张掖市社会经济系统水循环：现状、问题与优化策略

张掖市社会经济系统水循环：现状、问题与优化策略一、引言1.1研究背景与意义1.1.1研究背景张掖市位于中国西北干旱区，地处黑河中游，是河西走廊的重要组成部分。其特殊的地理位置和气候条件，使得水资源成为当地社会经济发展的关键制约因素。张掖市深居内陆，远离海洋，气候干旱，降水稀少，蒸发量大，水资源总量匮乏。多年平均降水量仅为129毫米，而蒸发量却高达2047毫米，水资源供需矛盾突出。同时，随着全球气候变化和人类活动的加剧，张掖市的水资源形势愈发严峻。水资源对于张掖市的社会经济发展具有不可替代的重要性。农业方面，张掖市是传统的农业大市，灌溉农业是其农业生产的主要方式。水资源是农业生产的命脉，灌溉用水支撑着当地数百万亩农田的生产，关乎着粮食安全和农民的生计。张掖市以占全省5％的耕地，曾经提供了全省35％的商品粮，成为全国重要的商品粮基地，这离不开水资源的保障。然而，农业用水比例过高，对水的依赖度偏大，农业用水占总用水量的比例长期高达80%以上，进一步加剧了水资源的紧张局面。在工业领域，水资源是工业生产的基本要素之一。张掖市的工业发展，如农产品加工、能源化工等产业，都需要大量的水资源作为支撑。随着工业规模的不断扩大，工业用水需求也在持续增加，对水资源的竞争愈发激烈。城市生活用水同样不可或缺，随着城镇化进程的加快，城市人口不断增加，居民生活用水需求也日益增长。水资源的短缺不仅影响居民的生活质量，还可能引发社会不稳定因素。当前，张掖市的水循环面临着诸多严峻的形势。在自然因素方面，全球气候变暖导致祁连山冰川退缩，雪线上升，冰川融水减少，黑河来水量呈下降趋势。相关资料显示，上游祁连山冰川融水比上世纪70年代年减少约10亿立方米，局部地区雪线以年均2米至6.5米的速度上升。这直接影响了张掖市的地表水补给，使得水资源总量进一步减少。从人类活动角度来看，不合理的水资源开发利用方式加剧了水循环的失衡。过度开采地下水，导致地下水位持续下降，引发地面沉降、土壤沙化等生态环境问题。据统计，张掖市部分地区地下水位年降幅达0.25米-2.5米。此外，农业灌溉用水效率低下，大水漫灌等传统灌溉方式仍广泛存在，渠系水利用率仅为64%，灌溉水利用率为50%，造成了水资源的大量浪费。工业废水和生活污水的排放，也导致了水污染问题日益严重，进一步降低了水资源的可利用量。1.1.2研究意义本研究对张掖市水资源管理具有重要的指导意义。通过深入研究张掖市社会经济系统水循环，能够全面了解水资源在不同部门和环节的流动、转化和消耗情况，从而为制定科学合理的水资源管理政策提供依据。例如，明确各行业的用水效率和用水需求，有助于合理分配水资源，优化水资源配置，提高水资源利用效率。同时，通过分析水循环过程中的问题和瓶颈，能够有针对性地提出水资源保护和节水措施，如推广节水灌溉技术、加强污水处理和回用等，促进水资源的可持续利用。对于张掖市的社会经济可持续发展而言，研究社会经济系统水循环具有至关重要的实践价值。水资源的合理利用是实现社会经济可持续发展的基础。在农业方面，通过优化水资源配置和提高灌溉用水效率，可以在保障粮食产量的前提下，减少水资源的浪费，促进农业的可持续发展。在工业领域，推动水资源的循环利用和高效利用，有助于降低工业生产成本，提高工业竞争力，实现工业的绿色发展。对于城市生活而言，保障水资源的稳定供应和合理利用，能够提高居民的生活质量，促进城市的和谐发展。研究水循环还能够为张掖市的生态环境保护提供支持。维持良好的水循环是保护生态系统的关键，有助于保护湿地、草原等生态系统，维护生物多样性，实现生态系统的平衡和稳定。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状国外对社会经济系统水循环的研究起步相对较早，在理论和实践方面都取得了丰富的成果。在研究方法上，国外学者广泛运用模型模拟、数据挖掘和系统分析等方法，对社会经济系统水循环进行深入研究。例如，利用水文学模型如SWAT（SoilandWaterAssessmentTool）、MIKESHE等，结合地理信息系统（GIS）和遥感（RS）技术，对水资源的时空分布、水量平衡以及社会经济系统中的用水过程进行模拟和分析。这些模型能够综合考虑自然因素和人类活动对水循环的影响，为水资源管理和决策提供科学依据。在水资源与社会经济关系的研究方面，国外学者从多个角度进行了探讨。有研究关注水资源对经济增长的制约作用，通过实证分析揭示了水资源短缺对农业、工业等行业生产效率的影响。一些学者以干旱地区的农业生产为例，发现水资源的不足导致农作物产量下降，进而影响农业经济的发展。同时，也有研究强调社会经济发展对水资源利用的反馈作用，随着经济的发展和技术的进步，人们对水资源的需求结构和利用方式发生了变化，这反过来又影响了水资源的循环和配置。例如，随着城市化进程的加快，城市生活用水需求增加，工业用水结构也逐渐向高附加值产业转变，对水资源的质量和供应稳定性提出了更高的要求。在城市水循环研究领域，国外学者重点关注城市水资源的可持续利用和水环境保护。研究内容包括城市雨水收集与利用、污水再生回用、城市水生态系统修复等。在一些发达国家，如德国、日本等，已经建立了完善的城市雨水收集和利用系统，通过雨水花园、绿色屋顶等设施，实现了雨水的有效收集和利用，减少了城市对传统水资源的依赖。同时，在污水再生回用方面，国外的技术和管理经验也较为成熟，通过先进的污水处理工艺，将处理后的再生水用于工业生产、城市绿化等领域，提高了水资源的利用效率。在水资源管理方面，国外学者提出了一系列先进的理念和方法。例如，“基于自然的解决方案”（Nature-basedSolutions，NBS）理念强调利用自然系统的功能来解决水资源问题，如通过湿地保护和恢复来净化污水、调节洪水等。这种理念在一些国家的水资源管理实践中得到了应用，并取得了良好的效果。此外，水权制度和水市场的研究也是国外的重点领域之一，通过明确水权归属和建立水市场机制，实现水资源的优化配置和高效利用。例如，澳大利亚的水权交易市场已经较为成熟，水权可以在不同用户之间自由交易，促进了水资源向高效益用途转移。1.2.2国内研究现状国内在社会经济系统水循环领域的研究近年来发展迅速，紧密结合中国的国情和水资源特点，取得了一系列具有重要价值的成果。在理论研究方面，国内学者对社会经济系统水循环的概念、内涵和特征进行了深入探讨，提出了“自然-社会”二元水循环理论，强调人类活动对自然水循环的强烈干扰和影响，以及社会水循环在水资源利用和管理中的重要作用。这种理论为深入研究社会经济系统水循环提供了理论基础，推动了相关研究的发展。在研究方法上，国内学者在借鉴国外先进方法的基础上，结合中国的实际情况进行了创新和改进。例如，在水资源模型方面，开发了适合中国流域特点的水资源模型，如黄河流域水资源模型、海河流域水资源模型等，这些模型能够更好地模拟中国复杂的水资源系统和社会经济用水情况。同时，国内学者还将大数据、人工智能等新兴技术应用于社会经济系统水循环研究中，通过对海量数据的挖掘和分析，提高了研究的精度和效率。例如，利用机器学习算法对水资源需求进行预测，为水资源规划和管理提供更准确的依据。针对干旱地区的水资源问题，国内学者开展了大量的研究。以张掖市所在的黑河流域为例，众多学者对该流域的水资源合理配置、生态保护和节水型社会建设等方面进行了深入研究。研究发现，黑河流域水资源短缺问题严重，生态环境脆弱，通过优化水资源配置、推广节水技术和调整产业结构等措施，可以实现水资源的可持续利用和生态环境的保护。在水资源配置方面，学者们提出了多种优化方案，如基于生态需水的水资源配置模型、多目标水资源优化配置模型等，以实现经济、社会和生态效益的最大化。在节水技术推广方面，研究了滴灌、喷灌等高效节水灌溉技术在干旱地区的应用效果和推广策略，为提高农业用水效率提供了技术支持。