（水文学及水资源专业论文）黄河下游引黄供水规模变化及影响因素分析.pdf

中文摘要 论文题目：黄河下游引黄供水规模变化及影响因素分析 学科专业：水文学及水资源 研究生：王宏乾 指导教师：李占斌教授 解建仓教授 摘要 签名： 签名： 签名： 妞晦移 黄河下游引黄灌区引黄供水量自2 0 世纪9 0 年代以来呈不断下降趋势， 而灌溉面积呈上升趋势。本论文在占有大量资料的基础上，分析了引黄规模 减小的原因，认为主要原因在于：( 1 ) 引黄供水量逐年减小；( 2 ) 灌溉水利 用系数逐渐提高：( 3 ) 灌区当地水资源利用量有所增加。 黄河河道来水量变化是黄河下游引黄供水规模减少的主要原因，特别是 灌溉季节，不能适时适量引用黄河水，致使引黄供水规模减少。研究表明， 黄河下游农业灌溉是补充灌溉，降雨量与农业需水呈负相关关系，9 0 年代以 来，下游灌区降雨量有增加的趋势，致使引黄水量下降。同时，调水调沙对 河床冲刷，造成河床刷深，引水能力下降。此外，由于调水调沙末期没有考 虑灌区引水渠淤积的拉淤、冲刷问题，造成引水渠淤积，有些灌区无法正常 引水。 论文应用多元回归分析方法对河道断面实测径流量、当地水资源利用量、 降雨量、灌溉面积与弓i 黄供水规模进行了分析。与引黄供水规模关系密切的 因素有河道径流量和当地降雨量两项，进一步分析表明，二者对引黄供水规 模的影响程度相当。 通过专家评分，建立了引黄供水规模层次分析模型，运用德尔菲法对各 项因素的相对重要程度进行了赋分，构造了比较判断矩阵。计算确定因素层、 指标层的相对权重。认为主要影响因素依次为径流量、当地降雨、河道情况、 当地水资源利用量和涵闸引水能力。 在分析供水规模及其影响因素的基础卜，论文提出直供到户供水模式、 调整小浪底运行方式、用水户参与管理、扩大非农业供水量、逐步提高水价 等关于提高引黄供水效益的若二f 建议。 关键词：黄河下游引黄灌区：供水量：灌溉面积；层次分析法：供水效益 墨查! ! 墨 一一一 t i t l e ：s t u d yo nt h ew a t e rs u p p l ys c a l ev a r i a t i o n a n di t si n f l u e n c i n gf a c t o r si nt h el o w e r y e l l o wr i v e r m a j o r = h y d r o l o g ya n dw a t e rr e s o u r c e s n a m e ：h o n g q i a nw a n gs i g n a t u r e ：型：驾型：沈b s u p e r v i s o r = p r o f z h a n b i nl i s i g n a t u r e ： p r 。f - j i a n c a n gx l e s l g n a t u r e ：弩 a b s t r a c t s i n c et h e9 0 si nt h e2 0 t hc e n t u r y ，t h ew a t e rs u p p l i e ss h o wt h et r e n do f d e c r e a s ea n di r r i g a t i o na r e ai n c r e a s i n gi nq u o t ey e l l o wr i v e rw a t e r i r r i g a t i o na r e ai nt h el o w e r y e l l o wr i v e r o nt h eb a s i so ft h el a r g eq u a n t i t y o fd a t a ，t h er e a s o nw h yt h es c a l eo fd i v e r s i o ni sd e c r e a s i n g ，i tm a i n l yi s ( 1 ) w a t e rs u p p l yf r o mt h ey e l l o wr i v e ri sd e c r e a s i n gy e a rb yy e a r ( 2 ) t h e c o e f f i c i e n to ft h ei r r i g a t i o nw a t e ru s ei si m p r o v i n g ，( 3 ) w a t e rr e s o u r c e s f r o mt h el o c a la r e ai n c r e a s e s i n f l o wv a r i a t i o no ft h ey e l l o wr i v e ri st h em a i nr e a s o nf o rt h es c a l e d e c r e a s ei nd i v e r s i o ni nt h el o w e rr e a c h e s e s p e c i a l l yt h ei r r i g a t i o ns e a s o n ， u n a b l et od i v e r ta tt h es u i t a b l et i