黄淮海平原水资源开发的环境效应及其调控对策，本文主要内容关键词为：水资源论文,平原论文,对策论文,效应论文,环境论文，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。
黄淮海平原包括京、津、冀、鲁、豫、苏、皖5省2市319个县（市）。土地总面积达35×10[4]km[2]，耕地面积为0.17×10[8]hm[2]，占全国耕地总面积的18.8%，复种指数达162%。1993年本区粮食总产占全国总产的21.5%，比1984年上升了3.8个百分点；棉花总产占全国总产的37.5%，比1984年下降了20.4个百分点；油料总产占全国总产的23.5%，比1984年上升了11.1个百分点；肉类总产占全国总产的13.7%，比1984年上升了2.9个百分点。由此可见，本区农业的丰歉，直接影响着全国的农业形势。
1 水资源开发与农业持续发展的关系
1.1 水资源对农业发展的支持能力
1.1.1 水资源总量的区域分布
水资源总量包括当地水资源量（地表水和地下水）和客水资源量。根据水系和行政区划的特点，本区按京津唐地区（包括北京市、天津市、唐山和秦皇岛市、不含廊坊市）、河北南部平原、黄河下游地区、淮河中游淮北平原、淮河下游淮北平原等5个分区进行水资源计算。
据有关统计[1]，黄淮海平原水资源总量为1424.7×10[8]m[3]，公顷平均水量为7635m[3]，人均水量为791m[3]，约为全国平均值29的%（表1）。从表1可以看出，本区水资源分布具有2个特点：①客水资源量比较丰富，约占水资源总量的39.8%，可见客水资源的合理利用是本区农业发展的关键；②水资源总量区域差异明显，河北南部平原公顷平均、人均水量均不及全区平均值的60%。可见本区水资源贫乏，尤以河北南部平原为最。
表1 黄淮海平原水资源总量(P=50%)＊
Tab.1 The total amount of water resources in the Huang-Huai-Hai Plain (P=50%)
*黄河下游区来水中已扣除保证下游冲淤的水量200×10[8]m[3]。
1.1.2 水资源的支持能力
在现有工程设施条件下，黄淮海平原遇中等干旱年的可供水量为613.5×10[8]m[3]，需水量为695.5×10[8]m[3]，缺水率（缺水量与需水量之比）为11.8%。其中河北南部平原缺水量最大，占全区的46.2%；京津唐地区为次，占全区的26.2%。到2000年，本区水资源供需矛盾将进一步加剧，全区缺水量将比现状增加116.1%。其中仍以河北南部平原缺水量最大，占全区的39.7%；京津唐地区为次，占全区的25.1%（表2）。
表2 黄淮海平原水资源供需分析(P=75%)
Tab.2 The analysis on the supply and demand of waterresources in the Huaug-Huai-Hai Plain (P=75%)
1.2 灌溉与粮棉产量的关系
1.2.1 耕地灌溉率与粮食产量的关系
耕地灌溉率与粮食单产的关系见表3，其表达式为：
y=a+bx(1-1)
式中：y——粮食单产(kg/hm[2])；
x——耕地灌溉率(%)。
表3 黄淮海平原不同地区耕地灌溉率与粮食产量的关系＊
Tab.3 The relationship between the plough irrigation rate and grain yields in the different regions of the Huang-Huai-Hai Plain
*单产：kg/hm[2]；总产：10[8]kg