在城市社会经济系统水循环研究方面，国内学者关注城市水资源供需平衡、城市水生态系统健康和城市节水等问题。通过对城市水资源的供需分析，提出了加强城市水资源管理、提高水资源利用效率的措施。例如，在城市供水方面，加强水源保护和供水设施建设，提高供水保障能力；在城市用水方面，推广节水器具和节水技术，开展中水回用等措施，减少城市用水量。同时，国内学者还注重城市水生态系统的保护和修复，通过建设城市湿地公园、河道整治等措施，改善城市水生态环境。在政策和管理研究方面，国内学者围绕水资源管理制度改革、水价政策和水权交易等方面进行了研究。提出了完善水资源管理制度，建立健全水资源有偿使用制度和水权交易制度，加强水资源的统一管理和调配等建议。例如，在水价政策方面，研究了合理水价的制定方法和调整机制，以发挥水价对水资源节约和保护的杠杆作用。在水权交易方面，对水权交易的模式、交易规则和监管机制等进行了探讨，为推动水权交易市场的健康发展提供了理论支持。1.3研究方法与创新点1.3.1研究方法文献资料法：广泛收集国内外关于社会经济系统水循环、水资源管理、干旱区水资源利用等方面的文献资料，包括学术期刊论文、学位论文、研究报告、政策文件等。通过对这些资料的系统梳理和分析，了解该领域的研究现状、前沿动态和发展趋势，为本研究提供理论基础和研究思路。例如，在阐述国内外研究现状时，对相关文献进行了综合分析，总结了国外在研究方法、水资源与社会经济关系、城市水循环及水资源管理等方面的成果，以及国内在理论研究、研究方法创新、干旱地区水资源问题研究等方面的进展，为后续研究提供了参考和借鉴。实地调研法：深入张掖市各县区、乡镇及相关企业、水利设施等地进行实地调研。与当地政府部门、水利管理机构、农户、企业负责人等进行访谈，了解张掖市水资源开发利用、社会经济发展、水循环现状及存在的问题等实际情况。实地考察各类水利工程，如水库、渠道、泵站等的运行状况，以及农业灌溉、工业用水、城市供水等用水环节的实际操作和管理模式。通过实地调研，获取了第一手资料，使研究更贴近实际，更具针对性。例如，在了解张掖市水资源现状时，通过实地调研掌握了当地水资源总量、分布情况、用水结构以及存在的水资源短缺、水污染等问题的实际表现。统计分析法：收集张掖市多年的水资源、社会经济等相关统计数据，包括水资源量、用水量、用水效率、GDP、人口数量、产业结构等数据。运用统计分析方法，对这些数据进行整理、分析和计算，揭示水资源与社会经济各要素之间的数量关系和变化规律。通过时间序列分析，研究水资源利用和社会经济发展的动态变化趋势；运用相关性分析，探讨水资源因素与经济增长、产业结构调整等之间的相关性。例如，通过对张掖市历年用水数据的统计分析，明确了农业用水占总用水量的比例长期高达80%以上，以及工业用水、生活用水的增长趋势等。模型模拟法：运用水资源模型，如WEAP（WaterEvaluationandPlanningSystem）模型，对张掖市社会经济系统水循环进行模拟。该模型能够综合考虑水资源的自然循环过程和社会经济系统中的用水需求、供水能力、水资源调配等因素，通过构建模型参数和情景设置，模拟不同水资源管理策略和社会经济发展情景下的水循环过程和水资源供需状况。根据模拟结果，分析水资源的合理配置方案和节水措施的实施效果，为水资源管理决策提供科学依据。例如，通过设置不同的节水情景，模拟分析节水措施对水资源供需平衡和社会经济发展的影响，从而提出优化的节水策略。1.3.2创新点研究视角创新：本研究将张掖市作为一个典型的干旱区城市，从社会经济系统的角度深入研究水循环，打破了以往单纯从自然水循环或单一行业用水角度进行研究的局限。综合考虑了水资源在农业、工业、生活等各个社会经济领域的流动、转化和利用情况，以及社会经济发展对水循环的反馈作用，全面揭示了水资源与社会经济系统之间的相互关系和内在联系，为干旱区城市水资源的可持续利用提供了新的研究视角。方法应用创新：在研究方法上，将多种方法有机结合，形成了一套完整的研究体系。在运用传统的文献资料法、实地调研法和统计分析法的基础上，引入先进的水资源模型WEAP模型进行模拟分析。这种多方法融合的研究方式，既充分利用了实地调研获取的实际数据和信息，又发挥了模型模拟的优势，能够对复杂的社会经济系统水循环进行定量分析和情景预测，提高了研究的科学性和准确性。与以往研究相比，更加全面、系统地分析了张掖市社会经济系统水循环的规律和特征。成果应用创新：本研究的成果不仅在理论上丰富了社会经济系统水循环的研究内容，更注重其实践应用价值。通过对张掖市社会经济系统水循环的研究，提出了一系列具有针对性和可操作性的水资源管理建议和节水措施，如优化水资源配置方案、推广高效节水灌溉技术、加强污水处理和回用等。这些成果能够直接应用于张掖市的水资源管理实践，为当地政府部门制定水资源政策和规划提供科学依据，有助于解决张掖市面临的水资源短缺和生态环境问题，促进当地社会经济的可持续发展。二、张掖市社会经济系统与水资源概况2.1张掖市社会经济发展现状2.1.1经济发展情况近年来，张掖市经济保持着稳定增长的态势，地区生产总值（GDP）持续攀升。2023年，全市实现地区生产总值608.01亿元，比上年增长5.5％，增速高于全国平均水平，显示出较强的经济发展活力。从产业结构来看，张掖市呈现出“三、一、二”的产业格局，产业结构不断优化升级。其中，第一产业增加值178.36亿元，增长6.0％；第二产业增加值119.55亿元，增长1.0％；第三产业增加值310.10亿元，增长6.7％。三次产业结构比为29.3：19.7：51.0，第三产业占比超过50%，成为经济增长的主要驱动力。第一产业作为张掖市的传统优势产业，在保障粮食安全和促进农民增收方面发挥着重要作用。张掖市是国家现代农业示范区，是全国最大的玉米制种区和重要的粮食、蔬菜、瓜果、油料和牛羊生产基地。2023年，全市粮食种植面积321.06万亩，比上年增加2.2万亩；粮食产量153.10万吨，比上年增长1.3％，粮食生产保持稳定增长。蔬菜种植面积67.73万亩，增加6.36万亩；蔬菜产量203.71万吨，比上年增长4.9％，蔬菜产业发展迅速，规模不断扩大。中药材种植面积26.53万亩，增加2.35万亩；中药材产量10.92万吨，增长6.3％，中药材产业也呈现出良好的发展态势。此外，张掖市的畜牧业发展态势良好，2023年末牛存栏73.96万头，增长4.3％；牛出栏34.16万头，增长5.8％；羊存栏404.14万只，增长7.5％；羊出栏405.99万只，增长12.5％，肉蛋奶产量稳步增长，为市场提供了丰富的农产品。第二产业方面，张掖市在传统产业转型升级和新兴产业培育方面取得了一定成效。2023年，全市全部工业增加值78.06亿元，比上年增长4.1％，规模以上工业增加值增长6.4％。在规模以上工业中，分轻重工业看，轻工业增长0.8％，重工业增长9.2％，重工业增长较快，成为工业增长的重要支撑。分门类看，采矿业增长12.2％，制造业增长6.9％，电力、热力、燃气及水的生产和供应业下降5.1％，采矿业和制造业发展态势良好，而电力、热力、燃气及水的生产和供应业则出现了一定程度的下滑。张掖市积极推进工业结构调整，加大对新能源、新材料、智能制造等新兴产业的培育力度，新能源并网装机490万千瓦，其中光伏发电335.2万千瓦、风电154.8万千瓦，新能源装机比例达75.5%，新能源产业发展迅速，成为工业经济新的增长点。第三产业发展势头强劲，成为推动经济增长的重要力量。2023年，全市批发和零售业增加值56.43亿元，比上年增长9.6％；交通运输、仓储和邮政业增加值31.36亿元，增长16.9％；住宿和餐饮业增加值12.23亿元，增长21.3％；金融业增加值45.13亿元，增长8.2％；房地产业增加值20.15亿元，增长0.3％；其他服务业增加值134.49亿元，增长3.3％，各行业均保持了不同程度的增长。