（自然地理学专业论文）辽西地区虚拟水战略研究.pdf

辽西地区虚拟水战略研究 辽西地区虚拟水战略研究 研究生：杨静 指导教师：孙才志 学科专业：自然地理 研究方向：城市环境 中文摘要：人类社会发展到今天，伴随科技进步和经济发展，人类利用和改造自然的能 力空前提高。在创造了巨大物质财富和精神文明的同时，也使生态环境越来越多地受到人类的 干扰和破坏，造成了区域、甚至是全球生态环境的恶化，产生了许多的生态环境问题。辽西地 区生态环境脆弱，资源严重匮乏，农业水资源短缺状况十分严峻。伴随着经济的发展和人口的 增长，水资源问题将日益突出，严重影响该地区经济和社会的发展，对农业生产和粮食安全的 影响尤其突出。 虚拟水是指生产商品和服务所需要的水资源数量，虚拟水战略是指贫水国家或地区通过 贸易的方式从富水国家或地区购买水密集型农产品( 粮食) 来获得本地区水和粮食的安全。辽 西地区应用虚拟水和虚拟水战略，追求合理的水资源管理，在综合考虑了影响水资源供求的各 方面控制因素的基础上应用线性规化配置水资源。虚拟水的概念也可以用于其它生产活动用 水，提倡辽西地区进口水密集型商品，山口低耗水型产品来突破水资源的限制。本文通过辽两 地区虚拟水研究，提出进口虚拟水的方式是解决农业用水和粮食问题，进而增强研究区水资源 承载力，实现水资源可持续利用的有效途径。 关键词：虚拟水、虚拟水战略、虚拟水贸易、辽两地区、粮食安全、水资源承载力 4 辽西地区虚拟水战略研究 第一章引言 一、研究的背景、意义和目的 1 研究的背景 水是人类生命之源，与人类生存环境和社会发展密切相关。水是基础性的自然资源，是生 态环境的控制性要素；同时水又是稀缺性、战略性的经济资源，是一个国家综合国力的有机组 成部分。一个地区水资源和水环境的承载力、水资源的利用和水资源的供需平衡是关系到地区 经济发展和社会稳定的基础。随着城市人口的增加，水资源供需矛盾已日益突显，水资源不足 已经成为制约区域经济发展和人们生活质量提高的主要因素，也是导致地区生态环境恶化的重 要原囡。因此，如何管理好有限的水资源，实现水资源与社会、经济、环境的协调与可持续性 发展，是水文、水利_ l = 作者面临的重要课题。由于地表、地下水的过度开发，河流断流现象逐 年加剧，地下水超采区日益扩大，区域水环境容量大大降低，辽西地区发生海水入侵、地面沉 降和地裂缝等现象。水危机对辽西地区的一个突出影响是区域生态环境的破坏，地表、地下水 水体污染问题十分突出，在大量的废污水排放情况下，已引起区域整个生态系统恶化的趋势。 粮食问题历来关系人民的生存、社会的安。 关系到社会政治、经济、生态的稳定。农业 是国民经济的基础，水利是农业的命脉。中国是一个农业大国，义是一个灌溉大国，农业用水 主要是种植业灌溉用水。特殊的气候、地理、社会条件决定了我国农业必须走灌溉农业的发展 道路，因此灌区在我国历史和经济社会发展进程中一直占有重要地位。新中国成立以来，中国 人多地少，粮食安全对灌溉存在很大的依赖性，2 l 世纪中国粮食安全保障最可能的影响因素 将是水资源的不足。受水资源短缺的约束，灌溉水面临着严重危机，北方灌溉水资源短缺已成 为区域粮食不安全的最可能诱冈。然而，由于比较利益原则和价值规律的作用以及发展非农产 业为主基调的经济增长模式，使产业结构的调整和具有经济社会双重效应的粮食安全问题之间 的矛盾目益突出。针对辽西地区而言，这种矛盾主要体现在如下方面：( 1 ) 随着非农产业的发 展，耕地面积日益减少，在单产一定的条件下会影响粮食总产的增氏；( 2 ) 由于粮食价格偏低 在经济较发达地区农民抛荒现象严重，土地资源利用率较低；( 3 ) 由于非农产业，特别是农村 t 业的发展，农村水资源和土地资源污染十分严重，粮食生产的自然环境日趋恶劣。因此，如 何正确评价辽西粮食生产在全省各地区的地位，衡量目前辽西的粮食安全状况，并正确分析辽 西产业结构调整与粮食生产之间的关系，重视粮食生产和粮食安全，对辽西社会建设和经济发 展具有十分重要的意义。 辽宁省位于我国东北部，是我国主要的工业基地、粮食生产区之一。辽宁省水资源短缺， 人均、亩均水资源量仅为全国人均、亩均水量的三分之一左右，为我国北方严重缺水省份之一。 全省水资源总量为3 6 3 1 0 8 m 3 ，人均水资源量8 5 6 m 3 ，为全国人均水资源量的1 3 ，世界人均 水资源量的1 1 2 。根据国际上公认的标准，人均占有量以1 7 0 0 m r 为i 临界线，人均i i 有量1 0 0 0 m 3 的地区为贫水区，人均占有量为7 0 0 m 。以下的为严重缺水区。辽。j2 省除东部地区以外都属于严 重缺水地区。辽西地区水资源贫乏，经济基础薄弱，是辽宁省脱贫解困的重点地区。该地庠年 径流量4 4 9 4 1 0 8 m 3 ，径流模数1 17 1 0 4 m 。k m 2 ，人均水资源2 3 9 9 m 。，为全省人均水资源 量的1 4 ，亩均水量1 1 9 5 3 m 。，人均及亩均水最均较低，经常遭受干旱威胁，是我省严重缺 水地区，且缺水程度较其他地区更为严重。受季风气候和自然地理条件的影响，该地区水资源 5 辽西地区虚拟水战略研究 不仅在时空分布上极不均衡，与人口、土地资源、经济发展的组合也不匹配。