内蒙古自治区水资源可持续利用存在的问题及对策_降水量论文

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分类号:S273 文献标识码:A 文章编号:ISSN 1000-5218(2000)-03-0093-06

内蒙古是个贫水地区,干旱、水资源短缺给自治区经济发展带来不利的影响。而气候变化和人类活动是影响水资源可持续利用的两大因素。本文从内蒙古水资源利用和未来供需矛盾分析入手,根据由于气候变化决定的水资源的特点,提出如何促进资源、环境、人口、经济的协调发展的对策、建议。

一、内蒙古水资源开发利用现状及存在问题

(一)自治区水资源特点

1.内蒙古是个贫水地区。

水资源主要由降水转化而成。内蒙古全区多年平均总降水量3265亿m[3],折合年降水深度276mm。由降水转化为地表水和地下水水资源总量为509.258亿m[3](转化率仅为15.6%)[1](pp.317-432)。占全国水资源总量的1.86%,排名16位。人均占有量2369m[3],为全国人均值的88%;每hm[2]耕地占有量1.03万m[3],为全国耕地均值的39%,若按土地面积平均,为4.31万m[3]/km[2],为全国均值的15%,是我国最为贫水的省区之一。509.26亿m[3]水资源中,地表水资源370.96亿m[3],占72.8%;地下水资源138.30亿m[3],占27.1%。此外还有来自黄河上游分配给内蒙古的60亿m[3],额济纳河上游来水量2亿m[3]以及蒙古国的7.2亿m[3]。

上述水资源一词是水文学所定义的。实际上降水除转化成地表与地下水外,有相当大一部份贮存于土壤,构成“土壤水”,这是农学所关注的水资源;还有很大一部分水分蒸发到空中,以水汽的形式参与下一轮的水循环。

2.降水和水资源地区分配不均。

内蒙古降水量由东北向西南递减(东四盟降水量300-500mm,中西部200-350mm。西端阿拉善盟50-100mm),造成地表水和可采地下水具有同样特征。其中嫩江水系水资源总量为194.71亿m[3],额尔古纳河水系水资源总量134.11亿m[3],这两个水系占全区水资源总量的64.5%。赤峰市和通辽市境内的西辽河及大凌河水系水资源总量70.24亿m[3],占全区水资源总量的13.8%。西部黄河水系在内蒙古境内区间水资源量仅有53.96亿m[3],其余广大山区和高原仅有水资源量56.19亿m[3],占全区水资源总量的11.1%。

3.降水量和径流量在年内和年际变化都很大。

降水量集中在6至9月,占全年降水量的60%至80%,多以暴雨形式出现。以呼和浩特为例,最大和最小的年降水量相差可达6倍多。河川年径流在汛期一般占全年的60%至85%,洪水涨落急剧。径流的年际变化大致与降水变化相似,导致水旱灾害频繁,有时出现东涝西旱现象,给防汛和抗旱带来繁重的任务。浅层地下水受降水变化的影响,也呈现年内年际的变化,但变化程度比较缓和。

(二)内蒙古水资源开发利用现状

近50年来,内蒙古水资源开发取得了很大成就。建成大中型水库451座,总库容74.18亿m[3],占河川径流量的20%;建成机电井21.93万眼;农田有效灌溉面积2067.9khm[2]。

1992年全区水利工程年供水量154.804亿m[3],为农业供水146.763亿m[3],为工业供水2.153亿m[3],城乡生活用水5.888亿m[3],分别占94.8%、1.4%和3.8%。工程供水量中地表水为101.92亿m[3],占总供水量的65.83%,地下水为52.88亿m[3],占总供水量的34.16%。而开发的地表水占地表水资源的27.5%,开发的地下水占地下水资源38.2%。[1](pp.317-432)。可见,对地表水的开发利用还有较大潜力。

(三)水资源利用中的问题

1.农业灌溉用水比例过大,且浪费严重。

农业灌溉用水占总供水量的88%-94%,比例过大(全国为85%)。且耗水定额过高,八五期间为10,000m[3]/hm[2],九五前期降至8800m[3]/hm[2],1998年为8181m[3]/hm[2]。水的利用率很低,约43%,损失浪费严重。节水灌溉起步晚,规模小,仅占总灌溉面积的16%。

2.地下水开采不合理。

辽河井灌区地下水位大面积下降,形成了近2000km[2]的漏斗区。地下水位每年下降2.3m。呼和浩特市工农业用水矛盾日趋紧张。与它相邻的土默川平原地下水位下降区已扩大到1200km[2],水位年降幅0.5-2.3m。包头市每年地下水超采0.7亿m[3],漏斗中心最大降深34m。而黄灌区,习惯于大水漫灌,极少利用地下水。渠水大量渗漏,造成地下水位上升,加剧土地盐碱化进程。

