石羊河流域水資源動態(tài)分析及其可持續(xù)發(fā)展探究

王莉霞

（天水師范學院生命科學與化學學院，甘肅天水741001）

石羊河流域水資源動態(tài)分析及其可持續(xù)發(fā)展探究

王莉霞

（天水師范學院生命科學與化學學院，甘肅天水741001）

筆者以武威市為例，分析人口數(shù)量和徑流量變化的關系，以說明控制人口數(shù)量、提高人口素質的重要性；對武威市的工農業(yè)生產用水量和產值比例進行分析，配合虛擬水計算，證實目前石羊河水資源現(xiàn)狀形勢的嚴峻——用水矛盾突出、開發(fā)利用程度高，以說明調整產業(yè)結構的重要性；分析由于水資源的短缺帶來的水資源爭奪和水污染問題。針對以上分析提出石羊河流域水資源可持續(xù)發(fā)展的對策。

石羊河流域；水資源動態(tài)分析；可持續(xù)發(fā)展

1 石羊河流域水資源概況

1.1 水資源現(xiàn)狀

石羊河位于甘肅省河西地區(qū)東部，發(fā)源于祁連山區(qū)東段天祝縣境內的冷龍嶺，多年平均自產水資源量15.61億m3，加上景電二期延伸向民勤調水6100萬m3和“引硫濟金”調水4000萬m3，流域內可利用水資源量為17.62億m3，人均水資源689m3，為甘肅省水資源最為緊缺地區(qū)之一[1]。其中以武威市消耗的石羊河水資源量最多（占80%左右），由于人類的不合理開發(fā)利用等原因致使近年石羊河流域水量正在不斷減少。

1.2 出現(xiàn)的問題

1.2.1 石羊河流域存在上游大量擠占下游用水的問題石羊河下游徑流在時空分布上受上游灌區(qū)人類活動影響較大，表現(xiàn)在年內分配上：灌水期水量為上游灌區(qū)所截引，徑流很少，作物生長期（5~9月）平均徑流只占到全年徑流的25%左右，無洪年份則所占比例更?。欢枪喔绕趧t有較多水量下瀉，從12月至次年4月的徑流量約占全年徑流的一半以上[2]。據(jù)統(tǒng)計，1957年進入民勤縣的年均徑流量為4.64億m3，到2007年已經(jīng)減少至0.56億m3，減少了87.9%。來水量的減少使民勤縣的社會經(jīng)濟發(fā)展受到影響，同時對當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成了嚴重的破壞，土地沙漠化、鹽堿化速度明顯加快。在民勤綠洲，流沙以年均3~4m的速度向前推進，全縣荒漠化面積占到總土地面積的94.57%[3]。

1.2.2 地表水與地下水的污染問題經(jīng)過有關專家對石羊河流域地表水及地下水水環(huán)境的污染測定，校東橋水質最差，其次是扎子溝、紅崖山水庫（水質類型為Ⅴ），水質最好的是黃羊水庫和西營水庫[4]。而地下水水環(huán)境質量較差，大部分地區(qū)為重度以上污染，特別是北部盆地水質急劇惡化，為嚴重污染帶，不但不能飲用，而且灌溉也很危險[5]。

1.2.3 土地的次生鹽堿化、沙漠化等問題表現(xiàn)最為突出的是石羊河下游的民勤綠洲，通過對比1986年遙感影象，在景觀上呈現(xiàn)出耕地、沙地增加，林地、草地減少的現(xiàn)象，并且沙漠化趨勢正在加劇[6]。

1.3 原因分析

由于不合理的人類活動，石羊河流域水資源量在逐漸減少。石羊河發(fā)源于祁連山區(qū)，源頭地區(qū)的生態(tài)環(huán)境對石羊河流域水量的大小有著直接的關系。首先，冰雪融水是其形成徑流的重要來源之一，每年由祁連山山岳冰川融水補給進入石羊河的水量大約在0.6億m3左右。但由于全球變暖，導致冰川雪線在全球范圍內有不同程度的上升。從50年代到70年代冷龍嶺冰川平均每年后退12.5~22.5m[1]，冰川儲量減少在某種程度上影響了石羊河的水量。其次，由于人類亂砍濫伐使祁連山區(qū)水源涵養(yǎng)林遭到破壞。據(jù)有關部門統(tǒng)計，在祁連山石羊河流域產流區(qū)有1 500 km2的林草植被被墾殖，水源林現(xiàn)存不足550 km2，灌草面積僅有3 100 km2，山區(qū)的植被覆蓋率只有40%左右。祁連山灌木林線比50年代上移40 m，30%的灌木林出現(xiàn)草原化和荒漠化[6]。