旅游业是张掖市第三产业的重要支柱，张掖市拥有丰富的旅游资源，如七彩丹霞、黑河湿地、平山湖大峡谷等著名景点。近年来，张掖市大力发展全域旅游，旅游业发展迅速，旅游收入和游客接待量不断创新高。2023年，全市接待游客数量和旅游综合收入均实现了大幅增长，旅游业的蓬勃发展带动了餐饮、住宿、交通等相关产业的发展，促进了经济增长和就业。2.1.2人口与城镇化进程人口方面，张掖市的人口数量和结构呈现出一定的变化趋势。根据相关统计数据，2024年末-2025年初，常住人口109.99万人，城镇化率56.29%，城镇人口61.91万人，乡村人口48.08万人，男性55.55万人，女性54.43万人。0-14岁人口16.63万人，15-59岁人口69.47万人，60岁以上23.88万人，65岁以上15.63万人。年出生人口0.78万人，死亡人口1.14万人，出生率7.04‰，死亡率10.38‰，自然增长率-3.34‰。从数据可以看出，张掖市人口总量呈下降趋势，人口自然增长率为负，老龄化程度逐渐加深，60岁以上人口占比达到21.71%，65岁以上人口占比为14.21%，这对社会养老服务和社会保障体系提出了更高的要求。城镇化进程方面，张掖市城镇化水平不断提高。2023年末-2024年初，常住人口城镇化率为54.86%，城镇人口60.6万人，比上年末增加0.31万人；2024年末-2025年初，城镇化率提升至56.29%，城镇人口达到61.91万人，城镇化进程稳步推进。城镇化的快速发展带来了一系列的变化，对水资源需求和利用产生了重要影响。随着城镇人口的增加，居民生活用水需求大幅增长，对供水设施和供水能力提出了更高的要求。城镇建设和工业发展也需要大量的水资源，导致水资源供需矛盾加剧。城镇化进程中的基础设施建设，如道路、桥梁、建筑物等，改变了城市下垫面条件，影响了地表径流和雨水的下渗，对城市水循环产生了一定的影响。城镇化过程中，污水处理和排放问题也日益突出，如果处理不当，会导致水污染，进一步降低水资源的可利用量。2.2张掖市水资源禀赋与利用现状2.2.1水资源分布特征张掖市水资源主要源于南部祁连山区的河川径流及平原区的地下水，河川水源以山区降水补充为主，高山区冰川补充为辅，平原区地下水上下游之间存在多次重复利用的情况。全市水资源总量相对匮乏，时空分布不均的问题较为突出。在地表水资源方面，张掖市境内约有29条河流，年平均自产水资源量为24.6亿立方米，从青海省流入张掖市境内的有黑河、讨赖河及民乐洪水河等，多年平均入境水资源量为14亿立方米。张掖市总计流出到武威市西营河、金昌市东大河、西大河的水资源量为2.84亿立方米；直接流入酒泉市的讨赖河、洪水河、马营河、丰乐河和疏勒河流域的白杨河、石羊河等的水资源量为12.7亿立方米。对本市有实际开发利用价值的黑河水系18条河流，多年平均河川径流量为24.75亿立方米。河流径流随降水季节变化明显，一般呈现春汛、夏洪、秋贫、冬枯的规律。据1956-1979年24年系列资料分析，黑河多年平均4-6月来水量占全年总水量的24.3%，7-9月占56.6%，10月至翌年3月占19.1%；梨园河4-6月来水量占27.3%，7-9月占63.0%，10月至翌年3月占9.7%；其他沿山河流4-6月占29%，7-9月占60.6%，10月至翌年3月占10.4%。这种季节分布不均导致水资源在不同季节的供需矛盾突出，春季农业灌溉用水需求大，但来水量相对较少，而夏季洪水期水资源又难以有效储存和利用。冰川方面，黑河流域共有冰川260条，冰川面积80.84平方公里，冰储量21.034亿立方米，年融水量0.723亿立方米，占黑河流域各河流年径流量24.6亿立方米的2.93%。冰川融水径流年内分配集中，消融期一般为5-9月，而6-8月消融量占96%。冰川强烈消融的夏季也正值雨季，冰川消融径流加剧河川径流的集中程度。冰川融水主要受气温的影响，融冰水对河川径流的年际变化具有一定的调节作用，特别是冰川融水径流补给比较大的河流，具有干旱年水量减少不大、河川径流量年际变化小的特征。地下水资源方面，张掖市地下水资源总量是山区与平原区多年平均地下水资源综合补给量之和。本区域山区地下水资源综合补给量为8.9亿立方米，平原区多年地下水资源补给量为18.5704亿立方米，净地下水资源量为1.15亿立方米。走廊平原区受区域地形地质及水文地质条件的影响，地表水与地下水相互转换，排补甚为旺盛。地表水经过引灌-入渗-出露-再引灌-再入渗-再出露……相互排补，循环往复，为水的多次重复利用提供优越条件，这在水资源紧缺的情况下，古往今来一直给全区农业和国民经济的发展发挥着不可替代的作用。然而，由于不合理的开采，部分地区地下水位持续下降，如张掖市部分地区地下水位年降幅达0.25米-2.5米，对生态环境造成了严重影响。从空间分布来看，张掖市各县（市）之间水资源差别较大。肃南县水资源相对丰富，但由于山高水低，受地势限制，利用量甚微；山丹县水资源极为紧缺，全县可利用的水资源量为1.399亿立方米，人均仅有741立方米，地下水现已开采过量，井水位日趋下降，泉水日趋减少，水资源短缺已成为这一地区国民经济和社会发展的制约因素。这种空间分布的不均衡，导致不同地区在水资源利用和经济发展上面临不同的挑战，也加大了区域水资源统筹调配的难度。2.2.2水资源利用结构张掖市水资源利用主要集中在农业、工业和生活三大领域，不同领域的水资源利用比例和变化趋势呈现出各自的特点。农业作为张掖市的传统支柱产业，是水资源的主要消耗领域，用水比例长期居高不下。多年来，农业用水占总用水量的比例一直高达80%以上。这主要是因为张掖市是农业大市，灌溉农业是农业生产的主要方式，数百万亩农田的灌溉需要大量的水资源。2023年，全市粮食种植面积321.06万亩，蔬菜种植面积67.73万亩，中药材种植面积26.53万亩，这些农作物的生长都依赖于灌溉用水。然而，农业用水效率相对较低，传统的大水漫灌方式仍广泛存在，渠系水利用率仅为64%，灌溉水利用率为50%，这导致了水资源的大量浪费。随着农业现代化进程的推进和节水意识的提高，近年来农业用水占比呈现出缓慢下降的趋势，但下降幅度较小。一些地区开始推广滴灌、喷灌等高效节水灌溉技术，如临泽县围绕种子产业、畜禽养殖、蔬菜种植、特色林果、水产养殖五大产业集群，推广“精量化”水肥一体灌溉等新技术15项，全县节水灌溉率达57%以上，这在一定程度上减少了农业用水量，但由于农业用水基数大，其在总用水量中的占比仍然较高。工业用水方面，随着张掖市工业的发展，工业用水量呈现出逐渐增加的趋势。2023年，全市全部工业增加值78.06亿元，规模以上工业增加值增长6.4％，工业规模的扩大导致对水资源的需求不断增长。在规模以上工业中，采矿业、制造业等行业用水需求较大。例如，采矿业的开采、选矿等环节都需要大量用水，制造业中的农产品加工、能源化工等产业也离不开水资源的支撑。然而，与农业用水相比，工业用水占总用水量的比例相对较低，目前约为10%左右。为了提高工业用水效率，张掖市一些企业开始采用节水工艺和设备，加强水资源的循环利用。部分企业通过改进生产工艺，实现了水资源的多次重复利用，降低了单位产品的用水量。但总体而言，工业用水效率仍有提升空间，一些中小企业由于技术和资金限制，在节水方面还存在较大差距。生活用水主要包括城镇居民生活用水和农村居民生活用水。随着城镇化进程的加快和居民生活水平的提高，生活用水量不断增加。2024年末-2025年初，张掖市常住人口109.99万人，城镇化率56.29%，城镇人口的增加使得城镇生活用水需求大幅增长。城市居民的日常生活、公共服务设施等都需要消耗大量水资源。农村居民生活用水也随着生活条件的改善而有所增加，农村自来水普及率的提高使得居民用水更加便利，用水量也相应上升。目前，生活用水占总用水量的比例约为8%左右，且仍有上升趋势。