285-石羊河流域水资源与生态环境变化及其对策研究-张永明精

1、石羊河流域水资源与生态环境变化及其对策研究张永明1,2,宋孝玉1,沈冰1, 沈清林2,张晓伟1(1西安理工大学水资源研究所，陕西西安710048; 2甘肃省水利厅石羊河流域 管理局甘肃兰州730000摘要:本文通过对石羊河流域水资源利用现状及存在问题的分析，认为流域水 资源已经严重超载，进行流域综合治理已刻不容缓。 针对流域面临严峻的水资源及 生态环境问题，提出分抢救和治本两个阶段来 解决问题,近期以抢救为重点。 按照 南护水源、中建绿洲、北防风沙的治理思路，实行治理上游、改造中游、拯救下 游的流域综合治理，以遏制生态环境恶化的趋势为目标，以提高用水效率为核心，以 流域水资源统一管理为保证,实

2、现流域水资源的可持续利用，支撑经济社会的可持续 发展，达到人与自然和谐共处。关键词：石羊河水资源配置可持续利用对策措施中图分类号：文献标识码:A文章编号：1000-6060(2006 05-Study on Coun termeasures for Water Resources shortage and Chan ges of EcologicalEn vir onment in Shiya ng River BasinZha ng Yongmin g1,2, Song Xiaoyu1, Sheng bin g1, Sheng Qin gli ng2, ZhangXiaowei 1(1 In

3、 stitute of water resources, Xi' an Uni versity of tech no logy, Xian 71004Shan xi, Chi na; 2 Shiya ng River Bas in Admi nistrati on Bran ch, Gansu Bureau of WaterResources, Lan zhou, 730000, Gan su, ChinaAbstract : This paper shows that it is imp erative to take measures for syn thesis remedy i

4、ng overloaded water resources by an alyz ing the curre nt situati on and p roblems of expl oitati on on water resources in Shiya ng River Bas in. The paper suggests a resoluti on to aim at severe p roblems of water resources and ecological en vir onment. The resolutio n is divided into tow stages: r

5、escue water resources of Shiya ng River first and the n restorati on, and the former is the major p roject in the n ear future. By coun termeasures to reserve source in south part of bas in, devel op oasis of middle p art, con trol n orth part san dstorm, with the measure of p rotect ing upper river

6、, reform ing middle river, rescu ing dow n stream to p reve nt the trends of ecological en vir onment degradi ng, i mproving the efficie ncy of water resources utilizati on, realizi ng in tegrate admi ni strati on and susta in able utilizati on of water resources of bas in, it will support the susta

7、 in able devel opment of society, pro mote harm onic relati onship betwee n huma n and n ature.Key words: Shiya ng River Basi n redistributio n of water resources susta in able utilizati on coun termeasures项目资助：甘肃省科技厅、水利厅科技项目，国家水利部资助项目。作者简介：张永明（1969-,男，在读博士，高级工程师,主要从事水资源及流域管理 方面的研究工作。西北内陆河流域经济发展落后，城

8、市化进程发展1 伴随着生态环境安全问题2受到水资源短缺的 威胁，其可持续发展受到人们的关注3。石羊河流域是我国内陆 河流域中人口密度最大，人均国内生产总值较高，人均水资源占有量最少，中下游水资 源供需矛盾最突出，生态环境恶化程度最严重 的地区。由于 水”而引发的生态问题主要集中表现在下游民勤绿洲，引起中央领导同志的高度重 视。温家宝总理批示：当务之急是石羊河流域生态综合治理应提上议程。建立流域统一管理机构，大力实施节水工程，有效地控制土地沙化和草场退化。决不能让民勤成为第二个罗布泊”。近年来学 多学者也从不同的角度对石羊河流域的问题进行了研究，冯绳武4对民勤的水系演变进行了研究，陈隆亨等 研究

