雨水资源化与区域经济发展.doc

清水河地区雨水资源化与区域经济发展研究侯 琼（内蒙古气象科研所 呼和浩特 010051）提要：本文通过对清水河地区农业水资源特征和雨水利用现状的分析，认为强化雨水资源化过程，提高雨水的调蓄能力，是解决该区域农业水资源紧缺的基本途径；并提出雨水资源化及利用的主要形式，以及雨水利用与经济开发的主要模式。关键词： 雨水资源化 区域经济发展 清水河1 引言 清水河县位于黄土高原的东北边缘，土地面积2859km2，人口13万，其中农业人口11.2万。耕地42kha，旱坡地40kha，占总耕地面积的95.5%；地表千沟万壑，山地、丘陵占总面积的95%，水土流失面积占总面积的96%。平均年降水量400 mm左右，季节分布不均匀，多以坡面径流形式流失；地下水资源贫乏，且蒸发强烈，蒸发量是降水量的6.3倍；年平均日照时数2902.5小时，年平均气温7.1，0积温3504，无霜期142天。境内植被稀疏，是我国自然条件恶劣、水土流失严重及生态环境脆弱的地区。该地区农业水资源95%以上来自于大气降水，降水量的多少直接决定这一地区农业水资源的丰欠，进而影响农业生产的可持续发展。因此，利用好该地区的雨水资源，强化雨水资源化过程，对推动区域农业的持续发展具有重要的意义。2 清水河地区农业水资源特征根据19712000年30年的观测资料统计分析，清水河地区降水特征主要是降水量偏少，降水变率大，季节分布不均匀（见表1）。从表中可知，年平均降水量为411.2 mm，80%保证率的降水量330 mm；降水年内分配不均，生长季（49月）降水量362.1 mm，占年降水量的88.1%，80%保证率下降水量300 mm，以79月降水量最多，约占年水量的63%， 46月降水仅占年降水量的25%，春旱严重；冬季降水稀少且变率大，可达34.5%。同时，降水的年际变率大，年降水变异系数为20.3%，降水最多年为578.1 mm（1992年），最少年为244.2 mm（1993年），两者相差333.9 mm，生长季降水变异系数为20.8%，而4月份可达62%，降水的时空变化大，春旱频发。与此同时，蒸发强烈，年蒸发量2577.2 mm，春季蒸发最为强烈，由2月份的日蒸发量2.3 mm迅速增加到5月份的日蒸发量14.5 mm，达到最大蒸发强度，7月份以后蒸发量迅速减少。由图1可以看出降水量和蒸发量均呈单峰曲线变化，但峰值出现的早晚相差两个月，即蒸发量最多出现在5、6两月，而降水量最多出现在7、8两月，这种水分收支时间上的不同步性加剧了春季的旱情。表1 清水河地区不同时期降水分布特征春季(46月)生长季(49月)非生长季(103月)全年(112月)降水量（mm）102.9362.149.1411.280%保证率（mm）7530032330降水变率（Cv %）36.120.834.520.3占年降水量百分率（%）2588.0512.0100虽然雨热同季有利于发展农牧业生产，但由于该地区坡陡沟多，5以上坡占总耕地的69.2%，15以上坡占总耕地面积的7.4%，加之降水强度较大，降水多以径流形式流失，雨水资源浪费十分严重。不同坡度耕地面积占总耕地面积的比率见图2。清水河地区农业水资源95%以上来自天然降水，水资源的多寡除了取决于降水量的多少外，还取决于农业生产的利用程度。目前，清水河地区天然降水利用率仅为20%，大量的雨水未被利用而流失掉了，雨水的资源化程度很低。而通过修建雨水集蓄工程，拦蓄雨水用于农田，将天然降水利用率提高到4060%是有可能的，这也是解决山旱区农业水资源不足问题的有效途径。 3 清水河地区雨水资源化及利用形式雨水是最重要的农业水资源。雨水资源化是将雨水转化为雨水资源的过程。雨水利用不论是直接还是间接的，都可概括为雨水资源化。雨水利用是水资源开发的最早形式，而农业是雨水利用的最先领域。目前，雨水利用已成为农业水管理的核心。雨水资源化和利用形式主要从两个方面来实现，即雨水的工程蓄水调节和生态调节。