多年平均水资源 量呈减少趋势。随着人口的增加、经济发展速度的加快和生态环境建设规模的扩大，需水量必 然持续增加，缺水矛盾将更加突出。 干旱缺水是影响供水安全的主要因素。受全球气候变化的影响，辽西地区呈逐渐变暖的趋 势，气候变暖的同时也在变干，加剧了水资源在辽西地区的危机。随着国民经济的不断提高， 对水需求量的不断加大，加之7 0 年代后期的持续干旱，使该地区水资源日趋不足，不仅严重 制约了工业生产的发展，而且也影响了人民的生活用水。通过对大旱之年2 0 0 0 年的调查，仅 朝阳地区受灾人口就达2 0 0 多万人，其中4 0 万人饮用水缺水。预计2 0 1 0 年辽西地区7 5 降水 保证率下的总需水量约为4 8 1 0 8 m 3 ，缺水约1 1 1 0 8 m 。可见未来水资源形势十分严峻，亟 待采取有效措施解决供水紧张的问题，如何维持水资源这种关键自然资产的可持续利用是辽西 地区发展过程中需要解决的一种重要战略问题。 水资源短缺严重影响了生态环境建设，其中构成生态安全威胁最大的问题是水污染。它是 一种人为制造的水患，其危害影响范围大、历时长，不仅使可持续发展的基础受到破坏，加剧 水资源的短缺，而且潜移默化地对国民经济、社会生产、居民生活和身体健康等各个方面都造 成严重危害。目前辽西地区的水环境状况令人堪忧，已形成严重的生态危机：一是水污染严重： 二是地下水的水质呈恶化趋势；三是地下水超采。总之辽两地区干旱少雨，水污染严重、水资 源供不应求。 随着改革不断深入，社会经济迅猛发展，人民生活水平不断提高，在不久的将米整个社会 势必加大对水资源的需求，辽宁省尤其是西部地i 廷缺水的形势必然更加严峻。水资源分配工程 中，农业用水所占的份额一直保持在6 0 以上。因此，如何既保证水安全又保证粮食安全是水 资源研究者们一直探索的课题。 2 研究的目的和意义 随着人口的增长及经济的发展，水资源是辽西地区目前乃至今后所要面临的一个严重、并 需要长期解决的问题。以下四种相互关联的现象决定了该地区水资源危机存在和潜在的必然 性： ( 1 ) 从长远观点看，辽西地区可利用的淡水资源是有限的。 ( 2 ) 人口的不断增长，生活、农业、工业需水必将增长，经济和社会的发展将面临高度 的缺水压力。 ( 3 ) 随着人类活动的发展，更多的废弃物不断污染可利用的水资源，导致水环境的恶化， 从而严重影响了水资源的可开发利用潜力。 ( 4 ) 水资源的开发利用不单单是技术问题。日前，较容易利用的水资源均已开发或正在 开发中，未来工程的造价只能越米越高。同时，对过去已建_ l = 程的维护也需要大量资金的支持。 因此，资金短缺将严重制约水利工程的建设。 虚拟水是为解决水危机提出的新概念，缺水国家可以通过虚拟水的方式进口耗水量人的产 品并山口耗水量小的产品来减轻水资源短缺的压力。国家之间的进口( 山口) 虚拟水称作虚拟水 贸易。通过虚拟水贸易，缺水国或地区可以进口水密集型产品以节约大量水资源，富水国或地 区则可以利用自己丰富的水资源生产水密集型产品获得利益。虚拟k 战略是国家或地区通过贸 易的方式从富水国家或地区购买水资源密集型产品( 尤其是粮食) 来获得水和粮食的安全。传 6 辽西地区虚拟水战略研究 统上人们解决地区水资源短缺的方法不外乎两种：开源和节流。如充分利用雨水、回归水、污 水、跨流域调水、开发利用地下水及节水灌溉技术等。这些产生了一定的效果，但也应看到近 年来由于全球气候变化和需水最的增加使得缺水地区可获得的水资源量越米越少，用水竞争加 剧，地下水超采严重，生态环境不断恶化的趋势危及水资源的可持续利用，愈来愈多的缺水地 区或国家选择了有意识的运用虚拟水战略进口水密集型产品来获得粮食和水的安全。虚拟水和 虚拟水战略的提出为分析、研究并缓解水资源短缺及贫乏国家或地区的缺水问题提供了一种新 的思路和途径。 辽西地区作为北方水资源贫乏地区，可以通过虚拟水贸易从相对富水地区或国家进口高效 益水资源商品来缓解地区水资源压力，同时优化配置辽西地区的农业产业结构。例如，辽西地 区玉米与大豆的单位粮食虚拟水含量较低，而小麦的虚拟水含量较高，由于水稻生长期降水集 中，因而灌溉用水相对其它地区较少。因此依据虚拟水和虚拟水战略，该地区适宜发展玉米、 大豆生产带，适量水稻生产带及小麦进口带。 粮食安全是1 9 7 4 年联合国粮农组织( f a o ) 在罗马会议上第一次提出的概念。现阶段我 省粮食安全的概念要以数量和经济为主，兼顾质量，即“确保所有人在任何时候，既能买得到 义能买得起他们需要的主要粮食”。粮食安全从本质上讲是指国家和地区抵御粮食经济中可能 出现的各种不测事件的能力。近百年来，我国的气候逐渐变暖，北方表现晟为明显，农业作为 对气候变化反映敏感的部门之一，气候的变化将增加辽西地区未来农业生产的不稳定性，加大 产量波动，农业生产结构和布局出现波动，农业生产条件改变，成本和投资大幅度增加，更加 剧了粮食问题的复杂性。辽西地区水资源短缺，耕地面积逐年减少，人口数量不断增加，人们 的生活用水日益提高。近年来由于区域的经济建设，工业和其他行业的需水量不断加大而农业 用水大量被挤占，未来该地区的粮食安全问题不容乐观，水资源与粮食安全问题将日益突出。 