为了满足生活用水需求，张掖市不断加强供水设施建设，提高供水能力，但在一些偏远农村地区，由于供水设施不完善，仍然存在用水困难的问题。2.2.3水资源开发利用程度张掖市水资源开发利用程度较高，面临着资源性、区域性缺水的严峻问题。全市水资源总量有限，人均占有水资源量仅为全国平均水平的二分之一，亩均水资源量是全国平均水平的28.2%，属于典型的资源型缺水地区。随着社会经济的发展和人口的增长，水资源的开发利用程度不断提高，对水资源的压力也日益增大。在地表水资源开发利用方面，黑河作为张掖市最重要的地表水资源，其开发利用程度较高。黑河水资源的开发主要用于农业灌溉，通过修建水库、渠道等水利设施，将黑河水引入农田进行灌溉。张掖市先后建成了多个水库和灌溉渠道，如黑河引水工程等，有效地保障了农业生产用水。然而，过度的开发导致黑河下游生态用水受到影响，河流径流量减少，湖泊萎缩，湿地退化，生态环境恶化。为了保护黑河下游生态环境，国家实施了黑河水量统一调度，通过科学合理地分配水资源，确保下游生态用水需求。但在实际执行过程中，由于水资源供需矛盾突出，仍然存在一些问题，如部分地区为了保障自身农业生产，违规超采水资源，影响了下游生态用水的落实。地下水的开发利用同样存在问题。由于地表水资源不足，部分地区过度依赖地下水开采，导致地下水位持续下降。张掖市部分地区地下水位年降幅达0.25米-2.5米，长期的超采引发了一系列生态环境问题，如地面沉降、土壤沙化、植被退化等。这些问题不仅影响了当地的生态环境，也对农业生产和居民生活造成了不利影响。为了遏制地下水超采，张掖市采取了一系列措施，如加强地下水监测、实施地下水禁采和限采制度、推广节水灌溉技术等，但由于一些地区经济发展对水资源的依赖程度较高，地下水超采问题仍然难以得到根本解决。从水资源开发利用的总体情况来看，张掖市水资源开发利用程度已经接近或超过水资源的承载能力，存在过度开发的问题。这种过度开发不仅导致了水资源的短缺和生态环境的恶化，也制约了社会经济的可持续发展。因此，加强水资源管理，优化水资源配置，提高水资源利用效率，实现水资源的可持续利用，成为张掖市面临的紧迫任务。三、张掖市社会经济系统水循环过程与机制3.1水循环过程分析3.1.1自然水循环过程张掖市的自然水循环主要涵盖降水、蒸发、径流等关键环节，这些环节相互关联、相互影响，对当地水资源的形成、分布和变化起着决定性作用。降水是张掖市水资源的重要补给来源。然而，由于其地处内陆干旱区，受地理位置和气候条件的制约，降水稀少且分布不均。多年平均降水量仅为129毫米，降水主要集中在夏季，6-8月的降水量约占全年降水量的60%-70%。这种降水的季节性集中，导致水资源在时间上的分配极不均衡，夏季降水集中时，可能引发洪涝灾害，而其他季节则水资源短缺。地形对降水分布也有显著影响，南部祁连山区地势较高，受地形抬升作用影响，降水相对较多，山区年降水量可达300-600毫米，而北部平原地区降水较少，年降水量一般在100毫米以下。降水的空间差异，使得不同地区的水资源禀赋不同，进一步加剧了水资源供需的区域矛盾。蒸发是张掖市自然水循环的另一个重要环节。张掖市气候干旱，蒸发量大，多年平均蒸发量高达2047毫米，远远超过降水量。蒸发主要受气温、湿度、风速等因素的影响。在夏季，气温较高，太阳辐射强烈，蒸发作用更为旺盛。高蒸发量使得大量水分从地表和水体表面散失到大气中，这不仅减少了当地水资源的可利用量，还对土壤水分和植被生长产生负面影响。在干旱季节，强烈的蒸发会导致土壤水分快速流失，土壤干燥，影响农作物的生长和发育。径流在张掖市自然水循环中占据关键地位。径流主要包括地表径流和地下径流，它们是降水在地表和地下的流动形式。地表径流主要来源于降水和山区冰雪融水。在夏季，降水和冰雪融水大量增加，形成地表径流，流入河流、湖泊等水体。黑河是张掖市最重要的地表径流载体，其年径流量对张掖市的水资源供应起着至关重要的作用。然而，由于水资源开发利用过度，黑河下游的径流量逐渐减少，生态环境受到严重影响。地下径流则是指地下水在地下岩石孔隙和土壤中的流动。张掖市的地下水资源主要依赖于山区降水的入渗补给，以及地表水与地下水的相互转化。在一些地区，由于过度开采地下水，导致地下水位下降，地下径流减少，引发地面沉降、土壤沙化等生态环境问题。自然水循环对张掖市水资源的影响是多方面的。降水和径流决定了水资源的总量和时空分布，而蒸发则影响着水资源的损失和可利用量。合理利用和保护自然水循环，对于维持张掖市水资源的稳定供应和生态平衡至关重要。3.1.2社会经济水循环过程在张掖市，水在农业灌溉、工业生产、居民生活等社会经济活动中参与了复杂的循环路径和转化过程，这构成了社会经济水循环的主要内容。农业灌溉是张掖市社会经济水循环的重要环节，农业用水占总用水量的80%以上。张掖市以灌溉农业为主，主要农作物有小麦、玉米、蔬菜、中药材等，这些农作物的生长依赖大量的灌溉用水。在灌溉过程中，河水、井水等水源通过渠道、管道等输水设施被引入农田。然而，由于灌溉技术相对落后，大水漫灌等传统灌溉方式仍广泛存在，导致水资源利用效率低下，渠系水利用率仅为64%，灌溉水利用率为50%，大量水资源在灌溉过程中被浪费。部分水资源通过蒸发、渗漏等方式返回自然环境，蒸发的水分进入大气，参与自然水循环，而渗漏的水分则补充了地下水。农作物吸收的水分，一部分通过蒸腾作用返回大气，另一部分则用于作物的生长和发育，最终形成农产品，农产品中的水分随着农产品的销售和消费进入其他环节。工业生产中的水循环也较为复杂。张掖市的工业主要包括农产品加工、能源化工、矿产开采等行业，这些行业都需要大量的水资源作为生产原料或冷却介质。在农产品加工行业，水资源用于清洗、浸泡、蒸煮等生产环节，加工过程中产生的废水，部分经过处理后可循环利用，如用于设备清洗、厂区绿化等，另一部分则达标排放进入污水处理系统。能源化工行业，水资源主要用于冷却、化学反应等，由于该行业用水量大，对水资源的循环利用要求较高，一些企业通过采用冷却塔、循环水系统等设备，实现水资源的多次重复利用，提高用水效率。然而，仍有部分企业由于技术和资金限制，水资源利用效率较低，废水排放也对环境造成一定压力。矿产开采行业，水资源用于矿石的开采、选矿等环节，开采过程中产生的废水含有大量的重金属和有害物质，需要经过严格处理后才能排放或回用，否则会对土壤和水体造成严重污染。居民生活用水同样是社会经济水循环的重要组成部分。随着城镇化进程的加快和居民生活水平的提高，生活用水量不断增加。居民生活用水主要包括饮用水、洗漱用水、洗衣用水、冲厕用水等。自来水厂从河流、水库等水源取水，经过净化处理后，通过供水管网输送到居民家中。居民使用后的生活污水，通过排水管道汇集到污水处理厂，经过处理达标后，一部分排放到自然水体，另一部分则可作为中水回用，用于城市绿化、道路喷洒、景观补水等。张掖市一些小区和公共场所已经开始推广中水回用系统，提高了水资源的利用效率。然而，在一些老旧小区和农村地区，由于排水设施不完善，生活污水直接排放的现象仍然存在，对周边环境造成污染。3.2水循环机制探讨3.2.1驱动因素分析张掖市社会经济系统水循环受自然因素和人为因素的共同驱动，这些因素相互交织，深刻影响着水资源的循环过程和利用效率。气候是影响张掖市水循环的重要自然因素之一。张掖市地处内陆干旱区，气候干旱，降水稀少，蒸发量大，这种气候条件决定了其水资源的稀缺性和水循环的特殊性。降水作为水资源的主要补给来源，其时空分布不均对水循环产生了显著影响。夏季降水相对集中，且多以暴雨形式出现，这不仅增加了洪涝灾害的风险，还导致大量降水难以有效储存和利用，大部分以地表径流的形式迅速流失。而在其他季节，降水稀少，无法满足社会经济发展和生态系统的用水需求。蒸发量大使得水资源的损耗加剧，进一步加剧了水资源的短缺。