李 斌，鄧建偉

(甘肅省水利科學(xué)研究院，蘭州 730000)

0 引 言

我國北方地區(qū)地表水開發(fā)利用歷史悠久，最早可以追溯到秦漢時期[1]，例如陜西省的龍首渠，是漢朝武帝年間修建的引洛水灌溉現(xiàn)在的蒲城、大荔一帶60余萬畝鹽堿地，是我國第一條地下水渠[2]；新疆的坎兒井，乃西漢宣帝時破羌將軍辛武賢率兵修建，匯流收集冰川融化雪水用于灌溉[3]。

隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，尤其是新中國成立以后，人民生產(chǎn)生活對水資源的需求越來越大，水資源開發(fā)利用率也在不斷提高[4]，部分地區(qū)地表水開發(fā)利用率達(dá)到90%以上，遠(yuǎn)超當(dāng)?shù)厮Y源承載能力，使水資源短缺加劇[5]，生態(tài)平衡受到嚴(yán)重破壞，土壤次生鹽漬化、貧瘠化，植被退化、物種減少，自然災(zāi)害、荒漠化加劇，沙塵暴頻繁發(fā)生[6]。黃河流域隨著天然來水的減少和經(jīng)濟(jì)社會需水量的不斷增加，造成了流域上下游之間，甘肅、寧夏這些相鄰省份之間，甚至甘肅省內(nèi)部不同引水口之間也都存在用水矛盾，這些問題都嚴(yán)重制約流域經(jīng)濟(jì)社會的和諧可持續(xù)發(fā)展[7]。目前國際上一般認(rèn)為，一條河流的開發(fā)利用不能超過其水資源量的40%[8]，而我國大部分河流的開發(fā)利用程度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了這一警戒線，因此開展水資源開發(fā)利用程度、限度和潛力的研究，確定水資源過度開發(fā)區(qū)，保障生態(tài)環(huán)境用水，解決水資源過度開發(fā)引起的環(huán)境問題，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會的健康發(fā)展[9]，具有現(xiàn)實性和必要性。

1 地表水開發(fā)利用影響因素

1.1 國內(nèi)外地表水開發(fā)利用影響因素

地表水資源開發(fā)利用受到諸多因素的影響，總得來說，分為4個方面：①觀念因素，包括水資源發(fā)展規(guī)劃觀念、運(yùn)行管理觀念、消費觀念以及水環(huán)境觀念、水利經(jīng)濟(jì)觀念。以往人們總是忽視觀念因素對水資源開發(fā)利用的影響，新時代的治水用水思路，把我們對水資源開發(fā)利用觀念因素的影響提高到了一個新的高度，尤其要重視水環(huán)境觀念和水利經(jīng)濟(jì)觀念，不能認(rèn)為水資源是免費的，是取之不盡的，要將其作為一種珍貴稀缺的資源來利用并保護(hù)；②自然因素，包括自然地理條件和水資源特性等；③社會因素，包括經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平和水利科技發(fā)展水平。隨著社會的進(jìn)步，水利科技水平的高低，對水資源開發(fā)利用的規(guī)劃、開發(fā)、管理水平等相關(guān)決策的科學(xué)合理程度的影響越來越大；④生態(tài)保護(hù)因素?！熬G水青山就是金山銀山”[10]，隨著人們對生態(tài)保護(hù)的重視程度越來越高，生態(tài)環(huán)境也成為新時代影響水資源開發(fā)利用的重要因素。

1.2 甘肅省地表水開發(fā)利用影響因素

甘肅省多年平均地表水資源量282.14 億m3，其中內(nèi)陸河流域56.62 億m3，黃河流域125.16 億m3，長江流域100.36 億m3。影響甘肅地表水開發(fā)利用的因素主要有：①水資源量少，時空分布不均；②未來氣候變化的影響；③水資源浪費及供需矛盾的影響；④環(huán)境惡化及水污染現(xiàn)象日益嚴(yán)重；⑤水資源調(diào)控能力不足，利用效率與效益低；⑥水土流失嚴(yán)重，防洪減災(zāi)體系不夠健全；⑦水資源統(tǒng)一管理的體制不完善，依法治水力度不夠；⑧水利工程管理體制和運(yùn)行體制不健全。