2 人類活動對水資源的影響分析

石羊河流域水資源主要包括地表水和地下水2部分。來源主要是大氣降水和冰雪融水。近年來由于自然和人為2方面的原因，石羊河水量正在逐年減少。筆者主要討論人類活動對石羊河流域水資源的影響，由于武威市的用水量可以占到石羊河流域總水量的80%。因此，以武威市為例研究人類活動對石羊河水資源的影響狀況。

2.1 人口因素

20世紀50年代初期武威市人口僅為88萬左右，但到2007年已增至197萬左右，增加了1.2倍。人口的增多必然帶來用水量的增加，雖然水是可再生資源，但它并不是無條件再生的，而是在一定范圍內通過不斷的循環(huán)、轉化實現(xiàn)其“再生”，一旦耗水量超過某個臨界值必然會使其轉化過程受阻，從而影響整個水循環(huán)過程，使水資源難以恢復到原有水平。1950~2007年武威市人口與石羊河流域水量的變化趨勢，雖然無法精確顯示水量逐年的變化情況，但從總趨勢上完全可以看出它隨著武威市人口數(shù)量的顯著增加而逐漸減少，即人均水資源量不斷減少。有數(shù)據(jù)顯示武威市人均水資源量不足700m3，是全省平均水平的1/3[7]，遠低于國際公認的緊張警戒線1 700m3/人[8]，如果照此趨勢發(fā)展下去勢必會導致人地用水矛盾加劇，從而影響該地區(qū)乃至整個石羊河流域水資源的可持續(xù)發(fā)展。

2.2 經(jīng)濟發(fā)展因素（見圖1）

（1）區(qū)域產業(yè)結構。圖1顯示了武威市不同時期各產業(yè)所占比重，可以看出，武威地區(qū)的產業(yè)結構正在趨于合理。1994年其第一、二、三產業(yè)的產值比約為2.1∶1∶1.7，農業(yè)明顯占主導地位。2000年為一個轉折點，農業(yè)與第三產業(yè)產值相當，三個產業(yè)產值比約為6∶5∶6，同時工農業(yè)之間的距離開始縮小。2000年以后第二、三產業(yè)產值迅速增加，第二、三產業(yè)得到迅速發(fā)展。

圖1 1994～2007年武威市第一、二、三產業(yè)產值變化趨勢

（2）工農業(yè)用水。經(jīng)濟的增長離不開對水資源的需求，假設1991～2007年武威市工業(yè)萬元產值耗水量a（a=153m3）不變，農田灌溉毛定額b（b=713m3/畝）[9]不變，每年工業(yè)產值為x i萬元(i=1.2.3…)，每年農業(yè)有效灌溉面積為yi公頃，利用公式X=a×x i和Y=b×yi計算可得武威市每年用于工業(yè)生產的水資源量X，用于農業(yè)灌溉的水資源量Y。

以2003年武威市數(shù)據(jù)為例，2003年武威市農業(yè)產值為272 147萬元，工業(yè)產值為300664萬元，有效灌溉面積186 450公頃，農田灌溉毛定額713m3/畝，萬元工業(yè)產值耗水153m3[10]。計算可得當年灌溉用水19.40億m3，工業(yè)生產耗水0.46億m3，當年農業(yè)與工業(yè)耗水量近似比約為42∶1，農業(yè)與工業(yè)產值之比約為0.9∶1，農業(yè)用水所占比重明顯過高。從這組數(shù)據(jù)可以看出在農業(yè)與工業(yè)創(chuàng)造相同的經(jīng)濟價值的情況下，農業(yè)生產所消耗的水量是工業(yè)的42倍。據(jù)統(tǒng)計，2007年石羊河流域總水量為11.05億m3，僅武威市農業(yè)生產耗水量就為18.80億m3，為石羊河流域總水量的1.70倍。

若按虛擬水的方法計算，2007年武威市糧食產量為984 600 000 t，甘肅糧食作物單位量虛擬水含量為2.63m3/kg[11]，計算可得當年糧食生產耗水25.89億m3。也就是說，如果減少當年糧食產量的1/60，可節(jié)約水資源0.43億m3。若將這些水用于工業(yè)生產可使當年工業(yè)產值再翻一番，同時有節(jié)余進行第三產業(yè)的發(fā)展或用于恢復生態(tài)。

