客观日本

日本水资源的现状与课题

2011年11月15日 科技交流

前言

为了应对高度经济成长时期以大城市圈为中心的慢性水不足现状,日本一直以修建水库等方式积极推进水资源开发。近年来,日本向稳定成长期过渡,随着家庭节水设备的普及、工业用水回收率的提高、水田面积的减少等,总用水量由平稳趋于略减。结果,尽管有些地区仍需完善水库等水资源开发设施,但整体而言,像过去那样遭遇缺水困境的情形已经变少。

另一方面,2007年2月以后依次公布的“政府间气候变化专门委员会(IPCC)”的第四次评估报告明确指出,因全球继续变暖、极端暴雨发生频度增加以及融雪时间提前而导致的干涸风险正在增加。

而且,随着国民对安全、可口的水和丰富的水环境等不断提出更高要求,日本急需解决水资源设施老朽化这一背景下的事故风险和水质恶化风险以及遇灾时供水能力低下等课题。

本文在介绍水资源的利用状况及课题的同时,就应对水资源相关课题的、通过统一把握水量和水质、地表水和地下水、平常时和紧急时来综合管理水资源的“综合水资源管理”予以介绍。

1. 日本的水资源与利用状况

1.1 水资源赋存量

水资源赋存量在理论上讲,是指可供人使用的最大限度的水资源量,即从降水量中减去蒸发散失量,再乘以该地区的面积所得的值。日本1976年至2005年这30年间的平均水资源赋存量约4,100亿m3。其中,总用水量约834亿m3,87%依靠河川水,13%依靠地下水(图1)。

若将人均水资源赋存量与世界相比,世界平均约8,600 m3/人年,而日本平均约3,200 m3/人年,不足其二分之一。此外,FAO(联合国粮农组织)资料表明,中国的水资源赋存量约28,290亿m3,人均水资源赋存量为2,127 m3/人年。

图1 日本水资源存储量与使用量

图1 日本水资源存储量与使用量

1.2 水资源的利用状况

日本2005年的总用水量(按取水量计算)约834亿m3,近年来由平稳趋于减少。按用途统计,城市用水(生活用水和工业用水的合计)约285亿m3,农业用水约549亿m3。此外,农业用水量因实际使用量难以测量而属推算值。此处的工业用水,是指以具有4名以上员工的事业所为对象的淡水补给量。此外,不包括公益事业(供电、供气及供热事业)、养鱼、消雪移雪等方面的用水量(图2)。

图2 全国用水量

图2 全国用水量


(1) 生活用水

2005年的生活用水量约159亿m3,近年来基本趋于平稳。由于实施防漏水对策等措施,自来水道的有效率年年提高,2005年度已达92.3%(图3)。

图3 上水道有效率的发展

图3 上水道有效率的发展

(2) 工业用水

2005年的工业用水量若以具有30人以上员工的事业所为对象,约516亿m3。由于工业用水方面正在推进回收利用,即对用过一次的水进行再利用,所以从河川水或地下水重新取水的淡水补给量约110亿m³。回收率在年年提高,2005年已达78.7%(图4)。

图4 工业用水量的发展

图4 工业用水量的发展

(3) 农业用水

2005年的农业用水量约549亿m3,近年来的使用量因水田面积的减少而不断减少(图5)。农业用水可以大致分为水田灌溉用水、旱地灌溉用水及畜产用水,此处是通过耕地的整备状况、灌溉面积、单位用水量(减水深),家畜饲养数量等推算使用量的。

图5 农业用水量的发展

图5 农业用水量的发展


1.3 供水状况

(1) 河川水

河川流量的季节变化较大,因此,要想在年度内稳定用水,需要利用水库等水资源开发设施来稳定流量。日本利用水库等水资源开发设施开发的水量当中,城市用水的开发水量约182亿m3/年(2008年3月末),占城市用水量(约285亿m3/年)的64%。

取用河川水时,在水资源开发设施尚未完成的状况下,也会因紧急性等因素而只能在河川水丰富之时取水,即进行不稳定取水。就2007年度末城市用水的不稳定取水量而言,全国约11亿m3/年,相当于城市用水量的4%左右。

(2) 地下水

地下水是通过每位使用者设置的取水设施直接取水的,所以很难准确把握取水量,但城市用水及农业用水的地下水使用量估计约105亿m3,占总体使用量的13%左右。若仅看城市用水,则河川水约占75%,地下水约占25%。

