灌溉水源工程改造與發(fā)展

孫文峰

（嘉陰縣水務(wù)局,黑龍江 嘉陰 153200）

1 水資源緊缺、資源開發(fā)進入高成本階段

1.1 中國水資源緊缺狀況

水資源不同于一般礦產(chǎn)資源，它是在周而復(fù)始的水文循環(huán)中隨機、流動、可資利用的水。中國年均水資源總量約28 124×108m3，其中河川徑流總量27 115×108m3，地下水資源8 288×108m3(含地表水與地下水相互轉(zhuǎn)化重復(fù)計算的7 279×108m3)。總量居世界第6位，而人均占有量僅2 300m3，只相當世界的1/4，居第88位。各地年際間降水可差數(shù)倍，年內(nèi)降水極不均勻；尤其是水資源地域分布差異極大，占全國人口42%、耕地62%的北方干旱、半干旱地區(qū)，水資源總量僅占20%，使得北方地區(qū)已嚴重缺水。導致水資源緊缺的另一問題是全國年均廢污水排放量達342×108m3，江河、湖泊約82%受到不同程度的污染，嚴重污染的占30%，城市地表水污染更為普遍，水資源受到極為嚴重的破壞。農(nóng)業(yè)用水還受到工業(yè)及城鎮(zhèn)居民用水劇增的競爭，全國灌溉用水量在1988年達到最高值3 941×108m3，以后逐年下降，至1997年降為3 598×108m3，占全國總用水比重也從1949年的97%下降到了70%左右。目前一般年份全國每年缺水 360×108m3，農(nóng)業(yè)缺水占 300×108m3。農(nóng)業(yè)因缺水受旱面積每年平均2 670萬 hm2，糧食減產(chǎn)達(600～800)億 kg；全國近半數(shù)的大中城鎮(zhèn)供水不足，因缺水造成的工業(yè)損失每年約2 000億元。

1.2 我國水資源開發(fā)已進入高成本階段

水資源量有天然資源量、可利用資源量和開采利用量之分。前面涉及的都是天然資源總量，表示我國水資源的天然稟賦差。可利用水資源還與國民經(jīng)濟的實力、科技水平和資源開發(fā)的邊際效益有關(guān)，資源開發(fā)應(yīng)滿足經(jīng)濟上合理、技術(shù)上可行、環(huán)境允許等條件。美國的可利用水資源占自然資源的21%左右，日本為27%，我國這一資源量預(yù)計為700×108m3，占自然資源的25%。這是一個動態(tài)的、相對的資源量，在一定的經(jīng)濟與科技水平下，是有限的，不能認為水資源取之不盡、用之不竭，盲目樂觀是沒有根據(jù)的；但是科技發(fā)展是無限的，可供人類開發(fā)利用的水資源也應(yīng)是無限的，人類經(jīng)濟生活總要向前發(fā)展，不會停滯，過分悲觀也是沒有必要的。因而，在水資源開發(fā)利用上，發(fā)展科技、發(fā)展經(jīng)濟才是硬道理。

水資源的利用程度可用開發(fā)的邊際費用來衡量，分為邊際成本為零、不變邊際成本和遞增邊際成本階段。邊際成本為零即增加水資源開發(fā)量，幾乎不增加開發(fā)成本，如引洪灌溉，簡易無壩引水等。顯然，我國早已超過這一階段。不變邊際成本(或低成本)階段，即資源開發(fā)成本與開發(fā)量成正比，單位資源開發(fā)量的成本不變，我國50、60年代發(fā)展灌溉大致屬于這一階段。遞增邊際成本(或高成本)階段是指新增單位資源開發(fā)成本越來越大，資源開發(fā)越多，單位資源開發(fā)成本越高，當達到某種開發(fā)規(guī)模以后，單位資源開發(fā)成本與運行管理成本之和可能大于新增單位資源所產(chǎn)生的效益，出現(xiàn)邊際凈效益為負的情況，得不償失；表現(xiàn)為水資源已近枯竭，或經(jīng)濟實力已無力支撐資源的進一步開發(fā)。