m ea n dq u a n t i t yr e s u l t st ot h ed i v e r s i o n s c a l ed e c r e a s i n g t h er e s e a r c hs h o w st h a tt h ea g r i c u l t u r ei r r i g a t i o ni st h e s u p p l e m e n t a r yi r r i g a t i o n ；t h er a i n f a l li si n v e r s e l yp r o p o r t i o n a lt ot h ew a t e r n e e d si na g r i c u l t u r e s i n c et h e9 0 s 。t h er a i n f a l l s h o w st h et r e n d so f i n c r e a s i n g ，w h i c h l e a d st ot h ew a t e rd i v e r s i o nf r o mt h ey e l l o wr i v e r d e c r e a s i n g ，a tt h es a m et i m e ，t h ee x p e r i m e n to fa d j u s t i n gw a t e ra n dt h e s a n dr e l a t i o nl e a d st ot h er i v e rb e de r o s i o na n dt h ed i v e r s i o nc a p a c i t y r e d u c e i na d d i t i o n ，b e c a u s eo fn o tc o n s i d e r i n gt h es i l tr u s ho u ta n de r o s i o n i nt h ec h a n n e lo ft h ei r r i g a t i o na r e aa tt h ee n do ft h ee x p e r i m e n t ，d i v e r s i o n c h a n n e li ss i l t e da n ds o m ec h a n n e lc a n n o tb ed i v e r t e d t h i sp a p e ra d o p t st h ea n a l y s i sm e t h o do fm u l t i v a r i a t er e g r e s s i o na n d a n a l y s e st h em e a s u r e d f l o w ，t h ew a t e rr e s o u r c e su t i l i z a t i o n ，t h er a i n f a l l ， i r r i g a t i o na r e aa n dw a t e rs u p p l ys c a l ef r o mt h ey e l l o wr i v e r t h ef a c t o r s i 西安理工大学硕士学位论文 w h i c ha r ec l o s et ot h ew a t e rs u p p l ys c a l ea r et h ed i s c h a r g ea n dr a i n f a l lo f t h el o c a la r e a t h ef u r t h e ra n a l y s i ss h o w st h a tt h et w oi n f l u e n c e st h ew a t e r s u p p l ys c a l ee q u a l l y t h r o u g ht h ee x p e r te v a l u a t i o n ，t h es t e pa n a l y s i sm o d e lo fw a t e rs u p p l y s c a l ei sb u i l d u s i n gd e l p h im e t h o d ，la s s i g nm a r kt oe a c hf a c t o ra c c o r d i n g t oi t sr e l a t i v ei m p o r t a n c e ，c o n s t r u c tt h ec o m p a r i s o n sa n dj u d g em a t r i xa n d d e t e r m i n et h er e l a t i v e i m p o r t a n c e o ff a c t o rs t r a t i f i c a t i o na n di n d e x s t r a t i f i c a t i o n i na u t h o r so p i n i o nt h em a i nf a c t o r sb yo r d e ra r ed i s c h a r g e ， r a i n f a i ii nt h el o c a la r e a ，t h ec h a n n e ic o n d i t i o n 。