日本水資源利用與大壩建設(shè)

［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?fàn)罘植迹瑖量偯娣e為37.8萬 km2。

日本是一個(gè)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(gè)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(fēng)區(qū)。整體年均降雨量為1 680 mm。每年6月是“梅雨”季節(jié)。9～10月會(huì)受到南太平洋熱帶臺(tái)風(fēng)的襲擊，從而帶來暴雨和洪水，甚至是風(fēng)暴潮。尤其是日本西、北部地區(qū)沿海地帶冬季積雪較深，春季融雪時(shí)，即可將雪變?yōu)閷氋F的水資源。

相對(duì)全球年均降雨量807 mm而言，日本是個(gè)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?yàn)? 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(shí)，最大降雨強(qiáng)度可達(dá)100 mm/h，但持續(xù)時(shí)間較短。典型洪水過程線在3 d內(nèi)會(huì)達(dá)到最大峰值，河流水位也會(huì)隨之發(fā)生較大變化。

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

1.2 工農(nóng)業(yè)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(fā)230億m3)。而在旱年年均最大用水量會(huì)降至270億m3。以2007年用水為例，農(nóng)業(yè)用水54.6億 m3，城市用水15.7億 m3，工業(yè)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(nèi)的地表水則占72.7億 m3。

2 各個(gè)時(shí)期的建壩歷史

日本建壩最早可追溯至公元7世紀(jì)。該國留下的灌溉設(shè)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(dāng)今日本社會(huì)在供水、能源及防洪方面不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施。

2.1 早期傳統(tǒng)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(chǎn)量較高。最初水稻只能在沼澤地區(qū)種植，后來被引入到便于灌溉的低地。

從大陸引進(jìn)的灌溉工程技術(shù)提高了水稻產(chǎn)量。據(jù)官方記載，最早進(jìn)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(jīng)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(gè)日本國土，據(jù)日本農(nóng)林漁業(yè)部1996年的一份調(diào)查顯示，全日本共有灌溉池塘約有21萬多個(gè)。

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

現(xiàn)代鐵路引入前，大米與日用品主要依靠內(nèi)河及近海航運(yùn)。19世紀(jì)隨著鐵路的發(fā)展，內(nèi)河航運(yùn)逐漸被取代。

2.2 19世紀(jì)現(xiàn)代化用水

19世紀(jì)，為努力實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化目標(biāo)，在新領(lǐng)域及技術(shù)方面，日本政府引進(jìn)許多工業(yè)化國家的專家學(xué)者前來為本國人培訓(xùn)，同時(shí)也派青年才俊前往他國進(jìn)行深造。

包含壩工在內(nèi)的現(xiàn)代土木工程就是新引進(jìn)的技術(shù)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(gè)用于城市供水的混凝土壩。現(xiàn)代工程技術(shù)不僅用于農(nóng)田灌溉，還用于給水與發(fā)電，從而極大地促進(jìn)了工業(yè)發(fā)展，居民生活也得到較大改善。

為保護(hù)人口與工業(yè)集中的平原地帶免遭洪災(zāi)，同時(shí)保證經(jīng)濟(jì)增長，1896年，政府起草了《河川法》，并投入巨資進(jìn)行河道整治，包括修筑河堤，開挖導(dǎo)流渠。對(duì)保護(hù)下游平原居民生活與經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大意義。

2.3 戰(zhàn)后恢復(fù)與經(jīng)濟(jì)快速增長

戰(zhàn)后恢復(fù)工作的主要挑戰(zhàn)是防洪、提高發(fā)電量及農(nóng)業(yè)灌溉。針對(duì)這些問題，日本政府制定了一份《國家土地綜合發(fā)展計(jì)劃》，重點(diǎn)發(fā)展大壩項(xiàng)目?！侗鄙洗ňC合發(fā)展計(jì)劃》的核心項(xiàng)目是包括御所(Gosho)大壩及其他4座大壩在內(nèi)的具有多重防洪能力的建筑。這些項(xiàng)目由主管河道管理的“建設(shè)部”(MOC，現(xiàn)日本國土交通省MLIT)負(fù)責(zé)實(shí)施。而農(nóng)林漁業(yè)部則負(fù)責(zé)農(nóng)業(yè)灌溉的水利設(shè)施建設(shè)。

