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海南省水資源的潜力、特點、利用現狀與及影響經濟發展的研究



  沈燦燊 陳光興

  1 緒言

  海南島位於北回歸綫以南,處於北緯18°10′04″(崖縣錦田角)~20°9′40″(文昌海南角),東經108°36′43″(東方魚鱗州)~110°2′31″(文昌銅鼓角)之間,四周環海,與東南亞海運十分方便。全省面積爲3.39萬平方公里[按廣州地理所1981年在1979年1/5萬航測地形圖量出爲5085,9175畝],人口約572萬人。海南有豐富的礦産,如鐵、水晶、砂鈦礦、獨居石、鋁土、鈷、油頁岩等50多種礦藏,漁業、鹽業也有很大潜力,且土地資源十分豐富,有一定的水電藴藏量,熱量條件較好,雖然河流較短促,但可以發展海運,現在除有海口、三亞、八所三大港外,還可再建造的港口有鋪前、清瀾和博鰲等10多個中小港口。海南華僑衆多,有雄厚的投資實力。且風光綺麗,山林海灘景色宜人,氣候優越,是發展旅遊業的好地方。由於上述優越條件,海南經濟特區不久必然工、農、貿易業並起,經濟將迅速發展,城鎮不斷發展,對外交通發達,需水必日漸增多。因而,探討本省水資源的情况及豐歉程度如何,對經濟建設規劃和領導决策參考都具有深遠意義。

  2 海南省水資源的潜力與特點

  水資源是指目前可直接或間接利用或近期内可開發利用的水體,包括地表水、地下水和淺海水,本文將只着重探討與經濟建設關系最大的地表水,地下水和海洋水將來另文論述。

  2.1 雨水資源

  在與海南島同一緯度的許多地方,都是全年熱而旱(如印度、巴基斯坦、沙特亞拉伯和西非),而海南島因處於季風帶,季風指數達60%以上,加上臺風頻頻出現,故全年暖熱,而雨量較多。

  海南島受信風影響,全年多偏東風,夏半年由於熱赤道北移,轉爲强大的西南風向,屬熱帶氣流,熱而多雨,冬半年東北季風以冷高脊形式南下,但經過廣闊海洋,已變性减弱,帶有信風性質,導致暖而較乾旱。

  如按季風不同分爲4個季節時,其雨量分配爲:東北季風季占10%、過渡季風季占8%、西南季風季占51%、後期季風季占31%。過渡季風與東北季風季屬於海南島的冬半年,比較旱,而西南季風與後期季風則爲夏半年,雨量豐沛,加上臺風大多發生在夏半年,使這個半年裏多暴雨,雨量十分集中。

  海南省中部有兩列山脈:一爲黎母嶺~尖峰嶺,另一爲五指山~馬咀山,海拔500米以上山地占全島面積10%,其中有幾個超過1000米以上的山峰,這些山脈影響着海南島的雨量分佈,暴雨區多在山脈東部前緣,這是臺風雨的影響,而在海南島偏南部地區,在西南季風的影響下,也是雨量豐沛,而山脈的西部,則因“雨影效應”作用,成爲雨量偏少地區。

  海南省降雨量多年平均深度爲1758毫米,總量約599億立方米。大致爲東部多,漸向西部减少,在萬泉河中游的五指山東側,形成一個2600毫米以上的暴雨中心,有臺風走廊之稱,至西部東方縣已减至1000毫米。雨量的季節分配上,明顯地分爲雨季和旱季,雨季(5~10月,夏半年),占年雨量82.9%,東部多雨區則只75%,西部少雨區則占90.2%,乾季(11~4月,冬半年)則雨量甚小。由於臺風雨,赤道幅合帶雨和雷陣雨的影響,雨季中的8~9兩個月,竟占年雨量36%,見表1。

  而乾季只有弱冷鋒過境和受變暖的高壓背所控制,故雨量少,一般1~2月份最乾旱,只占年雨量2.6%,西部則更少,只有1.6%左右。

  海南山地不但雨量較多,且雨季較長,加上森林植被較好,故一般水源較豐富而穩定,故山間水田,極少缺水,且熱帶高山林區,海風帶來濕潤水氣,常霧氣騰騰,整日在林内形成滴雨,使林帶常年水源豐阜。

  海南省雨季開始時間和雨期長短,各地也有差别,一般是在暴雨中心地帶開始早,結束遲,雨季也較長。例如保亭(暴雨中心)雨季4月中開始,11月下旬才結束,雨季長達7個月,而西部乾旱區則反之,如東方(少雨區)雨季6月下旬才開始,10月下旬便結束,雨期不足5個月。

