注重下游地下防洪空间的利用,形成多空间、立体化的防洪排涝能力。其次,适时推进洪水保险,加强全社会的洪水风险意识,提升城乡洪涝灾害风险社会化管理水平。

4.4 系统推进流域空间治理战略

粤、港、澳三地不同的行政管理,珠三角九市、流域之间,均存在大量的协调问题和困难,,是粤港澳大湾区的水资源管理难点之一。国际三大湾区实践表明:大都市区空间横向协同发展,是一个逐渐完善、权力资源再配置的复杂过程[20]。实施科学的流域管理体制机制对协调解决跨界水安全、水资源和水生态问题具有十分重要的作用。粤港澳大湾区需在现有的三地协商机制上,结合区域、流域特点,进一步提升区域多部门协作、流域空间系统治理的协调机制。一方面通过流域系统治理河流“老问题”[21];另一方面,通过全方位、各专业协作突破水资源约束、应对极端天气和保护生态环境,解决“新问题”。我国《水法》第十二条也明确规定:“国家对水资源实行流域管理与行政区域管理相结合的管理体制。”《水法》的实施为粤港澳大湾区的流域空间系统治理提供了法律依据。广东万里碧道建设亦将河流系统治理、统筹规划理念成功示范,深入人心,为突破原有行政边界的顶层制度设计打下基础。

5 结 论

国际一流湾区起步相对较早,在湾区经济蓬勃发展过程中也遇到过水资源紧张、极端水旱风灾害和严重的水生态环境问题,经过多年发展,在城市供水、防洪、水生态保护、智慧和法制建设等多方面均有了显著的提升,也为粤港澳大湾区提供了经验借鉴的范例。各大湾区特点具有相似性,湾区内水系发达,洪水风险突出。经历了二战后快速经济发展期,人口多、经济总量大、产业结构向低耗能高端上游产业发展,水资源与经济社会发展不协调,在水资源、防洪安全、水生态环境以及水治理机制体制上均遇到过各种问题。在70多年的发展过程中,各大湾区依托法律法规、洪水风险图、洪水保险等制度和技术,形成了完善的洪水风险管理体系;通过大型蓄水工程、跨流域调水工程和水网连通系统保障城市供水;通过颁布法律法规强化节水、开展水生态环境治理与保护、加强流域机构行政监管,生态环境逐步改善,成为吸纳人才的宜居湾区;三大湾区法律法规及公众参与在生态环境保护、水源地保护和防洪安全方面发挥了重要作用,有利于形成解决地区间矛盾社会合力。纽约、旧金山、东京等国际一流湾区高效的水安全保障能力为开放的经济结构提供了增长动力,以流域、区域统筹解决水资源和防洪问题的思路,崇尚法治和生态的理念对粤港澳大湾区水安全保障具有重要借鉴价值。

粤港澳大湾区经济、人口规模比肩世界一流湾区,人民对幸福生活的向往和美丽水生态环境的需求日益提升。大湾区水生态环境经过“五清”和“清四乱”专项行动、“让广东河更美大行动”之后,广东河湖治理进入“广东万里碧道”的建设期,水生态环境已有明显好转,但对标国际一流湾区、距离《粤港澳大湾区发展纲要》中提出的“资源节约集约利用水平显著提高,生态环境得到有效保护,宜居宜业宜游的国际一流湾区全面建成”的目标仍有较大差距。

本文以“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”十六字治水思路为指引,从节水、水资源配置、防洪和流域治理等方面学习国际一流湾区水安全保障成功经验和水治理策略,探讨粤港澳大湾区在迎接经济社会全方位高质量发展中,面临水资源瓶颈、极端天气和生态环境保护问题上,提出推动粤港澳大湾区水管理顶层设计,强调湾区协同与治理,强化湾区水资源配置网的形成,推进农田和家庭节水新产品和新技术的研究和应用,推动输水管道提升、推进洪水保险制度以及水生态环境系统治理等建议,为大湾区水利高质量发展提供参考。