9、了石羊河流域水土资源合理利用的 问题，肖洪浪6对民勤土地退化进行了研究，杨永春等7研究了石羊河下游民勤 绿洲变化的人文机制，唐斌山8应用模糊综合评判法对石羊河流域水资 源开发利 用的战略问题进行了研究，高飞9分析了水资源多次转化特性，提出了反映水资源转 化关系的数学模型，刘恒等10以石羊河流域下游民勤盆地为例，对水资源利用与绿 洲演变规律进行了研 究，钟华平等11对民勤水资源与生态环境治理问题进行了研 究，常兆丰等12对石羊河下游沙漠化的 自然因素和人为因素及其变化进行了研 究。流域地处丝绸之路和欧亚大陆桥之要地，农牧业开发历史悠久，自古以来就是人 烟扑地桑柘 绸”的富庶之地；下游的民勤绿洲，

10、延伸于腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠夹 缝之中，它阻止了两大沙 漠的合拢咸为武威、兰州乃至华北大地的天然屏障。石羊 河流域生态环境保护与建设，不仅关系流域的生存空间和经济发展，也关系到西北、 华北地区生态环境的保护与改善。因此，按照国家实 施西部大开发战略的要求，从战 略高度着眼，认真研究石羊河流域水资源的有关问题，提出水资源 开发、利用、配 置、节约和保护的总体思路、布局和实施意见，对保障流域经济社会和生态环境的 协调发展，具有十分重要的意义。1研究方法1.1研究区概况石羊河发源于祁连山区，是河西内陆河流域的三大水系之一，东起乌稍岭，西止大 黄山，北与巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠相接。全流域自东向西由

11、大靖河、古浪河、 黄羊河、杂木河、金塔河、 西营河、东大河、西大河八条上游支流及其汇集而成的下游石羊河干流组成。流域总面积4.16万km 2o 2000年，流域内总人口 223.2万人，其中城镇人口 60.4万人，城镇化水平27.1%;国内生产总值94.72亿元，人均 4243元;工业总产值100.2亿元;总耕地面积368.55 W3ha 2灌溉面积309.8 W3ha 2,农业总产值42.9亿元,粮食总产量99.7万t 0流域多年平均自产水资源量为15.61亿m 3,与地表水不重复的纯地下水资源量 1.0亿m 3,全流域自产水资源总量为16.61亿m 3,加上景电二期延伸向民勤调水 6100

12、万m 3和 引硫济金”调水4000万m 3流域内可利用水资源量为17.62亿m 3, 人均水资源789 m3/人,是我省水资源最为紧缺的地区 之一。1.2水资源开发利用现状评价(1现状供用水量流域内供水工程较多，供水能力31.00亿m 3,工程类型主要有蓄水工程、引水工程、提水工程。2000年实际供用水量28.54亿m 3,比1980年和1995年分别增长了 10%和9.4%,主要是地下水开 采量增加较多(见表1。表1石羊河流域1980、1995、2000年实际供水量对照表Tab.1 Co ntrast between water supply in Shiya ng River Bas in

13、 in 1980, 1995 and 2000年份项目地表水供水量地下水其它合计蓄水工程引水工程 提水工程小计供水供水1980 水量 10.32 5.62 15.94 9.8 25.74比例 40 21.8 62 38 1001995 水量 9.2 4.32 0.24 13.76 12.1 0.007 25.87比例 35.6 16.7 0.9 53.2 46.78 0.002 1002000 水量 9.95 3.94 0.01 13.9 14.47 0.17 28.54比例 34.86 13.81 0.05 48.7 50.7 0.58 100注:单位:亿m 3、%(2地下水均衡分析经对本流

14、域平原区2000年地下水均衡计算，平原区地下水总补给量11.93亿m3,如果扣除井泉 水回归量2.51亿m 3,则地下水补给量9.42亿m 3。总排泄量16.67 亿m 3,如果减去井泉水灌溉回归 量，实际消耗地下水14.16亿m 3,地下水超采量 4.74亿m 3。地下水资源利用率为121%。从地下水 均衡分析判断，大靖盆地属于 般超采区，地下水开采潜力指数为0.74,武威盆地属于中等超采区,潜力指数为0.57, 民勤盆地和金川昌宁盆地属于严重超采区，潜力指数分别为0.46和0.39，地下水已严 重超米。(3现状耗水水平分析2000年全流域总耗水量21.35亿m 3,其中山区耗水量0.46亿