在高温、低湿和强风的气候条件下，蒸发作用更为强烈，大量水分从地表和水体表面散失到大气中，减少了可利用的水资源量。地形地貌同样在张掖市水循环中扮演着关键角色。南部祁连山区地势高耸，是黑河等河流的发源地，山区的地形和地质条件对降水的截留、下渗和径流形成具有重要影响。山区的植被覆盖较好，土壤孔隙度较大，有利于降水的下渗和储存，形成地下水和地表径流的补给源。山区的地形起伏导致河流落差大，水流湍急，有利于水能资源的开发利用，但也增加了水资源开发和利用的难度。北部平原地区地势平坦，地形对降水的拦截作用较弱，降水容易形成地表径流迅速汇入河流，导致平原地区的水资源相对匮乏。平原地区的土壤质地和地下水埋深也影响着水资源的储存和利用，一些地区土壤渗透性差，地下水埋深较深，使得水资源的开发利用面临困难。经济发展是影响张掖市社会经济系统水循环的重要人为因素。随着经济的快速增长，各行业对水资源的需求不断增加，导致水资源的开发利用程度不断提高。农业作为张掖市的传统支柱产业，是水资源的主要消耗领域，用水比例长期高达80%以上。农业灌溉用水量大，且灌溉方式相对落后，大水漫灌等传统灌溉方式仍广泛存在，导致水资源利用效率低下，大量水资源在灌溉过程中被浪费。工业的发展也对水资源产生了巨大需求，近年来，张掖市工业规模不断扩大，农产品加工、能源化工等行业的用水需求持续增长。一些高耗水工业企业的存在，进一步加剧了水资源的紧张局面。工业用水的增长不仅导致水资源的直接消耗增加，还可能引发水污染问题，降低水资源的可利用量。人口增长和城镇化进程的加快也对张掖市水循环产生了重要影响。随着人口的增加，居民生活用水需求不断上升，对供水设施和供水能力提出了更高的要求。城镇化进程的加快使得城市规模不断扩大，城市建设和工业发展需要大量的水资源，进一步加剧了水资源的供需矛盾。城镇化过程中，城市下垫面条件发生改变，建筑物、道路等硬化面积增加，导致地表径流增加，雨水下渗减少，改变了城市的水循环模式。城市排水系统的不完善也可能导致城市内涝等问题，影响城市的水循环和生态环境。政策在张掖市水资源管理和水循环调控中发挥着关键作用。政府通过制定水资源管理政策、规划和法规，对水资源的开发、利用、保护和配置进行宏观调控。张掖市实施了最严格水资源管理制度，对用水总量、用水效率和水功能区限制纳污等指标进行严格控制，以实现水资源的合理利用和保护。在水资源配置方面，政府通过制定水资源分配方案，合理分配地表水和地下水，保障各行业的用水需求。在节水政策方面，政府出台了一系列鼓励节水的政策措施，如推广节水器具、实施水价改革、开展节水宣传教育等，以提高水资源利用效率，减少水资源浪费。3.2.2调控机制分析张掖市通过实施一系列政策和措施，构建了较为完善的水资源管理体系，对社会经济系统水循环进行有效调控，以实现水资源的合理利用和保护。水权制度是张掖市水资源管理的重要基础。张掖市积极推行水权制度改革，明确水资源的所有权、使用权和经营权，建立健全水权交易市场。通过水权确权登记，将水资源量化到具体的用水户，使水权成为一种具有明确产权归属的资源。用水户可以在水权交易市场上依法进行水权交易，实现水资源的优化配置。一些用水效率高的企业可以通过购买水权，获得更多的水资源使用权，从而扩大生产规模；而一些用水效率低的企业则可以通过出售多余的水权，获得经济收益，同时也促使其提高用水效率。水权制度的实施，有效地调动了用水户节约用水的积极性，提高了水资源的利用效率。水资源统一调度是保障张掖市水资源合理分配和利用的关键措施。针对黑河水资源开发利用过度导致下游生态用水受到影响的问题，国家实施了黑河水量统一调度。通过建立科学合理的水量分配方案，明确黑河上下游各地区的用水指标，确保下游生态用水需求得到满足。在水量调度过程中，充分考虑河流的来水情况、各地区的用水需求以及生态环境的承载能力，合理安排水库的蓄放水时间和水量，实现水资源的科学调配。通过黑河水量统一调度，下游地区的生态环境得到了一定程度的改善，河流径流量有所增加，湖泊和湿地面积逐渐恢复，生态系统的稳定性得到增强。节水政策和措施的实施是提高张掖市水资源利用效率的重要手段。张掖市大力推广节水灌溉技术，如滴灌、喷灌、微灌等，取代传统的大水漫灌方式。临泽县围绕种子产业、畜禽养殖、蔬菜种植、特色林果、水产养殖五大产业集群，推广“精量化”水肥一体灌溉等新技术15项，全县节水灌溉率达57%以上，有效减少了农业灌溉用水量。在工业领域，鼓励企业采用节水工艺和设备，加强水资源的循环利用。部分企业通过改进生产工艺，实现了水资源的多次重复利用，降低了单位产品的用水量。在城市生活用水方面，推广节水器具，如节水龙头、节水马桶等，加强对居民的节水宣传教育，提高居民的节水意识。这些节水政策和措施的实施，有效地减少了水资源的浪费，提高了水资源利用效率。污水处理和再生水利用是张掖市水资源可持续利用的重要举措。张掖市加大污水处理设施建设投入，共建成8处污水处理厂，实现了城区生活污水应收尽收，污水处理量达4943.53万立方米，六县区城区生活污水处理厂出水均达到一级A排放标准，生活污水处理率均达到98%以上。同时，积极推进再生水利用设施建设，将处理后的再生水用于火电厂机组冷却用水、城南中央文化公园生态补水、元宝枫国储林灌溉用水、北部湾生态补水、北郊湿地生态补水等途径，2022年张掖市再生水使用量达到1907.13万立方米，有效减少了水资源的消耗，改善了水生态环境质量。通过污水处理和再生水利用，实现了水资源的循环利用，提高了水资源的可利用量，减少了对新鲜水资源的依赖。四、张掖市社会经济系统水循环的影响与问题4.1对社会经济发展的影响4.1.1水资源保障与经济增长水资源作为张掖市社会经济发展的基础性要素，对经济增长起着关键的支撑作用。在农业领域，水资源是农作物生长的必备条件，充足且稳定的水资源供应是保障农业丰收、促进农业经济增长的重要前提。张掖市作为传统农业大市，灌溉农业在农业生产中占据主导地位，其粮食种植面积广泛，2023年粮食种植面积达321.06万亩。这些农田的灌溉用水主要依赖于黑河等河流的水资源，通过水利设施的调配，水资源被引入农田，滋养着农作物的生长。据统计，张掖市曾经凭借占全省5％的耕地，产出了全省35％的商品粮，成为全国重要的商品粮基地，这一成就离不开水资源的有力保障。稳定的水资源供应确保了农作物在不同生长阶段对水分的需求，使得粮食产量得以稳定增长，2023年全市粮食产量达到153.10万吨，比上年增长1.3％，为农业经济的发展提供了坚实的物质基础，也带动了农产品加工、销售等相关产业的发展，促进了农民增收和农村经济的繁荣。工业方面，水资源同样是不可或缺的生产要素。张掖市的工业涵盖了农产品加工、能源化工、矿产开采等多个行业，这些行业在生产过程中都需要大量的水资源。在农产品加工行业，水资源用于清洗、浸泡、蒸煮等生产环节，是保证产品质量和生产效率的关键因素。能源化工行业中，水资源不仅用于冷却、化学反应等过程，还在一些工艺中作为原料参与反应。矿产开采行业，水资源用于矿石的开采、选矿等环节，对提高矿石回收率和降低生产成本具有重要作用。随着工业规模的不断扩大，工业用水需求也持续攀升。近年来，张掖市积极推进工业结构调整，加大对新能源、新材料、智能制造等新兴产业的培育力度，这些新兴产业的发展同样离不开水资源的支撑。以新能源产业为例，光伏发电和风电设备的制造、维护以及相关配套产业的发展，都需要一定量的水资源。水资源的稳定供应为工业企业的正常生产运营提供了保障，促进了工业经济的增长。2023年，全市全部工业增加值78.06亿元，比上年增长4.1％，规模以上工业增加值增长6.4％，工业经济的发展对全市经济增长做出了重要贡献。然而，张掖市水资源短缺的现状也对经济发展产生了明显的制约。水资源的匮乏使得农业灌溉用水不足，影响农作物的生长和产量。在干旱年份，由于河流来水量减少，部分农田无法得到充分灌溉，导致农作物减产甚至绝收。