石羊河流域綜合治理成效及后續治理建議

宋淑珍，張 芮

（1.甘肅省農業科學院畜草與綠色農業研究所，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農業大學水利水電學院，甘肅 蘭州 730070）

石羊河發源于祁連山北麓的冷龍嶺，流經金昌市，武威市的涼州區、民勤縣、古浪縣、天祝縣以及張掖市的肅南縣及山丹縣部分區域，注入下游民勤綠洲，形成上游山區-中游平地-下游綠洲的流域特點。石羊河流域地處東經101°00′～104°12′， 北緯 37°02′～39°20′， 總面積 4.16 萬km2，年均降水量200 mm，而年均蒸發量超過2 600 mm［1］，由于水資源的低效率使用和過度開發，引起了一系列環境問題，成為中央領導和社會各界重點關注的問題之一。我們在綜合分析石羊河流域水資源存在的問題及成因的基礎上，總結了石羊河流域綜合治理取得的一些成效，同時提出對石羊河流域水庫實行生態調度、發展集雨節灌及其節水灌溉集成技術、轉變水資源管理模式等后續治理建議，以期為石羊河流域綜合治理的深入推進提供參考。

1 綜合治理前石羊河流域水資源存在的主要問題

1.1 上游冰川萎縮，出山口徑流量減小

全球升溫加上濫伐、濫牧、開礦以及水資源過度開采等資源掠奪性開發，祁連山冰川雪線上升，冰川萎縮減薄［2-4］，石羊河及其支流流量減少，出現了出山徑流減少等現象。據中國科學院寒區旱區環境與工程研究所測算，位于祁連山西段西北坡的170條冰川以平均4.9 m/a 的速度縮減。與20世紀70年代和80年代實際觀測的平均結果相比，2002年和2003年“七一冰川”的零平衡線海拔分別升高了370 m和300 m［5］。同時，石羊河流域內8條主要支流出山口徑流量減少22.2%，也由20世紀50年代的17.524億m3減少到21世紀初的13.630億m3。

1.2 中游大量引水灌溉，注入下游水量減小

石羊河流域在上游的8條支流上累計修建了7座中型水庫，這些水庫的建設對調蓄中游農業灌溉用水，提高地表水資源的有效開發利用，發揮了舉足輕重的作用［6］。但由于在水資源的調度、開發利用中忽略了流域水資源的整體性和下游生態需水幅度，導致在水資源的開發利用過程中忽視了對環境的影響的評價。20世紀50年代，進入下游民勤的水量為5.527億m3，而到2005年進入民勤的水量減少為0.830億m3，銳減85.0%，具體變化過程見圖1。上游來水量的減少，加之中游用水量不斷增加，最終導致下游河道及尾閭湖泊青土湖完全干涸［7］。

1.3 下游地下水過度超采，水位下降嚴重

由于石羊河流域上、中游水資源的過度開發利用，進入下游民勤綠洲的地表水總量顯著降低，加之隨著社會經濟的發展，民勤綠洲需水規模的不斷擴大，地下水開采量大幅度上升。民勤綠洲地下水超采非常嚴重，石羊河流域綜合治理前民勤地下水開采量已經達到了5.160億m3，超采量將近4.100億m3。地下水位下降10～20 m，局部地區地下水位下降甚至達到40 m［7］。

圖1 石羊河出口水量與進入民勤水量

1.4 地表水污染嚴重，地下水礦化度升高

由于地下水過度開采，而地表水補給不足，導致石羊河下游民勤的地下水水質礦化度升高，地下水的礦化度平均2.5 g/L以上，最高區域可達4.3 g/L［8］，超過人畜飲用水礦化度的臨界值多倍。因此，石羊河流域水資源問題不僅是水量不足問題，同時也體現在水質不能滿足生活、生產、生態要求等方面。

2 石羊河流域水資源問題成因分析

引起石羊河流域水資源問題的原因既有自然條件等環境因素，也有人為因素，主要歸結為以下五個方面。一是資源性缺水是引起水資源問題的內因。石羊河流域內現有可利用水資源量為17.61×108m3，人均水資源占有量約788 m3，低于全省和全國的平均水平，約為全省人均水平的1/2和全國水平的1/3；耕地平均水資源占有量3 900 m3/hm2，約為全省水平的40%和全國水平的13%［6］。二是石羊河流域水資源承載能力相對較弱。流域內主要以高耗水農業為主，難以承受目前以高耗水的農業為主的發展模式［9］。三是水土資源開發不盡協調。農業灌溉規模偏大，嚴重擠占維護天然植被的生態用水。四是上、下游用水比例不協調，從而使生態平衡點遭到了破毀［6］。五是石羊河流域內上下游用水、行業用水總量不協調。