15、m 3;生产、生活、人工生态用水 消耗量17.18亿m 3;天然生态及无效蒸发耗水量3.68亿m 3。人均实际水资源消耗量769.6 m3,亩均325.1 m3,在中游凉州区人均实际水资源消耗量742.1 m3,亩均耗水量314.7 m3,下游民勤县人均 耗水量1653.8 m3,亩均耗水量 461 m3,分别是中游地区的2.2倍和1.5倍,其人均、亩均水资源消耗水平不仅在石 羊河流域是最高的，即使在内陆河流域也是最高的。(4用水效率分析石羊河流域万元GDP用水量约3014 m3为是全国平均水平的4倍,单方水生产粮食为0.41 kg / m3低于全国0.61.0 kg/ m3的平均水平。下游民

16、勤县万元 GDP用 水量高达8487 m3为全国平均 水平的12倍之多，单方水生产粮食仅有0.23 kg/ m3, 充分说明石羊河流域水资源配置主要在低产出 行业,单方水的利用效率是较低的。(5现状供需平衡分析按照现状用水水平，保灌面积维持在223.8 K03ha 2当P=50%时，总用水量28.54亿m 3,若要达到地下水采补平衡，总可供水量只能维持在23.8亿m 3,缺水量4.74亿 m 3,缺水程度16.5%若 考虑灌溉面积全部达到低水平保灌，总用水量31.86亿m 3, 在全流域地下水超采近4.74亿m 3的情况下,仍缺水5.25亿m 3,缺水程度高达31%, 供需矛盾十分尖锐。1.3

17、水资源开发利用率按2000年的供水量计，石羊河水资源的开发利用率(供水量与水资源总量的比值为162%,全国为20.0%,西北地区为53.3%，内陆河流域为52.5%,河西走廊为92%,可见石羊河流域水资源 的开发利用率最高，主要是水资源的重复利用和超采地下水 所致，完全没有考虑生态环境的用水。1.4综合评价（1评价指标体系根据水资源开发利用研究成果，结合河西内陆河流域及石羊河水资源开发利用 特点，提出十项指标，据此对石羊河流域水资源现状开发利用进行综合评价，结果见表2。（2综合评价石羊河流域地表水利用率达到 89%,地下水利用率大于100%,水资源利用过度， 已经严重超载，开发潜力很小。地下水

18、开采潜力指数仅0.52，属于中等超采地区。当务之急是限制地下水开采量，逐步达到补排平衡。石羊河流域是灌溉农业区，无灌溉 即无农业，必须以水定地。当前应适度收缩 灌溉面积,实施退耕还林还草或轮歇灌 溉。水库工程调蓄率21.9%,水库调蓄能力中等,可将部分水库加固、扩建成多年 调节水库，进一步提高对径流调蓄能力。表2综合评价主要指标表Tab. 2 Major in dex of syn thesis assessme nt评价指标单位数值耕地灌溉率% 84.1农村人均耕地面积（ha2/人 0.23农村人均灌溉面积（ha2/人 0.19人均水资源量（m 3/人789人均年用水量(m 3/人1 278

19、水库工程调蓄率% 21.85地表水开发利用率% 89地下水开发利用率 % 121总水资源利用率 % 162地下水资源开采潜力指数 % 52.12水资源问题的突出表现及成因分析2.1水资源问题的突出表现(1水资源紧缺，供需矛盾尖锐石羊河流域深居大陆腹地，自产水资源总量仅为16.61亿m 3,可利用水资源 17.62亿m 3,人均789 m3,亩均318 m3,均低于全省人均1150 m3和耕地亩均378 m3,属典型的资源型缺水地区。现 状需水量31.86亿m 3,可供水量26.61亿m 3,总耗水量21.35亿m 3。在全流域地下水超采近 4.74亿m 3的情况下，仍缺水5.25亿m 3, 缺