3 石羊河流域水資源可持續(xù)發(fā)展對策

可持續(xù)發(fā)展的本質就是人地的協(xié)調共生、相互促進、共同發(fā)展。石羊河流域目前正處于惡性循環(huán)的狀態(tài)，即水資源短缺使得人類過度開發(fā)利用水資源，利用的同時又污染了水資源，使可利用的水資源量進一步減少，導致更嚴重的人地用水矛盾。被破壞的水資源反過來影響和制約人類的生產活動，主要包括上游地區(qū)擠占下游地區(qū)的用水，也包括人類生活、生產用水擠占生態(tài)用水等。所以，要實現(xiàn)石羊河流域水資源的可持續(xù)發(fā)展就必須首先解決這些用水矛盾。

3.1合理調整產業(yè)結構

要實現(xiàn)石羊河流域水資源的可持續(xù)發(fā)展，重視并保護整個流域的生態(tài)環(huán)境并不意味著就要犧牲當?shù)氐慕?jīng)濟建設，相反，只有當?shù)亟?jīng)濟實力得到了提升，實現(xiàn)石羊河流域水資源的可持續(xù)發(fā)展才能成為可能。

3.1.1 調整工農業(yè)比例，提高水資源利用效率根據(jù)以上對2007年武威市工農業(yè)耗水量及其產值對比可知現(xiàn)階段武威市農業(yè)用水比例仍然過高。通過對虛擬水的計算知道只要減少糧食產量的1/60，就可以獲得工業(yè)及其他產業(yè)的大幅發(fā)展。從其可行性角度分析，有學者曾通過對比武威市調水成本與調糧成本得出結論：調水不如調糧[12]。因此，采取以外部調糧補充內部糧食的減產部分，用節(jié)省出的水資源進行經(jīng)濟發(fā)展及恢復生態(tài)是完全可行的。盡管圖2的變化趨勢顯示目前武威市的第一、二、三產業(yè)正在逐步趨于合理，但調整步伐還應加快。

3.1.2 調整農業(yè)產業(yè)結構，節(jié)約農業(yè)用水由于石羊河流域的農業(yè)生產在整個國民經(jīng)濟體系中占有很大比重，因此，對農業(yè)用水的管理、耕地面積的調整必須盡快落實。目前在石羊河流域的耕地中，水澆地面積456.09萬畝，占耕地總面積的60%，而干旱或高寒陰濕的耕地約占40%。但由于水資源不足，目前只有60%的水澆地可以保證灌溉，基本滿足作物生長期對水分條件的需求，畝產可達千斤，但剩下的超過半數(shù)的耕地由于本身土質以及缺水等原因有時畝產僅幾十斤或一百多斤[13]。而且據(jù)有關人員計算，干旱地區(qū)生產1 kg糧食要比濕潤地區(qū)用水量多2～3倍[14]，也就是說，在西北干旱區(qū)進行農業(yè)生產本身對水資源產生的壓力大，如果仍然在不適宜農作物生長的地區(qū)進行廣種薄收的農業(yè)生產，只能導致水資源利用的不經(jīng)濟，同時也不利于節(jié)約水資源。而且甘肅省整體農業(yè)勞動力素質較低，農業(yè)灌溉技術落后，加上受到水資源利用的限制，農產量低，經(jīng)濟效益不高，使得耕地面積越大消耗的水量越多，對水資源造成的浪費越嚴重。因此，對于那些不適宜農業(yè)生產，產量又低的土地應盡快實行退耕還林還草，恢復生態(tài)。

3.1.3 因地制宜，發(fā)展沙漠經(jīng)濟對于石羊河流域來說，發(fā)展農業(yè)耗水量大，經(jīng)濟效益差；發(fā)展工業(yè)，耗水量雖小但污染較嚴重。盡管發(fā)展技術密集型工業(yè)可以做到低耗水、低污染、高效益，但根據(jù)石羊河流域實際情況來看，無論在人才還是技術方面都存在無法滿足發(fā)展這類工業(yè)的需求。以石羊河流域下游民勤縣為例，它地處河西走廊東北部，除西南一角與金昌、武威綠洲相接外，其余均被沙漠包圍，是一個半封閉的內陸荒漠區(qū)。工農業(yè)生產條件差，而且由于石羊河來水量持續(xù)減少，已經(jīng)嚴重影響到當?shù)剞r業(yè)生產。1974年，這里建立了民勤沙生植物園，主要以沙生、旱生植物引種馴化、栽培選育為主，是為治沙造林服務的科學研究機構。全園現(xiàn)已建成多個植物展區(qū)，包括：沙生植物綜合展覽區(qū)、固沙造林實驗區(qū)、特殊屬種展覽區(qū)、喬木展覽區(qū)、草本展覽區(qū)、天然灌叢封育區(qū)、瀕危植物區(qū)、松柏樹種展覽區(qū)、經(jīng)濟植物區(qū)、中草藥區(qū)及觀賞植物展覽區(qū)等。各展覽區(qū)的植物大多是沙生和旱生種類。目前屬于半開放階段，主要接待一些研究學者或學生前去參觀、研究。若能對其進一步進行開發(fā)，將部分展區(qū)對外開放，相信各種奇異的植物及沙漠風光會吸引大量游客。而且開發(fā)這類產業(yè)耗水量小、污染少，一方面可以繼續(xù)研究治沙方法，另一方面還能創(chuàng)造經(jīng)濟效益，其可行性值得有關部門論證。

