看上个世纪的黄河“大水荒”的形成

在中国北方，正发生着持续的、规模空前的恶性水源危机。危机起始于20世纪80年代后期（1987年[01]），并以愈演愈烈的势头向未来蔓延。“大水荒”席卷了西北、华北的全部和其它部分地区；涉及国土面积、人口、经济的1/3。按流域计，囊括了全国6大流域中的3大流域——黄河、海河的全部和淮河的大部。

一、黄河的恶性断流与枯竭

黄河，——中华民族的母亲河；诗人曾用“黄河之水天上来”“黄河万里触山动”的壮丽诗句来描绘黄河的雄浑激越。但当历史进入20世纪80年代后期，黄河却年年断流，入海水量急剧减少。国人早已用“黄河成了季节河！”的惊呼来表达黄河的现状。

根据1919年以来的水文观测资料，60年代以前黄河也偶发过断流：一次是1938年蒋介石扒开花园口造成的主河道连续多年断流，一次是1960年三门峡大坝落成在枯水期试闸断流。

20世纪70年代，中国完成了人类历史上最为辉煌壮丽的农业灌溉革命，建成了世界最大的灌溉农业体系（后文详述）。就黄河来说，是在流域内和下游黄淮海平原兴建了规模巨大的引黄灌溉工程。因抗旱用水集中，而水库蓄水能力相对不足，出现了轻度的“季节性断流”。年均断流时间仅为14天，断流时间也只发生在春旱时节。

80年代后期，黄河断流发生“恶变”，断流时间由春旱季节向全年度弥漫，跨年度断流已屡见不鲜。年均断流天数扩大为100天，断流河道从山东延伸至河南境内。1997年，利津站断流226天，河口连续330天无滴水入海；开封以下800公里河道一马平川，断流直逼黄河中游的界碑——郑州花园口。

图表01-黄河断流情况统计表[02]

伴随着断流性质的恶变，黄河在入海水量上呈现了急剧衰竭的过程。图表02是1949-2005黄河利津站的“实测径流量”变化，大略反映了河口的实际入海水量。

图表02[03]

图表01、02客观反映了新中国成立以来的黄河水情史：

50-60年代，灌溉农业刚刚起步，黄河流域同时进行着以治理洪涝、积水、盐碱等恶劣环境为主的农业生态革命，水源利用十分有限，500亿m3黄河水白白流入大海。

   70年代，因灌溉革命的发生，黄河入海水量出现了第一次大幅度衰减；但仍保持了310多亿m3的入海水量，除了满足输送泥沙所需200亿m3的“生态流量”外，尚有100多亿m3因水库储调能力不足而被迫“弃水”。一方面是弃水，一方面却又因抗旱取水集中而发生了一些断流；——这是在小浪底水库建成前仅靠三门峡水库无法解决的矛盾。这个时期发生的断流时间短，未引发明显的生态后果，更不存在水源危机问题；而是属于“工程调度性断流” 。若刻意限水，“断流”应可避免。这个时期，黄河处于适中的良性开发阶段。

不可否认，70年代的断流还包含了一定的“理念性”因素——对“断流”缺乏足够的重视。但人类对自然世界的认识是循序渐进的，我们似无理由苛求前人。

实际上，对于环境问题，新中国在发展中国家、乃至和发达国家相比都是积极而富有远见的。

1962年，美国女学者蕾切尔·卡逊出版《寂静的春天》一书，标志着现代生态环境理念进入人类视野。

1972年，联合国召开“第一次人类环境会议”并发表《人类环境宣言》（即“世界环境日宣言” ），标志着生态环境进入了人类管理程序。

1971年，中国成立“环境保护办公室”，标志着中国的环境保护先于世界被列入管理程序；

1973年，“国务院环境保护领导小组”成立，并召开“第一次全国环境保护会议”；

1974年，国务院颁布第一部生态环境法规：《中华人民共和国防治沿海水域污染暂行规定》；

1975年，“黄河水源保护办公室”成立。[04]

80年代后期—90年代，黄河水量发生了第二次大幅度衰减，年均入海从70年代的310亿m3顿减为140亿m3，已大大低于200亿m3的生态流量。1997年，实际入海13亿m3，仅为天然水量的2.2%；黄河已经没有了“汛期”和“洪峰”的概念，说黄河“干”了丝毫不为夸张，已经完全是贫水性质的“水源性断流”。