同時(shí)，電力公司也竭力提高電力生產(chǎn)。高155.5 m的佐久間壩(1956年完工)不僅規(guī)模宏大，發(fā)電能力強(qiáng)，而且通過使用美式大型施工設(shè)備引發(fā)了建筑行業(yè)的一場技術(shù)革命。此外，以高度著稱的黑部壩(1963年完工)弧形優(yōu)美，高186 m，是日本最高壩。1957年，政府負(fù)責(zé)修建的小河內(nèi)(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(jì)50年代末開始，日本經(jīng)濟(jì)繼續(xù)快速發(fā)展。人口增長及生活水平的提高使得居民水電消費(fèi)急劇上升。新城區(qū)迫切需要采取更為全面的防洪措施，這也加快了大壩建設(shè)的步伐。1964年政府針對(duì)河道管理，對(duì)《河川法》進(jìn)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(fù)面影響，迫使政府采用法律與技術(shù)手段來解決這些問題。在經(jīng)濟(jì)發(fā)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(qū)地面沉降。沉積層收縮引起嚴(yán)重的地面沉降，不僅加大了洪水或風(fēng)暴潮風(fēng)險(xiǎn)，而且還使建筑物、公路及公共設(shè)施遭到嚴(yán)重破壞。為此，政府制定了一項(xiàng)計(jì)劃，即通過修建水庫以促使各地方適應(yīng)使用地表水而非地下水。

1961年，日本成立水資源開發(fā)公營公司(水資源機(jī)構(gòu)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(jì)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(fā)電的剩余電量供抽水蓄能電站發(fā)電，從而滿足了白天高峰期的用電需求。

2.4 穩(wěn)定發(fā)展期

20世紀(jì)70年代以后，日本經(jīng)濟(jì)放緩，進(jìn)入平穩(wěn)增長期。

針對(duì)許多在建大壩項(xiàng)目帶來的影響，不僅要考慮適當(dāng)?shù)馁r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(qū)發(fā)展特別法案》，有效地緩解了庫區(qū)大壩帶來的影響，從而促進(jìn)該地區(qū)的發(fā)展。同時(shí)，大壩帶來的環(huán)境影響也逐漸成為日本社會(huì)關(guān)注的主要問題。1972年開始對(duì)大型項(xiàng)目實(shí)行環(huán)境影響評(píng)估(EIA)，并于1999年頒布了《環(huán)境影響評(píng)估法》。

20世紀(jì)90年代，長良川河口堰項(xiàng)目造成業(yè)主(MOC及WRDPC)與公眾之間的糾紛幾乎長達(dá)10 a，成為全國性的問題。項(xiàng)目最終于1995年完工并投運(yùn)?；诖私逃?xùn)，1997年對(duì)《河川法》作了重大修改，在該部法律中添加了“改善與保護(hù)河流環(huán)境”條款，并積極聽取專家學(xué)者的觀點(diǎn)及民眾反饋意見。

1995年MOC開始對(duì)在建大壩項(xiàng)目進(jìn)行審查。由于用水需求增長放緩，加之環(huán)境因素及融資制約，造成許多項(xiàng)目下馬。

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

3 大壩主要管理機(jī)構(gòu)及最新發(fā)展

3.1 中央政府及其相關(guān)機(jī)構(gòu)

2001年，日本政府實(shí)行了一項(xiàng)重大的行政機(jī)構(gòu)改革。經(jīng)機(jī)構(gòu)整合后，中央政府由內(nèi)閣府與12個(gè)省廳組成。

包括防洪在內(nèi)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(shè)計(jì)建造，并對(duì)地方政府的水利工程予以補(bǔ)貼。