由表3可以看出，耕地灌溉率与粮食单产有较好的相关关系，相关系数在0.89以上。本区灌溉率每增加1%，粮食单产增加94.28kg/hm[2]，其中，黄河以南（以河南省为例）灌溉率每增加1%，粮食单产增加44.15%kg/hm[2]，无灌溉时，平均单产仍达866.05kg/hm[2]；黄河以北（以河北省为例）灌溉率每增加1%，粮食单产虽可增加39.92kg/hm[2]，但无灌溉时单产甚低，仅195.30kg/hm[2]。可见黄河以北农业生产更加依赖于灌溉。
耕地灌溉率与粮食总产的关系亦见表3，其表达式为：
Y=A+Bx (1-2)
式中：Y——粮食总产(10[8]kg)；
x——耕地灌溉率(%)。
黄淮海平原耕地灌溉率与粮食总产的相关系数为0.93，灌溉率每增加1%，粮食总产增加20.50×10[8]kg，其中，黄河以南灌溉率每增加1%，粮食总产增加3.69×10[8]kg，黄河以北灌溉率每增加1%，粮食总产增加2.83×10[8]kg。
1.2.2 引黄灌溉与粮棉产量的关系
山东省德州市1972年～1991年共引黄河水317.8×10[8]m[3]，年平均引水量为15.9×10[8]m[3]。其中1979年～1988年引黄水量为引黄初期（1965年～1971年）的14.9倍，同期粮、棉总产的相应值分别增加2.3倍和6.3倍。旱年粮棉单产引黄后分别为引黄前的10.2和3.9倍[1]。
2 水资源开发利用现状
按照自然地理条件，本区可分为山前平原区、海河低平原区、黄淮平原区和滨海平原区等四大类型区和14个亚区。据统计，全区水资源开发利用率（年用水量与可利用水资源量之比）平均为71.2%，公顷平均可利用水资源量（可利用水资源量与非农业实际用水量之差再与播种面积之比）平均为2910m[3]/hm[2]。1993年统计区耕地灌溉率平均为66.9%，井灌面积约占有效灌溉面积的67.0%，农业用水量约占年总用水量的87.0%。全区除涝率平均为83.2%，治碱率平均为80.4%，水土流失治理率平均为58.3%（表4）。本区各类型区水资源利用情况有较大差异：
表4 黄淮海平原水资源利用现状
Tab.4 The present situation of water resource use in theHuang-Huai-Hai Plain
山前平原区地表水、地下水均较为丰富，水资源开发利用率很高，平均为91.5%，其中燕山、太行山两亚区水资源利用程度已达100%；公顷平均可利用水资源量较高，平均为2490m[3]/hm[2]。1993年该区耕地灌溉率为73.3%，井灌面积占有效灌溉面积的81.2%。为井渠结合灌区，但以井灌为主。该区除涝率平均为85.6%，治碱率为85.8%。
海河低平原区冀中亚区人均、公顷平均水资源量均不及全区平均值的60%，而豫北、鲁北两亚区为沿黄地区，地表水、地下水均较丰富。该区水资源开发利用率平均为85.8%，公顷平均可利用水资源量亦高，平均为2310m[3]/hm[2]。1993年该区耕地灌溉率为71.6%，井灌面积占有效灌溉面积的64.7%。为井渠结合灌区，冀中、豫北以井灌为主，鲁北以渠灌为主。该区除涝率平均为82.7%，治碱率为77.4%。
黄淮平原人均、公顷平均水资源量均略高于全区平均值。但水资源开发利用率不高，平均为32.1%，其中皖北亚区最低，仅为11.9%；公顷平均可利用水资源量较高，平均为3330m[3]/hm[2]，其中豫东、豫南两亚区均仅有1600m[3]/hm[2]～1900m[3]/hm[2]。1993年该区耕地灌溉率平均为58.2%，井灌面积占有效灌溉面积的59.2%。为井渠结合灌区，其中皖北亚区以渠灌为主，井灌仅占13.2%。该区除涝率平均为82.1%，治碱率为81.9%。
滨海平原区水资源开发利用率并不高，平均为48.2%。但是，公顷平均可利用水资源量为全区的最高值，平均为7020m[3]/hm[2]。1993年该区耕地灌率平均为69.6%，井灌面积占有效灌溉面积的41.2%。为井渠结合灌区，但以渠灌为主。该区除涝率平均为85.0%，治碱率为81.6%。