产品虚拟水的量化并不是提出虚拟水概念的目的，虚拟水以“虚拟”的形式蕴涵在产品当 中，其便于运输的特点使产品贸易变成了一种缓解局部水资源短缺的有用工具，因此缺水国家 或地区可以通过贸易的方式从富水的国家或地区购买水密集型产品( 粮食) 来获得水和粮食的 安全，即应用虚拟水战略。尽管理论上贸易可以通过国际或区域市场进行，但由于接近全球或区 域市场的机会，竞争环境对不同的国家或地区很难保持公平，同时存在供给不确定性和市场价 格不稳定性等诸多影响因素，因此国家或地区能否应用虚拟水战略以及如何制定虚拟水战略r 的应对措旅和适应对策成为虚拟水研究的中心问题。 以2 0 0 2 年数据为依据，辽两地区水资源总量为2 6 4 9 1 0 8 m 3 ，人均水资源量为2 3 9 9 甜， 低于我省人均8 6 8 7 m 3 ，耕地面积1 4 7 75 千公顷，人均2 亩。随着人口的递增，预测2 0 1 0 年 辽西地区人口将增加2 8 1 1 5 万人，耕地面积随工业化、城市化的发展晕逐年减少的趋势，即 使严格控制耕地数量的变化，伴随t 业用水、城市生活用水等大量挤占农业用水，有限而贫乏 的水资源明显无力保障提高农业生产效益与粮食完全自给的目标。实现水资源可持续利用，维 护国家的生态安全和水安全，必须创新水问题的研究思路和水资源管理机制。因此虚拟水战略 在该地区的廊片j 对于保障该地区水资源的可持续发展具有重要的理论与现实意义。 二、国内外研究进展 1 国外研究进展 t o n ya l l a n 于1 9 9 3 年提出虚拟水的概念以后，经过近l o 年的时间，科学界才认识到虚拟 7 辽西地区虚拟水战略研究 水概念对平衡地区和全球水资源安全的重要性，虚拟水问题越来越受到全世界水资源管理决策 者的关注，尤其在水密集型产品的生产方面，垒世界开展了大量的研究。2 0 0 2 年1 2 月第一次关 于虚拟水的国际会议在荷兰代尔夫特p e l f t ) 举行，紧接着2 0 0 3 年3 月在日本召开的第三届世界 水论坛上又对虚拟水贸易进行了专题讨论。由于人口增长是水资源问题的最原始驱动力，粮食 作为人类生活的必需品携带有大量的虚拟水，是当前世界贸易中数量最大的商品，虚拟水研究 主要围绕人口粮食一贸易之间的关系展开。 ( 1 ) 量化产品的虚拟水含量 虚拟水的计算采用粮农组织推荐的c r o p w a t 程：序，计算出不同农作物的需水量，单位作 物虚拟水含量就是单位面积需水量和单位面积产值的比值。由于有很多因素影响产品生产过程 中的水消费数量，评价产品中的虚拟水含量并不是一件容易的_ 作。从当前国际上的研究情况 来看，尽管已经开展了一些相关方面的研究工作但由于通常采用的测算方法不同( 如以产品 生产地或消费地进行测算) ，因而得到的结果差异很大( 如当前测算的小麦虚拟水含量的变化 范围为1 1 6 0 2 0 0 0 m 3 t ) 。 ( 2 ) 虚拟水贸易流向的测算 最近荷兰的国际水文和环境工程研究所( i h e ) 、世界水资源委员会( w w c ) 和联合国 粮农组织( f a o ) 以及日本的一个研究组分别对全球虚拟水贸易流量进行了研究。i h e 以产 品生产地为基础，估计1 9 9 5 1 9 9 9 年间全球国家间的虚拟水贸易流量为1 0 4 0 0 1 0 8 m 3 ，其中6 7 体现在农作物产品贸易中，2 3 体现在动物产品贸易中，1 0 体现在工业产品贸易中。w w c 和f a o 以产品使用地为基础估计了2 0 0 0 年全球虚拟水贸易流量为1 3 4 0 0 1 0 8 m 3 ，其中6 0 体现 在农作物产品贸易中，1 4 体现在鱼类和海洋产品中，2 6 体现在动物产品( 包括肉类) 的贸 易中。日本的研究组从生产地和使用地两种角度分别对全球2 0 0 0 年的虚拟水贸易流量进行了 测算，采用生产地方法测算的全球虚拟水贸易流量为6 8 3 0 1 0 8 m 3 ，根据使用地方法估计的全 球虚拟水贸易流量为1 1 3 8 0 t 0 8 m 3 。因考虑的产品数量比较少，其估计结果分别低于i h e 、 w w c n f a o 的估计结果。由于上面的三种估计都没有完全包括所有的产品，因此都可以认 为是一种保守的估计。而这三种估计所使用的方法和数据源有差别，所以他们的估计结果可 以认为已经很相近。 2 国内研究进展 程国栋院士在其虚拟水中国水资源安全战略的新思路一文中明确提出了虚拟水和 虚拟水战略的概念，并将水资源管理分为供给管理、需求管理、内部结构性管理和社会化管理 四个层次，从理论角度分析了水资源社会化管理与水资源恢复重建的关系。该文以我国西北干 旱地区为例，初步计算了2 0 0 0 年西北各省( 区) 虚拟水消费量，表明虚拟水是不可忽视的水 资源形式，探讨了虚拟水战略的政策含义，提山了实施虚拟水战略的对策建议。同时从系统的 角度出发，运用系统思考的方法找寻与问题相关的不同影响因素，并从问题范嗣之外找寻解决 内部问题的麻对策略。提倡出口高效赫水资源商品，进口本地没有足够水资源生产的粮食产品， 通过贸易的形式最终解决水资源短缺和粮食安全问题。最终得山了虚拟水战略是可以实现粮食 安全及生态恢复和建设的重要结论。 徐中民等在虚拟水的理论方法披其在甘肃省的应用的研究中非常详细分析了虚拟水的 计算方法。