農(nóng)林水產(chǎn)省(MAFF)負(fù)責(zé)水利工程建設(shè)，同時(shí)對(duì)地方政府農(nóng)業(yè)項(xiàng)目予以補(bǔ)貼。

厚生勞動(dòng)省負(fù)責(zé)對(duì)地方政府的水利工程項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)管并提供補(bǔ)貼。

日本經(jīng)濟(jì)貿(mào)易產(chǎn)業(yè)省(METI)負(fù)責(zé)工業(yè)用水并對(duì)電力公司實(shí)行監(jiān)管。

日本水資源廳(JWA)是負(fù)責(zé)特定都市區(qū)水利開發(fā)的專門機(jī)構(gòu)，并按政府計(jì)劃修建水利設(shè)施。

3.2 地方政府

縣級(jí)政府承擔(dān)轄區(qū)內(nèi)綜合管理職責(zé)。主要負(fù)責(zé)修建多用途水壩、防洪堤、灌溉設(shè)施、水廠及水電站。城市用水通常由市政府負(fù)責(zé)管理。

地方政府參與由METI或JWA負(fù)責(zé)的水利項(xiàng)目，旨在確保城市及工業(yè)用水權(quán)利。

3.3 電力公司

日本共有10家電力公司為10個(gè)地區(qū)提供電力，如東京電力公司(TEPCO)及關(guān)西電力公司(KEPCO)。此外還有日本最大的電力批發(fā)供應(yīng)商電力開發(fā)株式會(huì)社(J－Power)。這些電力公司負(fù)責(zé)大壩的修建與營運(yùn)。

3.4 現(xiàn)狀及進(jìn)展

2009年，日本開始削減基礎(chǔ)設(shè)施預(yù)算，增加社會(huì)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(xiàng)目，經(jīng)過移民與MOC/MLIT的長期談判，現(xiàn)準(zhǔn)備重新投入施工。然而這一決定遭到當(dāng)?shù)卣约耙泼竦囊恢路磳?duì)。

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

2010年，在建水利項(xiàng)目136個(gè)，由JWA及地方政府負(fù)責(zé)。處于施工最后階段(大壩施工)或涉及現(xiàn)有大壩改造的53個(gè)項(xiàng)目不予審查。因此，進(jìn)行審查的項(xiàng)目共計(jì)83個(gè)。

截止到2012年3月底，已通過審查程序的項(xiàng)目有24個(gè)。其中，宣布“放棄”7個(gè)項(xiàng)目，其余待定。經(jīng)嚴(yán)格審查，八場大壩成為防洪及用水的最佳項(xiàng)目，MLIT已于2011年12月準(zhǔn)予該壩施工。

4 前瞻及挑戰(zhàn)

回顧日本建壩歷史，通過對(duì)現(xiàn)有大壩進(jìn)行修復(fù)改造以延長使用期，可以看出，日本正從一個(gè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展階段進(jìn)入到全面利用現(xiàn)有資源的時(shí)代。當(dāng)今日本面臨兩大挑戰(zhàn):

(1)地面沉降問題。不僅涉及水庫，還包括上游山區(qū)及入?？冢踔涟ê０兜貐^(qū)。

(2)技術(shù)發(fā)展問題。亦即工程實(shí)施時(shí)確保成本低、效率高以及環(huán)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(shù)修建了當(dāng)別町與兩座新壩，即將投入使用。

雖然目前還未出現(xiàn)運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)筑壩遭到致命破壞的報(bào)告，但確保地震安全仍是日本工程技術(shù)人員至關(guān)重要的任務(wù)。

此外，全球氣候變暖可能會(huì)造成日本出現(xiàn)極端氣候。調(diào)容水庫對(duì)于極端旱澇災(zāi)害具有巨大作用。因此，必須提倡水庫擴(kuò)容并改善經(jīng)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(jià)值會(huì)越來越得到認(rèn)可。

綜上所述，日本經(jīng)濟(jì)要獲得持續(xù)發(fā)展，必須進(jìn)一步克服面臨的所有挑戰(zhàn)。