3 石羊河流域綜合治理目標與成效

3.1 流域綜合治理實施及主要治理目標

石羊河流域生態環境惡化嚴重，特別是下游流域民勤地區沙漠化、鹽漬化程度加重，地下水位下降，礦化度升高［10］，民勤綠洲面臨銳減或消亡威脅，危及民勤綠洲居民的生存問題。為了應對民勤及石羊河流域的生態與環境問題，2007年12月國務院批準實施以“民勤綠洲”為重點的石羊河流域重點治理規劃，規劃提出：“到2010年總用水量減至3.590億 m3，比2007年減少 3.990億m3，進入民勤地表水量（蔡旗斷面）增加到2.600億m3以上；到2020年蔡旗斷面水量達到2.900億m3以上，民勤地下水開采量控制在1.250億m3內，其中民勤盆地控制在 0.860億 m3內”［11］。

3.2 取得的成效

石羊河流域重點治理規劃實施以來，以全流域為整體綜合考慮，初步構建了生產—生態安全體系，通過一些列治理措施的實施，石羊河流域地下水總補給量較治理前增加1.3%，地下水資源擁有量較治理前增加10.0%；武威盆地、民勤盆地實際開采量小于可開采量，超采問題得到緩解［12］。以民勤縣為例，其用水總量由治理前7.580億m3減至3.580億m3，減少了52.77%；進入民勤縣水量由治理前0.980億 m3增至 3.270億m3，增加了233.7%［13］。干涸50多年的青土湖重現水面25.16 km2；地下水埋深由2011年的4.69 m抬升至3.04 m，形成旱區濕地106 km2（表1）。

3.2.1 合理利用水資源，初步構建了節水生態安全體系 石羊河流域上、中、下游水資源基本實現合理分配。上游產流區建立以保護水源為主要目標的自然保護區，嚴禁挖土采礦，保護和撫育草甸植被，涵養水源。在上游封山育林育草，退耕還林，逐步退耕山口以上的全部耕地。中游大搞節水措施，積極發展節水型農業。下游利用景泰三期黃河水提灌工程已經引到民勤的有利條件補水，變抽水井為注水井，恢復地下水位。

3.2.2 初步構建了土地資源保護與生態安全體系通過壓縮灌溉耕地和加大老灌區改造力度來節約流域水資源、防止流域荒漠化。對祁連山開辟的冷涼灌區采取了退耕還林措施，促進水源涵養。對下游湖區注水，恢復地下水位，形成濕地，發展特色畜牧業。

表1 石羊河流域綜合治理效益分析-以下游民勤縣數據為例

3.2.3 初步構建了糧食生態安全體系 堅持壓縮灌溉耕地，生產糧食的灌溉耕地全面實施節水技術，以實施有機農業相結合的路子來實現石羊河流域的糧食安全和可持續發展。

3.2.4 初步構建了畜牧業生產安全體系 通過山區坡耕地退耕還草、荒漠區注水后自我修復草業、綠洲區秸稈及飼草基地建設來發展畜牧業。

3.2.5 初步構建了產業化生產安全體系 通過草產業、畜產業、糧食產業、果品產業、加工產業、能源產業等生產體系的調整，初步建立各行各業產業化生產體系。

3.2.6 初步構建了人居環境安全體系 通過現代農業經營體系、鄉村人才振興、鄉村文明建設、公共文化服務等工程，構建人居環境安全體系［14］。

4 后續綜合治理建議

4.1 更新水庫現有調度模式，實施生態調度

石羊河流域實施生態調度、恢復地下水位勢在必行。一方面要加強生態環境需水量研究，確定基于生態水文學的河流生態環境需水量［15］；另一方面要基于滿足河流適宜（或最小允許）生態徑流或下游天然植被需水，研究確定水庫的生態蓄水位和生態庫容，最大限度地發揮水庫對徑流的調節作用，同時保護下游環境生態安全［16］。根據流域總的生態需水量及設計生態需水過程線，利用興利調節的計算方法，確定總的生態庫容［17］，再按照水庫區間生態需水量及設計需水過程線確定各水庫必須承擔的生態庫容，最后結合各水庫的水文特性、水庫特性及綜合利用等方面的要求，進行生態調節使各水庫承擔的生態庫容既滿足下游生態需水要求（各水庫分擔的生態庫容大于其必須承擔的生態庫容，各水庫生態庫容之和不小于流域總的生態庫容），又符合經濟原則，使綜合效益實現最大化。