2 水資源開發(fā)方式的發(fā)展

2.1 大、中、小水源工程的聯(lián)合調(diào)度

我國灌區(qū)的水源工程都有一個形成過程，在大型引水樞紐或水庫建立以前，都依賴于一些小型引、蓄水工程維持部分灌溉面積或低保證率的農(nóng)業(yè)供水，而在建立大型水源工程后，在一定程度上忽視了小型工程的作用。早在60年代中國提倡的引、蓄、提結(jié)合大、中、小聯(lián)合調(diào)度的“長藤結(jié)瓜”水資源開發(fā)方式，曾經(jīng)在節(jié)約投資、擴大灌溉面積方面，起了很好的作用；在水資源日趨緊張的今天，應(yīng)該重新審視、評價它的特殊意義。我國北方引水有“1個流量灌667 hm2(1萬畝)”的經(jīng)驗，這個經(jīng)驗數(shù)值在世界上也大致如此。然而，南方水庫、水稻灌區(qū)在考慮到灌區(qū)小型水庫、塘堰的作用后，卻能“1個流量灌1 333 hm2(2萬畝)”或更多，這就是“長藤結(jié)瓜”的作用。這種作用表現(xiàn)為大型骨干工程對河川徑流的巨大引蓄功能，灌區(qū)內(nèi)小型水庫、塘堰、洼地能攔蓄地表徑流，并按引蓄結(jié)合、相互補償、揚長避短組織起來，是一種具有現(xiàn)代資源開發(fā)觀念、符合水資源開發(fā)規(guī)律、具有1+1>2的系統(tǒng)效應(yīng)的現(xiàn)實的系統(tǒng)工程。幾十年的實踐證明，這是一種成功的開發(fā)方式。

2.2 地面水地下水聯(lián)合運用

北方水資源開發(fā)應(yīng)實行時間及空間三維的統(tǒng)一開發(fā)、工程聯(lián)合運用，即地表水、地下水聯(lián)合運用的開發(fā)方式。 這種開發(fā)方式與大中小工程聯(lián)合調(diào)度方式相比，由于可觀測性差，故技術(shù)上更為復(fù)雜一些。我國水利科技工作者認識這一問題并不晚，早在70年代末已有實踐，是北方地下水開發(fā)過程中的產(chǎn)物。但由于水資源的管理分散，在實施上困難較大，在大面積上的應(yīng)用不多。實施這種開發(fā)方式主要應(yīng)弄清地面水與地下水流域的疊合情況，疊合流域上要實行流域內(nèi)統(tǒng)一開發(fā)，非疊合流域還要實行資源合理配置，維持兩種水資源的統(tǒng)一均衡。

2.2.1 合理規(guī)劃。灌區(qū)的地面水利用包括區(qū)內(nèi)攔蓄與區(qū)外引水系統(tǒng)，通過分析可以獲得多年的可供水資源過程。灌區(qū)地下潛水層可視為一個調(diào)節(jié)水庫，該地下水庫的補給量包括降雨補給，渠道、排水溝滲漏補給，區(qū)外地下水側(cè)向補給，區(qū)內(nèi)地下水越層補給以及人工回灌等；其消耗量包括蒸發(fā)、出流與開采。兩種水源統(tǒng)一調(diào)度，可按區(qū)域均衡法或地下水非穩(wěn)定流方法進行均衡分析；在一定的開采布局條件下，以確定合理的開采強度，或在一定開采強度下確定地表水對地下水的補給量及相應(yīng)的補給區(qū)域，或根據(jù)補給方式和開采強度確定區(qū)域內(nèi)開采布局。在一般的情況下，應(yīng)該首先利用灌區(qū)內(nèi)的地表徑流，水量不足部分或從區(qū)外引水，或開采地下水資源。

2.2.2 注意地面、土壤和地下水相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律性。地下水資源，實際上只是在一定水文周期(包括豐枯年度)內(nèi)在一定技術(shù)經(jīng)濟條件下可以補給利用的水量。沒有補給就沒有地下水資源。所以要維持地下水資源的持續(xù)開采，就應(yīng)擴大地下水補給來源，要特別注意三水的轉(zhuǎn)化規(guī)律性。例如，增加地表覆蓋、減少地表徑流，增加土壤入滲，不僅有利于土壤保墑，也是涵養(yǎng)地下水源；如果將地表水與地下水統(tǒng)一考慮，渠道或田間水滲漏就不一定都是損失，而是一種重要補給來源；增加對當?shù)貜搅鞯臄r蓄不僅直接提高了降雨利用率，減少下游除澇任務(wù)，也擴大了上游地下水補給量；在河流上游區(qū)適當開展井灌，可以少引外河水源，有利于下游引水，也降低了地下水位，減少了地下水蒸發(fā)，提高降雨入滲，下游地下水也不一定減少太多，從總體上看還提高了資源開發(fā)效益。上游排水可能成為下游的回歸水，上游良好的植被與合理開發(fā)，正是對下游地下水源的涵養(yǎng)，而下游缺水或許正是上游水資源過分開發(fā)的結(jié)果。因此，在北方地下水超采地區(qū)要大力開展地下水回灌。

[1]王禹生,劉紹芝.長江流域灌溉工程老化損壞狀況及其改造措施[J].人民長江，1994-10-20.