一些地区因缺水不得不减少高耗水作物的种植面积，调整种植结构，这在一定程度上影响了农业经济效益的提升。据调查，在水资源短缺较为严重的地区，农作物产量平均下降了10%-20%，农民收入也相应减少。水资源短缺对工业发展的限制也日益凸显。对于一些高耗水工业企业来说，水资源的不足可能导致生产规模受限，甚至被迫停产。在水资源紧张时期，部分企业因无法获得足够的用水指标，不得不削减生产计划，影响了企业的经济效益和市场竞争力。水资源短缺还增加了工业企业的用水成本，企业为了获取水资源，可能需要投入更多的资金用于取水、节水设施建设和水资源循环利用等方面，进一步压缩了企业的利润空间。水资源短缺还制约了张掖市的产业布局和经济结构调整。由于水资源的限制，一些高耗水、高污染的产业难以在张掖市发展，这在一定程度上限制了工业的多元化发展。而新兴产业的培育和发展需要大量的水资源支持，水资源短缺使得这些产业的发展面临困难，影响了经济结构的优化升级。水资源短缺还导致了生态环境的恶化，进一步影响了旅游业等第三产业的发展。黑河下游生态环境的退化，使得一些原本优美的自然景观受到破坏，游客数量减少，对当地旅游业的收入产生了负面影响。4.1.2产业结构与用水效率张掖市的产业结构与水资源利用效率之间存在着紧密的相互关系，产业结构的调整对水资源利用效率有着显著影响，而水资源利用效率的提升也对产业结构的优化起到推动作用。目前，张掖市产业结构呈现出“三、一、二”的格局，第三产业占比超过50%，成为经济增长的主要驱动力。然而，从用水结构来看，农业用水占总用水量的比例长期高达80%以上，这与产业结构中农业占比并不匹配。农业用水效率低下是导致这一现象的主要原因之一。张掖市农业以灌溉农业为主，传统的大水漫灌方式仍广泛存在，渠系水利用率仅为64%，灌溉水利用率为50%，大量水资源在灌溉过程中被浪费。这种低效率的用水方式不仅造成了水资源的极大浪费，也制约了农业自身的发展。在水资源日益短缺的情况下，农业用水效率低下使得农业生产面临更大的压力，难以满足农业现代化发展的需求。工业用水方面，虽然工业用水占总用水量的比例相对较低，目前约为10%左右，但随着工业的发展，工业用水需求逐渐增加。在规模以上工业中，采矿业、制造业等行业用水需求较大。部分企业由于技术和资金限制，在水资源利用方面存在不足，用水效率有待提高。一些中小企业在生产过程中，缺乏先进的节水工艺和设备，水资源循环利用程度较低，导致单位产品用水量较高。这种低效率的用水方式不仅增加了企业的生产成本，也加剧了水资源的供需矛盾。从产业结构调整对水资源利用效率的影响来看，优化产业结构是提高水资源利用效率的重要途径。在农业领域，调整种植结构，减少高耗水作物的种植面积，增加低耗水、高附加值作物的种植比例，能够有效降低农业用水量。近年来，张掖市一些地区开始减少水稻等耗水量大的作物种植，增加了玉米、蔬菜、中药材等相对节水且经济效益较高的作物种植面积。推广高效节水灌溉技术，如滴灌、喷灌、微灌等，能够显著提高农业用水效率。临泽县围绕种子产业、畜禽养殖、蔬菜种植、特色林果、水产养殖五大产业集群，推广“精量化”水肥一体灌溉等新技术15项，全县节水灌溉率达57%以上，有效减少了农业灌溉用水量，提高了水资源利用效率。在工业领域，推动产业升级，发展高新技术产业和低耗水产业，能够降低工业对水资源的依赖，提高用水效率。高新技术产业通常具有技术含量高、附加值高、用水需求相对较低的特点。张掖市积极培育新能源、新材料、智能制造等新兴产业，这些产业的发展不仅推动了工业结构的优化升级，也在一定程度上减少了工业用水量。加强工业企业的节水技术改造，采用先进的节水工艺和设备，加强水资源的循环利用，也是提高工业用水效率的重要措施。部分企业通过改进生产工艺，实现了水资源的多次重复利用，降低了单位产品的用水量，提高了水资源利用效率。水资源利用效率的提升也对产业结构调整具有积极的推动作用。提高水资源利用效率，能够为其他产业释放出更多的水资源，促进产业结构的优化升级。当农业用水效率提高后，节约下来的水资源可以用于工业和城市生活用水，支持工业的发展和城市建设。水资源利用效率的提升还能够降低企业的生产成本，提高企业的竞争力，促进产业的发展。对于工业企业来说，通过提高用水效率，降低用水成本，能够在市场竞争中占据更有利的地位，推动产业的发展壮大。水资源利用效率的提升有助于改善生态环境，为旅游业等第三产业的发展创造更好的条件。良好的生态环境能够吸引更多的游客，促进旅游业的发展，进一步优化产业结构。为了优化产业结构以提高用水效率，张掖市可以采取以下措施：加强水资源管理，制定科学合理的水资源分配方案，根据不同产业的用水需求和用水效率，合理分配水资源，引导产业结构调整。加大对节水技术研发和推广的投入，鼓励企业和科研机构开展节水技术创新，推广先进的节水工艺和设备，提高各行业的用水效率。通过政策引导和资金支持，鼓励农业向高效节水农业转型，工业向低耗水、高附加值产业升级，促进产业结构的优化调整。加强对企业和公众的节水宣传教育，提高节水意识，形成全社会节约用水的良好氛围，共同推动水资源利用效率的提高和产业结构的优化。4.2面临的主要问题4.2.1水资源短缺问题张掖市水资源短缺问题由来已久，且形势日益严峻，其成因涵盖自然和人为多方面因素。从自然因素来看，张掖市地处内陆干旱区，远离海洋，气候干旱少雨，多年平均降水量仅129毫米，而蒸发量却高达2047毫米，蒸发量远远超过降水量，这使得水资源的自然补给严重不足。其降水时空分布不均，降水主要集中在夏季，6-8月降水量约占全年的60%-70%，且多以暴雨形式出现，难以有效储存和利用，大部分降水迅速形成地表径流流失。在空间上，南部祁连山区降水相对较多，而北部平原地区降水稀少，这种分布不均进一步加剧了区域水资源供需矛盾。张掖市水资源总量有限，人均占有水资源量仅为全国平均水平的二分之一，亩均水资源量是全国平均水平的28.2%，属于典型的资源型缺水地区，先天的水资源禀赋不足为其发展带来了巨大挑战。人为因素对张掖市水资源短缺的影响也不容忽视。随着社会经济的快速发展，各行业用水需求急剧增加。农业作为用水大户，张掖市农业用水占总用水量的80%以上，且灌溉方式落后，大水漫灌等传统方式仍广泛存在，渠系水利用率仅为64%，灌溉水利用率为50%，大量水资源在灌溉过程中被浪费。工业的发展同样增加了用水需求，近年来，张掖市工业规模不断扩大，农产品加工、能源化工等行业用水持续增长，但部分企业用水效率低下，水资源循环利用程度低。城镇化进程的加快使得城市人口增多，居民生活用水需求大幅上升，城市建设和工业发展也对水资源提出了更高要求。张掖市部分地区存在过度开采地下水的现象，导致地下水位持续下降，部分地区地下水位年降幅达0.25米-2.5米，这不仅引发了地面沉降、土壤沙化等生态环境问题，还进一步加剧了水资源短缺。目前，张掖市水资源短缺的现状十分严峻。在农业领域，水资源短缺导致部分农田灌溉用水不足，农作物生长受到影响，产量下降。一些地区因缺水不得不减少高耗水作物的种植面积，调整种植结构，这在一定程度上影响了农业经济效益。在工业方面，水资源短缺限制了部分企业的发展，一些高耗水企业因用水指标不足，生产规模受限，甚至被迫停产，企业为获取水资源，还需投入更多成本用于取水、节水设施建设等，压缩了利润空间。城市生活用水方面，水资源短缺影响居民生活质量，部分地区在用水高峰期可能出现供水不足的情况。从未来趋势来看，随着全球气候变化，张掖市的干旱程度可能进一步加剧，降水可能继续减少，蒸发量增加，水资源的自然补给将更加困难。社会经济的持续发展也将导致用水需求不断增长，尽管采取了一系列节水措施，但用水需求的增长速度可能仍超过节水的成效。如果不能有效解决水资源短缺问题，将对张掖市的社会经济发展产生严重的潜在威胁。在农业上，可能导致粮食产量持续下降，影响粮食安全和农民收入；工业方面，可能阻碍产业升级和经济结构调整，降低经济增长速度；城市生活中，可能引发社会不稳定因素，影响居民的生活质量和幸福感。