进入21世纪，在小浪底和三门峡联合调控的基础上，1999年启动了“黄河不断流项目”：以50m3/秒为“断流预警流量”——当黄河干流某断面逼近这个数字时，立即关闭其上游的一切引水设施。在2005年元旦之际，《人民日报》宣称：“2000年以来至今，黄河未发生过断流现象，成为迄今为止全世界唯一解决断流问题的大河”[05]。

但是，黄河断流引发的生态后果，主要是下游河床泥沙沉积，其次是三角洲退化问题。根据“大水冲刷，小水淤积”的原理[06]，50m3/秒的流量对于黄河来说不过是涓涓细流，和2500m3/秒的冲、排沙流量相距甚远。这种“小水不断”除了浪费“冲刷流量”的积累形成、徒增河床的泥沙外，尚可喜悦的就是听说“东平湖的刀鱼又游到郑州啦！”。

显然，这种“不断流”的象征意义大于实际意义，充其量也就是个“刀鱼工程”。即便如此，2000年以来的年均入海水量仍继续减少，由90年代的140亿m3再降到120亿m3，甚至经常达不到50m3/秒的“断流预警流量”。2002年，实际入海水量仅为34.5亿m3；即使把汛期行洪流量平均进去，也仅能勉强维持“不断流”。

稍往深处看，调控只能解决水源分配问题，并不能改变黄河径流枯竭的本质。严格限制河道取水，倒是可以确保“不断流”了，但势必增加地下水的开采量；过度开采地下水带来的生态问题并不比“断流”轻松。

过度开采地下水最直接的后果就是水位下降。从国家战略考虑，地下水位属于重要安全指标。如有战争水库被提前疏泄至安全水位、恰遇大旱又河道干涸，地下水就成了唯一的“保命水”。现在地下水位已被透支过深，农业不得不采用“潜水泵”取水，“潜水泵”靠水下“扬程”工作，必须用电。这样，原本因面积分散而缺乏打击目标的农业，届时将因被绑定在“高压塔”上而成为战略打击目标；2008年雪灾时“高压塔”带给城市的厄梦，将毫不留情地降临到农田，一发导弹就足以让百万亩庄稼绝收。这对于中国以“灌溉农业”为主的粮食生产体系来说即危如累卵。只有将地下水位恢复到7米内（大气压=10.30m，水泵连续工作时井内还将产生3.0米左右的“井壁水位降”），紧急时刻农民才可能用“柴油机-离心泵”、“人力压泵”等多种灵活手段取水“保命”；否则就只能“望水止渴”，不要说灌溉了，连吃水都是问题。对于“高尚人士” ，这或许还没有吃不到黄河刀鱼重要。

用牺牲地下水和“冲刷流量”的方法刻意维持象征性的“不断流”是得不偿失的；和70年代的因忽视而断流相比，不见得就高明。

二、水源储量的大规模消失

在地表水源枯竭的同时，黄河流域的地下水及其它水源储量也同时大规模减少。水源储量到底减少了多少？多年来官方的口径是“收支基本平衡”，但这种说法无法面对20多年来地下水位大尺度下降的历史事实。笔者根据官方文献披露的相关数据，进行了详细的分项计算，得出的结果十分令人吃惊。为了不影响正文的可读性，这里只导出计算结果。计算所依据的资料与方法，见《附文一：黄河流域水源亏损分项计算》，供专家和工程类读者审证。

1、地表径流损失

根据图表02，以70、80年代平均水平计算，仅1990-2005的16年间，黄河入海总量减少2650亿m3；

2、浅层地下水储量损失

80年代以来，黄河流域平原的浅层水位平均下降了14米，流域16.70万平方公里平原所含浅层优质淡水（含矿化度≤2克/公升）储量减少1470亿m3。

同时，国家调查资料还显示：1985-2004年20年间，黄河流域平原浅层淡水面积减少1.45万平方公里；究其原因往往是淡水区开采过度，周边咸水入侵的结果。淡水区“盐化”后，则很难恢复，可视为对水源的一次性破坏。