3.顾头不顾尾的流域水资源无序管理,造成阿拉善盟生态灾难。

阿拉善西端的额济纳绿洲,是华北地区最西端的一道重要绿色屏障。由于黑河中上游扩大灌溉,用水量加大,使流入额济纳绿洲的水量锐减,由40年代的12-13亿m[3]/年降至目前的1.8-2亿m[3]/年。水位下降,水质恶化,使植被严重退化,生物多样性减少。植被覆盖度降低了30-80%,额济纳绿洲以每年1333hm[2]的速度减少;沙漠化加剧,沙尘暴猖獗。过去,几年发生一次的沙尘暴,自1993年以来,连年发生,祸及西北、华北。2000年春季,北京市就连遭多次沙尘暴。

就全区而言,生态环境恶化趋势尚未遏制,水土流失严重。水土流失面积占全区面积67%。

4.缺水城市在增多,水资源管理水平低,用水效益差。

内蒙古缺水城市主要有呼和浩特、赤峰、扎兰屯、集宁、通辽、东胜等13个城市,总缺水量为0.53亿m[3],占总需的9%,看似问题不大,但由于管理水平差,工农业生产用水与人民生活用水不分,地表水引水工程极少,91%来自地下水;使大部分地区地下水位急剧下降,污染日趋严重。多数城市工业万元产值耗水量在500m[3]以上,远高于全国平均水平;水的重复利用率仅在20-30%,远低于全国平均水平。

(四)50年气候变化及其对水资源的影响

1.降水变化。

从1951-1998年各年代降水量变化情况看,内蒙古大部分地区50年代降水偏多,70年代降水偏少,90年代降水明显增多,与50年代平均值持平;近8年与前30年平均值比较,降水量增加10-20%。西部的阿拉善盟雨量增幅较东部地区更大。这种波动状况与整个华北区降水波动状况基本一致。

2.气温变化。

20世纪内蒙古气候冷暖期交替出现。本世纪前20年气候偏冷,20-30年代偏暖,40-60年代偏冷,70-80年代初期全区气温呈波动上升趋势,80年代后期至今气候明显变暖。90年代尤为明显,近10年平均气温较前30年平均值偏高幅度在0.5-1.9℃之间。纬度高,升温幅度大,如东北部的呼伦贝尔盟升温在1.0℃以上。1998年全区大部地区年平均气温创本世纪以来的最高记录,比历年平均高1.5-2.5℃。

从气温的季节变化看,近10年夏季温度变化不大,冬季气温变高,暖冬现象十分明显。

3.气候变化对水资源的影响。

大气降水是陆地上水资源的根本来源。降水量的多少及其时空分布,决定某一地区的干湿程度,也影响到江河流量,湖泊及水库的水量。

全区各流域降水量与地表径流量有较好的相关性。大多数河流径流年内分配特征与降水特性相一致。但少数冰冻期较长的河流4-5月与降水特征不完全一致。降水量年际变化导致径流量年际变化因地区而异,变化最大地区是内蒙古高原西北部,最小变化地区在大兴安岭东、岭北地区,森林覆盖起了明显的径流调节作用。

地下水的形成与降水、地质地貌等诸多因子有关,比较复杂。从近年来全区地下水的年际变化看,其波动幅度不大,与全区平均降水量波动基本一致。

虽然说,90年代内蒙古大部分地区降水量增加,但与此同时,气温的升高导致蒸发量加大,几乎抵消了降水量的这部分增加。所以总的来说,近几年来内蒙古气候的变化对水资源的影响不大。水资源的紧张主要不是由气候变化所造成。

(五)人类活动对气候环境和水资源的影响

人类活动对气候和环境的影响已越来越受到人们的关注。大多数专家将近年来气温的升高,归诸CO[,2]等温室气体的大量排放[2](pp.667-674)。降水的变化,既受长期气候演变的影响,也与人类的活动有关。特别是森林大量被砍伐、草原过度放牧、坡地滥垦耕种所造成的自然植被破坏,后果尤为严重。它首先使雨后径流加大,水土流失;土壤肥力和蓄水能力都急剧下降。同时使地表反射率增加,蒸发加剧,形成一定范围的水分条件亏损,进而影响该地区降雨量,使得干旱地区更加干旱。这些不良环境因素的反馈,进一步恶化了植被生长条件和蓄水能力。因此不少地区水资源不是按某一平均值波动,而是呈单向减少的趋势。

