黄土高原地区水资源合理利用，本文主要内容关键词为：黄土高原论文,水资源论文,合理利用论文,地区论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
提要 黄土高原地区自然资源丰富，但生态环境脆弱。区内既有巨大的开发任务，又有严重的环境整治问题，它们都需要大量的供水。该区地处干旱半干旱地区，水资源较贫乏，供需矛盾尖锐。针对地区水资源特征及需水特点，本文提出了水资源开发利用以节水与开发结合，开发利用与保护并重的措施，确保水资源能得到永续利用。
关键词 水资源 合理利用
1 黄土高原现状
1.1 自然资源丰富，是重要的能源原材料基地
黄土高原地区是指太行山以西，日月山—贺兰山以东，秦岭以北，阴山以南的地区，包括山西、陕西、甘肃、内蒙古、青海和河南的部分地区，总土地面积62.4万m[2]，人口约8200万人。
该区土地广阔，资源丰富，不仅具有发展农林牧业的土地资源，而且具有发展工业的丰富矿产资源。
黄土高原地区土地类型复杂多样，有黄土丘陵和塬地，有河谷盆地和山地，有广阔的草原，还有沙漠。其中耕地1693万hm[2]，草地2167万hm[2]，林地813万hm[2]。
矿产资源丰富，尤其是煤资源，已探明储量为5354×10[8]t，占全国的70%以上。铝土矿储量占全国的58%；钼矿占全国的36%；稀土矿占全国的95%；铜、铅、锌、铁、硫铁、天然碱、芒硝、沸石、石膏等都居全国重要地位。天然气资源前景广阔。黄河又有丰富的水电资源，龙羊峡至西霞院25个梯级水电站，装机容量共达2180×10[4] 次方kW，为建设沿黄河水火电互补的巨型电站链和能源—重工业—化工工业基地（能源重化工基地）提供了非常有利的条件。据初步预测，到21世纪中前期，本区的煤炭产量占全国的70%左右，发电装机容量占全国的1/5—1/4，有色金属及化工原材料的许多产品将占全国的一半以上，届时将成为我国最重要的能源、原材料基地。
1.2 土壤侵蚀极为严重， 严重影响黄土高原发展及黄河下游安全
由于黄土高原地区本身固有的自然环境脆弱，加上长期以来土地利用很不合理，植被遭受破坏，土壤侵蚀极为严重。全区土壤侵蚀模数大于500t/km[2]·a的面积约33.9×10[4]km[2]，大于1000t/km[2]·a 的约29.2×10[4]km[2]，大于5000t/km[2]·a的严重侵蚀面积约16.6×10[4]km[2]，是世界上土壤侵蚀最严重的地区之一。长城以南主要为水土流失，长城以北主要为风蚀沙化，不仅危害农林牧业生产，而且沙漠化还不断扩大和南侵。环境恶化，严重影响当地人民的生存、生活和生产，以及经济的发展和振兴。
水土流失和风蚀沙化增加了入黄河的泥沙。黄河下游的输沙量特多，平均年输沙量达16×10[8]t，导致黄河下游干流河床逐年淤高，下游大堤出现了“越险越加，越加越险”的状况，洪水严重威胁着黄淮海平原千万人民生命财产的安全和广大地区的经济建设。
2 水资源及其特点
2.1 河流水系
黄土高原地区河流有黄河、海河及内陆河。
黄河自龙羊峡进入黄土高原地区，流经青海、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西，于河南省花园口流出黄土高原地区，黄河流域在本区的面积为52.27×10[4]km[2]，占黄土高原地区总面积的84%。
海河流域位于黄土高原东部，有桑干河、滹沱河及漳河，流域面积5.91×10[4]km[2]，占黄土高原地区总面积的9.4%。
内陆河位于陕宁蒙接壤地区，流域面积4.2×10[4]km[2]，占黄土高原地区总面积的6.6%。
2.2 降水
降水是地表水、地下水资源的补给来源，一个地区水资源条件的优劣与该地区降水的多少有密切的关系。黄土高原地区平均年降水总量为2757×10[8]m[3]，折合降水深度为442.7mm（表1）。
表1 黄土高原地区降水量
Table 1 The average precipitation in the Loess PlateauRegion
黄土高原地区年降水量受地理位置及地形变化的影响，地区分布很不均匀，年降水量从东南部向西北部递减，山区降水量大于平原区。平均年降水量等值线自东南部的800mm，递减至西北部的150mm，大致为西南、 东北向分布， 且较为均匀。 南部秦岭局部地区平均年降水量达900mm以上，为黄土高原地区平均年降水量高值区。北部内蒙古杭锦旗、临河市一带平均年降水量仅138.4mm，为区内最小值。