(3) 下水及产业废水等的再生利用

出于有效利用水资源及保护水环境等方面的考虑,下水处理水和产业废水正在被再生利用。下水处理水在2005年度大约产生了138亿m3,约2.0亿m3被再利用。

(4) 雨水利用

关于雨水利用,在2005年度末全国1,628所设施中,雨水被作为水洗厕所用水等杂用水来使用,且设施数量在年年增加。

(5) 海水的淡水化

海水淡水化技术是指通过从海水中除去盐分等来获取淡水的技术。截至2008年3月末,这种海水淡水化设备已经达到了全国每日造水约21万m3的水平。其中,水道事业等之中的海水淡水化设备在2006年度的造水实绩约达1,601万m3

2. 有关水资源管理的主要课题

(1) 气候变动对水资源的影响

近年来,随着少雨化和降水量变动程度增大,用水的稳定性已经在日渐降低。全球不断变暖,令人担心今后水资源会进一步受到严重影响。

预测日本今后数十年至百年之气候变动的有关预测研究表明,约百年之后,以西日本为中心的地区会在冬春两季出现少雨倾向,而且日降水量达100mm以上的年内天数会与无降雨天数一起增加。而且,变动幅度在夏季会随着降水量的增加而扩大,很可能发生严重干涸。

此外还预测道,积雪量会因气温上升而大幅减少,融雪时期也会提前。因此,在以雪水为水资源的地区,耙地期等需水期的河川流量会减少,很可能发生缺水。(图6)。

就全球变暖对水质的影响而言,虽然尚存很多未解问题,但水温上升等对水的安全度和可口度以及生态系统的影响令人担忧。

而且,海面上升很可能导致沿岸地区的地下水出现盐水化,继而影响到水的利用。

图6 温室效应后的河川流出量(估算)

图6 温室效应后的河川流出量(估算)


(2) 对安全可口的水和丰富的环境的要求

由于采取了完善下水道和加强排水限制等措施,河川和湖沼的水质整体上趋于改善。但是,湖沼的环境标准达成率较低,河川在涸水年的环境标准达成率也较低,所以正需要持续提高水质。另一方面,人们对安全可口的水、丰富的水环境、以及保护生态系统不断提出更高要求(表1)。

 表1 走向与水息息相关的优越生活的必需事项

最想加强自然保护的地区

2001年

2006年

鳉鱼跟萤火虫等昆虫跟小动物栖息的林沼地区

41.7%

45.0%

城市中或周边绿地及岸边等自然残留的地区

22.9%

33.2%

(出处)国土交通省资源部依照《关于自然的保护与利用的舆论调查》(内阁府)制作

(3) 设施不断老朽化等导致的设施功能降低和大规模地震等导致的供水阻碍风险增大

高度经济成长期以后,原先迅速配备的设施不断老朽化。一次大地震便会导致设施损坏,继而以断水等方式对市民生活和社会经济活动造成较大影响。在大规模地震发生危险增大、老旧设施增多等背景下,震灾或事故时低下的供水及排水功能令人担忧。

(4) 对以水源地区为首的流域的保护

随着人口和产业不断向城市集中,流域的水循环出现了河川流量减少、泉水枯竭等问题。此外,水库上流的水源林等是通过防止砂土及漂流木材的流失来保护水源、维持水库功能的,但随着水源地区的过疏化和高龄化,便出现了难以支持水源的状况。

3. 今后的水资源政策 -转向综合水资源管理-

3.1 何谓综合水资源管理

如上节所述,水资源面临的课题涉及许多方面,且相互关联。而且,以同一水系为水资源的地区当中,需要调整利害或达成协议的为数不少。此外,全球变暖的加剧会对这些课题进一步产生不良影响,这是可以预测到的,而且不能否定今后会出现新的课题。“

要应对这种状况,不能仅仅停留在以往那种分别应对每个课题或分别应对每个措施或领域的程度上,而是需要一边联合和调整相关主体,一边对横跨各领域的对策和措施进行合理组合,按照合理顺序展开措施(图7)

图7 转向综合水资源管理的必要性

图7 转向综合水资源管理的必要性

“综合水资源管理”,是指以水循环的基本流域为单位,通过统一把握水量和水质、平常时和紧急时、地表水和地下水∕再生水、上∕中∕下流、现在面临的课题和将来可能出现的课题等,实现综合管理水资源的对策。

综合水资源管理的各项措施基本上由各领域的行政主体和用水者等实施,但最理想的做法还是将水资源相关课题共有化,以既顺利又和谐的方式推进各个主体的措施。所以,可以考虑设置可供以流域为单位的水资源相关人员相互协商的常设机构,并在达成协议的基础上制定基本计划(流域综合水资源管理基本计划(暂称)),推进措施的实施(图8)。