2 我國主要流域地表水開發(fā)利用限度研究情況

國際上一般認(rèn)為流域水資源最大開發(fā)閾值不能超過40%，事實上，這僅僅是一種估算[14]。不同的流域，受地理環(huán)境、水資源特性、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、環(huán)境保護(hù)強(qiáng)度以及人民生產(chǎn)生活對水資源量的需求等不同，其可利用量也不相同，國內(nèi)外尚沒有統(tǒng)一的計算方法。

南京水科院劉翠善、王建生等人通過研究我國部分河流水系開發(fā)利用程度和潛力分析，認(rèn)為甘肅省河西內(nèi)陸河，新疆的塔里木河、天山北麓諸河以及黃河流域河口鎮(zhèn)以上，其地表水資源開發(fā)利用已經(jīng)超過限度，屬于過度開發(fā)區(qū)[9]，應(yīng)當(dāng)采取措施控制開發(fā)；人民大學(xué)王西琴與中國環(huán)科院張遠(yuǎn)等人基于自然水循環(huán)和社會水循環(huán)(二元水循環(huán))，探討了我國七大河流水資源開發(fā)利用率的閾值，發(fā)現(xiàn)遼河、海河、黃河的開發(fā)利用率均超過最大允許開發(fā)利用率[11]。

中國水科院秦長海、甘泓等人通過構(gòu)建水資源環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益評價模型(EMW)，分析經(jīng)水資源耗減和水環(huán)境退化價值調(diào)整后國內(nèi)產(chǎn)出(WEDP，綠色GDP)，考慮水環(huán)境保護(hù)和水資源耗減價值，通過模型計算，認(rèn)為海河流域水資源開發(fā)利用率閾值為96.15%[12]，可供利用的水資源量為292 億m3；中科院寒旱所張濟(jì)世、康爾泗等研究認(rèn)為甘肅省黑河流域多年平均地表水資源量為32.3 億m3，在保障地區(qū)水資源和生態(tài)環(huán)境安全的控制條件下，當(dāng)?shù)乜上牡乃Y源量為24.8 億m3，黑河流域地

表1 我國七大河流地表水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及閾值 %

表水資源開發(fā)利用率閾值為76.78%[13]；中國水科院秦大庸、王浩等認(rèn)為從生態(tài)環(huán)境保護(hù)的角度看，超過45%以上的水資源開發(fā)利用率已對生態(tài)環(huán)境用水產(chǎn)生競爭性；錢正英、張光斗等人認(rèn)為我國北方地區(qū)地表水資源開發(fā)利用率應(yīng)維持在60%～70%范圍之內(nèi)；劉昌明、夏軍等人認(rèn)為東北地區(qū)維持河流生態(tài)系統(tǒng)的最小生態(tài)需水應(yīng)不低于60%。

表2 我國部分河流水系水資源開發(fā)利用閾值 %

可以看出，大部分學(xué)者認(rèn)為我國河流開發(fā)利用程度應(yīng)當(dāng)控制在40～60%之間，北方河流具有其特殊性，最高不宜超過70%，與國際上普遍認(rèn)可的河流開發(fā)利用限度40%相比，已經(jīng)寬松了很多，這與我國人口多、水資源量相對較少有很大的關(guān)系。

3 甘肅省地表水開發(fā)利用情況

3.1 甘肅省水資源總量

全省多年平均水資源量289.44 億m3，其中內(nèi)陸河流域61.29 億m3，黃河流域127.79 億m3，長江流域100.36 億m3；多年平均地表水資源量282.14 億m3，其中內(nèi)陸河流域56.62 億m3，黃河流域125.16 億m3，長江流域100.36 億m3；多年平均地下水資源量124.56 億m3，其中內(nèi)陸河流域40.57 億m3，黃河流域45.18 億m3，長江流域38.81 億m3；多年平均純地下水資源量7.31 億m3，其中內(nèi)陸河流域4.68 億m3，黃河流域2.63 億m3。