2.3 地表水资源
黄土高原地区自产河川径流量443.71亿m的三次方， 其中黄河流域392.83×10[8]m[3]，海河流域47.51×10[8]m[3]，内陆河3.37×10[8]m[3]；入境水量210.92×10[8]m[3]（表2）。
表2 黄土高原地区河川年径流量（10[8]m[3]）
Table 2 The annual runoff of rivers in the Loess Plateau Region
2.4 地下水资源
地下水资源分为天然资源和开采资源。
地下水天然资源是指在一个完整的水文地质单元内，地下水在天然条件下通过各种途径直接或间接地接受降水或地表水的入渗而形成的、具有一定化学特征，并按水文周期呈现规律变化的多年平均补给量。一般可用区域内各项补给量的总和或各项排泄量的总和来表征。
地下水开采资源是指在经济合理的开采条件下，开采过程中不发生水质恶化或其它不良地质现象，对环境不致造成不利影响，有开采保证的地下水资源。
通过计算，黄土高原地区地下水资源列于表3。 全区地下水天然资源为335.98×10[8]m[3]，其中黄河流域265.32×10[8]m的三次方。地下水开采资源为203.76×10[8]m[3]，其中黄河流域157.92×10[8]m[3]。
2.5 水资源总量
区域水资源总量为当地降水形成的地表和地下的产水量。地表水和地下水在循环过程中互相转化，在水量评价中，把河川径流量作为地表水资源量，把地下水补给量作为地下水天然资源量。由于河川径流量中包括一部分地下水排泄量，地下水中也包括一部分地表水的入渗水量，故在计算水资源总量时，应扣除互相转化中的重复水量，即：
W＝R+Q－D
式W——水资源总量；
R——地表水资源量；
Q——地下水资源量；
D——地表水与地下水互相转化中的重复水量。
重复水量的计算，按平原、黄土塬、黄土丘陵及山地4 种自然单元计算，计算结果列于表4。黄土高原地区水资源总量为766.58×10[8]m[3]。其中，区内自产资源555.66×10[8]m[3]，入境水量210.92×10[8]m[3]。
2.6 水资源特点
表3 黄土高原地区地下水资源（10[8]m[3]）
Table 3 The ground water resource in the Loess Plateau Region
地区 天然资源开采资源
黄河流域 265.32157.92
海河流域
40.27 27.71
内 流 区
30.39 18.13
合计 335.98203.76
黄土高原地区水资源除具有我国北方河流水资源的地区分布不均，年内、年际变化大的特点外，更兼有水少、沙多、水沙异源及连续枯水段长等突出特征。
2.6.1 水少
黄土高原地区自产河川径流量443.71×10[8]m[3]， 人均水量541m[3]，相当于世界人均水量的5%。平均每公顷耕地水量2620m[3]，相当于世界耕地每公顷水量的7.4%。
表4 黄土高原地区水资源总量（10[8]m[3]）
Table 4 The total amount of the water resource in the Loess Plateau Region
2.6.2 沙多
黄河多沙世界闻名。据1919～1985年实测水文资料统计，多年平均来水量为468×10[8]m[3]，输沙量为14.66×10[8]t，多年平均含沙量达32.8kg/m[3]。
2.6.3 来水量集中，来沙量更为集中，水沙异源现象突出
黄河流域的来水量较为集中地来自兰州以上的上游地区，其多年平均来水量占黄河流域来水量的58%，控制面积占流域面积的30.5%。其次是龙门至三门峡区间，控制面积占流域面积的26%，年来水量占全流域来水量的20.3%。
黄河来沙量更为集中。河口镇至龙门区间面积仅占流域面积的16%，而来沙量却要占到黄河总来沙量的55%；河口镇至三门峡区间面积占流域面积的41.4%，来沙量占流域总来沙量的89%。由于来水集中在兰州以上上游地区，而来沙集中在河口镇至龙门、龙门至三门峡2个区间，水沙异源现象十分突出。
2.6.4 连续枯水段长
1922—1932年的11年间， 黄河连续枯水， 花园口站平均年径流量393×10[8]m[3]，相当于多年平均值的70%。1923—1938年的16年间，海河北系桑干河大同站平均年径流量相当于多年平均值的8 9 %。河川径流存在丰枯周期持续时间长，径流量偏离均值幅度大的特性给调节利用水资源带来很大的困难。
