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im电竞平台|金士博:华北平原地下水超采的问题大到甚至可以从卫星上监测到,缺水根本原因是什么?怎么办??

im电竞平台|金士博:华北平原地下水超采的问题大到甚至可以从卫星上监测到,缺水根本原因是什么?怎么办??

本文摘要:金士博(Wolfgang Kinzelbach),瑞士地下水专家。但在现实中,地下水问题是看到的,像环境污染、空气污染,我们立刻能感觉到,但是地下水在哪里?地不是半透明的,我们看到中国缺水吗金士博大家好,我是金士博,我研究的领域是地下水。我最近20年在瑞士苏黎世联邦理工学院工作,大部分工作内容就是地下水。假如一个国家或者地区每年的人均(可再生)水资源量多于1700立方米,我们就说道这个地区的水资源紧绷。 假如多于1000立方米,我们说道这个地区水资源紧缺。

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金士博(Wolfgang Kinzelbach),瑞士地下水专家。但在现实中,地下水问题是看到的,像环境污染、空气污染,我们立刻能感觉到,但是地下水在哪里?地不是半透明的,我们看到中国缺水吗金士博大家好,我是金士博,我研究的领域是地下水。我最近20年在瑞士苏黎世联邦理工学院工作,大部分工作内容就是地下水。假如一个国家或者地区每年的人均(可再生)水资源量多于1700立方米,我们就说道这个地区的水资源紧绷。

假如多于1000立方米,我们说道这个地区水资源紧缺。我们怎么会必须那么多水呢?就算我们每天喝2到3升至的水,一年也才一个立方米,再加家用的睡觉、洗碗的水,每人每天按160升算,一年也才60个立方米。如果我们再行把所有工业用水分到每个人的头上,每人100立方米,特一起也就161立方米,那么1700立方米的标准是哪来的?我跟学生说明这件事情的时候,我就给他们看这个照片。这是南非的一个酒庄的车,它上面写出着:节约用水,多喝葡萄酒。

学生跟你们一样就大笑了,没有意识到这句话几乎拢了。因为仅有生产一升的葡萄酒,就必须900升至的水来养葡萄。那么我们可以解读了,在每人每年的1700立方米的水里面,大部分是为了生产我们的食物而消耗的水。比如生产1公斤的小麦必须1到2个立方米的水去饲它,所以可以说道粮食就是稀释的水。

假如我们用粮食去喂食牲畜,那就是第二次稀释水。一公斤的牛肉在生产过程中大约不会消耗10到15立方米的水,总共特一起,我们每年不吃的食物里面花费的水就有1200到1500立方米,这就是为什么不会消耗1700立方米那么多的水。再行返回开始的问题,中国缺水吗?在2016年,中国每人每年的水资源量是2355立方米,正好是一个奥林匹克标准的游泳池的容量。

我们瑞士比你们多,我们每人每年有相似5000立方米的水资源量。但是,像非洲的尼日尔每人每年只有将近200立方米,很真是。所以中国的水资源量虽然高于世界平均值,但它还是低于1700立方米水紧绷的红线,而且远高于1000立方米紧缺的线。

那中国究竟缺水吗?这个只不过类似于年轻人打趣说道的,我们的收益被平均值了,只不过那2000多立方米的数字是全国一年的平均值。假如我们某个地区春天有旱灾夏天有水灾,那这个平均值看上去还是很难受。所以无法平均值,而且在空间内也无法平均值。

中国每人每年平均值有2355立方米的水资源,贵州就比平均数低多了,我们再行看华北平原,它每人每年的水资源多于300立方米,却是极为紧缺水。但问题是,尽管如此紧缺水,华北平原还是中国的大粮仓,生产多达中国1/4的粮食,用这么较少的水怎么有可能呢?答案有可能就是,我们在不可持续地利用水资源。这样我们能继续减轻缺水问题,但是无法长年继续下去。

很多国家都经常出现了不可持续地用水的问题,两个问题比较突出,一个是超采地下水,另一个是侵吞生态环境必须的水。我再行普及一下地下水的概念,含水层分成饱和状态层和非饱和层,在饱和状态层,水能填充所有的沙子中的空隙,在非饱和层还有空隙在里面。

饱和状态层和非饱和层的分界就是地下水位。地下水可以通过降雨或者河流补给,然后随着重力的起到流过较低处。

假如我们在一个地区长时间抽出来的水量小于给养的水量,那就是超采,超采的展现出就是地下水位在上升。在全球都经常出现了超采的问题,特别是在干旱地区。

每年抽出来的1万亿立方米的水里面,1/4是超采。最先经常出现超采情况的是在美国的奥加拉拉。在西班牙、南非等地方,多多少少都有一些超采的情况。两个最引人注目的典型案例,一个是印度的干河谷,另外一个就是华北平原。