表3 甘肅省多年平均分流域水資源總量 億m3

3.2 甘肅省2015年地表水資源量

2015年，全省地表水資源量191.54 億m3，比多年平均值282.14 億m3偏小32.1%，屬枯水年。其中，內(nèi)陸河流域地表水資源量62.31 億m3；黃河流域地表水資源量66.13 億m3；長江流域地表水資源量63.11 億m3。內(nèi)陸河流域中疏勒河地表水資源量24.29 億m3；黑河地表水資源量23.82 億m3；石羊河地表水資源量14.20 億m3。

圖1 甘肅省2015年及多年平均分流域地表水資源量

3.3 甘肅省2015年供、用水量

甘肅省2015年地表水供水量90.07 億m3，其中內(nèi)陸河流域54.96 億m3，黃河流域33.77 億m3，長江流域1.34 億m3。按供水工程類型分，蓄水工程35.09 億m3，引水工程37.37 億m3，提水工程15.20 億m3，從黃河流域調(diào)入內(nèi)陸河流域2.40 億m3，地下水工程26.92 億m3，其他水源供水2.18 億m3。

表4 甘肅省2015年分流域分水源供水量 億m3

甘肅省2015年地表水總用水量92.25 億m3，其中內(nèi)陸河流域55.81 億m3，黃河流域34.51 億m3，長江流域1.92 億m3。按用水行業(yè)分，農(nóng)田灌溉67.40 億m3；林牧漁畜8.32 億m3；工業(yè)用水8.87 億m3；城鎮(zhèn)公共用水2.28 億m3；居民生活用水4.19 億m3；生態(tài)環(huán)境用水1.18 億m3。

可以看出，農(nóng)業(yè)仍然是甘肅省用水大戶，占全省總用水量的73.37%，其次是工業(yè)用水、農(nóng)林牧漁用水、居民生活用水，生態(tài)環(huán)境用水和城鎮(zhèn)公共用水最少，分別占全省總用水量的2.63%和2.52%。同時內(nèi)陸河流域地表水用水量超過地表水源工程供水量，說明已經(jīng)擠占了地下水量。

表5 甘肅省2015年分流域地表水用水量 億m3

4 甘肅省地表水過度開發(fā)利用區(qū)確定與成因分析

4.1 甘肅省地表水過度開發(fā)利用區(qū)確定

2015年，甘肅全省地表水資源開發(fā)利用率為31.92%，其中內(nèi)流河流域水資源開發(fā)利用率高達(dá)97.07%，黃河流域和長江流域地表水資源開發(fā)利用率分別為26.98%和1.33%。內(nèi)流河流域中黑河流域地表水資源開發(fā)利用率最高，達(dá)到131.27%，石羊河流域次之，達(dá)到104.35%，只有疏勒河流域情況較好，為57.41%。黑河、石羊河流域地表水資源開發(fā)利用率都超過了100%，無論是與國際上普遍認(rèn)為的40%的河流開發(fā)利用限度，還是我國專家學(xué)者認(rèn)為的最高70%的河流開發(fā)利用限度相比，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出，屬于地表水嚴(yán)重過度開發(fā)區(qū)；疏勒河流域地表水開發(fā)利用程度達(dá)到了57.41%，開發(fā)利用程度較高，屬于地表水

表6 甘肅省2015年各流域地表水開發(fā)利用區(qū)

嚴(yán)重開發(fā)區(qū)；黃河、長江流域開發(fā)利用程度較低，屬于一般開發(fā)區(qū)。

4.2 地表水過度開發(fā)利用區(qū)成因分析

千年以前的甘肅內(nèi)陸河流域水資源豐富且湖泊眾多，如位于石羊河盡頭的白亭海(古時又名白海子)和青土湖(古時又名豬野澤)，歷史上均是碧波萬頃、水天一色的大湖。尤其青土湖，是《尚書·禹貢》記載的11個大湖之一，民國時仍有4 000多km2的水域面積，僅次于青海湖。解放前，出于國家統(tǒng)治、固疆定邊的需要，大量人口從內(nèi)地搬遷到河西地區(qū)，開展了大量的農(nóng)牧業(yè)活動，這一階段主要是農(nóng)業(yè)耗水，工業(yè)耗水較少，可以忽略不計；解放后，隨著時代的發(fā)展和人民生活水平的提高，工農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化率越來越高，對水資源的需求越來越大。到了20世紀(jì)90年代，青土湖終被滾滾黃沙掩埋，成為中國第三大沙漠巴丹吉林的一部分，其原因就是流域地表水過度開發(fā)，生態(tài)環(huán)境受到了嚴(yán)重破壞所致。

