南水北調西線工程受水區節水潛力研究

關鍵詞：節水潛力；南水北調西線工程；農業節水；水權；黃河流域

中圖分類號：ＴＶ６８；ＴＶ２１３；ＴＶ８８２．１ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２３．０５．００４

引用格式：楊立彬，崔長勇，賀麗媛，等．南水北調西線工程受水區節水潛力研究［Ｊ］．人民黃河，２０２３，４５（５）：１３－１８．

黃河流域是我國缺水問題最嚴重的流域之一［１－４］ ，人均水資源量僅４８９ ｍ３（根據１９５６—２０１６ 年平均水資源總量、２０２１ 年人口計算），屬于極度缺水地區［５］ 。黃河流域地表水開發利用率已達８０％，河道內外、省（區）之間用水競爭激烈，生態水量不足等問題長期存在，沿黃省（區）大量新的用水項目受水資源限制無法實施，缺水已成為黃河流域生態保護和高質量發展中亟待解決的難題［６－９］ 。

挖掘節水潛力是解決缺水問題的重要途徑［１０－１１］ ，近年來黃河流域從推廣高效節水技術、種植結構與灌溉制度優化、渠系節水改造、開展水權轉讓試點等方面持續深入推進節水工作［１２－１４］ ，用水效率顯著提升。截至２０１９ 年，黃河流域高效節水灌溉面積已達到有效灌溉面積的３９％［１５］ ；全流域灌溉水利用系數達到０．５６，與全國平均水平基本持平。黃河上中游地區已將節水作為工業項目立項的主要評判指標之一，原煤生產、煤制烯烴、煤制油等行業節水技術處于國內領先水平。雖然黃河流域節水工作取得了突出成效，但與世界最高水平相比仍有差距［１６］ 。在經濟社會發展和氣候變化的雙重影響下，黃河水資源量呈衰減趨勢，缺水問題日趨嚴重，未來仍需要進一步挖掘節水潛力［１７－２０］ 。

水網工程能夠優化水土資源配置、帶動經濟社會均衡發展［２１］ ，國家“十四五”規劃綱要做出了推進國家水網工程建設的重要部署。南水北調工程是國家水網的主骨架，當前東線、中線一期工程均已生效，西線工程仍在規劃中［２２］ 。南水北調西線工程從長江上游調水到黃河源頭區，可改變全河水資源配置格局，對解決黃河流域及西北地區缺水問題至關重要。論證西線工程調水規模前，需要明確西線工程受水區節水潛力，保障工程設計的科學性。筆者通過量化黃河流域西線工程受水區節水潛力，分析節水實踐中面臨的突出問題，評估節水措施在解決黃河流域缺水問題上發揮的作用。

１黃河流域現狀節水水平

以２０１９年為現狀年，分析規劃水平年２０３５ 年的節水潛力。黃河流域大部分位于干旱半干旱缺水地區，受水資源緊缺困擾和最嚴格水資源管理制度的約束，流域內各省（區）通過工程、技術、經濟、管理等措施進行節水型社會建設已見成效，多個行業節水水平高于全國平均水平，但與國內最高水平相比仍有差距，見表１。

２０１９年黃河流域人均用水量和萬元ＧＤＰ 用水量分別是全國平均水平的７６．６％和９１．１％，在１０ 個水資源一級區（下文簡稱“一級區”）中排名分別為第３ 和第４，分別比一級區最高水平高３３．６％和６４．４％。在城鎮生活節水上，黃河流域人均城鎮生活用水量僅低于海河區，是全國平均水平的７２．０％；在工業節水上，黃河流域萬元工業增加值用水量是全國平均水平的５６．３％，但比最高水平的海河區高２７．１％；在農業節水上，黃河流域耕地實灌用水量是全國平均水平的８７．７％，比最高水平的海河區高７０．６％。

黃河流域節水水平空間差異較大。上游青海、甘肅、寧夏、內蒙古等省（區）經濟發展相對落后，且自然環境較惡劣，降水稀少、蒸發強烈、生態環境脆弱，人均用水量、萬元ＧＤＰ 用水量、萬元工業增加值用水量和耕地實灌用水量均高于中下游地區。中游山西、陜西能源豐富，煤電、煤化工等產業較發達，節水水平較高，萬元ＧＤＰ 用水量、萬元工業增加值用水量處于流域內最高水平。下游河南、山東引黃灌區氣候條件相對較好、節水灌溉配套設施相對完善，耕地實灌用水量小于上中游地區。

