澳大利亞墨累-達令河流域水文氣候變化的影響與適應對策*

寧理科，羅勇?，姜彤，蘇布達，徐影，陳杰，張彥軍，聶肅平，王永光，顏明，王艷君，柳鑫，顧磊

①中國科學院地理科學與資源研究所 生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡觀測與模擬重點實驗室，北京 100101；②清華大學 地球系統(tǒng)科學系 地球系統(tǒng)數(shù)值模擬教育部重點實驗室，北京 100084；③南京信息工程大學，南京 210044；④中國氣象局 國家氣候中心，北京 100081；⑤武漢大學 水資源與水電工程科學國家重點實驗室，武漢 430072；⑥中國科學院地理科學與資源研究所 陸地水循環(huán)及地表過程重點實驗室，北京 100101

為認識多時空尺度的氣候-陸面-水文相互作用機理及其對自然強迫和人類活動(含人為強迫和下墊面人類活動)的響應機制，揭示全球氣候系統(tǒng)能量-水循環(huán)動態(tài)演變規(guī)律和極端水文事件變化，充分了解澳大利亞墨累-達令河流域水文-氣候狀況及水資源管理的先進技術(shù)和經(jīng)驗，應澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation，CSIRO)邀請，2018年4月清華大學組織、14位從事水文、氣候以及水資源管理等方面的專業(yè)人員組成科技考察團赴澳大利亞墨累-達令河流域進行為期一周的科學考察?？疾靾F從墨累河出?？诎⒌氯R德逆流而上至墨累河上游堪培拉，參觀了澳大利亞阿德萊德大學以及沿途農(nóng)場，訪問了澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織水土研究所。在考察途中與當?shù)丨h(huán)境保護志愿者開展關(guān)于生態(tài)保護、海平面上升等問題的學術(shù)交流，并對墨累河沿岸植被、水資源利用、水利工程分布等內(nèi)容進行直觀了解?？疾靾F通過學習交流、現(xiàn)場考察和訪問農(nóng)場等方式，與澳大利亞同行們進行深入交流，對澳大利亞近期水文-氣候、極端水文研究、水資源管理體系的最新動態(tài)，及其氣候變化應對與減緩、極端水文事件風險管理等有了進一步了解。這對于認識多時空尺度的氣候-陸面-水文相互作用機理及其對自然強迫和人類活動(含人為強迫和下墊面人類活動)的響應機制，揭示全球氣候系統(tǒng)能量-水循環(huán)動態(tài)演變規(guī)律和極端水文事件變化成因，構(gòu)建全球增暖背景下應對極端水文事件的風險管理體系，以及提出中國適應性對策，具有重要的借鑒意義。

1 墨累-達令河概況

1.1 自然地理概況

墨累-達令河流域位于澳大利亞東南部，是澳大利亞最大的、唯一發(fā)育完整的水系，由墨累河、達令河及數(shù)十條支流組成。達令河是其中最大支流，從源頭起算總長約3 750 km。流域水系發(fā)源于濕潤多雨的東部山地，流向西部半濕潤地區(qū)，然后經(jīng)半干旱的內(nèi)陸平原南部，奔流入海。流域受副熱帶高壓和西風帶的交替控制，以亞熱帶大陸性干旱與半干旱氣候為主，全流域年平均降水量僅為425 mm，且時空分異大。從源頭至出?？冢舭l(fā)量漸次增加，部分河道趨于干涸。全流域入海口年平均流量715 m3/s，年平均徑流總量236×108m3，約為中國最大的干旱半干旱區(qū)內(nèi)陸河流域塔里木河流域年徑流總量的59.7 %，不足長江流域的2.5 %。

根據(jù)全球氣候模式預測結(jié)果，該流域未來氣候?qū)痈稍?。?030年，整個墨累-達令河流域的平均地表徑流量減少11 %，北方約減少9 %和南方約減少13 %。在東南產(chǎn)流區(qū)域，氣候變化的影響預計將是最為顯著的。

1.2 水資源利用及管理

墨累-達令河流域地理和行政區(qū)跨度大，自然地理特征、水資源時空分布格局、社會經(jīng)濟狀況等比較復雜，造成流域水管理中各地區(qū)、部門間協(xié)調(diào)問題較多。該流域擁有澳大利亞2/3的灌溉耕地，提供全澳1/3的食品和超過1/3的農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值。流域水資源利用矛盾突出，水資源利用中出現(xiàn)的土地與植被退化、河流環(huán)境惡化、水利設(shè)施老化等問題，導致流域水資源的不合理和低效率利用，造成土壤鹽堿化、地表水水質(zhì)惡化、海藻泛濫等后果，對流域水管理提出嚴峻的挑戰(zhàn)。