农作物产品的虚拟水分为初级产品、加一1 ：产品、副产品和非耗水产品几种类型进行 8 辽西地区虚拟水战略研究 区分：动物产品虚拟水含量包括饲料所含虚拟水、饮用水、畜产品n - r l 用水和动物饲舍清洁州 水。计算了2 0 0 0 年甘肃省城乡居民消费的虚拟水含量，测算了不同情景下的虚拟水战略效益， 提出了虚拟水贸易是解决区域水资源短缺问题的有效t 具。 张敦强在虚拟水：缓解我国水短缺的新途径一文中测算了我国进口、出口“虚拟水” 总量：1 9 9 5 1 9 9 9 年，我国通过进口农产品和畜产品，相当于5 年进口了1 7 1 0 l o “m 虚拟水， 平均每年进口3 4 3 1 0 8 n 1 3 的虚拟水资源。其中，8 9 0 4 来自于农产品，儿来自于畜产品。农产 品中，主要是小麦、人豆、大麦和水稻，占进口虚拟水总量的8 0 。表明了我国最需要的产品 是小麦、大豆、大麦和稻米。我国进1 3 的虚拟水，主要来自6 个国家：美国的大豆、小麦、 玉米和牛及其制品；加拿大的小麦；泰国的稻米；澳大利亚的大麦、小麦、羊及其制品。1 9 9 5 1 9 9 9 年，我国通过出口农产品和畜产品，出口了8 4 0 1 0 8 矗虚拟水，相当于平均每年出口1 7 0 x 1 0 8 m 3 虚拟水，其中7 1 是农产品，2 9 是畜产品。山口农沓产品中，主要是玉米、花生、牛肉及其 它肉制品。我国进口的虚拟水超过出口量，是一个虚拟水挣进口国。这5 年中，净进口8 7 0 1 0 3 虚拟水，相当于每年净进口1 7 4 x1 0 8 m 虚拟水。 虚拟水的研究在我国还很少，相关的研究刚刚起步。与国外相关研究相比，我国关于虚拟 水的研究在理论研究方面还有待于进一步的提高和拓深。对于虚拟水、虚拟水战略与其他水资 源管理方面的综合评价还有待于更深入的探讨和研究。 三、研究的内容 本文虚拟水和虚拟水战略开展的研究内容包括： ( 1 ) 产品虚拟水含量的科学计算 ( 2 ) 辽西地区水资源供需平衡预测 ( 3 ) 虚拟水战略对辽西地区的水资源、生态、经济和社会文化的影响 ( 4 ) 虚拟水贸易的社会资源适应性能力研究，及其所产生的经济效益 ( 5 ) 虚拟水战略与水资源管理体制机制 ( 6 ) 虚拟水战略的政策影响分析 ( 7 ) 采用线性规划建立辽西地区农业生产结构优化模型 四、拟解决的关键问题 虚拟水的研究是近年来水文学领域的一个崭新的研究方向，也是解决水问题的热点之一。 目前世界上关于虚拟水的研究已经取得了一定程度的进展，但其相关领域的研究还不完善。我 国虚拟水的研究刚刚起步，尚有待于进一步的研究与完善。根据研究的目的与内容的需要，本 文需要解决以下几个问题： ( 1 ) 主要粮食作物的虚拟水含量与城乡居民消费的虚拟水数量 ( 2 ) 水资源供需平衡预测与虚拟水在辽硅地区水资源短缺问题上的贡献程度 ( 3 ) 虚拟水与粮食安全之间的平衡关系 ( 4 ) 农业产业结构的调整，农业生产结构优化模型的建：抗 五、技术路线和特色 1 技术路线 以研究虚拟水的理论与方法及其对解决水资源匮乏与粮食安全问题为目的，通过参照国 辽西地区虚拟水战略研究 陡j # l - 有关的虚拟水及其相关研究资料与文献，计算出单位作物虚拟水含量，进而可以计算出城 乡居民消费虚拟水总量。预测2 0 l o 年水资源供需平衡，通过计算粮食产景的虚拟水含量推算 出虚拟水理论应用在辽西水资源短缺地区的可行性及其重要意义。在此基础之上，结合辽西地 区水资源的开发利用现状及其开采潜力，进而对本区的城市远景规划、工农业发展格局、产业 结构调整及水资源合理开采与保护提出相应的措施与对策，实现水资源与社会、经济的可持续 发展。 具体的技术路线为： ( 1 ) 充分了解和研究辽西地区自然地理环境的基础上，对研究区的地表水、地下水按流 域类型进行分区。通过对研究区内的气候气象、水文地质、地形地貌及人类的生活活动等方面 的资料的研究分析，总结出辽西地区水资源匮乏现状。 ( 2 ) 参照国内外有关虚拟水计算方法及虚拟水消费水平，针对辽西山地丘陵地区已经出 现的水质恶化，地下水超采，水位下降等问题，提出将虚拟水作为解决研究区水资源匮乏的有 效解决途径，并计算辽西地区单位粮食虚拟水含量和城乡居民年消费虚拟水总量。 ( 3 ) 本次以研究的需要为依据，为满足辽西地区可持续发展对水资源的需求，需要周密 的制定水资源供需分析，科学地分析水资源供需关系的发展趋势。其中需水量的预测是规划的 基础。本文以县( 市) 为单位，预测了2 0 l o 年的需水量，然后对供需关系的发展趋势进行分 析，得出研究区未来的供需平衡。 ( 4 ) 将已经获得的水资源供需预测中的结果与虚拟水的实际消费量进行比较分析，计算 虚拟水战略对解决水资源短缺的贡献率很大，表明虚拟水在辽两地区解决水资源短缺的科学 性、合理性与可行性。虚拟水贸易是实现辽西地区可持续发展的重要战略选择，也是实现区域 水资源优化配置、提高用水效率的有效工具。 ( 5 ) 在对研究区虚拟水和水资源供需平衡研究基础上，结合分析地表水和地下水资源的 开发利用现状及可开采潜力，对本地区的城市远景规划、t 农业发展与布局、产业结构调箍与 升级、地表水和地下水的合理开采与保护等方面提出相麻的措施与对策，最终达到有利丁经济、 社会、资源的协调和可持续发展。 ( 6 ) 在以上研究的基础之上，以辽西地区水资源的可持续利用为目的，以虚拟水、虚拟 水战略、粮食安全理论为指导思想，按照科学性、实用性的原则，采用线性规划二 段进行研究 区的农业产业结构优化模型，指导本地区农业生产活动。 2 特色 通过本次研究，可以归纳出如卜- 的特色： ( 1 ) 辽西地区单位作物虚拟水含量和居民消费虚拟水的数量 ( 2 ) 辽西地区水资源供需平衡预测及虚拟水对社会资源的适应性能力 ( 3 ) 农业产业结构优化模型 1 0 辽西地区虚拟水战略研究 第二章辽西生态脆弱地区自然环境概况 辽西地区属典型的低山丘陵半干旱区，白然地貌为“七山一水二分田”。辽西半干旱区面 积约2 1 0 4 k m 2 ，中低产田近6 7 万亩。年降水量4 0 0 5 0 0 r a m ，水资源缺乏，十年九早。年日 照时数2 8 0 0 h 以上，日照充足，热量资源丰富。特别是9 月中下旬以后，气温2 0 一2 5 ，比 较干燥，昼夜温差大，有利于籽粒中有机物质的积累。辽西土壤以褐土为主，有机质含量低， 土壤瘠薄，水土流失严重，山地、坡地理化性质差，无水源条件，不适宜种植大宗粮食作物， 只有抗旱、耐瘠、适应性强的作物比较适应。辽西地区生态脆弱，因植被破坏，已成为全省水 土流失展严重地区。土壤侵蚀模数在3 0 0 0 t k m 2 以上，水土流失面积占总面积的7 2 ，抵御自 然的能力越来越低。 辽西地区属生态资源组合脆弱区，该区以低山丘陵为主，光热资源为全省高值区，降水为 全省最少区。植被覆盖率很低，生态环境脆弱，易破坏，较难恢复。耕地和草场人均面积较少， 且土薄地瘦易旱，土地生产力水平很低。 一、自然地理概况 本区包括锦卅i 、葫芦岛、朝阳、阜新四市及其所属县( 市) ，土地面积4 9 4 1 0 4 k m 2 ，占 全省土地面积的3 4 3 。地理坐标为北纬4 02 07 4 22 0 ，东经1 1 9 1 2 2 。地处辽河 茴部，属温带半干旱半湿润季风气候区，光热资源丰富，雨热同期。海拔4 0 0 1 2 0 0 m ，年均 温6 9 。c ，年均降水量4 0 0 5 0 0 m m ，且主要集中在6 8 月份。该地区主要由努鲁尔虎山、 松岭和医巫阀山等褶皱平行的岭、谷所组成。本区天然降水虽比较少，但地表水较多，境内主 要河流有大凌河、小凌河、老哈河等，河谷具有宽、坦、浅的特征。地带性植被为油松阔叶树 混交林，地带性土壤为褐色土，并有部分棕色森林土和草甸土。该区土地面积约占辽宁全省十 地面积的三分之一，作物总播种面积占全省总播种面积的3 0 4 。所以该区农业发展状况，将 对全省农业水平的提高有相当重要的影响。 1 地势地貌 辽西地区处于蒙古高原向沿海平原过渡的低山丘陵区，区内群山起伏、沟壑纵横。本区 以辽宁省西部的努鲁儿虎山、枯岭山和医巫阈山为骨干，地势由两北向东南呈阶梯式下降，直 至渤海沿岸，其沿海则为狭长走廊。努鲁儿虎山为褶皱断块的侵蚀中山和低山，是辽河、大凌 河的分水岭，最高峰大青山的海拔高度为1 1 5 3 m ，主要在阜新至建昌一带。本区除西南部分 山势陡峻外，大部分是切割破碎的低山丘陵，平均海拔高度为4 0 0 7 0 0 m ，北侧较缓，南侧稍 陡，最高峰轿顶山的海拔为1 0 4 8 m 。医巫闾山位于阜新至锦州铁路以东地区，属侵蚀低山， 地势呈西北高、尔南低，是枯岭山和努鲁儿虎山的余脉，平均海拔2 0 0 5 0 0 m ，其高峰圣海山 为8 0 0 m 。本区山地丘陵间存在一些断陷盆地，以北大凌河及其支流所沟通，目前已呈现为宽 谷地。由于历史原因和特殊的地质地理背景，目前这一地区经济发展水平较落后，生态环境脆 弱，士地荒漠化及水十流失等十地资源退化现象极为严霓。 2 光热资源丰富 本区光热资源丰富，就其衡量光热的主导指标看，太阳的总辐射量为1 3 2 1 4 4 5 千 平 方公里，生理辐射为6 4 7 7 0 8 千 平方公里，为全省最高值，5 月为最大。光照时间匠， 辽西地区虚拟水战略研究 在光热资源丰富的条件下，一些重要的农产晶品质优于全省其他地区。然而，光热与水组合不 协调，光能转化率较低，一般仅为0 2 - 0 5 ，不足中部平原的1 2 。 3 水资源匮乏 本区干旱严重，供水矛盾突出，多年平均水资源量为6 3 2 5 1 0 8 m 3 ，人均水量2 3 9 9m 。， 亩均水量1 1 9 5 3 m3 ，人均及亩均水量均较低，经常遭受干旱威胁，是我省严重缺水地区。水 资源短缺直接影响工农业生产，曾出现3 6 万人和1 7 万头牲畜的饮水圃难，危及辽西贫困地区 人民的正常生活。水已经成为该地区经济发展至关重要的影响因素。 4 土地资源较丰富 本区土地资源从量上看比较丰富，在全省占有明显优势地位。人均土地8 3 亩，人均耕 地1 8 9 亩。人均土地和人均耕地均高山全省平均水平。但是，目前土地资源转化生产力水平 甚低。每亩耕地平均种植业收入为1 6 元，仅为全省水平的1 4 。辽西为低产区，亩产粮食1 0 0 1 5 0 公斤。 