4.2.2水污染问题张掖市水污染问题日益凸显，其污染源主要来自工业废水、生活污水和农业面源污染等方面。工业废水是张掖市水污染的重要来源之一。张掖市的工业涵盖农产品加工、能源化工、矿产开采等多个行业，部分企业由于技术和资金限制，污染治理设施不完善，导致工业废水未经有效处理就直接排放。在农产品加工行业，废水中含有大量的有机物、悬浮物和微生物等污染物；能源化工行业的废水则含有重金属、石油类物质和化学需氧量（COD）等有害物质；矿产开采行业的废水含有大量的重金属和酸碱污染物，如铅、汞、镉等重金属以及硫酸、盐酸等酸碱物质。这些未经处理的工业废水直接排入河流、湖泊等水体，严重污染了地表水资源。生活污水的排放也是张掖市水污染的重要因素。随着城镇化进程的加快，城市人口不断增加，生活污水的产生量也随之增多。尽管张掖市加大了污水处理设施建设投入，建成了8处污水处理厂，实现了城区生活污水应收尽收，污水处理量达4943.53万立方米，六县区城区生活污水处理厂出水均达到一级A排放标准，生活污水处理率均达到98%以上。但在一些老旧小区和农村地区，由于排水设施不完善，生活污水直接排放的现象仍然存在。生活污水中含有大量的有机物、氮、磷等营养物质，如果未经处理直接排放，会导致水体富营养化，引发藻类过度繁殖，破坏水生态平衡。农业面源污染在张掖市水污染中所占比例较大。张掖市是农业大市，农业生产中大量使用化肥、农药和农膜等，这些物质在降雨或灌溉过程中，通过地表径流和农田排水进入水体，造成水污染。据统计，张掖市每年化肥使用量较大，部分化肥未被农作物完全吸收，随地表径流进入河流、湖泊等水体，导致水体中氮、磷等营养物质含量超标。农药的不合理使用也会导致农药残留进入水体，对水生生物和人体健康造成危害。农膜的大量使用，部分农膜残留在土壤中，不仅影响土壤结构和农作物生长，还可能随着地表径流进入水体，造成白色污染。目前，张掖市水污染治理取得了一定成效。通过加大污水处理设施建设投入，提高了污水处理能力和水平，城区生活污水得到有效处理，地表水环境质量有所改善。2022年全市8个地表水国控断面中，7个为I类、1个为Ⅱ类水质，Ⅰ类水体的断面比例达到87.5％，地表水国控断面水质状况排名连续4年稳居全国前列，其中2020年名列全国第三、2022年名列全国第二。山丹河通过整治，2019年以来，山丹桥断面持续达到地表水Ⅳ类水质目标要求，2022年历史突破性达到地表水Ⅲ类目标，市境内多年地表水劣V类水体彻底消除。城市黑臭水体通过采取控源截污、内源治理、清污分流、清水补源、生态修复等措施，全面完成甘州区饮马河河道、东环路芦苇池、黄水沟、东泉干渠4条黑臭水体治理工程，城市黑臭水体全面消除，2019年张掖市入选国家黑臭水体治理示范城市。然而，水污染问题仍然存在。部分工业企业为降低成本，存在偷排、漏排工业废水的现象，监管难度较大。农村地区的生活污水和农业面源污染治理相对滞后，缺乏有效的治理措施和监管机制。水污染对张掖市的水循环和生态环境产生了严重影响。水污染导致水资源可利用量减少，原本稀缺的水资源更加紧张。水污染破坏了水生态系统的平衡，导致水生生物多样性减少，一些敏感物种濒临灭绝。水污染还会影响饮用水源地的水质安全，威胁居民的身体健康。4.2.3水生态破坏问题张掖市水生态破坏问题较为严重，主要是由水资源过度开发和水污染等因素导致的。水资源过度开发是张掖市水生态破坏的重要原因之一。为满足社会经济发展的用水需求，张掖市对水资源进行了大规模的开发利用，地表水资源开发利用程度较高，黑河等主要河流的水资源被大量引用于农业灌溉和工业生产。过度的开发导致河流径流量减少，黑河下游生态用水受到影响，河流干涸，湖泊萎缩，湿地退化。据资料显示，黑河下游主河道曾出现十几公里断流的情况，这对下游地区的生态环境造成了毁灭性的打击。湿地作为重要的生态系统，具有调节气候、涵养水源、净化水质、保护生物多样性等多种功能。张掖市的湿地面积因水资源过度开发而不断减少，湿地生态系统的功能也随之退化，许多依赖湿地生存的动植物失去了栖息地，生物多样性受到严重威胁。地下水的过度开采同样对水生态环境造成了破坏。由于地表水资源不足，部分地区过度依赖地下水开采，导致地下水位持续下降。张掖市部分地区地下水位年降幅达0.25米-2.5米，长期的超采引发了地面沉降、土壤沙化、植被退化等一系列生态环境问题。地面沉降导致地面塌陷，影响建筑物的安全和基础设施的正常运行；土壤沙化使得土地肥力下降，农作物产量减少，生态环境更加脆弱；植被退化导致生态系统的稳定性降低，水土流失加剧，进一步破坏了水生态平衡。水污染对张掖市水生态系统的破坏也不容忽视。工业废水、生活污水和农业面源污染等导致水体污染，污染的水体对水生态系统中的生物产生毒害作用，影响它们的生长、繁殖和生存。水体中的重金属、有机物等污染物会在水生生物体内富集，通过食物链传递，最终危害人类健康。水污染还会导致水体富营养化，引发藻类过度繁殖，形成水华，消耗水中的溶解氧，使水生生物因缺氧而死亡，破坏水生态系统的平衡。水生态破坏对张掖市生物多样性产生了显著影响。许多水生生物因水生态环境的恶化而数量减少，甚至灭绝。一些鱼类、两栖类和水生昆虫等物种的生存受到威胁，它们的栖息地被破坏，食物来源减少，繁殖能力下降。湿地退化导致依赖湿地生存的鸟类数量减少，一些珍稀鸟类如黑鹳、白琵鹭等的栖息地受到破坏，种群数量也随之减少。植被退化使得陆地生物的栖息地减少，一些野生动物如狐狸、野兔等的生存空间受到挤压，生物多样性面临严峻挑战。水生态破坏还对张掖市的生态服务功能产生了负面影响。水生态系统的调节气候、涵养水源、净化水质等功能减弱，导致自然灾害频发，如干旱、洪涝等灾害的发生频率增加，程度加重。水生态破坏还影响了农业生产和旅游业的发展，对张掖市的社会经济可持续发展构成了威胁。五、张掖市社会经济系统水循环案例分析5.1案例选取与介绍5.1.1典型企业水循环案例甘肃祥永啤酒原料有限责任公司位于山丹县东乐工业园区，是一家以啤酒原料加工销售为主的企业，已建成年产麦芽6万吨的生产线。在水资源利用方面，该公司展现出了较高的节水意识和有效的管理措施。在用水设施管理上，公司成立了以总经理为组长的节水创建工作领导小组，建立了三级管理网络，全面负责节水工作的规划与实施。公司制订了详细的节水实施方案和年度工作计划，将节能节水责任逐级落实到各个部门和车间班组。公司对生活和车间的用水设备、管道器具进行了全面清查，及时维修和更换损坏的供水管道和用水器具，有效控制了用水漏失率。按照节水企业考核标准，公司完善了一、二、三级水表的配备，确保水表计量率达到规定要求，实现了对用水情况的精准监测和管理。在生产用水环节，公司积极实施节水技术改造，大力推广应用节水新技术。在现有年产麦芽6万吨生产线的新鲜水、循环水和废水处理基础上，公司通过基础设施建设，增设了1200m³清污分流池、400m³循环水收集池、800m³污水收集池，显著提高了循环水回用力度，减少了新鲜水的供给量，从而降低了用水成本。公司还加设了生产用水循环管网，将第三次、第四次浸麦水及发芽增湿用水收集回流进入循环水蓄水池，实现了水资源的多次重复利用；排水系统则主要收集第一次浸麦清洗废水进入污水处理站集水池，进行集中处理。在锅炉循环水系统，这属于敞开式系统，公司采用将锅炉循环排污水收集并输送到锅炉脱硫水循环系统的方式，稀释强碱元素以达到尾气脱硫的目的，实现了锅炉废水零排放和水资源的重复使用。锅炉蒸汽冷凝水增设保温暂贮罐，进行循环使用，可实现散热器冷凝水的循环利用；密封水系统加设收集暂贮罐，用泵加压后进入循环系统，进行循环使用，可实现密封水的循环利用。通过落实一系列节水措施，公司在水资源利用效率方面取得了显著成效。