3 水资源开发利用现状
3.1 水资源利用程度高，供需矛盾突出
1985年黄土高原地区用水的取水量为299.24×10[8]m[3]，其中农业灌溉取水量253.76×10的8次方m[3]，工业用水的 取水量30.2×10的8次方m[3]，城镇生活用水的取水量5.73× 10[8]m[3]，农村人畜用水的取水量9.55×10[8]m[3]。
1985年，全区用水的耗水量227.66亿m[3]，其中黄河流域的耗水量为215.2×10[8]m[3]，同时，黄河下游引用水量约100×10[8]m[3]，冲沙入海水量约需200×10[8]m[3]，黄河流域共消耗水量达520×10[8]m[3]，占黄河多年平均水资源总量的77%；占枯水年（P=75%）黄河水资源总量546×10[8]m的3次方的95%。因而， 造成黄河下游在枯水年或枯水季节无水可供，甚至断流。如1972年至1987年出现断流19次，共146天， 使下游用水受到严重的影响。
3.2 黄河上游河川径流调节程度高， 但上游的下端缺乏反调节水库，影响中、下游用水
全区已建大、中、小型水库2987座，总库容526.38×10[8]m[3]，与河川径流量之比大于0.8。黄河上游龙羊峡、 刘家峡两座大型水库控制了黄河河川径流量的50%以上，对黄河水资源的开发利用提供了有利条件。但是，由于刘家峡至三门峡之间河段缺乏足够的骨干工程调节水量，龙羊峡与刘家峡水库联合运行，使全河水量在年际和年内分配发生显著变化，将要加重三门峡水库及黄河下游河道的淤积和防凌、防洪负担。
3.3 地下水资源开发利用有很大发展，但很不平衡
全区地下水已开采水量79×10[8]m[3]， 占开采资源的39%。目前，在城市地区的地下水已开采过量，形成降落漏斗，出现地面沉降等公害。然而在广大自流引水灌区，地下水利用没有受到重视，出现地下水位过高，产生大面积涝渍及土壤盐渍化。
3.4 用水浪费严重
目前，灌溉水的有效利用率很低，渠灌区水的有效利用率仅20%～40%。用水较合理的关中平原灌区，灌溉定额一般低于4500m[3]/hm的2次方，管理水平较低的宁夏、内蒙古引黄灌区灌溉定额高达15000m[3]/hm的2次方，具有很大的节水潜力。
4 水资源开发利用的战略措施
黄土高原地区水资源开发利用的任务很重，既要满足综合治理黄土高原地区水土流失，风蚀沙化，减少入黄泥沙，根治黄河下游洪水危害等严重的环境问题，同时，又要满足黄土高原地区城乡人民生活用水、能源重化工基地建设用水，以及农业生产用水。为了满足上述要求，提出以下战略措施。
4.1 减沙减淤防洪
根治黄河水患是历来黄河治理开发的首要任务，也是黄土高原地区治理开发的首要任务。黄河下游的水患，主要表现是洪水决溢，其根本原因是泥沙太多。消除黄河水患的关键是制止下游河道继续淤积抬高。下游河道冲淤与来水来沙、河道输水输沙条件密切相关。当减少来沙量，调水调沙，使流量与含沙量相适应，有可能减少下游河道淤积。基本措施是拦沙、放淤、排沙相结合。上游拦沙是治黄的根本，其措施包括水土保持、引洪淤灌、用洪用沙、修建库坝、滞洪滞沙等。黄河上中游水利水保措施对下游来水来沙已产生了巨大影响。黄河花园口站 1919 ～1986年平均年天然河川径流量为572×10[8]m[3]。平均年天然来沙量16.74×10[8]t，1919～1950年流域内水利水保的耗水量很少，平均年耗水量为47×10[8]m[3]，占年来水量的8.2%。年减沙量为0.19～0.30×10[8]t，为多年来沙量的1.5%～1.8%。1980～1986年水利工程耗水量为174×10[8]m[3]， 为多年平均天然径流量的30.5%，年来沙量减少了7.788×10[8]t，为天然来沙量的46.6 %。随着来沙量减少大于来水量的减少， 下游河道的淤积也随着减轻， 1980～1986年淤积量减少到0.014×10[8]t。
4.2 发展以井渠结合为中心的节水灌溉
黄土高原地区的平原灌区地下水综合补给水量为212.3×10[8]m[3]，其中灌溉入渗补给水量为61×10[8]m[3]。平原地区地下水水平运动极慢，其排泄方式为垂直排泄。目前，平原地区地下水的开采量仅67×10[8]m[3]，占综合补给量的31.6%，而地下水的大部分通过潜水蒸发无效地被消耗。
