遼寧省農業用水對水資源可持續利用的影響探析

王海剛

(遼寧省遼陽水文局，遼寧 遼陽 111000)

水是促進經濟社會可持續發展、保障生態系統安全以及維持地球生命系統不可或缺的戰略性自然資源。目前，我國許多地區的水資源較為缺乏，特別是北方地區的水資源開發利用已遠遠超過水系統的極限承載力，生態環境和水資源面臨著巨大的壓力。遼寧省水資源總量341.79億m3，人均占有量808m3，按照聯合國制定的標準，即極度、重度、重度、輕度、富水等級的人均占有量為<500m3、500-1000m3、1000-2000m3、2000-3000m3、>3000m3，該地區屬于重度缺水區。水資源是生態環境和諧及經濟社會發展的命脈，工業的發展、能源安全、糧食安全都離不開水的支撐，水資源間接或直接的影響著生活水平的高低。2000年發生的建國以來的特大干旱，致使遼寧省278.6萬hm2農作物受災，213.4萬hm2成災，119.4萬hm2絕收；2009年再次發生的特大干旱，導致全省214萬hm2作物受旱，61.778萬hm2重旱，54.87萬hm2干枯。今后隨著工業化進程的發展和城鎮化水平的提高，農業缺水問題將更加嚴重。例如，由于缺水沈陽地區的現狀耕地實際灌溉率，低于全省平均的30%，其中昌圖、西豐、康平、彰武、阜新地區的實際耕地灌溉率僅有14%。農業長期處于缺水狀態致使糧食安全無法保障，農民收入也較低。農業作為第一用水大戶，2018年遼寧省農田灌溉用水71.37億m3，占總用水量的55%以上。綜合應用各種節水設施以及農業水資源的利用效率，對于促進農業灌溉水可持續利用、改善農業用水現狀等具有重大意義[1-5]。

文章結合遼寧省農業灌溉現狀及水資源利用現狀，準側測算了2009-2018年的農業用水壓力指數，通過分析水資源可持續利用與農業用水之間的關系，為實現區域水資源的可持續利用及全面提升全省水資源利用效率提供技術支撐。

1 區域概況

1.1 基本情況

遼寧省地處東北地區南部，總面積14.75萬km2，總體地貌格局為遼西低山、遼北康法及遼東山地丘陵區三面環繞下遼河平原。地貌類型大體呈“六山一水三分田”，山地、平地、水面占總面積比例分別為58%、33%、9%，地勢自東西兩側向中部、自北向南傾斜，中部為廣闊的遼河平原，山地丘陵大致分列于東西兩側，形成“馬鞍型”地勢，地貌結構如圖1所示。入境河流主要有東遼河、西遼河、柳河、渾江、大凌河支流。遼寧省屬溫帶濕潤半濕潤季風氣候，年均氣溫5℃-10℃，年內氣溫高低懸殊，雖夏季酷熱期，但最熱月平均氣溫22℃-25℃，最冷月平均氣溫-4℃--16.9℃，日照時數2270-2990h，無霜期124-215d[6-7]。

圖1 地勢結構圖

2018年，遼寧省年降雨量586.1mm，折合降水總量852.78億m3，比多年平均值少13.6%，比上年多7.8%，此年發生階段性春旱、秋吊和嚴重的夏伏旱，部分地區旱情較重。2018年，全省總用水量135.47億m3，其中居民生活用水量17.29億m3，占12.8%；生產用水量107.30億m3，占79.2%；河道內、外生態環境補水量5.19億m3、5.69億m3，占比為4.2%和3.8%。居民生活用水量中，城鎮、農村居民生活用水量13.02億m3、4.27億m3；在生產用水量中，第一產業用水量80.46億m3，其中農田灌溉用水量71.37億m3，林牧漁畜用水量9.09億m3；第二產業用水量20.53億m3，其中工業用水量18.68億m3，建筑業用水量1.85億m3；第三產業用水量6.31億m3，各行政分區供用水量如表1所示。

表1 各行政分區供用水量 億m3

1.2 水資源利用現狀

研究數據來源于2009-2018年遼寧省水資源公報，對比分析研究期遼寧省農業用水和總用水量如圖2所示。2009-2018年遼寧省農業用水量均值70.5億m3，總用水量均值137.7億m3。

圖2 2009-2018年水資源利用量

由圖2可知，2009-2018年遼寧省農業用水量與總用水量變化趨勢基本相同。總體上，可以將用水量變化趨勢分為3個階段：2009-2012年總用水量基本平穩，并呈現出小幅減少的趨勢；2012-2014年總用水量快速增大，從128.5億m3快速上升到158.1億m3，此后維持在較高水平；2015-2018年總用水量波動變化，此段的用水量均值152.7億m3，2018年的用水量有所下降但變化浮動較小。

2009-2018年遼寧省農田灌溉用水量總體呈波動增大的趨勢，從2009年的65.8億m3波動增長至2014年的78.2億m3，增長率達到12.4%，隨后2018的年農田灌溉用水量有所減少。2009-2018年，遼寧省總用水量的51%消耗于農田灌溉，可見農田灌溉用水在很大程度上增大了遼寧省的總用水量。