见《附文一：黄河流域水源亏损分项计算——浅层地下水》

3、深层地下水储量损失

根据资料计算，流域深层地下水储量减少930亿m3。见《附文一：黄河流域水源亏损分项计算——深层地下水》

深层水源远流长，补给量很小。“水质点运移大约需要1-3万年的时间，从地表至深层补给区的水循环需要数百年、以至千年时间”[07]。一般将深层水视为“不可开采资源”[08]。不到万不得已就轻易动用，实属对后辈不负责任、得过且过的掠取行为。而且深层水的开采极易引发地层沉降等地质灾难。

深、浅层水的巨额支出，使黄河流域形成了较大的地下水漏斗区65处，漏斗面积6000平方公里。其中，最大的运城漏斗，面积达1800多平方公里，水位埋深110米。

4、“土壤水库”储量损失

除地表、浅层、深层水外，还有“隐性水源”——土壤水，也在巨量损失。

土壤水指的是浅层水位以上的地层含水，由水位下降后土壤吸附的水分构成。因这段地层含有空气，因此也叫“包气带”。

图表03-包气带水分示意图

20多年来，黄河流域平原的浅层水位由平均3米下降到了17米；相应，包气带加厚了14米。这14米包气带在形成时都吸附有一定的水分，但包气带水分会因向上蒸发或被树木根系吸取而减少。20多年来，黄河流域地表水源日趋枯竭，包气带损失的水分得不到足量的渗补，日积月累，造成“土壤水库”储量的严重亏损。

据估算，20多年来黄河流域土壤水储量亏损1000亿m3。

土壤水虽然不是能集中开采的水源，却是维系地表、地下水源的纽带和缓冲储量。地层干燥会减少地表、地下水的产出。近年来，在同等降雨条件下，形成的地表径流却比70年代小许多，说是下渗了吧，地下水位却无升反降。这种奇特的水文现象，就是土壤水“空库”了，降水被强行“补库”的结果。——“欠帐”是迟早要还的。

假如读者有兴趣用“树木枯死”百度一下，可找到相关网页28万篇，大部分是深层土壤干旱导致的树木死亡。

图表04-20多年来黄河流域水源亏损累计

 　　（注：仅为1990-2005年16年合计）

20多年来来黄河流域水源累计亏损为6000多亿m3。

这些尚不包括一些因资料缺乏无法计入的项目。如：山丘地下水与平原地下水不重复部分的储量亏损、高原冰川积雪的储量亏损、流域内天然湖泊萎缩的储量亏损、矿化度≥2的微、轻咸水的储量亏损…等。这些未计入部分的亏损总量也应在千亿立方米的量级。

6000多亿m3到底是个什么概念？应一些非工程类读者要求类比如下：

10多条黄河的天然流量，3000条长城的体积、全国每人95万瓶矿泉水。

如此庞大的水源为什么会在短短20年间忽然消失？本文将给出可计算、可验证的回答。

水源的巨量亏损是灾难性的。

按1997-2002年均入海不足50亿m3，黄河何至还是“季节河”那么轻巧？简直就成了十足的“内流河”！若不是靠每年透支100多亿m3的地下水储量来补充地表，它哪里还有50亿m3入海？恐怕一进入山东境内就湮干了。

2002年，山东省500万人吃水困难，近5000万亩农田无水灌溉，760万亩绝收[09]。胜利油田也因缺水而多年限产。由于黄河入海水量过少，泥沙得不到有效冲刷，导致下游河床以每年抬升10厘米左右。1998年，4700流量的洪峰水位竟相当于1958年的30000流量和1982年22000流量的高度[10]。

然而，本文的重点还不在于追究水源危机的恶果。

为什么中国北方会在短短20年内水源全面枯竭？各种学说虽莫衷一是，但主流的观点均围绕以下几个方面展开：

1、降水减少，气温增高；

2、工业与城市用水增多；

3、森林植被减少。

“雨下少了，水用多了，自然就缺水了”，答案多么“简明”啊！但如果仅仅停留在表层，不进行更加深入的研究，就难免得出一些似是而非的结论。本文认为这些因素不仅不是导致“水荒”的主要原因和次要原因，甚至根本就是反面原因。比如，城市与工业的扩张增加了用水，但“用水”并不等于“耗水”。而城市与工业的扩张还必然伴随着农田的减少，同样面积的农田和城市哪个耗水更多？这些问题若不经定量研究，结论就难免流于“想当然”。再比如，按照一些人的“信仰”，森林是增加水源的；但所有的观察资料都表明，森林的腾发（土壤蒸发、植物蒸腾）强度大于荒坡裸地；在同等降水条件下，所“增”之水从何而来？我们还知道，任何生命的生长发育都需要消耗水分；森林作为庞大的生命群落难道就可以例外？不耗水反而增水？