20、水程度高达31%,供需矛盾十分尖锐。随着全流域经济社会的发展，水资源供需矛 盾将更加严峻。(2地下水位急剧下降，生态环境恶化趋势加剧随着上中游水资源开发利用程度的提高，进入下游民勤绿洲的水量逐年减少，民勤红崖山水库 以下现状绿洲面积1312.66 km 2,比20世纪50年代减少了 288.94km2。流域中下游地下水年超采量4.74亿m 3,其中民勤县拥有机井1.1万眼，占全省的 1/3,运行的9400眼机井中，有300眼井深达300m以上，年超采地下水达4.0亿m 3以上，地下水位普遍下降1020m，局部地方达40多米，而且地下水矿化度每年以0.1g/L的速度增长，矿化度普遍高达34g/L

21、,水质不断恶化，人畜饮水发 生困难;苦咸水面积由湖区不断向外扩展，盐碱地面积急剧增加，天然植被日益萎缩，植被大量枯 死。近年来，民勤县有9.0 W3ha 2沙枣林枯梢衰败,23.33 W3ha 2白茨、红柳等天然植被处于死亡半死亡状态,北部防风固沙林、农田防护林减少近 200)103ha 2沙漠以每年810m的速度向绿洲 推进,平均每年沙化面积达15.0 103ha 2由于民勤绿洲的萎缩和土地沙化，加重了风沙和沙尘暴的危害,不仅严重威胁着石羊河流域 人民的生产和生活，而且对全省乃至西北、华北生态环境也产生 了不可低估的影 响。(3祁连山区生态退化，水源涵养功能减弱祁连山森林植被和高山草地是石羊

22、河流域水源涵养区。由于人口增加，过度开发和放牧，造成林农、林牧、林矿矛盾突出，致使祁连山灌木林下线比五十年代上移40m , 30%的灌木林出现草原 化和荒漠化。林地减少，草场退化,植被覆盖率降低，水 源涵养能力持续下降。(4经济结构不尽合理，用水效率偏低石羊河流域的产业结构是以农业为主的结构，第一产业增加值占GDP的比重武 威市为35.2%,民勤县为62.9%远远高于全省19.63%的比例;工业化系数武威市和 民勤县均低于全省平均水平；现状总用水量中农田和林草用水量占 90.4%,工业、城镇生活和农村人畜用水只占9.6%,流域农业用水明显偏高，第一产业偏重，二三产业 偏低。全流域平均万元 GD

23、P用水量约3014 m3是全国平 均水平的4倍多，单方水生 产粮食0.41kg,低于全国1.0kg的平均水平，工业、农业用水定额相对 偏高，用水效率 偏低。(5管理体制不健全，水资源统一管理薄弱目前流域水资源管理仍然是以行政区域为单元，地方管理为主的方式管理，各自 为政的现象比 较严重。近年来，国家和省上虽然加大了流域内重点病险水库除险加 固和灌区节水改造的力度，但由于流域统一管理工作没有跟上，省政府1990年批准的流域规划未能全面落实，区域间水量分配方案没有按规划实施，致使进入下游民勤 的水量越来越少，绿洲生态问题越来越严重。2.2成因分析(1气候干旱，当地水资源匮乏石羊河流域深居大陆腹地，

24、属大陆性温带干旱气候，人均拥有水资源量789m 3, 仅为全国的1/3,远低于人均1000 m3的国际水资源紧缺标准。亩均水资源量 318m 3,仅为全国的1/5,人均、单位面 积耕地占有水资源量的严重不足，是石羊河流域用 水紧缺和生态环境恶化的主要根源。(2地区社会经济发展考虑水资源条件不够，社会经济用水挤占了生态环境用 水。由于统筹考虑水资源条件不够,20世纪70年代以来，流域内大规模垦荒种粮发 展商品粮基地。但是，这种灌溉面积的急剧扩大，是建立在对自然资源，特别是水资源 过度索取的基础上，农业灌 溉占用了大量的水资源，挤占了生态环境用水，加剧了生态 环境的恶化。造成流域上下游之间、国民经

25、济各部门之间的用水矛盾十分尖锐。流域内八条主要支流出山口径流量均值为14.56亿m 3, 20世纪70年代以前进入民勤的水量占出山各支流水量的比例为 31.131.6%。20世纪70年代以后,由于中游地区水量消耗逐年增加，进入民勤的水量占出山各支流水量的比例逐年减少。到20世纪90年代后期，实际进入下游的水量不到1.0亿m 3,占出山各支流水量的比例仅 8.3%,中游用水量不断增加,导致下游河道干涸，地表水量的减少，使地下水大量超采,地下水位持续下降，一些靠地下水维系的植被，逐渐开始退化、消亡，这是下游生态环 境恶化的重要原因(见表3 0(3下游民勤无序开荒，地下水超采严重，耕地面积不合理扩大