3.2 保護環(huán)境，增加生態(tài)用水

石羊河流域地處西北內陸地區(qū)，由于自然條件的限制，其生態(tài)環(huán)境本身較為脆弱，易于破壞，難以恢復。并且由于近年石羊河流域人類進行工農業(yè)生產活動耗水量大，擠占了大量的生態(tài)用水，致使下游民勤縣3.6萬公頃天然“柴灣”死亡或接近死亡；沙棗林中有0.64萬公頃成片死亡，0.58萬公頃枯梢衰?。蝗斯す嗄玖种杏?.75萬公頃嚴重死亡；天然草場有26萬公頃退化[1]。植被衰退直接導致沙丘的前移和土地沙化速度的加快。

因此，盡快恢復生態(tài)用水，種植耐旱型固沙植物是減緩目前生態(tài)環(huán)境退化的有效途徑之一。但在植被物種的選擇上應經(jīng)過慎重、科學的研究論證，以免造成不必要的損失。如我們常見的沙生植物——沙棗樹。據(jù)民勤縣當?shù)赜嘘P部門專家介紹，沙棗樹雖是耐旱植物，但其實際生長過程中的耗水量非常大，根系能延伸至很深的地下去汲取地下水，雖然在一段時間內可以起到防風固沙的作用，但由于其水量消耗太大，很容易使地下水在短時間內枯竭，之后沙棗樹也會大量死亡，不能長期起到防風固沙、穩(wěn)定沙丘的作用。另外，有些已經(jīng)長大的沙棗樹被人為砍伐，造成了人力、物力、財力的浪費。所以，在選取耐旱植物時一定要謹慎選擇，以免造成不必要的損失。

[1]中國工程院“西北水資源”項目組.西北地區(qū)水資源配置、生態(tài)環(huán)境建設和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究項目綜合報告[R].2003.

[2]鐘華平.石羊河下游民勤水資源與生態(tài)環(huán)境治理對策[J].西北水資源與水工程，2002，3（1）:10～13.

[3]裴春梅.加快水資源治理拯救石羊河生態(tài)[J].甘肅水利水電技術，2004，12（4）:318.

[4]馬金珠.石羊河流域地表水環(huán)境惡化及原因探討[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2004，11（8）:134.

[5]李有林.石羊河流域地下水水環(huán)境問題[J].甘肅水利水電技術，2000，8（3）:204～207.

[6]李小玉.石羊河流域及其典型綠洲景觀變化研究[J].冰川凍土，2004，12（6）:757.

[7]張同澤.石羊河流域武威區(qū)域水資源供需平衡分析[J].干旱地區(qū)農業(yè)研究，2004，12:145.

[8]康紹忠.石羊河流域水資源利用與節(jié)水農業(yè)發(fā)展模式的戰(zhàn)略思考[J].水資源與水工程學報，2004，12（4）:1～7.

[9]張新民.石羊河流域實施水權制度的思考[J].甘肅水利水電技術，2003，3（1）:15.

[10]龍愛華.西北四?。▍^(qū)）2000年的水資源足跡[J].冰川凍土，2003，12（6）:696.

[11]孫學濤.民勤綠洲水資源利用的歷史現(xiàn)狀和未來[J].中國工程學，2004，1（1）:1～9.

[12]呂勝利.石羊河流域水資源與經(jīng)濟發(fā)展的動力學模擬[J].甘肅地質學報，1995，2:70～77.

[13]江存遠.甘肅石羊河流域農業(yè)產業(yè)開發(fā)與沙區(qū)環(huán)境協(xié)調發(fā)展研究[Z].甘肅省國土整治農業(yè)區(qū)劃研究所，1997.

[14]王新華，張志強，龍愛華.虛擬水研究綜述[J].中國農村水利水電，2005，1:27～30.

R195

B

1671-1246（2011）04-0112-03

本文系2009年甘肅省教育廳項目（0908B-08）資助