3 水资源开发中的环境问题及其调控对策
3.1 山前平原区
3.1.1 水资源开发中的环境问题[2]
山前平原区主要水环境问题有：水污染与浅层地下水超采。
水污染 京津两市是本区排污量最大、污染治理最迫切的重点地区，其污废水排放量可占全区总量的38%，排放强度超过125t/d·km[2]；太行山东麓的京广铁路沿线是本区正在发展中的水质污染区，涉及到保定、石家庄、邯郸、安阳、新乡等大中城市，如滏阳河张庄桥断面处的水质已达Ⅳ类，其生物学评价为a—中污。
浅层地下水超采 由于地下水超采，引起地下水位下降和地下水降落漏斗的发展。浅层地下水漏斗集中分布在山前平原的大中城市，以北京市、石家庄市最为典型。北京市平原区1961年～1985年地下水累积超采量达36.5×10[8]m[3]。致使西部地下水位下降10m～15m。长辛店、高井、石景山、公主坟一带水位埋深已达20m～40m，形成上千平方公里的漏斗区。石家庄市1987年地下水漏斗区增至580km[2]，水位埋深达36.2m。
3.1.2 水资源调控对策
山前平原区水资源调控对策是：控制污水排放、减少地下水开采。
本区应改善地表水源供水系统，减少开采地下水（如石家庄市地下水开采量应限制在2.7×10[8]m[3]/a）。工业用水应实行用水许可和排水许可制度，进一步降低取水量，增加内部循环水利用率和污水处理能力，减少污水排放量，控制二次污染。为了改善城市特别是北京市的水环境状况，在建立密云水库、于桥水库等水源保护区的基础上，应进一步探讨拒马河、永定河等河水资源的合理开发利用问题。
3.2 海河低平原区
3.2.1 水资源开发中的环境问题
海河低平原区主要水环境问题有：饮水型氟中毒、地下水降落漏斗和地面沉降、沙化和淤积以及土壤次生盐碱化等问题。
饮水型氟中毒 所谓高氟水，是指水中氟的含量大于1mg/L，超过国家颁布的饮用水标准。该区是高氟水区之一，其中，沿白洋淀的雄县、容城、安新、高阳、蠡县一带是浅层地下水的高氟区，氟含量在2mg/L～4mg/L；邢台地区的任县、巨鹿、宁晋一带及廊坊地区的霸县、大城一带是深层地下水高氟区，氟含量也在2mg/L～4mg/L；沧州地区第三含水组的氟含量自西向东逐步升高，约为0.5mg/L～7.0mg/L，其中，青县、吴桥、东光、沧县、南皮、海兴、黄骅为高氟区。据卫生防疫部门统计，河北省有126个县市有氟中毒，仅该区患者即达417×10[4]人（1987年），占该区人口的23.3%。
地下水降落漏斗和地面沉降 沧州漏斗是以沧州市为中心，包括青县、泊头及黄骅等小型漏斗在内的漏斗群组，平均年下降率达2.83m，—30m等水位线封闭面积已达2955km[2]，最低水位埋深75.7m[2]；冀枣衡漏斗包括衡水市、冀县、枣强、武邑四个县（市）的全部及景县、故城、深县的一部分，1988年漏斗面积已达5022km[2]，中心水位埋深已达62.1m，平均每年以2.6m的速率向深部发展。该区地面沉降已有多处发生，沧州地下水位最大埋深为80m，最大降幅0.70m；德州地下水位最大埋深为70m，沉降范围达1256km[2]。
沙化和淤积。黄河洛口水文站1949年～1989年汛期含沙量平均为31.92kg/m[3]，非汛期为9.50kg/m[3]。因此，引黄灌溉或引黄淤洼均应根据黄河水泥沙变化规律予以妥善安排，否则会引起沙化和淤积。1972年～1990年德州市潘庄、李家岸引黄灌区年均引沙1280×10[4]t。其泥沙分布情况是：沉沙地占45.2%，灌溉系统占26.8%，排水系统占19.1%，田间占8.9%。两灌区已处理的泥沙占87.9%，已还耕面积占80.1%。平均每1m[3]水需投资处理泥沙费3.2厘，处理1吨沙投资0.45元，还耕1公顷地投资1.71×10[4]元[3]。