一、“气候因素”不是“大水荒”的成因

无庸质疑，近20年来中国北方确实存在着降水减少和气温升高的趋势。就黄河流域而言，90年代年降水量较60年代减少了4.2%；气温平均升高了0.58℃。

但是，一个地区的水源盈亏并非仅仅取决于降水一个因素，而是取决于降水（收入）和蒸发（支出）的总体作用。

降水减少了4.2%，“收入”是减少了；但水源是否应当减少，还要看“支出”的情况。

根据多方面资料和研究成果，黄河流域的“天然气候蒸发能力”——水面蒸发量，80-90年代较60-70年代下降了7.5%[12]。

当然，“水面蒸发”还不等于“实际蒸发”；因为实际蒸发还要受土壤供水情况、色泽、质地、植被、粗糙度、等多种地表因素的影响。但是，在地表条件不变的情况下，实际蒸发量和水面蒸发量成正比关系[13]。也就是说，如果没有发生重大地表变化，实际蒸发也当同时减少7.5%。

降水减少了4.2%，蒸发却同时减少了7.5%；“收入”少了，“支出”更少，“库存”就没有减少的理由。也就是说，包括气温、日照…降水、天然气候蒸发在内的总体气候因素并不是水源减少的原因。

若按“干燥度=年水面蒸发量/年降水量”的气候学公式，分子（水面蒸发量）减少了7.5%，分母（降水量）只减少了4.2%，干燥度数值是缩小的。也就是说，黄河流域的气候不仅没变干燥，反而稍微湿润了。

在气候趋于湿润的情况下，流域水源却大规模减少，那就不应该简单地“归罪”于气候因素，而应当到影响蒸发的其它因素——地表条件变化中去寻找原因。

二、工业和城市是增加水源的因素

在中国北方的水危机中，往往首先引起人们关注的是水质的严重污染。但如果仅仅只是污染，我们就应该能看到满河污水流入大海的景象；而中国北方的现实情况却是大河断流、十河九干、连污水也没有那么多。这就说明，中国北方的水问题已经不止是停留在污染层次上，而是演进为更为深刻的水源危机了。

以水源作为研究对象，本文着重于“水‘没’了，到哪里去了”？而忽略“水‘脏’了，怎么弄脏了的”？—本文定义的“水源”是不区别“水质”的。

图表05-中国用水情况变化表[14]

图表05表明：1980年以来，农业用水基本持平或略有下降，工业与城市用水快速增加。但是，“用水”并不等于“耗水”。

按照流域水资源研究采取的一般性定义：“耗水”是指在输、用水过程中，通过蒸腾蒸发、土壤吸收、产品带走、居民和牧畜饮用等形式消耗掉，而不能回归到地表水体或地下含水层的水量。

严格地讲，只有蒸发才是真正的耗水。“土壤吸收、产品带走、居民和牧畜饮用”不见得就是耗水。土壤吸收可能有一部分渗入地下，作为地下水、土壤水储量；居民和牧畜饮用将有一大部分通过排便回到污水系统，只有呼吸、皮肤分泌才造成蒸发；矿泉水、西瓜等产品携水也只是水量转移。其他生活用水比如洗衣服，用水“哗啦啦”看着不少，可真正能被称为“耗水”的是经甩干后、晾晒过程蒸发掉的水分，其它的也进入了排水系统。

直觉告诉我们，工业和生活只能把水弄“脏”，而不能把水弄“没”；计算证实了直觉。水的“比热”和“汽化热”都非常大，蒸发水需要很大的能量。经简单计算，在热效50%的情况下，一吨标煤可蒸发初始温度为摄氏15℃的水5.6m3。而2005年中国能源总消费为折合标煤22.2亿吨[15]；即使把这些能源全部用来蒸发水分，也只可蒸发124亿m3；仅占当年工业、生活用水的6.3%。