  暴雨日數多、降雨强度大也是海南熱帶雨季的一個特點,暴雨日達80~100天,强度可達300~400毫米/日, 5~8天的暴雨量變可占年雨量的30~40%,此種暴雨多爲臺風雨,出現頻率由東部向西部遞减,多出現在8~9月,但也可以延到10~11月。例如萬寧連續3日大暴雨的雨量達793毫米(1972年11月18~20日)。

  年、月雨量變幅較大,雨季開始和結束的日期各年間的差异也大。由於雨量主要受臺風影響,而臺風的發生與熱帶副高及熱帶環流、赤道附近海面的濕熱情况有關,這些因素每年都有差异,致使雨量的多年變化也有較大差异,東部瓊中縣中平站,最大年雨量高達5525毫米(1964年),而西部東方八所最少年雨量低至265毫米(1969年)。可見,省内已包括世界熱帶降水類型的絶大部分。

  3 地表水資源

  地表水資源一般以地表逕流量表示。影響逕流的主要因素除降雨外,主要是蒸發和下滲。蒸發和綜合氣候條件有關,而下滲則决定於下墊面的情况。

  海南省的蒸發能力是由西部向東部遞减,西部年蒸發量達1900毫米,到東部暴雨中心减少到1400毫米。西部的光照和熱量是我國季風熱帶氣候中最豐富地區,且處於五指山雨影地帶,加上由東部吹來的越山氣流發生類似焚風的作用,使之增温减濕,導致蒸發量加大,而東部因雨期長,雨量大,常年海風濕潤,使蒸發量相對减少。

  在島的東部山地,多爲花崗岩,暴雨大,下滲少,集流快,故逕流量大。而島的西部多爲第四紀的砂質礫岩,下滲較多,故逕流量較少,加上蒸發量的差异,故東部形成暴雨逕流高區,西部則形成逕流低區。

  海南全島多年平均逕流深爲875毫米,年逕流總量297億立方米。當頻率爲10%(豐水)時,年逕流量爲443億立方米,頻率爲90%(枯水年)時,年逕流量爲173億立方米。豐水、枯水年逕流量相差較大,現將海南島三條大河的資料列於下表。

  以瞬時最枯流量計,龍塘爲2.20立方米/秒(1960.3.26),寶橋爲0.148立方米/秒(1970.8.13),加積爲4.01立方米/秒,涓涓細流,無法滿足灌溉。

  海南省年逕流量是雨量和地形兩因素影響的結果,基本上與雨量等值綫一致,凡蒸發少,山地峭峻,爲花崗岩,迎風面的地區,都成爲逕流高值區,中部和東部以昌化江中游爲中心的瓊中、瓊海、萬寧、保亭、屯昌等都屬暴雨逕流高值區,平均逕流深在1200~1800毫米。東北、西北、西南和南部,包括文昌、海口、瓊山、定安、澄邁、臨高等地,平均逕流深在1200~400毫米之間,而西部狹窄沿海地帶,包括昌江、東方、樂東等地,年逕流量明顯减少,在400毫米以下,主要是因爲雨量少、下滲和蒸發量都大所致。

  逕流系數的大小,可以反映雨量損失的情况,除雨量因素外,如果森林植被大量破壞,而下墊面常呈乾旱的地方,逕流系數必小,反之,則較大。海南省逕流系數等值綫分佈和年逕流等值綫分佈相似,也是由東向西减少,在0.70~0.30之間,如果能大量植林,增加植被覆蓋,則必然會增加枯水期補水量,使逕流量加大,逕流系數也隨之增加。

  在不同年份,逕流系數也有不同的變化,一般澇年比旱年大,現按下列幾個站的情况列後。

  從以上資料看出,雨量大時,系數也大,雨量少時,系數明顯變小。

  海南省逕流在年内時間分配上是極不均匀的,在一般情况下,逕流量集中在5~10月(洪季),約占年總量80%左右,11~4月(枯季)逕流量甚少,只爲年逕流的20%左右,洪枯逕流量相差很大。

  由上表可見,逕流季月分配差异大,必須進行工程調節。但東部豐水區,洪枯季分配相對較均匀一些,而西部乾旱地區,則分配更極端一些,因此,在水源較少的西部區,枯季旱情更甚一些,更加需要調節。