图8 流域综合水资源管理基本计划(暂称)概要

图8 流域综合水资源管理基本计划(暂称)概要


3.2 综合水资源管理的具体措施

(1) 设施的配备、应用、及维护管理

为应对大地震、事故等紧急之时,需要采取的措施有:基于对整个流域的风险分析,改建设施或使设施抗震;配备紧急联络管道,使水在广大地区畅流无碍;配备备用取水口及排水口等;确立发生灾害时所用的输水机制(输水袋的配备等);为易受灾地区储备水(应急供水槽等);使应对手册明确化;等等。此外,为确保用水的稳定性,需要制定能够运用现有设施增大供给能力的方案。具体而言,可以考虑通过加固水库来增大疏水容量;用导水管将多个水库连成水库群;改善使用设施的方法(例如统一使用水坝);利用能够调拨水库间容量的水库群提高供给能力。

(2) 构建节水社会,确保水资源稳定

确保水资源的稳定,需要合理利用有限的水资源,例如用水者对水的高效管理和顺畅的疏水调整等。此外就雨水和再生水而言,现在尚未展开有计划的普及,所以可以考虑将其视为紧急时(包括干涸时)的水源。

(3) 水量与水质的统一管理

水质和水量密切相关,所以需要在包含作为水源的森林、农地、城市的整个流域中,以相关人员的合作和调整为基础,一边相互调整下水道配备、排水限制、面源对策等水质措施和水量措施,一边对水量和水质实施统一管理。

(4) 地下水的管理

地下水与地表水同为构成水循环的重要要素。过度使用地下水会导致地基下沉,所以需要一边充分把握其影响,一边以可持续的方式在保护和管理的基础上进行灵活运用。就地下水的现状而言,由于各种数据不够完善,所以需要有组织地积累和分析数据,建立信息共享等机制,力求合理的管理(图9)。

图9 地下水的适当管理(以崎玉县为例)

图9 地下水的适当管理(以崎玉县为例)

(5) 流域的保护

水是生物的生存基础,所以需要以保护生态系统,引进环境用水、改善河流状况等措施,保护并创造丰富的水环境。

此外,为了保护作为水资源之起点的水源林,搞活支撑水源林的水源地区,还需要以筹集流域自治体负担资金等方式在水源林间伐和人才培训等方面实现上下流合作。

3.3 综合水资源管理的措施及体制

(1) 综合水资源管理协商会(暂称)

在综合水资源管理中,针对以流域具体状况为基础的详细措施,例如平常时和紧急时、地表水和地下水以及水量和水质的统一管理等,更加努力地仔细调整相关主体并达成协议,最终确立流域综合水资源管理基本计划(暂称)。

此外,实施该计划的措施之际,需要该流域相关主体以密切协商的方式予以推进。

因此,制定和实施该计划之际,需要以该等流域为单位,设置由相关主体组成的常设机构,即流域综合水资源管理协商会(暂称),以便就计划内容和计划措施的实施进行协商。

(2) 信息的共享与公布

在流域综合水资源管理基本计划的制定阶段,重要的是以模拟方式定量估算措施方案的效果及影响,在协商会上从各个角度予以探讨。此外,为了顺利实施这些措施,流域居民的理解和协助不可或缺,需要向其广泛公布必要信息。

但是,就地表水、地下水、下水处理水的水量及水质信息而言,尽管现在网络上已公布部分信息,但许多信息只是记录于以相关机关为对象的报告、年度报告等公布资料中。

因此,需要在考虑准备期限的基础上,使大量利用地表水和地下水者承担报告和公布取水量和地下水采取量的义务,使相关行政机关承担在网络上公布河川水位、水量、水质、水库放流量等信息的义务,并同时建立供公布信息之用的数据库、信息交换所及信息监控机制。

4. 结语

水资源面临的各种课题极为复杂且相互之间具有密切联系。许多课题的解决,需要相关人员或机构之间调整利害或达成协议等。要实现综合性的水资源管理,需要在广泛听取相关主体意见的同时,对概念和内容予以细查。

此外,在国土交通省水资源部的主页中,可以阅览以“转向综合水资源管理”为主题的《2008年版 日本的水资源》和国土审议会水资源分科会调查企划部会议中总结的《关于综合水资源管理(中期总结)》。若能一并参考,甚感荣幸。

 

【参考网址】

・国土交通省水资源部

http://www.mlit.go.jp/tochimizushigen/mizsei/index.html

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