水危机的加深还有一个重要因素是较大范围的水质污染。以近十年污水年平均增长7.9%计算,到2000年的排污水量达1428亿吨,污水与清水之比将大于1/8。按水体自净能力,河水应超过污水20-30倍。据1997年检测结果枯水期污染河长占总河长的29.9%,丰水期污染河长占总河长的52.4%。

二、未来50年水资源可持续利用问题

(一)未来50年淡水需求量预测

1.扩大农田灌溉对水的需求。

内蒙古1998年农田有效灌溉面积达2068khm[2],实灌面积1881khm[2],用水约153.9亿m[3],单耗8181m[3]/hm[2]。

近几年,每年扩大灌溉面积约133khm[2],照此速度,至2005年全区农田灌溉面积将增加931khm[2],达到3000khm[2]。按1998年单耗定额计算,需增加用水76.17亿m[3]。

资源和环境问题多数由人口过度增长所引发。内蒙古人口自然增长率逐年下降,照此趋势,估计到2030-2035年间达到最高值2788万人之后趋向减少。人口峰值期,要求增加粮食17.13亿kg,要求扩大灌溉面积326khm[2],增加用水26.24亿m[3]。这是可以实现的。

2.改善生态用水。

进入21世纪,改善生态用水将急剧增加。在开发地表径流时,应留下不少于25%的径流用于冲刷河道淤沙;水土保持、造林绿化和抑制草原退化的种种措施都需要一定的用水保证。

内蒙古每年造林40万hm[2]左右,至2000年之后每年有100-125万hm[2]幼林要灌溉,耗水维持在12.0-12.5亿m[3]的水平上。为了提高草原生产力和增强抗灾的能力,建设家庭五配套(水、草、林、料、机)草库伦、饲草料基地,以及在有条件的地方,对天然草场进行节水灌溉,都是非常必要的。1998年,上述内容的草场建设规模已达到297khm[2],大约耗水14.85亿m[3]。预计在其后的30年内,累计将达1272khm[2]的灌溉面积,耗水63.55亿m[3]。

3.工业用水。

据内蒙古13个城市统计,现在工业产值耗水指标为453m[3]/万元。1998年内蒙古工业总产值337.5亿元,用水量15.29亿m[3]。随着工业生产设备、工艺和管理的改善,万元耗水量将逐年下降。假定工业产值若不把万元产值耗水率降下来,第二产业的发展肯定会受水资源不足的严重制约。内蒙古13个城市的万元产值耗水率从80至900m[3]不等,差别十分悬殊,也说明工业节水潜力巨大。

4.城镇生活用水和牧区人畜饮水。

随着生产力的发展,小城镇将迅速兴起。城镇人口和日用水标准将同步上升。1996年,内蒙古城市自来水日供应能力231.6万吨,年供水量6.33亿吨。

其中生活用水2.15亿吨,占34.0%,工业用水占63.4%。多数城市地下水已亮红灯,再不能加大开采量。看来,工业用水另外开源乃大势所趋。即便如此,2010年之后每年都会有水赤字,最高年可达5亿吨。

内蒙古1998年牧业年度牲畜总数达7389万头(只),到2000年将稳定在7600万头(只)左右,按1990年资料,牧区和半农半牧区人口759万人。在1996年尚有22%的牧区人畜饮水困难,九五期间可望全部解决。按人(55升/人·日)、大畜(60升/头·日)、小畜(12升/只·日)的标准计算,2000年全部满足人畜饮水,需饮用水7.5亿m[3]。

(二)未来水资源可供量预测

1997年水利工程供水162.5亿m[3],城市自来水生产6.3亿m[3],两项合计供水168.8亿m[3]。

按内蒙古自治区《水利发展“九五”计划》至2000年将建成40个大中型综合利用水库枢纽,增加水库容量95.31亿m[3],增加年供水量15-25亿m[3];另外建设城市和乡镇供水设施。增加供水量15.7亿m[3],预计到2000年可供水208亿m[3],根据《2000-2010年水利发展规划纲要》在21世纪的头10年里,通过兴建毕拉河口等一批大中型调蓄工程,新增库容100多亿m[3](供水能力估计为20-30亿m[3]);为乡镇新增供水能力2.6亿m[3],如能按计划完成,至2010年具有供水能力238亿m[3]。2010年之后无资料可循。但是,内蒙古地表径流,在保证率75%时仅为258亿m[3],最高开采量193.5亿m[3],开采率已到75%。加上地下水最大开采量102.8亿m[3],最高供水量为296.3亿m[3],即水资源总量58.2%。