i o t a lw a t e rr e s o u r c e s u t i l i z a t i o na n ds l u i c ed i v e r s i o nc a p a c i t y o nt h eb a s i so ft h ew a t e rs u p p l ys c a l ea n a l y s i sa n di t s i n f l u e n c i n g f a c t o r s ，t h i sp a p e rp r e s e n t e ds o m ea d v i c ea b o u ti m p r o v i n gw a t e rs u p p l y e f f i c i e n c ys u c ha st h ed i r e c ts u p p l yt ou s e rp a t t e r n s ，a d j u s t i n gx i a o l a n g d i r u nm o d e ，m a n a g e m e n ta n t i c i p a t i o no ft h eu s e r ，b r o a d e nt h en o n - a g r i c u l t u r e w a t e rs u p p l ya n di m p r o v et h ew a t e rp r i c eg r a d u a l l ya n ds oo n k e yw o r d s ：i r r i g a t i o na r e 。ai nt h el o w e ry e l l o wr i v e r ；a m o u n t ss u p p r y i n g w a t e r ；i r r i g a t e da r e a ；a h p ；w a t e rs u p p l yb e n e f i c i a lr e s u l t 2 独创性声明 秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明：本人所呈交的学位论文是我个 人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同志对本文所论述的工作和成 果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。 本论文及其相关资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任 论文作者始监声扣习日 l 学位论文使用授权声明 、二。文 本入丝：丝：錾1 盗导师的指导下创作完成毕业论文。本入已通过论文的答辩，并 已经在西安理工大学申请博士硕士学位。本人作为学位论文著作权拥有者，同意授权 西安理工大学拥有学位论文的部分使用权，即：1 ) 已获学位的研究生按学校规定提交 印刷版和电子版学位论文，学校可以采用影印、缩日】或其他复制手段保存研究生上交的 学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编人有关数据库进行检索；2 ) 为教学和 科研目的，学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆、资料室 等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。 本人学位论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权西安理工大学研究生郝办 理。 ( 保密的学位论文在解密后，适用本授权说明) 论文作者签名：邀导师签名： 4 i 、 缄c 7 序珀劲 第一章绪论 1 绪论 1 1 研究背景 黄河下游引黄灌区地处黄淮海平原，土地平坦、人口稠密、经济发展迅速，是我国重 要的粮棉油生产基地和能源化工基地，对我国社会经济的发展具有重要地位和作用。 建国以来，黄河下游引黄灌溉事业得到了长足的发展。1 9 5 0 年在山东利津建成秦家 嘴引黄闸，1 9 5 2 年在新乡建成人民胜利渠大型引黄灌溉工程，从而揭开了黄河下游河南、 山东两省大规模引黄灌溉的序幕。1 9 6 5 年恢复引黄灌溉后，黄河下游灌区引黄水量逐年 增加，灌溉范围不断扩大，灌溉效益逐年提高。目前已建成万亩以上引黄灌区9 8 处，其 中河南2 6 处，山东7 2 处；左岸4 2 处，右岸5 6 处，为黄河下游两岸的经济发展起到了巨 大的推动作用。 但进入9 0 年代以来，受多种因素影响，引黄水量逐年减少，平均引黄8 9 3 5 亿3 ( 1 9 9 0 2 0 0 3 ) ，比8 0 年代后期减少2 5 6 ，引黄灌溉面积也开始逐步萎缩。特别是近 十年以来，黄河下游引水量逐渐减少，引黄灌溉面积萎缩已成为普遍现象。引水量逐年减 少，不仅水费收入受到了一定影响，工程效益衰减，而且对灌区农民增产增收和国家的粮 食安全带来了不稳定因素。 