土壤次生盐碱化 由于引黄干渠侧渗引起地下水位抬升（潘庄引黄干渠对禹城实验区的年侧渗补给量平均每米渠长为453[3]m[3]）；灌排系统不配套引起区域盐分积累（徒骇马颊河流域1980年～1984年平均每年每公顷积盐657kg），因此，引黄灌溉存在着土壤次生盐碱化的潜在威胁。
3.2.2 水资源调控对策
海河低平原区水资源调控对策是：合理发展井灌，强化农田节水，积极发展引黄灌溉，实现地表水、地下水联合调度。
合理发展井灌。衡水地区1993年平均11.1hm[2]地一眼井，其中深井占35.8%，浅井地下水位埋深已达4.70m，深井水位埋深50.94m。由于机井密度大，超量开采地下水，已出现地下水位持续下降，全市已处于地下水降落漏斗区。因此，该区应严格控制深层地下水开采，合理发展井灌[4]。
强化农田节水。截止1994年底，沧州市共发展各种节水管道2624.36×10[4]m，兴建大田喷灌300hm[2]，果树微灌100hm[2]，共控制灌溉面积21.25×10[4]hm[2]，配套深浅机井5.1×10[4]眼。每年节水3.8×10[8]m[3]，扩大灌溉面积5.31×10[4]hm[2][5]。
积极发展引黄灌溉。可供选择的引黄线路有4条：①从新乡市人民胜利渠向卫河送水，即引黄济卫工程，规划2010年前实施，每年调10×10[8]m[3]黄河水给河北，以缓解邯郸南部缺水问题；②从聊城位山引黄渠向卫运河送水，即引黄济冀工程，已于1994年实施，每年调5×10[8]m[3]黄河水给河北，以补充邢台、衡水和沧州等部分地区水源；③从德州潘庄引黄渠向南运河和漳卫新河送水，为沧州中东部地区提供一部分水源；④从滨州小开河引黄渠向北延伸至河北，为河北省沿海经济发展和大面积荒地资源开发提供水资源条件（年调水量4×10[8]m[3]～5×10[8]m[3]）。向北送水宜在用水高峰期以前的冬季和早春进行。
实行地表水、地下水联合调度。上游引黄灌区应鼓励发展井灌。德州市齐河县贾市乡，该乡地处沿黄不引黄，全乡平均4hm[2]地一眼井，全部采用井灌。粮食单产由原来的3000kg/hm[2]提高到9000kg/hm[2]，盐碱地面积由原来的1000hm[2]减少到70hm[2]。引黄灌区、井灌区均应引黄（河）补源。濮阳市1991年以来，已建成3条濮清南引黄补源工程，设计灌溉面积6.33×10[4]hm[2]，补源面积12.10×10[4]hm[2]。
3.3 黄淮平原区
3.3.1 水资源开发中的环境问题
黄淮平原区主要水环境问题是：地下水开发利用程度低，易造成渍害。
该区降水量相对较多，地表水源相对丰富，但地下水利用程度较低，1993年地下水开采量仅占年用水量的32.2%，为地下水可采量的29.4%。由此带来三方面后果：①干旱年缺水灌溉，造成严重减产；②地下水位高，雨季时腾不出地下库容以接纳降雨入渗，造成农田渍害；③地下水位高，通过地下径流每年约有占总量24%的地下水排入河道，加重了河流的排水负担，是加剧该区洪水灾害的原因之一。
3.3.2 水资源调控对策
黄淮平原水资源调控对策是：重点发展井灌，实现地表水、地下水联合调度。
阜阳地区1993年耕地面积为110×10[4]hm[2]，已有排灌站4488处，机电井58848眼，排灌面积仅占耕地面积的47.4%，平均18.7hm[2]地一眼井。这些井站的配套工程，花钱少、收效快，应该限期做出成效来。在此基础上，因地制宜地再兴建一些新的灌溉设施：①在河道有控制闸蓄水的地方走深沟引水、沿沟建站的路子，发展水稻灌溉；②在沿河湖易涝易渍的洼地，千方百计开辟水源，以稻治涝，夺取高产；③在地表水缺乏、地下水丰富的宜稻区和高产经济作物区，在充分发挥老井效益的基础上，可再打一些新机井；④在一般砂礓黑土河间地区，采取沟塘井结合的办法，打小口井，购喷灌机、流动机、低压泵等小型机具，进行冬小麦、夏玉米、棉花的灌溉，分片建设旱涝保收稳产高产农田[6]。