3.1 雨水的工程蓄水调节 雨水工程蓄调包括雨水的集流、导流、积蓄和有目的的使用，它与其他雨水人为资源化方式相比，具有较强的可操作性和生态效益，可发挥出农田生态系统“隐形水库”的功能，缓解降水时空不均的矛盾，维持生态系统水分的动态平衡。在人类未控制降水之前，工程蓄调仍是雨水人为资源化的主要途径。3.1.1 梯田拦截雨水 清水河境内60的坡耕地占总耕地面积的30.8%，6150的坡耕地占61.8%，150的坡耕地占7.4%。大量的雨水中，一部分形成径流带土流失，一部分渗入土中蒸发消耗。据推算该地区平均径流深度25 mm左右，每年每公顷土地流失250M3的土壤。因此，通常将150以下的坡地修筑成坡式梯田（等高田）或隔坡水平梯田，将15250的坡地修建成反坡梯田，这些梯田为蓄住天上水起到了一定的作用。试验表明，等高种植与顺坡种植比较，可使土壤贮水量平均提高30%，在年降水量400 mm的地区，可增加土壤水分近200 mm。多年的实践证明梯田能有力地拦截雨水减少水土流失。3.1.2 微型生态集雨系统清水河地区有6.7%的耕地坡度在15250之间，有0.7%的耕地坡度大于250，这些地区不适宜发展农业生产，应以生态农业建设为主，主要发展农牧结合型和农林结合型生态农业。微型生态集雨系统有两种形式：一是微型集水区集雨，主要是从坡长较短的自然坡面上收集雨水，坡长一般为50150M，雨水存储于小塘坝或蓄水池中，林草种植应选择当地适宜的品种。二是小流域综合集雨系统，即在250坡的微型生态单元内，地形自身就能形成一个微小的流域范围，可作为一个单独的微流域集雨系统。在这个系统内的主要目标是搞好生态建设；主要方式是通过修水平沟、鱼鳞坑等集雨方式，不但收集流域顶梁峁带的径流，还可以就地蓄积降雨。清水河地区水平沟拦蓄径流量为每年1540 mm，可有效地防止水土流失。因此，该地区要大力发展适合当地生长的乔、灌、草，如耐旱的小叶杨、沙棘、红柳、杨柴、苜蓿等，以封育为主来提高环境的截流蓄水能力。3.1.3 集雨补灌自然降水是雨养农业区作物生长水分供应的唯一来源，而天然降水与土壤水分之间有良好的对应关系，土壤水分的多少及保持能力的大小直接影响着作物的生长发育和产量。清水河地区春季降水明显偏少，46月降水仅占生长季降水量的28.4%，春播作物需水与降水的分布配合不佳，水分亏缺严重，播种较早的作物常因春旱影响播种和出苗，需要进行补灌；而需水关键期遇旱，也应补灌。补灌的主要水源来自秋天水窖中收集的雨水，灌溉方式主要为坐水点种、简易滴灌或点灌等。3.2 雨水的生态调节 雨水的生态调节是农业雨水管理的重点，其实质是按生态学原理，用生态工程的方法，以高效利用雨水、不断提高其生产力为目标，尽最大可能提高雨水自然资源化程度和人为资源化水平。自然资源化的内涵包括：生产面积、生产布局、种植结构、地力管理、系统生产力可持续性保护。人为资源化的内涵包括：生产方式、生产水平、投入能力、科技进步程度等。雨水的生态调节可从以下几方面入手：a注重生态治理，改善局部环境，增加土地覆盖率，强化环境保护和生态建设，充分发挥丘陵山地生态系统“隐形水库”的功能，调节局地小气候，维护系统的水分平衡。b合理调整农业产业结构，科学规划生产布局，因地制宜利用土地，宜农则农，宜林则林，宜牧则牧，保护生态平衡。c合理调整优化种植业结构，提高作物子系统自身调节水分的能力，推广抗旱优良品种，提高植物的水分利用率。d改进种植制度，提高农艺水平，增进生物群落和土壤肥力对水分的调节作用，提高雨水生产力。总之，强化雨水资源化过程，提高调蓄雨水的能力，是解决农业水资源严重短缺的基本途径。若将雨水利用率从目前的20%提高到60%，即可基本克服或减轻区域性旱灾的危害，缓解水危机，支持农业的可持续发展。