单位产品取水量为2.2m³/t，低于《甘肃省工业用水定额》（2017版）啤酒行业4m³/kl中的用水定额，重复利用率为82%，高于《甘肃省工业用水定额》（2017版）啤酒行业重复利用率70%中的指标，间接冷却水循环率达到99.9%，高于《甘肃省工业用水定额》（2017版）啤酒行业间接冷却循环率95%中的指标，废水达标排放率100%。在实施这些节水活动中，公司总投资460万元，年生产用水10.3万m³，节约新鲜水43.4万m³，减少污水排放量31万m³，年实现节约用水成本和污水排放处理费用共计198万元，不仅增强了企业竞争力，还促进了企业的高速、高效发展。甘肃祥永啤酒原料有限责任公司在节水方面的成功经验，为张掖市其他企业提供了可推广、可复制的模式。其健全的制度和责任落实机制，以及对节水技术改造的重视和投入，是实现水资源高效利用的关键。其他企业可以借鉴其管理模式，加强用水设施的维护和管理，加大节水技术改造力度，提高水资源的循环利用效率，从而降低生产成本，减少对环境的影响，实现企业的可持续发展。5.1.2农业灌溉水循环案例临泽县作为张掖市的农业大县，在农业灌溉水资源利用方面进行了积极的探索和实践，形成了一套较为成熟的水资源利用模式。临泽县的灌溉水源主要依赖黑河及其支流的地表水，通过修建的一系列水利设施，如水库、渠道等，将水资源引入农田。全县围绕种子产业、畜禽养殖、蔬菜种植、特色林果、水产养殖五大产业集群，大力推广高效节水灌溉技术，取得了显著成效。在灌溉方式上，积极推广“精量化”水肥一体灌溉等新技术15项，全县节水灌溉率达57%以上。滴灌技术在临泽县的蔬菜种植和特色林果产业中得到广泛应用。在蔬菜种植基地，通过铺设滴灌管道，将水和肥料精准地输送到作物根部，不仅减少了水资源的浪费，还提高了肥料的利用率。与传统的大水漫灌相比，滴灌可节水30%-50%，同时能使蔬菜产量提高10%-20%。在特色林果种植区，滴灌技术同样发挥了重要作用，有效满足了林果生长对水分的需求，提高了林果的品质和产量。喷灌技术在临泽县的粮食作物种植和牧草种植中应用较为广泛。在粮食种植区，喷灌系统能够均匀地将水喷洒在农田中，避免了局部积水和水资源的浪费。喷灌还能改善田间小气候，有利于农作物的生长发育，与传统灌溉方式相比，喷灌可节水20%-30%。在牧草种植区，喷灌技术的应用使得牧草生长更加均匀，产量和质量都得到了提升，为畜牧业的发展提供了充足的饲料保障。在水资源循环利用方面，临泽县也采取了一系列有效措施。部分地区通过建设蓄水池和水窖等设施，收集降水和灌溉余水，用于农田的补充灌溉。在一些蔬菜种植基地，利用地势落差，将灌溉后的余水引入蓄水池，经过沉淀和过滤后，再次用于灌溉，实现了水资源的二次利用。临泽县还注重对灌溉尾水的处理和利用，通过建设污水处理设施，对灌溉尾水中的有害物质进行处理，使其达到排放标准后，再用于周边的生态绿化或农田灌溉，减少了对环境的污染，提高了水资源的利用效率。临泽县的农业灌溉水资源利用模式，通过推广高效节水灌溉技术和加强水资源循环利用，在保障农业生产的同时，实现了水资源的高效利用和可持续发展。这种模式对于张掖市其他地区的农业灌溉具有重要的借鉴意义。其他地区可以结合自身的实际情况，引进和推广适合本地的高效节水灌溉技术，加强水利设施建设和管理，提高水资源的调配能力，同时注重水资源的循环利用，减少水资源的浪费，促进农业的可持续发展。5.1.3城市生活水循环案例以张掖市甘州区为例，其城市生活用水的供应、排放和处理以及中水回用等情况，充分体现了城市生活水循环的特点和面临的挑战。在供水方面，甘州区的自来水主要取自黑河等地表水源，经过自来水厂的净化处理后，通过供水管网输送到居民家中和企事业单位。为了保障供水的稳定性和水质安全，甘州区不断加强自来水厂的建设和改造，提升水处理工艺和设备水平。近年来，甘州区加大了对自来水厂的投资，引进了先进的絮凝、沉淀、过滤和消毒技术，确保出厂水符合国家饮用水标准。甘州区还加强了对供水管网的维护和管理，定期对管网进行检测和维修，减少了管网漏损，提高了供水效率。城市生活污水的排放和处理是城市生活水循环的重要环节。随着城镇化进程的加快，甘州区城市人口不断增加，生活污水的产生量也随之增多。为了有效处理生活污水，甘州区建成了张掖市污水处理厂，承担着城区生活污水的集中治理任务。污水处理厂先后实施了污水处理一、二、三期工程，出水水质执行一级A排放标准，总处理规模达到14万吨/日，全年累计处理生活污水约3500万吨，COD年减排量约15000吨，氨氮年减排量约1400吨，实现了城区生活污水的全收集、全处理，区域水环境质量得到明显改善。中水回用在甘州区得到了积极的推广和应用。甘州区以区域再生水循环利用试点城市建设项目为契机，结合市区水生态环境实际需求，有序推进多个再生水循环利用项目，将处理后的再生水用于多个领域。现阶段，再生水主要用于火电厂机组冷却用水、城南中央文化公园生态补水、元宝枫国储林灌溉用水、北部湾生态补水、北郊湿地生态补水等途径，全年再生水利用量1350万吨，利用率38％，预计到2025年利用率可达55.7％。在甘肃电投张掖发电有限责任公司，生产用水全部采用张掖市城市中水，城市中水经过处理后回用于循环水、补充水，循环水、排污水经过过滤除盐后再次回用，公司彻底实现了零排放。在城南中央文化公园，再生水的使用解决了生态补水问题，同时还用于周边区域的市政清扫，使污水资源得到充分利用，节约了水资源，产生了良好的社会经济和生态环境效益。尽管取得了一定的成效，但甘州区在城市生活水循环方面仍面临一些问题。部分老旧小区和农村地区的排水设施不完善，存在生活污水直接排放的现象，对周边环境造成污染。再生水的利用范围和规模还有待进一步扩大，相关配套设施和管网建设还需加强。为了解决这些问题，甘州区需要加大对排水设施建设和改造的投入，完善老旧小区和农村地区的排水管网，实现生活污水的全收集、全处理。要进一步拓展再生水的利用领域，提高再生水的利用率，加强再生水利用设施和管网的建设，确保再生水能够安全、稳定地供应到各个用水环节。5.2案例分析与启示5.2.1成功经验总结在水资源利用、循环和管理方面，甘肃祥永啤酒原料有限责任公司、临泽县以及甘州区都积累了丰富的成功经验，为其他地区提供了宝贵的借鉴。甘肃祥永啤酒原料有限责任公司在水资源管理上，制度建设与责任落实成效显著。公司成立了专门的节水创建工作领导小组，构建了三级管理网络，将节水责任细化到各个部门和车间班组，确保节水工作的全面落实。公司制订了详细的节水实施方案和年度工作计划，为节水工作提供了明确的指导和目标。这种健全的制度和责任落实机制，使得公司在节水工作中有章可循，责任明确，能够有效地推动节水措施的实施。在节水技术改造方面，公司的投入和创新值得称赞。通过增设清污分流池、循环水收集池和污水收集池等基础设施，公司显著提高了循环水回用力度，减少了新鲜水的供给量，降低了用水成本。公司加设生产用水循环管网，将第三次、第四次浸麦水及发芽增湿用水收集回流进入循环水蓄水池，实现了水资源的多次重复利用；在锅炉循环水系统、蒸汽冷凝水系统和密封水系统等环节，公司也通过技术改造实现了水资源的重复使用和废水零排放。这些节水技术的应用和创新，不仅提高了水资源利用效率，还减少了对环境的污染，为企业带来了经济效益和环境效益的双赢。临泽县在农业灌溉水资源利用方面，高效节水灌溉技术的推广成果斐然。全县围绕五大产业集群，大力推广“精量化”水肥一体灌溉等15项新技术，节水灌溉率达57%以上。滴灌技术在蔬菜种植和特色林果产业中的应用，以及喷灌技术在粮食作物种植和牧草种植中的应用，都取得了显著的节水和增产效果。滴灌可节水30%-50%，使蔬菜产量提高10%-20%；喷灌可节水20%-30%，改善了田间小气候，有利于农作物生长。这些高效节水灌溉技术的推广，有效地减少了农业灌溉用水量，提高了水资源利用效率，保障了农业生产的可持续发展。水资源循环利用措施也极具推广价值。临泽县通过建设蓄水池和水窖等设施，收集降水和灌溉余水，用于农田的补充