据土地资源生产力评级表明，在七地资源生产力八个等级中，土层深厚，保水保肥，无 限制因素，生产稳定旱涝保收的一级土地从总体上看基本上没有；对农业生产适麻性较强，有 潜力，对农业生产结构有一定选择性的二级土地面积较少，只占总土地面积的2 ，7 ；有侵蚀 和干旱威胁，对农业生产结构选择性较强的三级土地r 片总土地面积的1 2 ；土层薄，坡度较人 ( 1 5 。) ，片蚀严 重，沟蚀发生，气候条件差的五级土地面积较大，约占总面积的3 7 8 ；坡度( 2 5 。) ，或 剧烈侵蚀，或极强度侵蚀，土少石头多，十质瘠薄，气候条件差，仅适于牧业的土地占总土地 面积的2 1 _ 6 ；七、八级土地，土壤改良困难的土地占总土地面积的3 9 。 本区山地丘陵的土地类型，包括有针阔叶林棕壤低山地、针阔叶林棕壤丘陵地、油松针 叶林褐土丘陵地、耕地棕壤丘陵地、耕地褐土匠陵地、耕地棕壤岗地、耕地褐土岗地及耕地草 甸土谷地等。本区土地资源显示着暖温带温带半湿润气候条件的优越性，有利于棉花、花生和 粮食作物生长，对于发展林业和牧业来说，也有着起好的自然条件。 “七山一水二分田”的状况，决定了山地f 陵约占总面积的7 0 ，耕地所占的比例较小， 且大部分都遭受侵蚀，被分割为零星的小片土地，加之春季气候干旱，给农作物生长带来了一 定的困难。粮食亩产低于全省其他地区5 - 1 3 。辽西走廊的带状平原，则为本区产粮区，盛 产高粱、玉米，而与平原相毗连的丘陵地则是水果产区。 5 草场面积较大 本区草场资源量比较丰富，人均草场1 8 2 卣，高于全省平均水平0 8 4 亩1 1 7 倍。全区 天然草场面积约占全省的4 5 。从草场资源量的单因子上看是优势，但草场质量较低，天然草 场多为山地丘陵丘陡草场，占天然草场的8 1 6 。由于开发利用不合理，草场普遍退化，草群 盖度一般仅为2 5 3 0 ，草群平均高度一般只有1 5 2 5 c m ，平均每亩天然草场产草量几十公斤。 目前草场超载现象十分严重，彰武地区可以用的天然草场1 6 万公顷。早在1 9 8 2 年，草 场就超载5 4 ，到1 9 9 3 年，草场超载增加至1 0 2 ，现在的情况急剧恶化，超载量超过2 0 0 。 草场超载的直接危害将造成原生植被衰退，害草增加，沙丘裸露，草场严重退化。 6 野生植物资源 辽西地区地处长白、华北、蒙占植物区系交汇处，植被具有明显过渡性、混杂性和不稳 1 2 辽西地区虚拟水战略研究 定性。在西部建平、北票一带，由于气候旱化和过度放牧，破坏了土壤结构，适于中早性植物 生k 。在北部沙质平原盐化草甸土上，土壤盐渍化导致羊草盐生草甸植被出现。在科尔沁沙地 南缘，由于土壤沙化形成沙生植被。 本区约有野生植物资源1 3 0 科1 0 0 0 种，其中具有经济意义的野生植物1 1 4 科6 5 0 种。其 中药用类1 0 7 科5 6 4 种；油脂类4 3 科1 0 9 种；淀粉、酿造类1 8 科4 3 种，鞣科类2 4 科4 9 种； 芳香油类1 5 科5 1 种；土农药类2 7 科4 3 种。 7 海洋资源 本区海岸线长3 3 4 k m ，水域面积1 0 0 0 万卣，一5 1 0 米内的面积3 5 0 万亩，沿海滩涂4 7 万亩，其中可利片j 滩涂面积2 8 万亩。海洋生物和植物3 5 0 多种，其中鱼类年产量可达4 1 0 4 t 以上。海洋油气资源，己探明锦卅2 0 一2 凝析油气田和绥中3 6 1 油气田，油气显示良好。渤海 西部海域显示存在成群的油气富集带，发展海上石油远景可观。正在建设的锦州港和进行技术 改造扩建的锦州盐场将成为海洋的支柱产业。滨海城市一兴城正在开发建设中，有“第二个北 戴河”之称。 8 矿产资源品种多，分布分散 煤炭，保有储量2 2 1 0 4 t ，约占全省的3 2 ，其中阜新矿务局占本区的4 0 ，其次分布在 朝阳、锦州地区。 铁矿，保有储量2 4 1 0 4 t ，约占全省的1 9 。其中凌源保国铁矿保有储量占本区的4 1 其它分布在朝阳、阜新地区。 锰矿，本区是全省唯一产地，保有储量4 0 9 1 1 0 4t 。 铅锌矿，铅保有储量( 金属量) 6 6 8 1 0 4t ，约r 宁全省的1 8 6 ，分布在朝阳、葫芦岛地 区。锌保有储量( 金属量) 2 6 1 0 4 t ，约占全省的2 9 。 铜矿，保有金属量3 6 8 1 0 4t ，约占全省的1 5 3 。 铝矿，保有储量3 3 8 1 0 4 t ，约占全省的9 8 ，主要产在葫芦岛、朝阳等地。 金矿，保有金属量3 8 5 7 1 0 1 t ，水泥用石灰石4 6 6 8 l 矿t ，澎润土6 9 2 0 1 0 4 t ，分别占 全省的4 0 、2 2 和1 0 0 。 9 森林覆盖率较低，沙化土地面积大 辽西地区的森林覆盖率已由原来的5 0 以上，降至不足5 ，其中尤以朝阳为著。草场破 坏，植被较少，沙土裸露，干旱的气候和风沙的侵蚀，使已开垦的耕地沙化日益严重。形成了 “耕地沙化- $ 6 食产量降低一放弃耕地一再扩大耕地”的恶性循环。沙化土地日益增加，达到 1 7 3 万亩，占水土流失面积的2 0 以上。本区特别是朝阳地区生态环境是全省最脆弱地区，水 十流失面积是全省最大最严重地i 膏。 辽西北沙区位于辽西科尔沁沙地的南缘地带，这一地区为东西氏4 3 0 k m ，南北宽1 0 0 k m 的狭长地带，横跨辽西北的1 0 个县( 市) ，1 4 0 多个县镇，成为限制我省生态环境和经济发展的 瓶颈。