目前，澳大利亞政府正對墨累河流域?qū)嵤┛沙掷m(xù)發(fā)展計劃。在過去的10年里，墨累-達令河流域治理取得了良好效果。盡管如此，隨著周圍城鎮(zhèn)快速向大中型城市發(fā)展，隨之而來的人口持續(xù)增長以及旅游業(yè)的增長，將使其河流系統(tǒng)面臨新的壓力。

2 主要考察內(nèi)容

2.1 極端水文事件

在過去100多年間，墨累-達令河流域經(jīng)歷多次旱澇急轉(zhuǎn)。其中典型洪水年份為1917、1931、1950、1952、1956、1971、1973、1974、1975、1993和2010；其極端氣候干旱時間則主要發(fā)生在1895—1902、1940—1948、1998—2010年間。

經(jīng)考證，近10年來澳大利亞水資源受氣候變化影響較為明顯，極端洪水明顯增加(表1)，尤其是2010年12月澳大利亞東北部熱帶氣旋“塔莎”帶來的強降雨所引發(fā)的2010—2011年昆士蘭洪水，為澳大利亞50年來最嚴重的洪災，導致東北部的昆士蘭州有22個城鎮(zhèn)被淹，約20萬人受影響。

2.2 灌溉與鹽堿化

墨累-達令河流域中部降水量少且不穩(wěn)定，主要為灌溉農(nóng)業(yè)。該區(qū)域灌溉水費低廉，農(nóng)場主多采用噴灌或溝灌等方式，然而這些方式灌溉水利用效率低，灌溉水無法被植被根系完全吸收，多余的水分下滲至深層土壤，導致鹽分擴散上升到淺層根區(qū)或土壤表面，抑制耐鹽性差的植被，同時多余的水分形成深層滲漏補給地下水，并在重力作用下形成側(cè)向流在下游補給河道(圖1)。下游地勢低平，地下水位較高，部分鹽分容易隨地下水位上下波動而上升到地表，造成鹽堿危害；另外一部分鹽分隨地下河流在重力作用下，從高到低流動，最終可能滲入低處洼地，形成高鹽度湖泊，如有號稱“澳大利亞天空之鏡”的Lake Tyrrell。

截至2012年，澳大利亞有將近1/3的大陸面積是鹽堿地，約有200萬hm2鹽漬化農(nóng)田，估計每年因鹽漬化使其農(nóng)業(yè)蒙受損失13億澳元[1]。

表1 澳大利亞近十年洪水列表

圖1 墨累-達令河流域中部鹽堿化

2.3 水權(quán)與水價

為遏制水資源的過度開采與供需之間的矛盾，維持流域水資源的良性循環(huán)，用經(jīng)濟杠桿引導更為合理、高效的農(nóng)業(yè)用水，澳大利亞實行兩部制水價，即水價由基本水價和計量水價兩部分組成。其兩部制水價一部分是按額定分配水量計的固定收費，不論用水戶是否用水，這部分費用都必須支付；第二部分是按實際使用的水量進行計費。新的水價改革計劃中收費結(jié)構(gòu)為：固定收費占70 %，中等用水水平年實際用水量收費占30 %。為確保水價的科學性，澳政府聘請獨立的咨詢專家對供水成本和收費結(jié)構(gòu)進行分析。

澳大利亞從20世紀80年代開始實施水權(quán)制度改革，20世紀90年代完成墨累-達令河流域的用水總量控制，規(guī)定流域內(nèi)任何新用戶(灌溉開發(fā)、工業(yè)用途和城市發(fā)展)的用水必須通過購買現(xiàn)有用水權(quán)來獲得。2013年，澳大利亞全國的水權(quán)交易量為75×108m3，占當年用水總量的1/3[2]。澳大利亞的水權(quán)交易實踐證明，水權(quán)市場確實能夠帶來顯著的經(jīng)濟和生態(tài)效益，并且能夠動態(tài)地反映出水資源的真實價值，對于改善用水的效率、公平性和可持續(xù)性具有重要作用。

2.4 水資源管理制度及氣候變化應對

中澳兩國在水資源管理制度以及氣候變化應對舉措中卻存在較大差別。澳大利亞通過伙伴關(guān)系建立的流域管理局，采取政府指導下的企業(yè)管理模式，提出并制定系列綜合治理對策和法律法規(guī)(如《可持續(xù)的地表與地下水取水限額》《環(huán)境流量規(guī)劃》《跨州水權(quán)交易規(guī)則》《流域水質(zhì)及鹽堿度管理規(guī)劃》《重要用水需求管理機制》等)，在其水資源綜合管理中發(fā)揮了重要的作用。其水管理體制簡單可行，政策上鼓勵農(nóng)場之間可以相互轉(zhuǎn)賣用水定額，盡可能促進水資源生產(chǎn)效率的提高。相反，中國則是以自上而下的體系設(shè)置和跨部門協(xié)調(diào)為主的復雜的水管理系統(tǒng)。