针对目前下游灌溉供水存在的问题，如何简化或减少灌溉供水和水费收缴的中间环 节，降低供水成本，改善水费计收与使用办法，减少农民的水费负担，提高灌溉效益，正 确兼顾供水与用水户的权益，是非常值得探索和研究的闯题。 因此对黄河下游灌区现状进行研究，摸清引黄供水规模变化及其影响因素，并提出相 应的对策，对引黄供水的发展具有十分重要的意义。 1 2 研究的目的意义 黄河下游引黄灌区是我国最大的连片自流灌区，建国以来，黄河下游引黄灌溉事业得 到了长足的发展，目前已建成引黄灌区规划土地面积6 4 0 8 万h m ，耕地面积3 8 9 1 万h m ， 设计灌溉面积3 5 7 9 万h d ，涉及豫、鲁两省1 6 个地( 市) ，受益人口5 2 7 1 万。进入9 0 年代以来，受多种因素影响，黄河下游引黄供水量呈不断下降趋势，由9 0 年代初期的 1 0 0 4 3 亿m 3 减少到2 0 0 3 年的6 1 1 2 亿m 3 和2 0 0 4 年的4 7 5 6 亿m 3 。其中，河南和山东两 省农业用水量分别由9 0 年代初的2 5 。5 3 亿m 3 和6 8 5 8 亿一下降到近年来的1 3 8 4 亿m 3 和3 3 1 3 亿时，下降达5 0 。 针对黄河下游引黄供水量持续下降，供水效益不断衰减的情况，本论文进行了“黄河 下游引黄灌溉供水规模变化及影响因素分析”研究，以摸清引黄供水各环节存在的主要问 题和影响因素，提出相应对策及建议，寻求引黄事业的新突破，保证供用水部门的自我维 西安理工大学硕士学位论文 持和良性运行，提高供水效益，为黄河下游引黄灌溉事业的长足发展提供宏观指导及科学 依据。 1 3 相关领域研究现状 黄河下游引黄灌区绝大部分水量用于农业灌溉，但是由于多方面的原因，近年来黄河 下游引黄灌溉规模呈递减趋势。但是，灌区灌溉定额并没有下降趋势。由此造成当地水资 源利用量的增加。针对黄河下游引黄灌溉状况以及引黄规模的变化等问题，许多学者从不 同方面进行了研究，并提出了建设性的意见和建议。 灌溉模式是影响灌溉需水量的一个主要方面。黄河下游引黄灌溉模式的发展是不断变 化的，从单一自流灌溉灌排分设型开始，根据各灌区的实际情况逐步产生和发展为适合当 地灌溉需要的各种灌溉模式，如提水灌溉、引黄补源、井渠结合等灌溉等王延贵等 把引黄灌溉分成了9 种不同模式 黄河下游引黄灌区发展了各种各样的灌溉模式为黄河两岸的工农业生产发挥了重要 作用，但是随着引黄灌溉的不断发展，有的灌溉模式继续发展，有的则逐渐被淘汰。根据 灌区的实际特点也可以同时采用不同的灌溉模式。同时，由于黄河下游河水含沙量较高， 泥沙处理问题较为严重。 王延贵等n 1 认为，黄河防洪与引黄灌区泥沙处理相结合具有重要的双重战略意义。 黄河河务部门在淤临淤背和淤筑相对地下河方面取得了丰富的经验，但如何有效地与灌溉 相结合仍需要深入研究。 李英能“1 在分析黄河流域灌溉农业特点的基础上，针对渠灌区、井灌区、井渠结合 灌区、抗旱灌溉等提出了各自的灌溉农业节水技术模式。并指出黄河下游引黄灌区存在的 主要问题在于缺乏水资源的统一规划、调度和管理、农业节水政策不健全、投入保障机制 不完善以及存在不合理的产业经济结构。 黄河水利科学研究院“综合黄河下游引黄输水工程和田问工程的适宜节水潜力，计 算认为黄河下游引黄灌区适宜节水潜力为2 8 5 亿m 3 ，其中河南省引黄灌区适宜节水潜力为 8 7 亿矿，山东省引黄灌区适宜节水潜力为1 9 8 亿疗。通过对田间节水和输水系统节水潜力 的分析，认为黄河下游引黄灌区节水改造应首先考虑输水渠道衬砌，同时重视田问改造。 通过采用节水制度、畦田改造和种植结构调整，可以减小灌溉定额，提高田问水利用系数。 中国水利水电科学研究院嘲对宁夏青铜峡灌区人工一自然水循环机制及各耗水类型 的耗水机理进行了分析研究，分析了区域耗水量影响因素的时空变异规律，并针对以往区 域耗水量研究的不足，将供水系统、耗水系统和摊水系统相结合，在供水系统方面同时考 虑引黄水、降雨、地下水以及山前侧渗等的联合供水；在耗水方面同时考虑从用水消耗角 度的农业耗水、工业耗水、生活耗水、生态耗水外，还考虑灌区的非农业用水消耗量：排 水系统同时将渠道退水、田间排水、山洪排泄以及工业生活排污水等联合考虑。从各个水 量消耗过程入手，以不同类型耗水系统的水平衡机制和灌区尺度水循环要素标定为突破 2 第一章绪论 口，考虑大气能量平衡、地表水供水平衡、土壤水平衡、地下水平衡，通过蒸发、入渗以 及单元问的水量水平交换将各个平衡系统统一联系起来，建立了一套基于四水转化的区域 耗水量计算模型，并选择宁夏青铜峡灌区为研究对象，详细计算了该灌区2 0 0 4 年的耗水量。 中国水利水电科学院，黄河水利科学研究院和武汉大学“在大量调查和掌握相关数 据的基础上。以定量分析为主导，全面结合遥感、地理信息系统等新技术手段，对宁夏弓f 黄灌区生态耗水问题进行了深入细致的研究。系统地提出了灌区周边生态适宜用水量、灌 区保持土壤脱盐的水量合理排引比值，同时通过地下水模拟提出了灌区适宜节水强度的推 荐方案。 在区域耗水量的计算方法方面，目前国内外普遍采用“能量平衡一空气动力学综合 法”。e l l n l a f l 在1 9 4 8 年将能量平衡原理和空气动力学原理结合起来，首次提出著名的p e n m a n 公式，它是以下垫面能量平衡和湍流运动规律为依据。