通过上述分析可将清水河地区雨水资源化和利用的主要形式及其与区域经济发展的关系用以下框图表示：集雨补灌经济合 理 组 合 应 用，形 成 特 色 经 济梯 田 拦 截工程蓄水调节 微型集雨系统雨水利用主要形式集雨特色经济集 雨 补 灌生 态 治 理生 态 调 节调整农业结构集雨温室经济改进种植制度优化种植业结构 图3 雨水利用主要形式及与经济发展关系流程图 4 雨水利用与区域经济发展的关系近几年来，为提高雨水利用率和缓解水资源紧张状况，一方面加快作物覆盖技术不断向旱区发展，另一方面大力推广集雨节水灌溉技术，大规模地利用集雨对农作物进行补灌，促进了区域经济的发展，同时也给雨水利用注入了新的活力。4.1 集雨补灌经济通过集雨补灌技术将原来雨养农业区的被动抗旱转变为主动抗旱。补灌后的作物增产幅度大都在一倍以上。清水河地区补灌方式主要以春季坐水点种为主，其次为生长需水关键期的有限灌溉。如玉米通过坐水点种（每穴灌水1Kg），可抗旱3040天，使出苗率提高15%，增产粮食125%，覆膜坐水种并滴灌一次，产量可增加22.5倍，增产效果十分可观。因此，选择经济价值较高，效益好的作物进行补灌，在满足当地群众基本口粮的基础上，种植业应向马铃薯、优质小杂粮等特色作物方向发展，以带动地区经济腾飞。4.2 集雨特色经济清水河地区发展集雨特色经济，可针对降水相对集中，雨热同季，昼夜温差大的特点，引进筛选具有悠久栽培历史的胡麻、豆类、谷类等作物优良品种，应用非充分灌溉理论，在播种时或需水关键期进行集雨补灌，提高作物产量和品质，增强市场的竞争能力。利用地势较高地区气候凉爽，自然降水与马铃薯需水期比较吻合，土层较为深厚的优势，发展高淀粉型、油炸型、早熟型特种薯的生产，逐步形成特色产业，促进农业经济的发展。4.3 集雨温室经济随着设施农业的不断发展，集雨温室、暖棚也在山旱区有了一定的发展。集雨的成本与大田作物相差不大，除了温室、大棚本身的投入外，它的产值要比大田高出几倍到十几倍。因此，利用公路集水和水窖储水，配合集雨温室大棚的模式，是清水河地区利用气候资源发展蔬菜生产的有效途径，将成为丘陵山区新的经济增长点。基于上述分析，清水河地区雨水利用和经济发展的主要模式是：a在坡度大于150的坡面上主要为林草用地，实施退耕还林还草计划，加大种树种草的力度，充分发挥微型生态集雨系统的作用，加快农业生态建设的速度。b在150以下以作物种植为主的旱坡地上，实施集雨补灌工程，提高作物产量，以满足当地农民的基本生活用粮，并发展地膜玉米生产。c对已有的梯田或等高田，以雨养农业为主，除了种植已有的马铃薯和杂粮品种外，应引进优质杂粮品种和高淀粉、油炸型等特种马铃薯品种，使这一地区成为优质小杂粮生产基地和特色马铃薯生产基地。d在公路沿线及城镇周围，主要发展集雨、水窖加温室大棚的模式，发展蔬菜生产，为增加农民收入提供新途径。参考文献1 田媛，苏德荣黄土高原地区的雨水利用方式与区域经济发展刘昌明，李丽娟主编雨水利用与水资源研究气象出版社，20012 谢小立，吴金水华中丘岗带农业水资源特征与雨水资源化刘昌明，李丽娟主编雨水利用与水资源研究气象出版社，2001On the Availability of Rainwater Resources and Local Economy Development in Qingshuihe RegionHou Qiong(The Meteorological Institute of Inner Mongolia ,Huhhot 010051)Abstract: In this paper the characteristics of water resources and current situation of rainwater utilization in Qingshuihe region have been analyzed. It is basic measure of solving shortage of agricultural water resources in this region to improve the availability