２研究方法

２．１研究區域和數據來源

南水北調西線工程受水區包括位于黃河流域上中游地區的青海、甘肅、寧夏、內蒙古、陜西和山西６ 個省（區）在黃河流域內的部分，簡稱上中游六省（區）。供用水數據主要來自歷年《中國水資源公報》《黃河水資源公報》和相關省（區）水資源公報，人口、經濟、灌溉面積等數據主要來自《中國統計年鑒》《中國水利統計年鑒》和相關省（區）統計年鑒，并結合省（區）調研情況對數據系列進行補充完善。由于四川省在黃河流域內的面積、用水、人口等均較少，因此不對該省進行單獨分析。

２．２節水潛力概念和內涵

節水潛力可分為毛節水潛力和凈節水潛力。毛節水潛力是在未來可預知條件下，通過采取一系列工程和非工程節水措施，與現狀年用水量相比，相同的用水戶在未來可減少的年用水量。毛節水潛力是未來可預知條件下，單從節水措施的角度考慮可以實現的節水潛力，未考慮其中因節水而減少的可重復利用的灌溉回歸水量和地下水補給量，因此毛節水潛力也稱為理論節水潛力。凈節水潛力是指在可預知的技術條件下，通過采取節水技術措施，相同的用水戶未來預期年耗水量與現狀年耗水量的差值。凈節水潛力是從區域水資源系統整體出發，考慮水資源在系統中的消耗規律，通過采取各種節水措施所減少的耗水量，體現了區域真實的節水潛力。對于黃河流域，凈節水潛力與黃河“八七”分水方案所指水量以及流域外調入水量相對應，具有等同的分析和比較基礎，可采用耗水系數轉換法計算凈節水潛力。

３節水潛力計算結果分析

３．１節水控制指標

南水北調西線工程受水區節水潛力主要包括城鎮生活節水潛力、工業節水潛力和農業節水潛力。根據行業用水特點選擇節水控制指標，城鎮生活節水控制指標為城鎮供水管網漏損率，工業節水控制指標為工業用水重復利用率和工業供水管網漏損率，農業節水控制指標為灌溉水利用系數。綜合考慮國家規程規范、國內外先進用水指標、沿黃省（區）現狀用水及節水技術推廣情況等，制定２０３５ 年黃河流域及流域內各省（區）節水控制指標目標值，見表２。

采用完成度量化現狀節水控制指標與目標值的差距：

３．２現狀節水水平與目標值的差距

黃河流域及流域內各省（區）現狀節水控制指標完成度見表３。黃河流域現狀城鎮供水管網漏損率為１２．９％，節水控制指標完成度為７５．２％；工業供水管網漏損率為１２．７％，節水控制指標完成度為７３．２％。現狀河南、內蒙古和青海３ 個省（區）供水管網漏損問題較嚴重，城鎮供水管網漏損率均超過１５％，工業供水管網漏損率均超過１４％，未來城鎮生活和工業節水任務較重。甘肅省現狀城鎮生活供水管網漏損率為８．６％、工業供水管網漏損率為８．２％，是流域內最高水平，已經基本實現２０３５ 年節水目標。

黃河流域現狀工業用水重復利用率為９１．２％，節水控制指標完成度為９５．４％。近年來黃河流域特別是上中游地區通過高耗水行業結構調整和布局優化，空冷、閉式水循環等節水技術大力推廣等，使工業節水水平不斷提高，流域萬元工業增加值用水量由２０００ 年的７５．０ ｍ^３ 降至２０１９ 年的２１．６ ｍ^３，工業節水已達到國內較高水平，其中煤電和煤化工項目節水處于國際較高水平。現狀只有經濟發展相對滯后的青海省工業用水重復利用率較低（５８．４％），節水控制指標完成度為６８．７％，其他７ 個省（區）工業用水重復利用率在８７．６％以上，節水控制指標完成度超過９５．０％。