1.3 水資源特性與可持續利用

遼寧省水資源存在年際、年內變化量較大且時空分布不均勻性，為了在時空上合理分配水資源以滿足各區域的用水需求，必須考慮實際情況建設引水工程和水庫大壩。此外，水資源具有自然持續循環流動的特性，然而有限的補給量和無限的水循環決定了水資源的無限循環使用特征。水資源是否滿足人們的用水需求在很大程度上取決于能否合理的開發利用水資源，因此合理利用與開發水資源要同時實現“興利、除害”的雙重目標。在工業生產、農田灌溉、環境保護、人類生產生活等領域水資源發揮著巨大作用，水資源的用途廣泛且具有一定不可替代性[8]。

水資源可持續利用是在保護生態環境的基礎上，運用先進的科學技術和市場的資源配置手段，為了滿足當代人用水需求以不威脅后代用水安全為原則合理的利用水資源。水資源可持續發展是以環境保護、經濟增長、資源的充分利用為目標，維持生態系統平衡的重要資源[9]。人類社會對水資源的不可分割性、依賴性，在很大程度上推動了水資源的有序發展，也是滿足人們對水質的要求、環境保護與自然資源的協調發展的內在驅動力。

2 農業用水資源壓力

2.1 壓力指數

結合前文分析結果，遼寧省總用水量中農業用水所占比例較高，從以下角度分析水資源壓力與農業發展間的關系：農業用水總量逐年減小、農業用水比例逐漸下降、農業用水效率逐年提升則代表農業對水資源的壓力在下降[10]。因此，可采用農業用水壓力指數Rp衡量農業發展是否有利于水資源的可持續發展，及其與全省用水壓力的關系，其表達式為：

Rp=Wa/Ws

(1)

式中：Ws、Wa為農業可持續利用水量，億m3和農業總用水量，億m3，利用公式(2)確定Ws值，即：

Ws=40%γWtRa

(2)

式中：Ra為農業用水在計算時段內所占比例的均值；Wt為區域總用水量，億m3；γ為調整系數，水資源總量受不同年份降雨量影響發生改變，從而對農業灌溉用水量造成一定程度的影響，為了消除農業灌溉用水壓力指數受水資源總量變化的影響，必須合理調整農業灌溉用水量，相應的調整系數就等于水資源總量的實際值與多年平均值之比；按照國際慣例，將水資源可持續利用警戒線上限定為某一區域水資源總量的40%。

采用計算公式(1)求解農業水資源壓力指數Rp，其數值>1則代表農田灌溉用水存在較大的壓力，該條件下應采取有效的節水措施。

2.2 結果分析

研究數據來源于2009-2018年遼寧省水資源公報、統計年鑒等資料，并利用文中所述公式測算農業水資源壓力指數，如表2所示。計算期內遼寧省的農業用水量均值70.5億m3，總用水量均值139.2億m3，壓力指數變化趨勢如圖3所示。

表2 農業用水壓力指數值

從表2可知，2009-2018年遼寧省農業用水壓力指數均超過1.00，總體處于較高的壓力狀態，研究期間的壓力指數均值為1.54，其中2016年的壓力指數最大為1.74。研究表明，遼寧省農田灌溉用水量對水資源可持續利用和農業可持續發展構成潛在威脅，農業用水壓力較大應引起相關部門的重視。

圖3 壓力指數變化趨勢

從圖1可知，2009-2012年遼寧省用水壓力指數變化幅度較小，并且表現出小幅下降的趨勢；2012-2014年壓力指數快速增大，隨后處于穩定狀態；雖然2018年較最高值有所下降，但總體上仍處于較高水平。

文章研究分析了農業灌溉有效面積和農業用水壓力指數之間的相關性，如圖4。

圖4 相關性分析

從圖4可知，2009-2018年遼寧省農業灌溉面積的擴大與農業用水壓力指數變化基本相符；2014年之后，隨著遼寧省有效灌溉面積的增大農業用水壓力指數趨于穩定，這從側面反映出農業節水灌溉技術的應用逐步發揮相應的成效。

3 結 論

1)通過分析2009-2018年遼寧省農業用水量和總用水量風險，二者的變化趨勢總體一致，且呈現出波動上升的變化趨勢，研究區總用水量的51%消耗于農田灌溉，可見農田灌溉用水在很大程度上增大了遼寧省的總用水量。

2)研究區農業用水壓力指數均超過1.00，總體處于較高的壓力狀態，研究期間的壓力指數均值為1.54，其中2016年的壓力指數最大為1.74。研究表明，遼寧省農田灌溉用水量對水資源可持續利用和農業可持續發展構成潛在威脅，農業用水壓力較大應引起相關部門的重視。

3)2009-2018年遼寧省農業灌溉面積的擴大與農業用水壓力指數變化基本相符；2014年之后，隨著遼寧省有效灌溉面積的增大農業用水壓力指數趨于穩定，這從側面反映出農業節水灌溉技術的應用逐步發揮相應的成效。