在平原灌区采用井渠结合，井灌代井排，开采利用地下水，调控地下水位，使地下水位控制在潜水蒸发临界水位以下，这样既可夺取潜水无效蒸发消耗的水量，减少利用河川径流灌溉用水消耗，同时，还可以改善灌区的农业生态环境，提高农田的生产效益和效率。根据调查，采用井渠结合的泾惠渠灌区，盐渍化土壤得到了彻底改良，灌溉定额降低到3555m[3]/hm的平方，其中引用河水量2332m[3]/hm的平方，粮食单位面积产量由1770kg/hm的平方提高到7905kg/hm的平方。采用渠灌沟排的宁夏引黄灌区灌溉定额高达24900m[3]/hm的平方， 河水消耗量10635m[3]/hm的平方，耕地盐渍化面积占耕地面积的45%，粮食单位面积产量从1290kg/hm的平方提高到5145kg/hm的平方。有灌无排的河套灌区，灌溉定额10635m[3]/hm的平方， 河水消耗量 9765m[3]/hm的平方，耕地盐渍化面积占耕地面积的58%， 粮食单位面积产量仅由990kg/hm的平方提高到1845kg/h的平方。可见，井渠结合的灌溉用水方式可以有效地调控地下水位，减少潜水蒸发，改善农业生态环境，节水和增产的潜力都很巨大。
4.3 调整工业布局，合理布置能源重化工基地
黄土高原地区煤炭资源丰富，是我国最重要的以煤为主的能源生产基地。1985年全国产煤约8.7×10[8]t，本区的产煤量约3.5×10[8]t，约占全国产量的40%，据预测，2000年黄土高原地区煤炭产量将占全国的一半，2030年黄土高原地区煤炭产量将占全国的70%。
随着煤炭工业的发展，黄土高原地区燃煤电力工业也将迅速发展。1985年全区燃煤电厂装机容量约1310×10[4]kW， 约占全国燃煤电厂装机容量的22%。据预测，2000年黄土高原地区燃煤电厂装机容量将达4000×10[4]kW，2030年达17500×10[4]kW。
火电厂是耗水大户。其耗水量与它的冷却方式有关。循环式冷却的火电厂，其用水的取水量较少，一般单位装机年用水量的取水量为50m[3]/kW·a，耗水量较多，为30m[3]/kW·a； 直流式冷却的火电厂，其用水的取量较多，一般为920m[3]/kW·a，而消耗的水量较少，一般为6[3]/kW·a左右。沿黄河两岸布置电厂， 既能满足直流式冷却电厂取水的要求，又可减少电厂消耗的水量约35×10[8]m[3]，对缺水的黄土高原地区来说，效益是巨大的。
4.4 加强黄河中游地区水利水土保持建设
黄河中游河口镇至龙门区间是黄河流域重点产沙区，可以说该区产水产沙量的多少决定了下游河道淤积的多少。该地区产沙多，下游河道淤积严重；反之，产沙量少，淤积就轻，甚至产生冲刷的良好效果。如表5所示，1950～1959年，该地区年产沙量10.35×10[8]t， 下游河道年淤积量达3.61×10[8]t；1981～1985年产沙量减少到3.21×10[8]t，下游河道反而冲刷了0.29×10[8]t。
河口镇至龙门区间的产水量、产沙量与水利水土保持建设密切相关。如表6所示，1972～1976年治理程度不足20%，减水量27.6%， 减沙量40%；1981～1985年治理程度为33.5%，减水量达46.2%，减沙量达60.5%。同一时期该地区不同治理程度的产水产沙量也很不相同。该地区总面积12.96×10[4]km的平方， 其中河口镇至吴堡区间面积占总面积的50.6%，吴堡至龙门区间面积占总面积的49.4%。50年代，河口镇至吴堡区间汛期降雨量342mm，年产沙量5.46×10[8]t，占河口镇至龙门区总产沙量的52.6%；吴堡至龙门区间汛期降雨量为345mm ，年产沙量4.91×10[8]t，占总产沙量的47.4%，产沙量基本相同，这是由于治理刚刚开始，治理程度相同。1981～1985年，河口镇至吴堡区间主要产沙的窟野河、皇甫川流域等治理程度仅10%，汛期降雨量为260.8mm，汛期产沙量为1.797×10[8]t，占河口镇至龙门区间产沙量的67.6%。吴堡至龙门区间治理程度32%，汛期降雨量335.6 mm，汛期产沙量仅0.88×10[8]t，占总产沙量的32.4%。 下游区间汛期降水量为上游区间降水量的129%， 而产沙量下游区仅为上游区间的49%。由此可见，加强河口镇至龙门区间的水利水土保持建设，特别是河口镇至吴堡区间的水土保持建设对提高当地的农业生产能力，防治下游的洪水危害都具有重要意义。
表5 黄河河口镇至龙门区间年产水、产沙量与下游河道冲淤关系