4.2 發展集雨節灌日光溫室，開辟灌溉新水源

石羊河流域多年平均降水量為110～330 mm，降水量相對較少，但降水時間集中在7 —9月份，因而便于利用日光溫室膜面進行收集降水，配套水窖儲存雨水，利用節水灌溉系統，根據棚內種植作物、蔬菜的需要進行灌溉，開辟灌溉新水源，是石羊河流域解決用水短缺的一條行之有效的途徑。根據《石羊河流域重點治理規劃》，石羊河流域在設計水平年平均建設日光溫室0.67萬hm2，按照流域平均可收集降水120 mm算，則可集蓄雨水總量為700.35萬m3，而且日光溫室用水量一般相當大田作物的1/2，發展0.67萬hm2日光溫室可比大田作物節水2000萬m3［6］。因此，石羊河流域發展日光溫室集雨節灌節水模式，建設集雨節灌型日光溫室，每年相當于新開辟水源700.35萬m3，節約水資源2 000.00萬m3，兩項總計約為0.270億m3，接近景電民調工程年調水量的一半。

4.3 推廣節水灌溉集成技術，壓縮農業灌溉用水

石羊河流域農業灌溉用水占總用水量的90%以上，大定額、粗放的灌溉方式，致使該流域平均毛用水在12 000 m3/hm2左右［18］，而當地年均2600 mm的蒸發量，更是引起大量水分無效蒸發。因此，石羊河流域減小農業灌溉用水量除壓縮耕地面積、調整農業種植結構外，還需重點從以下兩個方面入手。一是減小灌水定額，實行小畦灌溉、溝灌和膜下滴灌等高效節水灌溉技術。試驗表明，對棉花進行膜下滴灌時，平均用水量減小到3 750～4 500 m3/hm2，相當于大水漫灌的1/3，而且產量提高10%以上，化肥、農藥的施用量減少了一半［19-21］。制種玉米采用膜下滴灌技術后，生育期灌水量減少到2 745 m3/hm2，比壟作溝灌節水34.0%，節肥23.6%［17］。石羊河流域的棉花、玉米、果樹、大田蔬菜的生產均可采用膜下滴灌技術，一般情況可比裸田節水3 000 m3/hm2以上。二是減小棵間蒸發，采用地膜覆蓋和秸稈覆蓋技術［22］。據測定，玉米地膜覆蓋后，水分可以在膜內自由循環［23］，可以減少棵間蒸發水分90%，增加土壤濕度。利用秸稈覆蓋玉米，可使60 cm土層水分質量分數提高3%～4%，減少棵間蒸發74%，而且具有抑制雜草，減少中耕次數，增加土壤腐殖質的效果。小麥采用少免耕壟作栽培技術，免安冬水，留茬越冬，比常規灌溉可節水3 000 m3［24-25］。

4.4 培育政府調控與市場調節相結合的水資源管理模式

4.4.1 明晰水資源產權 促進水資源的合理配置，明確上游和下游、農業用水和城市用水、經濟用水和生態用水水資源分配定額和產權，做到水資源產權明晰。水資源產權明晰化將會改變舊的用水觀念和用水方式，水資源產權主體將因為水資源產權的明晰化制度而輕松獲得水資源的產權，而這些水資源產權具有有價流轉性，即在交易的過程中可以獲取個人或公共利益（水資源流轉稅金），這必將大大增強水權交易主體積極主動的保護其獲得的用益物權以及建立在其用益物權基礎上的水資源。水資源產權明晰化，還有利于保障和維護流域中下游地區群眾的用水權益，解決中下游之間的用水矛盾和行業之間的用水沖突等問題。

4.4.2 盡快完善水量精確量測系統 建立完善石羊河流域的配水制度，更新其輸水系統，使用戶實現“即需即取”的精準模式。通過長遠規劃，分步實施，通過工程措施，逐步實現以井灌區為主的流域管網輸水量測系統，繼續完善渠灌區的量水設施，提高量水的精確度，為明細水權，進行水權交易奠定量化基礎。

4.4.3 建立水權交易制度 建立水權交易制度，利用市場配置資源的優越性和合理性，合理分配、利用稀缺的水資源，實現水資源的可持續發展和人與水資源的和諧發展，以達到區域和社會整體的水資源分配、利用、管理的實質公平。水權交易制度的核心和宗旨是解決如何運用有限并且稀缺的水資源使其達到最合理的配置，使其價值發揮到最大限度的水資源的管理體制和運行機制。

4.4.4 實行水權交易嚴格審批制度 嚴格的水權交易審批制度，可確保水權交易市場管理和交易有序進行。除審核水權交易主體資格和水權交易主體權利能力外，應重點審查水權交易的正義性。正義性的主要內容除應該包括水權交易合同的主體雙方除遵守合同交易基本原則外，還必須堅持保護環境、節約水源的原則。審批過程中應堅持滿足生活用水安全需求，滿足基本糧食生產用水需求，滿足最小生態環境用水的需求，滿足經濟發展用水需求的主次層次原則。

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