我1979年第一次来中国工作的时候,因为地下水位很高,离地面很将近,华北平原就有土地内涝和盐碱化的问题。(录:水位离地面将近到一定距离不会引发毛细下降起到,使水位下降到地面上被冷却,盐分就残余在土壤里。长年下去盐分更容易冲刷,导致盐碱化。)80年代中国有多达10亿的人口,粮食紧绷。

农民最开始用地表水灌溉,后来因为生产市场需求大,地表水过于就开始放地下水。由此开始,地下水就以每年0.5到1米的速度在上升。

图中可以看见,水位线从1964年到1993年仍然在上升。现在超采的量甚至大到可以从卫星上监测到它。GRACE是观测地球重力场变化的卫星。这个图就就是指GRACE卫星获得的。

它告诉他我们,在2002年到2012年之间,哪里的重力再次发生了变化。重力变低了就是蓝色的,回应质量变低了。我们可以解读喜马拉雅山经常出现的蓝色,是因为冰川的发育,质量增加了。但在华北平原没冰川,所以在华北平原经常出现的蓝色就是因为地下水的存储量增加了,而且可以由此推算出来这几年每年的清净放水量大约是83亿立方米。

超采带给的短期益处不会给人一种粮食确保的错觉。假如我们什么都不做到,那地下水位就不会仍然上升。

这就是粮食泡沫,这个泡沫早晚不会裂痕。在华北平原最少 15% 的小麦生产依赖的是不可持续的超采地下水。地下水位上升有两个问题。

一个是抽水机的成本不会更加低,因为从水位很低的地方抽水机上来必须更好的电能,另一个是井的放水量不会越来越少。很更容易解读,如果地下水比井底还浅的话,那什么水都放不上来,最后农民不得已不抽水机或者较少放地下水,靠天吃饭,就无法保持现在的粮食产量。

但在缺粮之前,超采就不会经常出现很多比较严重的后果,还包括湿地变干,河流耗尽,地面沉降,还有海水侵略,这些问题不会造成地下水的水质持续好转。这些现象在河北省就早已十分广泛了,甚至有的地方地面沉降有两米多。

或许你们不会想要,这跟我有什么关系呢?这对基础设施很很差,它不会毁坏水管,而且地面沉降后车轨会背离原本的设计,动车车轨扯了,动车就不会从车轨跳跃出来。(录:所以国内很多铁路线附近都会专门设置水位监测站,提早预警地面沉降的风险。

)上面图中这种裂缝在河北有1000多个,其中400个长度多达1公里,就是那个地沉下去了。对于超采引发的海水侵略,有的地方海水早已入侵陆地50公里,那么这50公里以内的井就都出厂了,变为咸水,无法用作灌溉或饮用。

所以我们必需采取措施暂停超采,而且越快越好。为什么我们应当维持现在或者过去的水位呢?还有另外一个主要的原因。就像有时候我们生大病去医院必须花上很多钱,那个时候假如我们的存款很多的话就没什么问题。

地下水也是一样,就是一种存款。旱季的时候,就可以用地下水灌溉,而且地下水是比地表水库容量还大的一个地下水库。所以我们要只想地管理它,它可以老大我们的忙,去应付气候变化带给的风险。

怎么管理它呢?在丰水年和平水年我们应当较少放地下水,然后枯水年就可以放多一些。当然如果要管理好,还必须制订一些法律,也必须每一个使用者的合作。我想要谈一下我最近四年在中国参与的两个地下水项目,这两个地下水项目由瑞士的发展与合作署资助,然后与中国水利部和中国科学院合作。

这两个项目,一个坐落于甘肃的黑河中游张掖地区,另外一个是在河北省邯郸的馆陶县。黑河中游是一个半沙漠地区,虽然如此,经过河水的灌溉,它变为一个绿洲,农业生产非常丰富。但是它用的灌溉水更加多,到后来完全没只剩什么水给下游。在2000年,为了确保东居延海有水、维护胡杨林生态系统,国务院规定要把中游一半的水传输到下游。

农民能用的地表水较少了,于是很大自然地就钻井所取地下水调补上缺少的灌溉用水。有两个灌区超采,其中一个是骆驼城,他们的超采能从两个地下水位的细管看出来。掌控地表水很更容易,只要一个人电源水闸就可以了。