26、，生态环境破坏严重下游民勤基本无自产地表水，水资源均为中游客水，其生态环境的日趋恶化，一方 面是由于中 游下泄水量逐年减少所致，另一方面则是由于近些年民勤灌溉耕地无序 开发,灌溉面积规模扩大所 致。据统计，民勤八十年代中期全县灌溉面积 40 X103 ha2,进入九十年代在 瓜籽热”的经济利益 驱动下，灌溉面积曾达到80 >10386.7 >103 ha2 左右,随着瓜籽行情的低落，大量耕地又被撂荒和 弃耕，目前民勤县的灌溉面积仍维持 在68 >03 ha2左右，对地下水的掠夺性开采、地下水位的持续下降和地下水水质恶 化，导致新一轮的土地撂荒，目前民勤湖区部分群众无法生存，背

27、井离乡,沦落为 生态 难民”湖区北部生态环境恶化景况令人触目惊心。(4人口数量增长的压力仍然很大流域内近50年来人口年增长率为17.5 %0,人口分布主要集中在绿洲地区。绿洲承载人口已达每 平方公里300人以上，由于受水资源条件限制，土地资源开发潜力 有限，适于人口居住的土地面积 占总土地面积的比例不足10%,开发宜农荒地也将对水资源供给形成更大压力。因此，人口的增加是影响区域生态环境恶化的重要因素.表3 Tab.3上游各支流出山口年均径流量与红崖山水库入库径流量对比表Con trast betwee n average yearly volume of upper bran ches'

28、; runoff at mou ntai n outlet and in flow of Hon gyasha n Reservoi年 份 上游各支 流出山口年均 径流量（亿m 19551959 19601964 19651969 197（1974 19751979 19801984 19851989 19901995 19962000 平 均 17.524 14.376 14.034 13.776 14.357 14.938 15.529 13.716 12.87 14.5（6 3 进入下游民勤 径流量（亿m 5.527 4.471 4.437 3.737 2.712 2.359 2.215

29、 1.65 1.07 3.13* 3 进入下游径流占出 山 口径流比例（% 31.5 31.1 31.6 27.1 18.9 15.8 14.3 12 8.3 21.中,下游 用水比01:00.5 01:00.4 01:00.5 01:00.4 01:00.2 01:00.2 01:00.2 01:00.1 01:00.1 01:00.注 :带数字是根据各水文站实测流量计算得到的.3流域综合治理的对策措施3.1基本思 路综合治理的基本思路是：坚持以生态保护与改善为根本，以水资源的科学管理，合 理配置，高效利用和有效保护为核心，工程措施与非工程措施相结合，生态效益与经济 效益兼顾，上中下游统 筹

30、规划，团结治水,共谋发展，协调好生活，生产和生态用水，进行 综合治理，遏制石羊河流域生 态系统恶化趋势，促使人与自然和谐共处.3.2对策措施(1大力推进节约用水，建立节水型社会大力推行工业，生活节水技术，扩大城镇集中 供水区域.积极开展工业企业用水的水平衡测试，严格限制新上高耗水高污染项目，推 广节水新技术，新工艺,新设备，降低单位用水量.全面普及农业常规节水技术，不断提高其质量和标准.推行以喷灌，滴灌，渗灌为主要内容的农业高新节水技术，努力建设 节水型社会.(2合理调整经济结构，优化配置水资源 以市场为导向，以水资源配置为核心，加快二三产业发展，促进产业结构合理调整.在流域内结合经济结构调整