  海南逕流的多年變化相對較大,這主要是受臺風雨的影響,由於臺風雨次數出現不穩定,因此臺風雨較多的東部變化較大,而西部因雨量基數較小,故變率也大。海南省逕流的變差系數Cv值在0.38~0.55之間,東部西部都在0.55以上,向中部遞减。

  逕流深度可以反映單位面積上水資源的豐歉,海南三大河流的逕流深,以萬泉河最豐富(年逕流深1597.7毫米),南渡江次之(爲965.6毫米),而昌化江最少(只866.0毫米),萬泉河與昌化江的相差值達兩倍之多。這同樣與降雨量、蒸發和下滲量的大小有關。

  海南島逕流另一特點是,雨量高度集中,暴雨强度大,一場降雨的總雨量也很大,特别是臺風雨造成的産流,每次時間不長,但次雨量極大,因此流量過程綫暴漲暴落,一年幾次暴雨,每次不過2~4天,但幾次暴雨的總逕流量便可超過年總流量50%以上,比例最小的也達35%。因而,如不利用水利工程調控,水資源將白白流失,大部分無法自然利用。現將主要站點豐水年的幾次大暴雨逕流情况表列於後,見表六。

  從表7可見,暴雨量占年雨量的比重實在太大。部分流域的2或3次暴雨,其逕流可占年總量的40%左右,這是熱帶臺風雨區的一個明顯的特點。

  海南省河流衆多,流程短而坡度陡,加上水量豐富,水能藴藏量十分豐富,全省100平方公里以上河流的理論水能藴藏量爲100萬千瓦,其中三大河占75萬千瓦(僅計算幹流部分),按規劃全島可開發利用的水力資源是64萬千瓦。

  水質是保证水資源的一個方面,根據1984~1985年水文部門對南渡江、萬泉河、昌化江等11條河流的4~12次採樣分析,説明上述河流年平均總硬度〈3個德國度,屬軟水,由於海南工業正處於發展階段,水質污染不嚴重,五種毒物除砷、六價鉻能檢出外,其餘各種毒物都未檢查出來,除寧遠河爲一級有機污染外,其餘各河都屬二級。

  經過分析和綜合評價,上述河流水質,符合地面水的標準。只輕度有機污染,可作漁業等用水,經處理後,可作飲用水。

  4 海南水資源的利用現狀

  目前海南省用水現狀,主要爲農業用水和人畜用水(包括城鎮居民用水)兩大方面,工業用水並不太多。

  以海南現有耕地685萬畝(水田413萬畝,旱田272萬畝),人口約572萬人計算,在不同水量保证率下的用水量如下。而海南農業灌溉,在一般情况下是。

  從上面可以看出,在目前的生産水平,在平水年和稍偏枯水年,可供水量是有略餘的,而在特大枯水年,則可供水量不能滿足用水量的要求。

  由於海南的雨量和逕流量在季節分配上都高度集中,暴雨量大使雨量往往集中在極短的幾天内,加上地區分佈不均,旱澇年份交替出現,可供水量絶大部分需靠人工水庫調蓄。在建國後,興建了一大批水利蓄水工程,現有松濤、萬寧、長茅、石碌等4個大型水庫,還有一批中型水庫和一大批小型水利蓄水工程。到目前爲止,全省共有有大小型蓄水工程2762宗,其中大型水庫4宗,中型水庫66宗,小型水庫242宗,總庫容67億立方米(不包括牛路嶺大型電站5.3億立方米),正常蓄水庫容49億立方米。有效灌溉面積達392萬畝,約爲現有耕地面積的60%,其中旱澇保收面積246萬畝。水庫對海南農業起了巨大作用。例如1976年冬至1978年春,連續旱了18個月,由於76年汛期蓄水(有效庫容)達33.7億立方米,僅松濤水庫就供水10.2億立方米,使廣大農田能保持産量穩定,77年産量比76年還略有增加,與75年相若,並保证了78年春耕大部分用水。在雨量較少的海南西部東方縣,建成了戈枕、陀興、採貢、高坡嶺等水利工程後,灌溉條件得到大大改善。這些大中型水庫不但改善了灌溉,而且削减了洪期洪峰水量,使下游洪澇灾害大大减輕。

  但目前西部乾旱地區仍未能全部解决灌溉用水問題。初步估算,全省中型以上水庫集水面積總計總有6000平方公里,只占全省面積17.6%,正常蓄水只占總逕流量16.5%,故繼續尋找適合大中型水庫的庫址,擴大蓄調水量,並改進調蓄方案,是海南省合理開發利用水資源的主要方向之一。