结合遥感表面温度技术来测量和计 算水面蒸发、裸地和牧草蒸发的公式。此后，p e n m a n 在1 9 5 3 年又提出植物单叶气孔的蒸 腾计算模式。c o v e y 在1 9 5 9 年将气孔阻抗的概念推广到整个植被冠层表面。h o n t e i t h 于 1 9 6 5 年在p e n m a n 和c o v e y t 作的基础上提出了冠层蒸散计算模式，即著名的p e n ma n - m o n t e i t h 公式( p - m 公式) 。 ，( 兄一g ) + j d 。c p d 。， a 【a + r o + r o ) 式中，a 为温度饱和水气压关系曲线上在平均温度r 处的斜率，k p a o f ：胄。为 净辐射量，m j 矿d _ i ；g 为土壤热通量，m j m 吨d - 1 ：以为空气的密度，k g m - ；c 。 为空气的定压比热，埘k g 。f 1 ；a 为水的汽化潜热，埘k g 一；6 为实际水蒸 气压与饱和水蒸气压的差值，k p a ；，为空气湿度常数，k p a 。c - 1 ；为空气动力学阻 抗，酊1 d ；为植物群落阻抗，m - d 。 该公式引入表面阻力参数来表征作物生理过程中叶面气孔及土壤水对作物腾发量的 作用，表面阻力包括作物冠层叶面阻力和表层土壤阻力，主要受气象因素、作物种类以及 土壤水分状况影响。而且p c n m a n - - m o n t e i t h 公式全面了考虑影响蒸散的大气物理特性和 植被的生理特性，具有很好的物理依据，能比较清楚地了解蒸散的变化过程及其影响机制， 为非饱和下垫面蒸散的研究开辟了新的途径，现已得到了广泛研究与应用。但是，这种模 式将作物冠层和土壤看成一层，只能在地表完全覆盖条件下才能适用，而且很难将植物蒸 腾和土壤蒸发分开计算。 1 9 8 5 年，s h u t t l e w o r t h 和w a l l a c e 等1 、c h o u d h u r y m o n t e i t h 1 将植被冠层，土壤 表面看成两个既相互独立，又相互作用的水汽源，并引入冠层阻力和土壤阻力两个参数， 建立稀疏植被的蒸散模型，简称双源模型或s - w 模型。一些学者用不同地区、不同冠层类 型的资料对双源模型进行了验证，如l a f l e u r 等“1 用亚北极地湿地的资料验证模型，发 现模型模拟结果很好n i c h o l s 等i l o is t a n n a r d “1 1 用双源模型计算半干旱草地野生灌木 的蒸散，认为双源模型的结果比“大叶”模型有明显改善。t o u r u l a 等“”用双源模型计 西安理工大学硕士学位论文 算大麦生长期农田蒸散量，结果与实测结果相当一致。 由于s - w 形式的双源模型不能区分计算土壤蒸发和冠层蒸腾，- t a s s m a n “”、k u s t a s “” 在双源模型的基础上，引入了土壤波文比这个参数，建立能分开土壤蒸发和冠层蒸腾的蒸 散模型，然而土壤波文比难以确定。不便于推广应用。1 9 9 8 年世界粮农组织( f a o ) 将p e m a n - - m o n t e i t h 公式进一步改进成参考作物腾发量的计算公式。为目前普遍采用的计算区域 耗水量的方法。 1 4 研究的内容及技术路线 1 4 1 研究的主要内容 本论文以黄河下游引黄灌区为研究对象，在总结现有引黄灌区资料的基础上，先后赴 河南山东典型引黄灌区进行重点调查，采用现场调查、座谈、闯卷发放、表格填写等方式， 调查收集典型灌区水源条件、工程状况、灌溉情况、管理体制、水价计收、经济结构、发 展模式、农户灌溉收益等相关资料。分析引黄规模变化的现状及其影响因素，本论文引入 多元统计分析和层次分析法，并建立相关的模型。主要研究内容包括： ( 1 ) 黄河下游引黄灌区现状； ( 2 ) 引黄供水及灌溉规模变化： ( 3 ) 供水水源和工程条件； ( 4 ) 引黄供水管理； ( 5 ) 引黄供水影响因素重要性评判。 ( 6 ) 提出结论和建议。 1 4 2 采取的技术路线 本论文从分析引黄灌区实际情况入手，首先建立整体研究框架，明确需要解决的问题， 将问题划分为有区别相对独立的子问题，然后研究各个子问题，最后将子模块连接建立完 整的研究系统。分析引黄灌溉规模变化原因和影响因素。提出提高引黄供水效益的途径。 采取的技术路线如图1 1 所示。 4 第一章绪论 图1 - i 技术路线图 f i g 1 - it e c h n o l o g yr o u t ed i a g r a m 西安理工大学硕士学位论文 2 黄河下游引黄灌区现状 2 1 灌区范围与规模 黄河下游引黄灌区是指从桃花峪到入海口之问以黄河干流水量为灌溉水源的灌区，涉 及河南、山东两省沿黄地区。位于东经1 1 3 0 2 4 1 1 8 。5 9 、北纬3 4 。1 27 3 8 。0 2 之 间，在黄河两岸沿河道走向呈条带状分布。 目前，黄河下游河南、山东两省共建成万亩以上引黄灌区9 8 处，其中百万亩以上特 大型灌区l l 处，3 0 1 0 0 万亩大型灌区2 6 处，3 0 万亩以下中型灌区6 1 处。