31、，大力发展小城镇，调整人口布局，通过兼村并点，移民建镇，使南部水源涵养 林区和北部荒 漠化严重，不适于群众生存地区的人口适当向走廊中部绿洲集中.优化农业产业结构， 增加林草种植面积，由粮经二元结构调整为粮经草三元种植结构，逐步形成以水资源 优化配置促进产业结构调整，以产业结构调整促进水资源优化配置的联动机制.(3大力开展生态建设，努力改善生态环境以水土保持和流域综合治理为重点，坚持造，管 并举，封，造结合，山，水，林，田,路综合治理;大力开展封山(沙育林(草，退耕还林,着力推 进天然林保护，治沙造林及农田防护林网建设,扩大林草植被，改善生态环境.(4实施水资源统一管理和调度应建立健全权威，高效

32、，协调的流域管理体制和运行机制，以合理配置水资源为核心，实行水资源 统一管理和统一调度.一是制定石羊河流域管理条例，依法合理划定取水许可管理权 限，实行总量控制与定额管理相结合的制度；二是由流域管理机构编制石羊河年度水 量实时调度方案，并负责监督实施;三是有计划，有步骤地关闭机井，逐步压缩地下水 开采量;四是按照实施石羊河流域 水量，水质统一管理调度的要求，建立先进的水文 自动测报和水资源管理调度系统.(5加大水污染防治，不断提高水环境质量加快产 业结构及水污染源布局的调整，严把建设项目审批关，禁止在饮用水源保护区，居民文 教区，自然保护区，旅游区建设有污染的工业企业，禁止新建高污染，高耗水企

33、业，淘汰 落后生产 工艺,设备，搬迁污染严重工业企业.实施主要污染物排放总量控制计划，推 进排污申报登记和许可证制度,污染物总量控制考核和污染物排放总量收费制度，不 断提高流域水环境质量.注:文中数字除特别说明的外，其余为开展石羊河流域近期 治理研究项目时，在现场调研,座谈时收集的.参考文献(References :参考文献 (Refere nces 1 Fang Chua ngli n,Huang Jin chua n,Bu Weina. The oretical Study onUrba ni zati on P rocess and Ecological Effect with the

34、Restrictio n of Water Resource inArid Area of North West Chi naJ. Arid La nd Geogra phy,2004,27(1 :1-7.方创琳，黄金川,步伟娜.西北干旱区水资源约束下城市化过程及生态效应研究的理论探讨J.干旱区地理，2004, 27(1 :1-7. 2 Che ng Jin gdo ng,Xu Zho ngmi n. Study on Assessme nt of the Ecological Security in the continen tai watershed in n orth west Chi

35、na-A case study at theMiddle Reaches of Heihe River Watershed,Zha ng Ye P refectureJ. Arid LandGeography,2002,25(3 :219-224.陈东景，徐中民.西北内陆河流域生态安全评价研究- 以黑河流域中游张 掖地区为例J.干旱区地理,2002,25(3 :219-224. 3 Shao bo,ChenXingpeng. Research on the Actuality of the Coordi nated Devel opment of Economy andEcological E

36、n viro nment in Northwest Chi naJ. Arid Land Geogra phy,2005,28(1 :136- 141.邵波,陈兴鹏.中国西北地区 经济与生态环境协调发展现状研究J.干旱区地理,2005,28(1 :136-141. 4 Feng She ngwu. Water system evolveme nt of Mi nqin oasisJ. Acta Geography Sinica,1963, :241-249.冯绳武.(3 民勤绿洲的水系演变J.地 理学报,1963, :241-249. (3 Che ng Lon ghe ng,Qu Yaogu

37、a ng,Chen Heshe ng,et al.Resources of water and soil and its utilizati on in the Shiya ng River drain age bas in J.Journal of Desert Research,1982, :6-13.陈隆亨，曲耀光,陈荷生，等.石羊河流域(4水土 资源及其合理利用J.中国沙漠,1982, :6-13. (4 6 Xiao Honglang. A study on land dege nerati on in Mi nqin oasis in the low reaches of the Shiya ng RiverJ. Journal ofDesert Research,1988, :33-38.肖洪浪.石羊河下游民勤绿洲地区土地退化研究J.干 旱区研究,1988, (2 (2 :33-38. 8 Ta ng Bin sha n. The Nulti-Stratum FuzzyComp rehe nsive Evaluatio n of Strategies for Expl oitati on Ut