近年米，通过政府的治理，取得了一定的成效，但沙化面积仍有不断增k 的趋势。尤其是 近些年，下早少雨的气候使科尔沁沙地成为我省春季沙尘暴天气和扬沙天气的主要沙尘源，直 接威胁全省生态安全。研究表明，沙地的形成并1 f “气候变异”而是不合理的“人类活动”所 带来的严重斤果。 综上所拆，辽西低山丘陵地区，j 地资源和光热资源比较丰富，人均土地利耕地均高出全 辽西地区虚拟水战略研究 省平均水平一倍半左右。草场面积大，但土地瘠薄，转化生产力水平低，草场质最差，载畜量 低。水资源不足，光热与水组合不协调，干旱频繁，影响农业生产，耕地亩均收入水平仅为全 省平均水平的1 4 左右。朝阳地区和辽西走廊水果资源较为丰富，也是全省苹果主要产区之一。 矿产资源品种较全，除少数矿种如钼、锰埋藏量较多分布较集中，多数矿种矿床储量较分散， 开采规模较小，但开发潜力很大。海洋资源突出的优势是辽西走廊沿岸海上油气比较乐观，已 开发投产的锦州2 0 1 和绥中3 6 1 预测石油储量比较丰富。经初步勘探辽东湾油气资源远景可 观，可望成为本区海洋支柱产业，海洋渔业和滨海旅游资源也具有相当的实力，开发潜力较大。 二、气象水文概况 1 气候与降水 该流域属中纬度地区，虽依山傍海，但由于受山东半岛、辽东半岛的夹峙及东部山地的阻 隔，切断了与太平洋的联系，大大消减了海洋的作用，大陆性气候比较明显。夏季受东南海洋 吹来偏南的季风，高温多雨，雨热同期。冬季受蒙古和西伯利亚冷气团影响，偏北的季风频频 南v ，全区普遍干燥，年均温5 - 1 0 。c ，从西南向北递减。年内气温1 月最低一2 8 。c 。年内气温 7 月最高4 1 8 c 。多年平均无霜期1 7 0 d 左右，初霜多见于9 月末1 0 月初，终霜一般在3 月末 4 月初。 该流域内多年平均降水日数6 0 一7 0 大，多年平均降水量5 0 0 6 5 0 m m 之间，且由东南向西 北递减。受气象因素和自然地理条什的影响，降水量的年际变化和年内分配都极不均匀，著异 很大。丰枯年的年降水量相差悬殊。如兴城站丰水年( 1 9 4 9 ) 降水量为1 2 2 0 6 m m ，而枯水年 ( 1 9 5 2 ) 为3 3 4 7 m m ，相差3 5 倍。义如朝阳站丰水年( 1 9 6 9 ) 降水量为6 9 2 8 m m ，而枯水年( 1 9 3 1 ) 仅为2 7 5 2 m m ，相差2 5 倍。 降水量年内分配不均更为明显，由于受大气环流变化的特点，降雨主要集中在6 - 9 月， 7 - 8 月最多。据近3 0 年雨量资料统计，卜5 爿降雨量占全年雨量的1 5 ，6 - 9 爿占全年的7 5 ， l o 1 2 月占全年的1 0 。 暴雨在地区上分布与地形的关系很密切，暴雨中心多发生在松岭和医巫闾山的迎风坡。不 同的天气系统，在有利地形配置下形成不同区域型暴雨。如华北气旋常在松岭以西的山区形成 暴雨中心。台风系统和硝风槽的共同作用往往在松岭以东的丘陵地区形成暴雨，在大凌河中上 游产生大暴雨。 2 蒸发 蒸发是流域内水量的主要损失途径。根据锦州站鸟金塘水库近3 0 年的观测资料统计，多 年平均水面蒸发量1 7 2 0 1 8 1 0i n l t l 之间，蒸发量的年际变化较人，历年最大为2 3 8 6 2 m m ，最 小为1 3 9 4 8 m m 。蒸发量年内分布不均，春季4 - 6 月蒸发量最大，占全年4 5 左右，5 月份晟 大，最大月蒸发量为4 6 9 2 m m ，1 月蒸发量最小，最小月蒸发量为1 9 0 m m ，占全年的2 1 。 3 径流 该研究区径流比较丰富，水量的年内和年际变化大。径流量的年内分配主要受降水的影响， 分布趋势与降水基本一致，全年水量集中在78 月份，最小径流由丁受到春汛的影响一般出现 在5 爿份。径流量年内分配不均匀对该地区t 农业生产影响很大，汛期造成洪涝灾害，而春秋 季少雨形成干旱，对农业生产极为不利。 年径流量的年际变化较大，以兴城为例，最火年径流昔达3 7 2 8 1 0 8 m 3 ，发生在1 9 6 9 年， 1 4 辽西地区虚拟水战略研究 最小年径流量仅为0 1 0 6 4 1 0 m 3 ，发生在1 9 5 8 年。最大径流量为最小径流量的3 5 倍。 4 主要河流及其污染现状和原因 ( 1 ) 主要河流有：大凌河、小凌河、老哈河及其支流、兴城河、六股河、烟台河、狗河、 石河等，均独流汇入渤海。 大凌河是面积最大的河流，有老虎山河、凉水河、斗亡牛河、西河四条较大的支流。这几条 支流均发源于努鲁儿虎山的南麓，各条支流均为山区性河流，坡陡流急。在大凌河干流义县上 游修建的白石水库，对洪水洪峰起到调节作用。大凌河含沙量最大，年最大输沙量9 7 5 0 1 0 4 t ， 主要集中在6 、7 、8 三个月。年最小输沙量7 9 7 1 0 4 t 。主要集中在1 2 、1 、2 月。 小凌河支流女儿河在锦州市区汇入干流，在支流女儿河中游修建了乌金塘水库，起到了和 干流错峰的作用。 六股河中下游有黑水河、王宝河两条支流汇入，王宝河有龙屯水库控制，坡陡流急。 ( 2 ) 主要河流污染现状 辽西的大、小凌河水质污染较重，锦州段是污染最为严重地区。