引黄灌区规 划总土地面积6 4 0 7 6 k m 2 ( 河南1 9 9 7 3 k m 2 、山东4 4 1 0 3 k m 2 ) ，耕地面积5 8 3 6 万亩( 河南 1 9 4 4 万亩，山东3 8 9 2 万亩) 。总设计灌溉面积5 3 6 9 万亩( 河南1 8 1 7 万亩、山东3 5 5 2 万 亩) ，其中正常灌溉面积3 6 7 8 万亩( 河南1 0 6 3 万亩、山东2 6 1 5 万亩) ，补源灌溉面积1 6 9 1 万亩( 河南7 5 4 万亩、山东9 3 7 万亩) 。有效灌溉面积3 2 2 1 万亩( 河南6 3 5 万亩、山东 2 5 8 6 万亩) ，实灌面积达到1 9 7 5 万亩“”。黄河下游引黄灌区基本情况详见表2 一1 表2 - - 1 黄河下游引黄灌区基本情况表单位：万亩 t a b 2 - 1c o n d i t i o no ni r r i g a t i o na 啪o f t h el o w e ry e l l o wr i v e r 不同规模灌区数量土地面积耕地设计灌溉面积 岸别省份有效灌溉面积 特大型大型中型合计 ( k m 2 )面积 正常补源合计 左岸 o7l l1 81 0 8 8 6 1 0 6 2 5 5 34 4 l9 9 53 8 7 右岸 2l589 0 8 78 8 25 1 03 1 38 2 32 4 8 河南 合计 281 62 61 9 9 7 31 9 4 41 0 6 37 5 4 1 8 1 7 6 3 5 左岸 651 32 42 6 1 3 92 2 5 91 7 4 33 3 32 0 7 61 5 5 1 右岸31 33 2 4 81 7 9 6 41 6 3 38 7 26 0 4 1 4 7 61 0 3 5 山东 合计 91 84 57 24 4 1 0 33 8 9 22 6 1 59 3 73 5 5 22 5 8 6 黄河下游 l l2 66 l9 86 4 0 7 65 8 3 63 6 7 81 6 9 15 3 6 93 2 2 1 黄河下游引黄灌区横跨黄河、淮河、海河三大流域，涉及河南省的焦作、新乡、郑州、 开封、商丘、濮阳、鹤壁、安阳，山东省的菏泽、济宁、聊城、滨州、德州、泰安、济南、 淄博、东营共1 7 个市( 地) 8 6 个县( 区) 。受益县土地总面积9 2 0 万k m 2 ，其中黄河流 域面积1 4 5 万k m 2 ，淮河流域面积2 7 5 万k m 2 ，海河流域面积3 8 l 万k m 2 ，其它流域面 积1 1 8 万k m 2 ”。 2 2 自然地理情况 黄河下游引黄灌区属暖温带半湿润季风气候。年平均降水量在5 1 0 7 9 0 r n m 之间， 其中6 9 月降水量占全年降水量的6 5 8 0 ，冬春季雨雪稀少，春旱现象十分普遍。弓 6 第二幸黄河下游引黄灌区现状 黄灌区降水量的总体趋势是：地理位置上南部灌区高于北部灌区，沿黄河流向逐渐减少 地理位置靠南的郑州、开封、商丘等市所属灌区，年降水量为6 3 0 7 9 5 m m ，而位于最北 端的东营市所属灌区降水量在5 5 0 5 9 0 m m 。灌区多年平均蒸发量为1 1 0 0 1 4 0 0 m m ，年 平均气温为1 2 2 1 4 7 ，日照小时数为2 2 0 0 2 7 5 0 h 黄河下游引黄灌区大多位于黄河冲积平原，地形平坦，微地貌复杂。岗、坡、洼相闻。 地面高程沿黄河流向逐渐降低，海拔由河南段的9 0 多米一直下降到山东段的几米。地面 坡降沿黄河流向、距黄河河道由近到远逐渐减少，从l 2 0 0 0 一直到l l o o o o 以下。 黄河是流经黄河下游引黄灌区的最大河流和主要水源。此外，流经灌区内部及边缘的 河流还有黄淮海三大水系的几十条河流，其中较大的河流有1 5 条，分别是左岸的卫河、 天然文岩渠、金堤河、徒骇河、德惠新河、马颊河、漳卫新河，右岸的贾鲁河、惠济河、 东鱼河、万福河、洙赵新河、梁济运河、大汶河、小清河等。 2 3 社会经济状况 据当地地方年鉴统计1 2 1 2 0 0 3 年黄河下游引黄受益县总人口为5 2 7 1 万人，平均人 口密度5 7 3 人艋2 。农业入口为4 3 7 2 万人，占总入口的8 2 9 ；非农业人口为8 9 9 万人 占总人口的1 7 1 受益县基本情况详见表2 2 。 表2 - - 2 黄河下游引黄受益县基本情况表 受益区土地面积耕地面积人口( 万人) 省份岸别 市地县区 ( k m 2 )( 万亩) 总人口非农业农业 左岸51 81 5 3 0 91 0 6 2l o l 71 3 88 7 9 河南右岸3 1 5 1 5 1 1 6 8 8 2 1 0 4 61 4 49 0 2 小计83 33 0 4 2 51 9 4 42 0 6 32 8 21 7 8 1 左岸 52 93 1 9 5 02 2 5 91 4 6 6 2 4 51 2 2 1 山东右岸 7 2 62 9 5 9 51 6 3 31 7 4 l3 7 21 3 6 9 小计 95 36 1 5 4 53 8 9 23 2 0 86 1 7 2 5 9 1 黄河下游 1 78 69 1 9 7 05 8 3 65 2 7 18 9 94 3 7 2 黄河下游引黄灌区是我国重要的粮棉油生产基地，多年来在保证豫鲁两省粮棉油稳产 高产方面发挥着重要作用。