Table 5 The relation between the annual water and silt yields of the Yellow River from Hekouzhen to Longmen and the siltation in the river course of its lower reaches
表6 黄河河口镇至龙门区间平均年降水量、年径流量、年产沙量
Table 6 The average annual precipitation,runoff and silt yield of the Yellow River from Hekouzhen to Longmen
4.5 提高黄河径流的调蓄能力
黄河上游已建设龙羊峡、刘家峡两座大型水库和八盘峡、盐锅峡、青铜峡3个大型水电站，以及三盛公灌溉水利枢纽。 为了提高上游梯级水电站的保证出力，通过水库的调节，使河川径流的年内分配均匀化。由于黄河上游下段及中游缺乏反调节水库，造成下游春季灌溉期黄河断流，汛期来水量少，高含沙水流机遇增加，河道淤积量加大；冬季来水量增加，凌汛灾害加重。为了提高黄河中下游的供水能力及环境用水，应增加中上游的调蓄能力。
黄河大柳树水利枢纽是黄河上游龙羊峡至青铜峡河段最末端的大型水库，总库容110×10[8]m[3]。它的建成将可以保证能源重化工基地用水、甘宁蒙陕接壤区干旱带建设大型灌区的用水，同时还可改善下游工农业用水和冲沙用水，以及防凌用水。
在黄河干流修建小浪底水库和龙门水库等大型水库，根据三门峡水库运行的实践经验，它们不但可以在较大程度上提高下游河道的防洪能力，而且还可以在水库运行初期拦蓄一定数量的泥沙，在水库正常运行期调水调沙，可以极大地减轻下游河道的泥沙淤积，同时还可以利用水库长期保存的有效库容开展兴利事业。据估算，仅修建小浪底水库，就可以使黄河下游防洪标准从现状的不足百年一遇，提高到千年一遇。而且小浪底水库利用76×10[8]m[3]拦沙库容拦沙，汛期调水调沙， 丰水时人造洪峰，在50年内可使下游河道减少淤积约96×10[8]m[3]，相当于下游河道25年左右不淤积。同时，小浪底水库还可向下游每年供水40×10[8]m[3]，并兼顾防凌与发电。
RATIONAL UTILIZATION OF THE WATER RESOURCES IN THE LOESS PLATEAU REGION
Su Renqiong
(Commission for Integrated Survey of Natural Resources
,Chinese Academy of Sciences)
Abstract
China's Loess Plateau Region is rich in natural resources.However,the ecological environment of this region is fragile.There are both enormous tasks of exploitation and seviousproblems in environmental management.Within this region hugewater supply is necessary to meet these demands.This regionis located in arid and semi-arid areas,where water resourceis comparatively poor and the supply-demand contradictions ofwater become sharp. In
view
of
the
water
resourcecharacteristies and water demands within the region thispaper proposes that water resource utilization should layequal stress on exploitation,utilization and protection toguaranttee the sustained utilization of water resource.
Key words
water resource,rational utilization