2 0 0 0 年大凌河6 个监测 断面、3 个水期，v 类水质标准超标率达6 6 7 。主要支流细河、虻牛河、凉水河、小凌河劣 v 类河段占监测河段的4 2 9 。大、小凌河的锦州段是污染最重河段。大凌河2 0 0 0 年丰水期 西八千断面c o d 超出v 类标准1 5 1 倍，为辽宁省超标最为严重河段。小凌河锦州段2 0 0 0 年3 个水期断面均为劣v 类水质。 大凌河水质污染问题已经严重影响了沿岸地r 水源，使两岸农村居民的饮水受到污染。同 时也严重影响了白石水库的水质，使之达不到集中式生活饮用水源标准。流经朝阳、锦州、阜 新3 市市区的大凌河、细河河段均为劣v 类水体，严重影响了城市水环境安全。进入农田、排 入海洋的受污河水，又污染了农田和沿海滩涂的水产养殖。 ( 3 ) 主要河流污染的原因 城镇污水排放是流域水污染的首要原因：大、小凌河流域的水资源匮乏，河流环境容量 过低。污水处理设施相对滞后，使未经处理的城镇污水直接进入河道，造成流域的年均污径比 达8 6 7 。 由于集中接纳了过多的城市污水，使河流水质显著恶化。如大凌河朝阳段，9 0 的城市污 水集中进入大凌河，造成大凌河朝阳河段严重污染。大凌河支流细河在阜新城市排污的影响下， 已成为城市的排污沟。大、小凌河锦州段也同样受到锦州城市排污的影响，污染严重。 重点工业企业成为污染防治重点：位于锦卅城郊的金城造纸厂2 0 0 0 年排放的c o d 占 大凌河水系工业c o d 排放总量的7 7 ，r 锦州c o d 排放总量的9 2 。朝阳造纸厂2 0 0 0 年c o d 排放量占朝阳县c o d 排放总量的8 0 。 水土流失加剧了流域污染程度：大、小凌河流域是辽宁省水士流失最为严重的地区。锦 州、阜新、朝阳、葫芦岛4 市水土流失面积占土地面积的4 5 5 ，占全省水十流失总面积的4 9 3 。 严重的水土流失不仅使土地贫瘠，也使十壤中的氮、磷及农药、化肥等化学品随之进入河流， 造成河流水质的污染。 未来的2 0 年，辽西大、小凌河流域城镇污水和污染物排放量将明显增加。预计2 0 1 0 年和 2 0 2 0 年流域城镇污水年排放量分别达到4 4 1 1 0 8 一和5 0 3 1 0 8 m 。，比2 0 0 0 年增加1 5 1 和 3 1 3 。c o d 年排放量分别达到1 9 4 1 1 0 1 t 雨i2 3 0 4 1 0 4 t ，比2 0 0 0 年增加2 11 和4 37 3 。 辽西地区虚拟水战略研究 大、小凌河水质污染的形势不容乐观。工业排污虽有所控制，但污染控制的不确定性增加，难 降解污染物的影响短期内难以消除。今后一段时间，大、小凌河受干旱少雨的影响，水土流失 严重，加之沿岸城镇排污量不断增加等，改善河流水质环境的难度加大。 5 地下水类型及富存程度 ( 1 ) 松散岩类孔隙水 此类地下水主要分布在辽西山区河谷平原的第四系松散层中。含水层为砂、砾石、卵石等， 其含水层厚度变化很大。山区河谷平原含水层的颗粒粗大，但厚度较薄，多呈潜水特征。以辽 西的人、小凌河及辽北地区辽河东侧支流的河谷为含水丰富，含水层较厚，颗粒粗人。 辽西的大、小凌河及辽河东侧支流寇河、清河、柴河等河流的平原河谷，属冲积、洪积层 孔隙潜水，其含水层厚度在主河谷下游地区为1 0 4 0 m ，上游地区为2 - 6 m ，为砂砾及砾卵石， 地下水埋深于近河地带为卜3 m ，远河地带则为3 - l o m ，单井开采量2 0 0 0 3 0 0 0 t 日。其次级 支流的河谷如牛亡牛河、老虎山河、西河等河流的河谷平原的含水层为4 - l o m ，最大达2 0 2 5 m ， 为砂砾卵石，单井开采量5 0 0 2 0 0 0 t 日，为低矿化淡水，水化学类型为重碳酸钙、钙镁型。 辽西沿海诸河如石河、狗河、六股河、五里河等的河流谷地平原为冲洪积及海积平原。其 含水层厚度为2 - 1 5 m 。岩性为砂砾，中粗砾，近海变细，地下水埋深卜5 m ，富水性不均一， 单井开采量1 0 0 0 2 0 0 0 t 目。地下水在河谷区为低矿化淡水，水化学特征为重碳酸钙、钙镁型。 在滨海河口区矿化度增高，达l g l 以上，水化学特征为重碳酸氢化物钠型。 ( 2 ) 碳酸盐岩裂隙岩溶水 裂隙岩溶水主要赋存于寒武、奥陶系灰岩、白云质灰岩、震旦系中下统灰岩以及辽河群大 石桥组大理岩地层中。岩石的富水程度差异较大，主要受岩溶、裂隙发育程度、地质构造以及 补给条件等控制。大体可划分为两种，一为水量丰富的裂隙溶洞水，为寒武、奥陶系灰岩岩 溶发育，大泉集暗河多有出现，一般泉流量5 1 0 ，此类裂隙岩溶水主要分布在辽砖的锦州、 朝阳等地。二为水量中等裂隙岩溶水，赋存于震日系灰岩及大石桥组大理岩中，裂隙岩溶较为 发育，泉涌量一般为卜1 0 ，单井开采量1 0 5 0 0 删，其矿化度一般小于0 5 鲫，属重碳酸钙、 钙镁型淡水。 ( 3 ) 碎屑岩类孔隙裂隙水 主要赋存在侏罗系、白垩系、石灰二迭系、第三系的砂岩、砾岩、砂砾岩夹页岩及火山岩 类地层。一般泉流量为0 0 5 0 3 l s ，为水质较好的低矿化水，水化学特征为重碳酸钙、钙钠 型。在向斜单斜构造盆地内，例如北票、朝阳、阜新、昌图等地的深部