石羊河、黑河地表水過度開發(fā)利用區(qū)形成的原因，一是受自然條件限制，水資源總量少，分配不均；二是工農(nóng)業(yè)尤其是農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，灌溉面積增加，水資源消耗極大，這是導(dǎo)致流域地表水過度開發(fā)最主要的因素；三是粗放的灌溉方式以及水資源利用效率低，導(dǎo)致水資源浪費嚴(yán)重。同時，隨著人民生活水平的提高和城鎮(zhèn)化的加快，流域內(nèi)生活用水需求也越來越大，但河西地區(qū)生活用水主要以地下水為主，且占總用水量比例極低；生態(tài)用水也是如此，占總用水量比例更低，兩者均不是地表水過度開發(fā)的主要原因。

可以看出，解放前到2015年，黑河流域灌溉面積增加了34.07 萬hm2，用水量增加了16.28 億m3，生活用水量為0.53 億m3，均為地下水，不計入計算，故總用水量增加了17.09 億m3，相比解放前增加了2.23倍，其中農(nóng)業(yè)用水增加量占比95.26%；石羊河流域灌溉面積增加了25.2 萬hm2，用水量增加了8.87 億m3，總用水量增加了10.15 億m3，相比解放前增加了2.32倍，其中農(nóng)業(yè)用水增加量占比87.39%。因此，灌溉面積變化導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)用水量增加是造成甘肅內(nèi)陸河流域地表水過度開發(fā)的最主要因素，其次是工業(yè)用水。

表7 甘肅省地表水過度開發(fā)利用區(qū)地表水主要用水量變化表

5 甘肅省各流域地表水開發(fā)利用思路與對策

黑河、石羊河流域?qū)儆趪?yán)重過度開發(fā)區(qū)，首先應(yīng)當(dāng)采取關(guān)井壓田等措施，縮減灌溉面積；其次，優(yōu)化水資源配置，大力推廣滴灌、微潤灌等高效節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用，提高水資源利用效率；再次，結(jié)合區(qū)域優(yōu)勢，調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，減少洋蔥等高耗水作物、增加白蘭瓜等低耗水經(jīng)濟(jì)作物種植面積；最后，加大節(jié)水光榮宣傳力度，同時結(jié)合農(nóng)業(yè)水價改革措施，利用經(jīng)濟(jì)杠桿促進(jìn)全民節(jié)水、全社會節(jié)水，節(jié)余的水量用于保護(hù)生態(tài)環(huán)境，減緩、恢復(fù)當(dāng)?shù)卮嗳醯纳鷳B(tài)環(huán)境。疏勒河雖然情況較好，但開發(fā)利用程度也較高，應(yīng)當(dāng)大力發(fā)展高效節(jié)水灌溉技術(shù)，加大農(nóng)業(yè)水價改革力度，落實流域水流產(chǎn)權(quán)確權(quán)試點工作，劃定水生態(tài)空間范圍，分清水資源所有權(quán)、使用權(quán)，明晰水流產(chǎn)權(quán)人的權(quán)利和義務(wù)，逐步建立健全歸屬清晰、權(quán)責(zé)明確、流轉(zhuǎn)順暢、保護(hù)嚴(yán)格、監(jiān)管有效的水流產(chǎn)權(quán)體系[15]。

黃河流域和長江流域?qū)儆谝话汩_發(fā)區(qū)，在做好水資源優(yōu)化配置、發(fā)展高效節(jié)水灌溉技術(shù)的同時，應(yīng)當(dāng)完善管理機(jī)構(gòu)，強(qiáng)化管理，嚴(yán)格防治水污染，重視水環(huán)境保護(hù)，防治結(jié)合，以防為主，保護(hù)好生態(tài)環(huán)境，留給后人一片青山綠水。

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