但是地下水不一样,那些机井成千上万,怎么去掌控是一个相当大的挑战。你们可能会想要,我们跟在家里一样加装一个水表,然后按照用量计算出来水费不就行了。但事实不是那么非常简单。

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我跟中国的水表有认识最先是在80年代。我们在沂蒙山工作,去给那些贫困县获取自来水。那个时候因为要保持系统的工作,就拒绝老乡们必需缴一点水费,否则就无法维修水泵之类的。要按照用量缴水费,就必须一个水表。

那个时候的水表摩擦力相当大,必需把水龙头开得大一些它才开始并转。农民们就想要出来一个办法,他们晚上敲一个大水盆在水龙头下面,然后把水龙头关上到水表恰好不转的方位,用这种方法来偷水。我们找到后,就决定一个人晚上在村里监督,去听得哪里有水在流,就处罚哪些人。

没想到农民们就在水龙头上系一个毛巾,这样水流下去就没声音了。他们有各种各样的方法毁坏水表,停电的时候有个人还用打气筒往里加油,让水表向后转。我们怎么找到的呢,因为每次读表他的用水量都是胜的,过头了。

所以如果知道要去维护那个水表,或许应当在每一个农民后面敲一个警员盯着他。但是几十年后,现在通过高科技,我们是有办法去替换警员的。用什么替换?就是用这种智能水表。馆陶县的水务局在每一个井上加装了一个智能表格。

那些农民在开始灌溉之前按照他的水权去水务局买水,然后获得一个IC卡,他就用刷卡的方式去操作者井。每次抽水机的量都会从卡上扣住出来,卡上没水就必需暂停,无法之后再行抽水机。

他们还通过制订水费这样的经济措施,使农民推崇节水。但这很不更容易,因为那些农民不要缴水费,他们镇压,示威游行,然后毁坏一些智能表格。

水务所的干部就仍然跟他们辩论,去劝说他们,跟他们说明情况。他们还表示同意把表调得快一点,也讲解了一些法律的惩罚措施。

最后农民拒绝接受了,他们也告诉无法这样子继续下去。现在那个系统正在工作,而且早已能显现出可行性的效果,水位上升的速度变大了,由每年上升0.4米变成0.2米。我们回答了一些农民,你们现在用水是不是什么变化。

他说道以前我是两个礼拜倒入一次地,现在是三个礼拜倒入一次地,因为我看著那个钱从我那个IC卡里流出去。很多农民现在还去申请人了补贴做节水灌溉,他们节水灌溉的最差方法就是膜下滴灌,现在很多人去申请人了。这样基本上可以解决问题黑河中游超采的问题,那为什么我们不必要把这个方法拿过来在华北平原推展呢?敢。

有两个原因。在黑河还是有水量大的河流,有地表水。假如我们把地表水分配决定得好,多一点地表水给骆驼城,0.2米每年就能变为0米每年,最后就仍然上升。所以优化地下水和地表水的决定,几乎可以解决问题黑河中游的问题,但在华北平原敢,因为华北平原地表水较少到显然补不上超采的量。

另外一个原因是,黑河的那些井放水量相当大,每一个井灌溉的面积相当大,所以收上来的水费充足保持系统长时间的运营。在华北平原,一个人才一亩三分地,井较小,面积小,卖智能表就不合算。当然在华北平原还是有一些很好的井,合适加装智能表格,但是大部分井就是这种乱七八糟的小东西,没办法加装智能表格。

但是不管一个井多么非常简单,它抽水机还是必须用电,所以都有一个电表。如果我们告诉一度电相等于放了多少立方米的水,只不过你就可以用电表来监测用水量。因此我们跟河北工程大学,还有馆陶县的美丽乡村大学合作,跟他们的学生一起做到了很多次抽水机试验,确认电量和水量之间的关系。以后还不会更加非常简单,现在电力公司在每一个井加装一个电表,电表数据是自动传输到总部的,他们不外出就可以看见每个井用了多少电,然后乘上那些学生确认的水电切换系数就告诉放了多少水。

而且我们以后电费和水费可以一起来缴,就不必须创建第二个缴水费的系统,就较为省钱。但是这样做到是不是就充足解决问题超采问题呢?要问这个问题,我们就要分析一下华北平原缺水的根本原因究竟是什么。在华北平原,降雨量充足种一季的粮食。