目前，引黄受益县作物总播种面积1 1 9 2 1 万亩，复种指数1 7 3 ， 其中粮食播种面积为8 6 3 7 万亩，占7 2 ，5 ；棉花播种面积为9 2 4 万亩，占7 8 ；油料播 种面积为8 1 2 万亩，占6 8 ；蔬菜播种面积为1 1 8 4 万亩，占9 9 ；其它作物播种面积 3 6 4 万亩，占3 1 。 2 4 水资源利用情况 目前，黄河下游共建有引黄工程1 3 7 处，其中引黄涵闸9 7 处，虹吸1 6 处，扬水站 7 西安理工大学硕士学位论文 2 4 处总设计引水流量3 9 7 3 m 3 s ，其中左岸2 1 8 5 m 3 s ，右岸1 7 8 8 m 3 s 见表2 3 。 表2 3 黄河下游引黄工程统计表 省岸别 涵闸( 处) 虹吸( 处) 扬水站、提灌站( 处)设计流量( m 3 s ) 小计 3 5941 7 4 7 河南左岸 2 59l 1 1 2 3 右岸1 0o36 2 4 小计 6 272 0 2 2 2 6 山东左岸2 8151 0 6 2 右岸 3 461 51 l “ 合计 9 7 1 6 2 4 3 9 7 3 黄河 左岸 5 31 062 1 8 5 下游 右岸 4 4 61 81 7 8 8 根据豫鲁两省水利资料龆”1 ，黄河下游引黄灌区平均每年取用水量1 3 0 3 亿m 3 ( 河 南4 1 5 亿m 3 ，山东8 8 8 亿m 3 ) ，其中黄河水7 8 4 亿m 3 、当地地表水8 5 亿m 3 、地下水 4 3 4 亿m 3 。黄河水、当地地表水、地下水占总取用水量的比例分别为6 0 、7 和3 3 。 其中：河南利用地下水的比例高，三水比例为4 3 、5 、5 2 ：山东省号l 用黄河水的比 例高，三水比例为6 9 、7 、2 4 2 5 引黄灌溉模式 黄河下游引黄灌区经过多年的发展，已形成多种灌溉模式，概括起来主要有三种：自 流灌溉模式、提水灌溉模式和补源灌溉模式。 自流灌溉模式是引黄灌溉发展初期采用并发展起来的引黄灌溉模式。其特点是：渠首 自流引水、渠道输水自流入田、渠系工程灌排分设。它一般分布在引黄灌区上游，水源与 地面高差大，引水条件便利，工程配套较好。 提水灌溉模式的特点是：渠首自流引水，渠道输水提水入田，沟渠工程采用灌排合一 或骨干渠沟工程灌排分设、斗级以下工程灌排合一它一般分布在引黄灌区中下游或田间 工程配套较差，地势高亢地区。 ， 补源灌溉模式的特点是：渠首自流引水，骨干渠道或排水河道输水，渠网、河网渗漏 补给地下水，机井灌溉或沟渠沿线提水入田。沟渠工程大多利用现有排水河道，采用灌排 合一的型式。它一般分布在引黄灌区下游边远地区。由于近年来气候干旱，原井灌区地下 水位持续下降，形成大面积降落漏斗，导致机井报废、提水机械更新换代，灌溉成本提高， 补源灌溉模式就是为解决这一问题而逐步发展起来的灌溉模式。 目前，黄河下游引黄灌区一般分为正常灌溉区和补源灌溉区。正常灌溉区一般靠近黄 河，渠系工程较为完备，引用水条件好，灌溉保证率高，以自流灌溉模式为主，提水灌溉 8 第二章黄河下游引黄灌区现状 模式为辅。这些地区引黄灌溉历史较早，灌溉水源主要为黄河水，是引黄灌区的主体和节 水重点。补源灌溉区一般采用补源灌溉模式，灌溉以地下水为主、黄河水为辅。河南省补 源灌溉区主要分布在豫北和豫东引黄灌区的下游地区。山东省的补源灌区主要分布在鲁北 马颊河、德惠新河以北地区和菏泽地区的南部。 9 西安理工大学硕士学位论文 3 引黄供水及灌溉规模变化趋势分析 3 1 引黄供水变化趋势分析 3 1 1 年际变化 黄河下游引黄供水始于1 9 5 2 年河南人民胜利渠大型引黄灌溉工程的兴建，到目前已 有5 0 多年的历史。5 0 多年来，黄河下游引黄灌溉供水走过了曲折的道路，经历了试办 ( 1 9 5 2 1 9 5 7 年) 、大办( 1 9 5 8 1 9 6 1 年) 、停灌( 1 9 6 2 1 9 6 4 年) 、复灌( 1 9 6 5 1 9 6 9 年) 和健康发展( 1 9 7 0 年至今) 五个阶段。 1 9 7 0 年以来，黄河下游引黄灌区累计引黄水量2 9 4 9 5 2 亿矗，年均引水8 4 2 7 亿m 3 ， 年最大引黄水量1 3 9 7 4 亿m 3 ，年最小引黄水量4 0 5 3 亿o ，变差系数0 2 4 图3 - 1 为1 9 7 0 2 0 0 4 年黄河下游引黄供水过程线从供水趋势来看，黄河下游引黄 供水大体上可以分为两个阶段：1 9 7 0 年1 9 8 9 年为第一阶段，累计引水1 6 5 9 0 5 亿m 3 ， 年均引水8 2 9 5 亿m 3 ，变差系数0 2 6 。总体上呈现出不断增加的趋势，供水量由1 9 7 1 年 的4 0 5 3 亿m 3 增加到1 9 8 9 年的历史最大值1 3 9 7 4 亿1 3 ，增长了2 倍多，年均递增近1 l ；但某些时段还表现出2 4 年的连续上升或连续下降的特点，以1 9 8 5 1 9 8 9 年变化幅 度最大，年均递增2 6 1 9 9 0 2 0 0 4 年为第二阶段，累计引水1 2 9 0 4 7 亿m 3 ，年均引水 8 6 0 3 亿m 3 ，变差系数o 2 l 。