通过对占工业用水量50.0%的“火电业”和另一用水大户—“造纸业”的耗水环节进行分析，得出结论为：工业用水的“蒸发耗水率”不超过10%。这个结论和“海河水利委员会”李彦东的论断不谋而合。—工业与生活用水可以是水质污染的祸首，却不能够是水源枯竭的罪魁。

进一步研究认为，工业与城市的扩张必然伴随着同样面积的农田减少。同样面积的市区耗水量只相当于农田人工灌溉用水部分的1/3。在天然降水方面，农田和市区降水虽然是同量的，但农田降水将被耕作层土壤吸收后用于田间腾发；而农田转化为市区后，地表将被水泥屋顶、水泥路面覆盖，天然降水非常容易在这些不透水面上形成地表径流，通过城市排水系统进入江河湖泊或在其它地方下渗形成水源总量。而且，水泥覆盖下的土壤含水也不容被蒸发。降水的去向只有三种途径：蒸发、下渗、径流；只要不被蒸发就形成水源。其实，这个道理很容易通过生活验证：在电视里，我们经常可以看到在强降水发生时“农田未涝城先涝”的画面。

以北京市为模型，通过对市区与农田用、耗水现状的比较，计算出结果：每平方公里农田转化为市区、工业区后，若能完全“水泥化”，则每年每平方公里可减少蒸发耗水32万m3，同时增加54万m3的地表径流；综合水源效益为86万m3/平方公里/年。若新建一座与北京同规模、同工业程度的大都市，每年可增加水源11.6亿m3（10亿立方米库容为大Ⅰ型水库，即特大型水库）。

深入的量化分析说明：工业与城市不仅不是水源枯竭的原因，反而是水源形成的重要因素。以往认为工业与城市扩张、用水增加造成水源枯竭的结论是不经推敲的。

这里还有一个问题:既然城市单位面积水耗远比农田小，对水源的贡献远比农田大，为什么往往城市的地下水位要比周边的深？

这是因为，城市取水比农业密集，但取水不等于耗水；城市取水使用后，对外转移了水量；我们经常可以看到使用城市排出水灌溉农田的情景。也就是说，城市的水量输出造成了水位的下降。

据不完全调查，目前中国农田污染约1.5亿亩；其中，污水灌溉已形成污染的就有3250万亩。这就是城市对外输水量的结果。

三、水源危机和森林植被无关

一些人坚持要从“信仰”出发，认定“森林可以增水”。似乎只要有了森林，就要水有水要云有云。说这种“信仰”渊源于“五行相生”吧，可连业余的术士也知道是“水生木”而不是“木生水”。

毕竟，水文、环境科学是实证科学，不是“术士哲学”和迷信。唯物主义的自然观、人类对生命本质的认识、农林业的生产实践都一致告诉我们：任何生命的生长发育都需要消耗水分，森林作为庞大的生命群落，也不可能例外。就因果而论，森林是水源丰富的结果，而不是水源丰富的起因。

从统计数据看，自新中国成立以来，除1980年左右因过度宣传“森林保持水土、梯田流失水土”造成森林面积一度下降外，其余都是增长的。说20多年来的水荒是“森林减少”造成的，不具有统计学依据。图表06反映了1949年以来中国森林覆盖率变化。

图表06[17]

就森林的作用而言，森林土壤的丰厚腐植质和腐死根系所遗留的孔道可以比荒坡更快、更多地入渗降水，使得森林具有蓄水减洪作用；林地入渗的水分还有望在旱季缓慢释放为枯水期径流，使得森林具有调水作用；森林的根系可以固定土壤以免冲蚀，使得森林具有保土作用。我们丝毫不怀疑森林的防洪、蓄水、调水、保土、固沙、防风等作用；但是，说森林可以增水，却是南辕北辙的。

大量的、长期的检测表明，在干旱、半干旱地区，林地水分的腾发要远远大于荒坡裸地。裸地50%以上的降水可以形成地表、地下或土壤水资源，而乔木林地的降水腾发率接近、甚至超出100%。超出部分就通过透支土壤水分的方式维持，当土壤水分被长期透支到接近或低于“蔫萎系数”后，树林就退化为“小老树”——灌木化，甚至成片枯死。