像种夏天的玉米是充足的,完全不必须灌溉。但是因为80年代人口减少,生产粮食的压力相当大,政府竟然农民种两季粮食,一个是夏天的玉米,一个就是冬小麦。而冬天春天降雨量很少,冬小麦就是那个时候宽的,这样降雨量过于又没多少地表水,所以就必需把水从地底下抽出来。

缴水费是不是充足呢?那些农民现在抽水机早已是要花上电费了,所以他一般不是故意地浪费水,他还是尽量地少用水灌溉。涨水酬劳是不是有潜力再行多节约一些水呢?我猜测这个潜力并不大。想象一下,如果农民的农作物说完了,他认同是不管水费多低,都要之后去施肥的。

要显然解决问题超采问题,我实在要去找别的方法。我们缴水费是为了掌控栽种面积,提升节水意识,而不是要把那些早已很贫苦的农民弄得更穷。

再行看一下华北平原的情况,河北、河南、山东三个省,它们生产中国56%的小麦和25%的玉米,但水资源量跟这个比就较少得真是,仅有占到国家的2.36%,你们看那个差异多大。我到乡村很讨厌跟那些农民聊天,每次可以从他们身上教给一点东西。那些农民基本上都是老头子,他们很艰辛,一年从一亩地,光种小麦获得的收益是一百块钱,非常少。

就是因为这样,我们可以不吃那么低廉的饭,我们还是占到那些农民的低廉。我回答他们,你们怎么为了这么一点钱那么艰辛呢?他们说道我们祖祖辈辈都是种地,我没学其他的本事,必需种地,他们是这样想要的。但是他们卸任了,他们的孩子都不要在田里工作,都自由选择到城里打零工,谁不会给你们饭不吃呢?我在馆陶县遇到的唯一的年长的农民就是这位先生的儿子,他们栽种玉米。他是经过土地流转,出租了一千亩的土地。

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他用无人飞机喷出杀虫药,他还用喷灌的节水灌溉方式去灌溉他的田地,全部都是机械化。这个人是少数的主动不愿跟我们合作的农民,因为他一千亩地增加用水量就可以省电,这对他是一个相当大的益处,他的儿子就承继他。他们通过机械化的生产方式,现代化的管理,经营一个大规模的农场。

这就是中国农场的未来。这样也可以较为有效地节省水,比小规模的栽种节省水。我回答过那个租地给年轻人的农民,为什么租用他,他哪里做到得比你好呢?他说道他们规模大,都是机械化,他们的效率高多了,可以赚到的钱更加多。

有可能现在中国的农业发展早已是在往大规模农场经营的方向回头,但是还是有一些小的障碍,比方说长年的出租问题还没几乎解决问题,租金有可能还是太高。这种东西必须调整,但发展的方向就是往大的农场发展。我们还发明者了一个地下水游戏,跟农民一起玩游戏。那个游戏有一点像《大富翁》,可以四个人玩游戏。

他们可以自由选择种什么农作物,用什么灌溉方式。然后他们还可以卖拖拉机,可以卖灌溉设备等等,他们的目的是赚到更加多的钱。但是还有一个条件,假如地下水给灌入了,大家都赢,所以他们十分关心地下水位。

地下水位用棋子回应,可以看获得。他们灌溉就拿出来一些棋子,给养的时候就特一些棋子。我们找到地下水很低的时候,他们就不会较小心地自由选择农作物。

但在现实中,地下水问题是看到的,像环境污染、空气污染,我们立刻能感觉到,但是地下水在哪里?地不是半透明的,我们看到。所以我们在想要是不是要在那些村庄加装一种传达水位的显示器,然后看水位究竟离那个红线多近。我们的游戏也有一个电子版,假如你们有时间可以玩游戏一玩游戏。我们正在测试程序,你们可以明确提出意见。

▲ 游戏网址https://savethewater-game.com/game最后在馆陶县这个地方的问题,总的来讲可以解决问题,但是大的华北平原的问题还是没获得解决问题。要解决问题那么大面积的问题,还是要增加粮食的生产,中国必需转变它的粮食政策才讫。我们自己可以做到些什么呢?当然我们可以节约用水,或许也可以较少不吃一些肉,因为华北平原的玉米大部分都是喂鸡喂猪用的,而且意味著不要浪费食物,因为食物就是稀释的水。

但是你们口渴可以随意睡觉,这个几乎无所谓。最后我想要感激瑞士发展与合作署,中国的水利部还有中科院,感激他们大力地反对我们这个项目,我还要感激我们的合作单位和合作伙伴的反对,谢谢你们。


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