在流域管理與氣候變化應對中，澳大利亞把重點放在系統(tǒng)化的政策、管理方法上，應用工程、技術(shù)、經(jīng)濟和體制等方面的綜合措施；相比之下，中國盡管制定了一些經(jīng)濟和體制方面的改革規(guī)劃，但更偏重工程建設(shè)和技術(shù)措施[3]。

3 體會與啟示

3.1 嚴格的生態(tài)保護法規(guī)是生態(tài)文明建設(shè)的保障

對于河道魚類與海洋貝類的保護，澳大利亞均有明確的法律法規(guī)，河岸邊均有明確標示。如圖2左圖中對不同魚類均有最小尺寸限制，右圖中對于貝類的最小尺寸限制，并且有明確的懲罰措施。此項措施對河道魚類、貝類的生長具有明顯的保護。此類措施對于生態(tài)文明建設(shè)以及綠色發(fā)展理念都具有借鑒作用和參考價值。

圖2 墨累河河道與海洋生態(tài)保護措施示例

3.2 深化水權(quán)制度改革是系統(tǒng)高效水資源管理的重要內(nèi)容

為最大限度地利用自然資源，提高有限農(nóng)業(yè)資源的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)潛力，維持農(nóng)業(yè)資源的可持續(xù)利用，發(fā)展旱作及節(jié)水農(nóng)業(yè)，并運用價格杠桿促進節(jié)約用水；通過水價體制改革提高水資源的利用率。需要注意的是，水價僅是水資源管理的一個方面，水價上調(diào)覆蓋全成本，必須與其他措施協(xié)調(diào)使用才能保證水的高效利用[4]。

澳大利亞的經(jīng)驗表明，水價是優(yōu)化水資源配置、減少水資源浪費和防治水污染加劇的重要手段之一。改革和完善目前水價形成機制和水價體系需要結(jié)合國情，建立健全由用水者為交易主體的水使用權(quán)交易制度，構(gòu)建水的使用權(quán)轉(zhuǎn)讓的法規(guī)和政策體系，通過實施與水價不掛鉤的等量補貼，消除農(nóng)業(yè)水價格提高對農(nóng)民收入的負面影響，提高水資源利用和管理效率。

3.3 鹽堿化治理與防治是農(nóng)業(yè)發(fā)展的重大問題

農(nóng)業(yè)水問題是中澳兩國共同面對的突出的水資源問題。我國鹽堿化問題同樣突出。干旱半干旱區(qū)(陜、甘、寧、青、新、蒙)鹽漬土面積占全國鹽漬土總面積的69.03 %，鹽漬化問題加劇，已嚴重制約干旱區(qū)綠洲農(nóng)業(yè)的發(fā)展。如何正確處理對待鹽堿化正成為我國農(nóng)業(yè)資源以及水資源開發(fā)利用面臨的重大問題。如果不正確處理，干旱半干旱區(qū)尾閭湖皆有成為“鹽湖”的可能，帶來的危害將是不可估量的。為控制地下水位上升，減少鹽堿化對種植區(qū)生產(chǎn)的影響，澳洲政府采取的控制灌溉用水量、引灌水與地下水混合灌溉及配套的排水措施可供我國鹽堿化治理參考。

3.4 全社會節(jié)水是水資源風險及氣候變化適應的必經(jīng)之路

頻發(fā)的旱澇災害加劇了水資源風險。從近50年我國干旱發(fā)生的趨勢來看，華北和東北水資源風險進一步加劇，危及我國糧食主產(chǎn)區(qū)華北和東北的水資源可持續(xù)利用；近50年我國洪澇災害發(fā)生頻率與強度有進一步增加的態(tài)勢，危及到我國流域防洪、城市防洪、防洪工程的水安全。

全社會節(jié)水是水資源風險及氣候變化適應的必經(jīng)之路。實現(xiàn)全社會節(jié)水，結(jié)合中國國家可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)和國家安全的綜合改革，統(tǒng)籌規(guī)劃和分布實施，可解決好全球氣候變化及我國經(jīng)濟社會發(fā)展中面臨的嚴峻的水安全保障問題。

需要注意的是，全社會節(jié)水戰(zhàn)略需要真正把節(jié)水作為革命性措施，大力提倡高效用水、經(jīng)濟用水，提高全民節(jié)水意識，確保我國未來用水可持續(xù)的國家節(jié)水戰(zhàn)略。國家層面建議借鑒國外先進經(jīng)驗，盡快籌劃和實施全社會節(jié)水戰(zhàn)略，打破傳統(tǒng)節(jié)水概念的束縛，不僅推進農(nóng)業(yè)節(jié)水、工業(yè)和城市生活等全社會的節(jié)水戰(zhàn)略，而且要推進水與能源、水與糧食、水與環(huán)境、水與社會所聯(lián)系的開源和節(jié)流的協(xié)同戰(zhàn)略，從而大力提高水的生產(chǎn)率，減緩氣候變化的不利影響。