3.4 滨海平原区
3.4.1 水资源开发中的环境问题
滨海平原区主要水环境问题是黄河断流和海水入侵。
黄河断流 黄河利津水文站1972年首次出现断流。截止1995年，24年中有18年断流，累计断流天数达522天，平均每年断流21.8天；1991年～1995年年年断流，断流天数竟达352天，平均每年断流70.4天。黄河断流主要出现在每年的3月份～6月份，此时正是农业用水的高峰期（春灌用水量占灌溉用水量的74.2%），但却是黄河来水的枯水期（3月～6月径流量仅占全年径流的18.5%）。1995年因黄河断流，东营市有2×10[4]hm[2]水稻因缺水插不了秧，德州市为渡过水荒，有100多家工厂停产减产，经济损失很大[7]。
海水入侵。海水侵染的程度从水资源利用角度分析，以地下水氯离子含量来衡量。通常海水C1ˉ浓度大于2000mg/L，而农业灌溉用水应该小于300mg/L，人畜饮用水必须小于60mg/L，当地下水中氯离子含量大于300mg/L时，即认为受到了海水的侵染。本区海水入侵以山东莱州湾地区比较集中，也比较典型，包括龙口、招远、莱州、昌邑、寒亭、寿光六县、市、区及平度市的新河、灰埠两个乡，总面积8862km[2]，耕地38.73×10[4]hm[2]，人口412×10[4]人。这一地区是山东省降水的低值区，约比全省平均值少10%以上。地表水的严重缺乏，导致了人们难以节制地开采地下水，机井密度达到10眼/km[2]以上，个别地区多达26眼/km[2]。使地下水连续多年大量超采，地下水位大幅度下降，最大埋深达20m。负值区面积不断扩大，目前已达2400km[2]，破坏了淡水向大海排泄的正常平衡，使海水侵染面积达435km[2]，造成5472眼机井水质变咸报废，3.35×10[4]hm[2]耕地和42×10[4]人用水困难。另外，在开发卤水制碱和制盐的过程中，由于淡水水位下降，卤水漏泄，也会污染水源和土壤，成为海水侵染的另一种类型。在寿光、广饶一带比较普遍，其特点是形成大片盐碱荒地。
3.4.2 水资源调控对策
滨海平原区水资源调控对策是：科学利用客水资源和加强地表水、地下水联合调度。
科学利用客水资源。在有条件引江（西水东调）、引黄（引黄灌溉）的地区，应积极促进引江、引黄工程的实施，引水灌溉、引水补源。如江苏省沿海滩涂区的引江送水工程——通榆河工程，可给垦区送水100m[3]/s，滩涂开发用水即可基本解决，灌溉保证率可达95%。在黄河下游引黄灌区，应按照“丰蓄枯用”、“春旱冬抗”的原则，早引、多蓄黄河水，掌握春灌主动权。引黄灌区应实行优化调水方案：在黄河水源正常情况下，按计划引水配水；水源不足需轮灌时优先照顾人畜饮水；遇降雨在20mm以上时，据情减少引水或停水；风力达逆风6级以上或引水含沙量大于25kg/m[3]时考虑停水等。
加强地表水、地下水联合调度。在地下水利用并不充分的地区，如东营市、滨州地区的有关县（市）应适当发展井灌。在海水入侵地区应严格限制超采地下水，积极创造条件进行人工回灌；应限制陆上海水养殖和盐田的规模，减少海水人为进入内陆的机会；沿海各河流的上游应尽量少修水库、塘坝，以维持下游地区地下水补给量。
注释：
[1]德州地区农业区划委员会办公室.德州地区引黄灌溉泥沙问题综合处理技术报告。1991，6月。
[2]75-57-01-05专题组.水资源开发对环境的影响.1990年，12月.
[3]德州地区水利局引黄办公室.德州地区潘庄、李家岸引黄灌区泥沙处理途径和措施。1992年1月。
[4]衡水市水利局.衡水市水资源及水利设施情况。1994，11月。
[5]沧州市水利局.沧州市节水灌溉在改进完善中发展。1994，11月。
[6]阜阳地区水利规划设计院.阜阳地区十年水利发展规划报告(1991年～2000年）。1990，10月。
[7]江夏.唤醒全民族的水忧患意识。人民日报，1996，4，26日。