  海南煤炭資源比較欠缺,水力發電藴藏量比較豐富,但目前已開發利用的水電裝機容量僅爲25.2萬千瓦,1984年全島水力發電量爲6.52億度,其中牛路嶺水電站,裝機容量爲8萬千瓦,南豐水電站,裝機容量爲2.5萬千瓦,廣壩水電站,裝機容量爲1.3萬千瓦,三個水電站總計裝機容量爲11.8萬千瓦,約占全島目前水電裝機容量49%。水力資源仍有發展潜力。

  4 海南省經濟開發與水資源的利用問題

  海南省成爲經濟特區後,加上本省各種資源比較豐富,經濟必然飛躍發展,工農業的擴展,城鎮的興建,必然涉及用水問題,現謹將如何合理地用水,增加經濟發展的順利進行的建議列後。

  (1)海南年均水量十分豐富,但水量季節分配十分集中,加上大暴雨多,幾場大暴雨的雨量和逕流量便可達年總量40%以上,因此,可自然利用水量的比例很低,加上年雨量變率較大,旱澇年交替,必須進行人工調節。據初步估算,如果耕地面積增加1/3,工業産值達到目前的7~8倍,加上現代化城市興起,人民生活提高,按最保守的計算常年用水量也需70億立方米以上。現有的水庫調蓄能力和調度技術水平將遠遠不能滿足。如果重工業如石油工業、冶煉工業等進一步發展,則用水量還要增多。因此,尋找新庫址、加强大中型水庫的建造、改進調度水平、因地制宜多興建小型蓄水工程,進行相互配合,值得充分加以重視。

  (2)在農業灌溉方面,海南因臺地較多,臺地面積占全島臺地平原總面積的72.3%,地形微波起伏。現有臺地平原的耕地中水田僅占45%左右(臺灣平原區水田占耕地80%以上)。這與地形條件導致灌溉不便以及局部水資源不足有關,將來增加水庫蓄水量之後,仍要考慮地形的影響,改進灌溉措施。海南河流因自然地理因素影響,灌溉方便、水源較充分的三角洲平原和河谷冲積平原的面積不大(1857平方公里左右),只占臺地平原總面積8.3%;臺灣則有三角洲平原和河谷冲積平原7130平方公里,占全島平原面積64%。海南灌溉方便的農田較少,必須研究出適合海南情况的臺地平原灌溉網絡,改良灌溉技術,使水資源能方便利用。

  (3)森林爲調節逕流的良性因素,有緑色水庫之稱。有大面積的熱帶雨林時,一方面可削减洪峰流量,另一方面可增大枯季流量。1956年海南共有森林面積1295萬畝,覆蓋率爲25.7%,由於種種原因,30多年來森林遭受大量砍伐,到1979年,森林面積(包括原始森林、次生林和橡膠林等)爲1069.2萬畝,覆蓋率减爲20.9%,近年雖略有增大,但幅度較少,30多年來森林覆蓋率下降了4%,但實際天然林已被破壞50%,許多次生林爲疏林,保水能力較差。萬寧水庫是海南大水庫之一,原設計灌溉面積17萬畝,由於上游森林被大量破壞,减少了灌溉效益,長茅水庫和其他許多水庫都有這種現象。森林被破壞後,水土流失嚴重。昌化江寶橋站1957年~1958年年均輸沙率爲19.3千克/秒,輸沙量60.7萬噸。森林被破壞後1977年~1978年,年均輸沙率爲55.6千克/秒,輸沙量達169萬噸,大量泥沙入庫入河,既影響了水庫壽命,也抬高了洪水位。

  (4)海南經濟高度發展後,能源必然緊缺,估計到90年代中期,如經濟飛躍發展,用電量必將達到300萬千瓦以上,整個海南理論水能藴藏量爲100萬千瓦,缺能較多,如能在大水庫興建時,設計高水頭發電,以增加水能,並做好全島水能發電規劃,大小發電站結合,引進先進技術,盡量開發水電能源。其餘供電不足部分,需建設火電或核電補足。

  (5)海南地表逕流水質較好。但需制定措施,防止工業大量上馬和城市人口增加後所增加的工業廢水和生活廢水污染河水,應開展環境水容量研究,訂定排污標準,嚴格執行環保法規,以免將來污染水資源。

  (原載:中山大學學報,自然科學版,1991。)
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