黃河流域現狀灌溉水利用系數為０．５６，節水控制指標完成度為９１．８％。流域內不同省（區）灌溉水利用系數目標值存在差異。農業節水目標的設置需要考慮自然氣候條件、生態環境約束、超大型灌區特點等。

寧蒙地區多年平均降水量僅１８０ ｍｍ，蒸發強烈，生態環境脆弱，農業灌溉水量發揮著補給地下水的生態作用［１１］ 。該地區分布有超大型灌區河套灌區，輸配水系統包括總干渠以及干渠、分干渠、支渠、斗渠、農渠、毛渠７ 級渠道，斗渠以上渠道長度達到０．７ 萬ｋｍ，農渠、毛渠總長度約４．４ 萬ｋｍ，渠系越長水量損失越大，灌溉水利用系數提高越困難，需要根據實際情況適當調低農業節水目標。

３．３節水潛力分析

按照設定的２０３５ 年節水控制指標目標值，計算得到黃河流域毛節水潛力約為２５ 億ｍ^３，城鎮生活、工業、農業分別占５％、１１％、８４％；凈節水潛力約為１９ 億ｍ^３，城鎮生活、工業、農業分別占５％、１０％、８５％。其中，被列為西線工程受水區的上中游六省（區）是流域節水的重點區域，毛節水潛力約為２１ 億ｍ^３，凈節水潛力約為１６ 億ｍ^３。

３．４農業用水節轉潛力及轉讓可行性

經分析，５０％降雨頻率下，黃河流域現狀種植結構滿足作物生長需求的平均經濟灌溉凈定額為２ ８５０ｍ^３ ／ ｈｍ^２。青海、甘肅、寧夏、山東４ 個省（區）現狀實際凈灌溉定額大于作物經濟灌溉凈定額，在減少凈灌溉定額方面尚有潛力；內蒙古、陜西、山西、河南４ 個省（區）現狀實際凈灌溉定額均小于作物經濟灌溉凈定額，均為灌溉水虧缺。黃河流域農業節轉潛力約為１０億ｍ^３，其中上中游六省（區） 農業節轉潛力約為９億ｍ^３。

農業節轉潛力是農業節約下來的水量中能轉讓給其他行業的部分，需要結合水權轉讓來實現［１２］ 。黃河“八七”分水方案限定了沿黃省（區）用水指標［８］ ，但分配水量難以滿足各省（區）經濟社會發展需求，近２０ ａ來經常出現超指標耗水問題，見圖１。無法獲得足夠的引黃用水指標，因此多個省（區）新的引黃用水項目無法落地實施。農田灌溉用水量占全河總用水量的６３．８％（見圖２），將農業節水量轉讓給其他行業是緩解黃河流域缺水問題的一種可能途徑。黃河流域管理機構按照“節水、壓超、轉讓、增效”“可計量、可考核、可控制”的原則，從供給側著手，鼓勵開展水權轉讓，培育水市場。

結合黃河流域寧夏和內蒙古水權轉讓實踐，分析農業節轉水量轉讓實施的可行性。寧夏和內蒙古從２００３ 年開始開展水權轉讓試點工作，由新增工業項目出資開展灌區節水工程改造，將灌區輸水損失水量節約下來有償轉讓給工業企業，轉讓期一般為２５ ａ，以實現在不增加引黃水量的前提下，滿足新增工業用水需求。寧夏水權轉讓試點采取企業出資“點對點”實施灌區節水改造，截至２０１９ 年共批復實施水權轉讓節水改造工程２４ 項，集中在青銅峽灌區，累計轉讓黃河水量１．９２億ｍ^３。內蒙古水權轉讓主要采取“政府推動、整片推進、企業出資”的方式，主要涉及鄂爾多斯南岸灌區、包頭鐙口灌區和巴彥淖爾河套灌區，截至２０１９年累計轉讓水量３．２８ 億ｍ^３，支持了５８ 個工業項目用水。雖然近２０ ａ 來，上游用水量沒有明顯增加（受初始水權限制），但ＧＤＰ 維持了較高增長速率，究其原因是挖掘了節水潛力。