总体上呈现出递减趋势，由1 9 8 9 年的历史最大值1 3 9 7 4 亿 m 3 减少到2 0 0 4 年4 7 5 6 亿m 3 ，接近7 0 年代初的水平。其中，黄河水资源实旋统一调度 前的1 9 9 0 年1 9 9 8 年，为无序引水阶段，年均引黄供水量9 5 0 0 亿m ? ；黄河水资源实施 统一调度后，对引黄供水进行了控制，为人工干预阶段，1 9 9 9 年2 0 0 4 年年均引水7 2 5 8 亿一。 f i g3 - 1p r o c e s sl i n eo f q u o t et h ey e l l o wr i v e rw a t e r y i e l d 经对比，第二阶段引黄量略大于第一阶段，引黄量年际变化第一阶段大于第二阶段。 说明第二阶段引水虽然总体呈下降趋势，但每年的引黄水量距均值变幅较小。 1 9 9 0 年以来，黄河下游河南、山东两省引黄水量总体上呈现下降的趋势。但山东省 1 0 第三章引黄供水及灌溉规模变化趋势分析 引黄水量变化趋势与下游总的变化趋势最为接近，而河南省引黄水量下降趋势较缓。见图 3 2 。 据统计，1 9 9 0 2 0 0 4 年，河南省累计引黄水量3 1 0 7 6 亿m 3 ，年均引水2 0 7 2 亿m 3 ， 年最大引黄水量2 9 5 4 亿m 3 ，年最小引黄水量1 3 7 l 亿m 3 ，变差系数0 2 1 山东省累计 引黄水量9 7 7 2 9 亿一，年均引水6 5 1 5 亿m 3 ，年最大引黄水量8 5 5 6 亿m 3 ，年最小引黄 水量3 3 8 5 亿m 3 ，变差系数o 2 1 。 图3 - 2 黄河下游两省引黄供水量过程线 f i g3 - 2p r o c e s sl i n eo f q u o t et h ey e l l o wr i v e fw a r t yy i e l df r o mh e n a na n ds h a n d o n g 3 1 2 年内变化 从黄河下游引黄供水年内分配比例( 图3 3 所示) 可以看出，引黄供水年内呈现出双 峰的特点，说明春灌和夏灌是年内两个用水高峰期。多年平均春灌期2 5 月引黄供水量 占年供水量的4 8 9 ，接近一半：汛期6 9 月份雩i 黄供水量占3 7 ，其他月份仅占1 4 1 。黄河下游引黄供水量最多的是4 月份，占年引黄供水量的1 6 2 ，引黄供水量最少的 是1 月份，仅占全年供水量的1 8 。 7 0 年代到2 l 世纪初期，不同年代年内平均引水的双峰在不断地变化，从双峰峰值出 现的月份来看，春灌期峰值有提前的趋势，汛期峰值有延迟的趋势。不同年代各月引黄供 水所占比例也在逐步调整。春灌期2 5 月，7 0 年代到9 0 年代逐步增加，由4 2 3 增加 到5 5 7 ，2 l 世纪初期又有回落，下降至4 5 1 ；汛期6 9 月份，7 0 年代到9 0 年代逐 步减少，由5 1 4 下降到2 5 2 ，2 1 世纪初期又有所增加，增至3 2 3 ；1 0 月次年1 月，引黄供水量比例呈现递增趋势。2 0 0 0 2 0 0 4 年，由于黄河实施水量统一调度，春灌 期、汛期及其他时段引黄供水量差别较其它年代明显减小，引黄供水的年内时间分布更趋 分散，年内分配呈现均化趋势。引黄供水量年内不同时段分配比例见表3 一l 。 西安理工大学硕士学位论文 图3 - 3 不同时期黄河下游引黄供水比例示意图 f i g j3 - 3 t h ep r o p o r t i o ns u p p l y i n gw a t e rd i f f e r e n tf r o mt h ep e r i o d 表3 1 引黄供水量年内不同时段分配比例( ) 时段 1 9 7 0 1 9 7 91 9 8 0 1 9 8 91 9 9 0 1 9 9 92 伽l o 2 0 0 41 9 7 0 2 0 0 4 2 5 月4 2 34 9 15 5 74 5 14 8 9 6 9 月5 i 4 3 8 62 5 23 2 3 3 7 0 1 0 n 1 月6 31 2 3 1 9 12 2 6 1 4 1 3 1 3 分类用途变化 黄河下游发展引黄以来，黄河水对促进沿黄地区农业及工业发展，改善灌区环境等发 挥了重要作用。 表3 - 2 黄河下游引黄供水量不同用途分配比例( ) 年份 农业用水淤改灌区外送水工业 1 9 8 36 7 31 5 61 5 4i 7 1 9 8 47 4 91 0 81 1 33 o 1 9 8 5 1 6 i1 2 67 t 33 5 1 9 8 68 1 2 4 51 1 42 9 1 9 8 77 6 4 2 7 1 6 34 6 1 9 8 87 4 53 61 6 25 7 1 9 8 9 8 1 20 81 2 35 7 平均 7 6 0 7 21 2 9 3 9 引黄灌溉主要经历了引黄试办期、盲目发展期、恢复及健康发展期。5 0 年代引黄试 办期，引黄水主要用于淤洼、灌溉、盐碱地改良及解决部分地区饮水。盲目发展期，引黄 水主要用于灌溉、蓄水。恢复及健康发展期，引黄水主要用于灌溉、放淤改土，改造灌区 盐碱沙荒地等。近期，引黄水除满足灌区灌溉、淤改外，还向