保得洛夫在《森林改良土壤学》引述了在中亚细亚营造松林的一段经过是非常一致的：松林自栽植至第十年一直生长良好，忽然成片死亡。

虽然林区土壤具有较好的入渗和蓄水条件，有望形成“细水长流”的局面，但前提是降水要足够大，雨季吸纳的水分自身消耗不完。即便是“细水长流”，但全年总径流量也是减小的。在降水较小的中国北方，由于森林自身的腾发已将所吸纳水分耗尽，使得“山青水绿”的企盼成了“山青沟干”的尴尬。

美国科罗拉多州从1910年起，就在车轮山口两个自然地理相似，面积各在一千亩左右的小流域进行了8年的实验。一个流域森林保持原状，另一个全部砍光。后者全年流量增加17%。以后森林逐渐恢复，两个流域全年流量的差额亦逐渐缩小，以至完全消失。1934年，美国森林局在阿帕拉契亚山的柯威他三十个小流域（面积共26100亩）进行大规模试验，直至1964年才告结束，所得结果亦大致相同。1967年国际森林水文学讨论会上，希伯尔特汇集全世界所有记录加以分析，进一步肯定了砍伐森林一般能增加河流全年流量，增加幅度可大至65%。在有些事例中，甚至增加最多的季节正好是低水期。[18]

《森林“减水效应”监测资料选》引用了较为全面的资料，多方位描述了林地的减水效应。把20多年来的“水荒”归结于森林植被减少，既没有统计学依据，也和监测成果相矛盾。

在逐个排除了水源危机的气候、工业、森林等主流成因后，笔者提出一个全新的“社会制度成因”。

四、“社会制度成因”的提出

让我们再次审视黄河年均入海水量变化图：

上图显示，新中国成立以来，黄河水量发生了2次剧烈衰减，第一次发生在60-70年代，衰减188亿m3，衰减率为38%；第2次发生在80年代后期-90年代，衰减144亿m3，衰减率为51%。

前文说，在黄河第一次衰减背后，隐藏着伟大的中国农业灌溉革命。这次革命对于黄河来说是适中地开发利用了白白流入大海的那部分水量，并没有带来生态和水源危机。

那么，在带来了严重水源危机的第二次衰减背后又隐藏着什么呢？是气候、工业、森林吗？我们已经一一排除了，都不是。

是灌溉面积再次扩大了么？也不是。

图表07[19]

图表07显示，在80年代，中国的灌溉面积不仅没有增加反而因人民公社的解体平均每年减少了736万亩。

那么，它的背后到底隐藏了什么巨大变故？

农业，仍然还是农业。郑州的年水面蒸发量为1300mm，也就是说在自然日照与气候条件下，每平方米农田每年可蒸发水1.3m3。假如换算为工业蒸发，相当于每亩每年耗电60万度（按水温初始温度摄氏15℃）。以郑州为标准，全国18亿亩耕地的“天然蒸发能力”相当于1100万亿度电力。这是个什么概念？2005年，中国电力总消费才2.5万亿度，只达到农田蒸发能力的2‰。这就意味着，农田蒸发的任何微小变化所带来的水量消失，都是工业难以比拟的。

但是，我们在否定水源危机成因的“气候论”一节里曾指出：中国北方的“水面蒸发量”是大幅下降的。然而，这并不矛盾；农田的实际蒸发不仅取决于“水面蒸发量”，还取决于地表的保水条件。比如，在土壤供水充分的情况下，即使“水面蒸发量”减小，实际蒸发也可能加大；把农田覆盖一层薄膜，即使“水面蒸发量”增大，实际蒸发也可能减小。用煤灰把土壤染成黑色，改变土壤辐射性能；或者把土壤表面弄得凸凹不平，改变地表面积等；都可以造成虽然“水面蒸发量”下降，但实际蒸发量却可能增大的结果。

笔者大胆地假设：

莫非是20多年来中国社会制度的改变使农田条件发生了变化？从而造成农田蒸发加大？以至于形成宏观水源枯竭？

回答是肯定的。本文将展开系统的论证和提供具体的实验成果。

我们将从中国古典农业的“保水耕作”体制在“灌溉革命”发生后、所遭遇截然不同的两种命运入手论述；进而揭示耕作体制改变对水文环境的重大影响。