雖然水權轉讓項目推動了農業節水改造，并保障了部分新建工業項目的用水需求，促進了區域經濟發展，但是在實際操作中出現了諸多問題。首先，節水工程建設周期長、轉讓水量少且投資大，導致工業企業購買意愿不強烈；其次，田間高效節水使灌溉過程變得復雜，但沒有給農民帶來直接收益，導致農民出讓水權積極性不高；第三，部分節水工程建設期間節省下的水量被用于擴耕，導致可用于轉讓的水量減少［１４，２３］ 。因此，在缺少嚴格的監管機制和足夠的經濟效益的情況下，未來很難高效地將農業節水量轉讓給其他行業。

３．５節水對解決黃河流域缺水問題的作用

國務院批復實施的《黃河流域綜合規劃（２０１２—２０３０ 年）》預測了在南水北調西線一期工程未生效的情景下２０３０ 年黃河流域及各省（區）缺水情況［２４］ ：正常來水年，預測黃河流域缺水量１０４．１５ 億ｍ^３，其中上中游六省（區）缺水９６．３９ 億ｍ^３，占全流域缺水量的９２．５％；中等枯水年，預測黃河流域缺水量１５３．１０ 億ｍ３；特枯水年，預測黃河流域缺水量２２０．２９ 億ｍ^３。南水北調西線一期工程生效前正常來水年份，２０３０ 年西線工程受水區青海、甘肅、寧夏、內蒙古、陜西、山西缺水量分別為７．２３ 億、１９．０６ 億、２２．２５ 億、１８．０８ 億、２４．２９億、５．４８ 億ｍ^３，西線工程非受水區四川、河南、山東缺水量分別為０．０１ 億、３．０１億、４．７４ 億ｍ^３。黃河流域節水潛力遠低于未來的缺水量，依靠節水難以解決黃河流域資源性缺水問題。

推廣高效節水措施是進一步挖掘節水潛力的重要途徑。黃河含沙量大，利用黃河水進行噴灌、微灌時必須進行泥沙處理，目前主要采用沉淀池沉降，處理效率低、運行成本高，限制了滴灌、微灌等高效節水措施的大面積推廣，使黃河流域大部分地區農業節水以渠系防滲與配套工程措施為主。黃河流域河套灌區、汾渭平原等屬全國糧食主產區，農業以大田種植業為主，主要種植小麥、玉米等糧食作物，經濟價值較低，農民對高效節水措施的經濟承受能力弱，而國家糧食安全決定了短期內黃河流域種植結構不可能調整為以水果、蔬菜等經濟價值高、適合高效節水技術的作物為主，高效節水措施未來在黃河流域的發展受限。此外，黃河上中游地區生態環境脆弱，大力推行節水灌溉會導致地下水補給量減少，進而引起綠洲退化、沙漠擴張。

黃河流域生態本底脆弱，同時又是重要的經濟地帶和糧食主產區，水資源供需矛盾嚴峻，沿黃各省（區）經濟社會高質量發展受限，生態水量不足問題長期存在。流域節水已經達到國內較高水平，考慮生態保護、灌區特征、糧食安全、能源安全等因素，未來節水潛力有限，難以通過節水解決缺水問題。隨著黃河流域生態保護和高質量發展、國家水網工程等戰略的實施，未來需要通過南水北調西線工程等跨流域調水工程增加黃河可供水量，從根本上解決黃河流域缺水問題。

４結論

通過研究南水北調西線工程受水區節水潛力，分析了節水對解決黃河流域缺水問題的作用，得到以下結論：黃河流域現狀用水效率總體高于全國平均水平，但與國內最高水平相比仍有一定差距；與２０３５ 年節水控制指標目標值相比，現狀城鎮供水管網漏損率目標的完成度為７５．２％，工業供水管網漏損率目標的完成度為７３．２％，工業用水重復利用率和灌溉水利用系數已接近目標值；黃河流域節水潛力集中于農業和上中游地區，黃河流域毛節水潛力約為２５ 億ｍ^３，其中農業占８４％、上中游六省（區）占８４％，凈節水潛力約為１９億ｍ^３，其中農業占８５％、上中游六省（區）占８４％；黃河流域節水潛力遠低于缺水量，且農業節水量轉讓給其他行業存在諸多困難，由于泥沙問題使得高效節水措施推廣受限，因此節水只是緩解局部缺水問題的措施，未來需要通過南水北調西線工程等跨流域調水工程解決黃河流域資源性缺水問題。

【責任編輯 呂艷梅】