(三)未来水资源供需评估

表1汇总了6项主要用水项目,至2000年和2010年需水量分别是234.5亿m[3]和312.6亿m[3],如果在考虑其它用水4.5亿m[3](1990年数据),分别缺少31.0亿m[3]和79.1亿m[3]。至2030年水资源会更趋紧张。

农牧业灌溉是用水大户,在今后5-10年内,如再能节水20-30%,将单耗降至6400m[3]/hm[2]以下,可使供需平衡。

2030年、2050年淡水需求量都远大于水资源开发极值296亿m[3]。但只要灌溉单耗定额继续下降至5000m[3]/hm[2],2030年的淡水供需可以平衡。但到2050年,仍有47亿m[3]的缺水额。那时,农田灌溉面积维持在2030年的规模。淡水缺额主要由第二产业的发展造成。在预测工业用水时,虽考虑到万元产值耗水额的下降,从现状400下降至150,但仍不足以弥补水的缺额。除非那时已实现大规模的跨区域调水,否则,一、二产业的发展将受到严重制约。

三、对策、建议

从增、节、管、治四个方面入手,综合采取生态性、技术性和工程性措施,内蒙古自治区乃至华北地区干旱缺水问题是可以得到缓解至最终解决。

(一)提高降水利用率

1.造成内蒙干旱缺水的原因,不仅是降水少、时空分布不均,而且还由于对降水的利用率低,地表水的利用率仅为27.5%,若扣除黄河水,自产水的利用率仅为8.5%。如果将此利用率提高5个百分点,将增加227khm[2]灌溉田。所以首先要加大水利工程投入,在有条件的地方多修水库、水坝及配套工程,以蓄水为主,兼负防洪功能。同时应修整旧有水利工程,使其恢复应有能力。

2.增加对雨水的蓄存能力,减少流失。我区山地和丘陵分别占全区总面积的20.8%和18.25%。其中坡地2015.6km[2],占总耕地的28.1%。为了保持水土,必须将大于25°的坡地退耕还林。再将小于25°的坡地改造成梯田或实施高等种植,就能将大部份降水留存在农田内,增产效益明显。

3.在山下平原建设滞洪区。发挥防洪、增产、增水三方面的效益[3](pp.2-16)。

4.实施“集雨节水灌溉工程”,这是针对降水季节分配不均,集夏秋之雨,供春播时用的好办法。据估计,内蒙古中西部适宜发展集雨工程的地区40万km[2],降水总量约1300亿m[3]。若1km[2]建井1个就是40万个旱井,可集水1400万m[3],节水灌溉80万亩(53km[2])[3](pp.2-6)。

5.在城镇逐步推广雨水贮留渗透技术,增加对地下水的补充。

(二)开发空中水资源,发展人工增雨技术

地球大气中水汽总含量为15.5×10[3]km[3],占地球水的比例极低,仅为0.001%,但是它是水资源转化中极其活跃的因素。

内蒙古4-8月各主要降水天气系统降水效率都不高,均值在50-70%之间[4]。所以人工增雨的潜力约为30-50%之间。

用“非固定目标区效果统计检验方法”分析内蒙古自治区层状冷云人工增雨的多年效果,约增加影响区21%的雨量[5]。

统计有关气象站自建站至1987年人工降雨期间(5-8月)的降水平均值,内蒙古东部(通辽、赤峰、乌兰浩特3站平均值)为311.8mm,中部(呼和浩特、包头、集宁3站平均)为268.4mm,西部(东胜、巴彦、浩特、海流图3站平均)为191.9mm,取21%的增雨水平来评估人工增雨的效益,假设有40%的机会因飞机不能起飞作业而被放弃,仅对60%的降雨机会实施播云作业,每次人工增雨作业影响区面积中值8000km[2]计算,则东、中、西部人工增加的降水量分别为3.14×10[8]m[3]、2.71×10[8]m[3]、1.93×10[8]m[3],全区总增加年降水量为7.78×10[8]m[3]。

(三)控制农业灌溉用水,发展节水农业、旱作农业

1.从地多水少的实际出发,内蒙古仍应重视雨养农业,重视“土壤水库”的开发和建设。在雨养农业地区如能逐步实施草田轮作,推广“旱地保护性耕作技术”建设“集雨节水灌溉”工程,将使旱作地区获得生态经济双重效益。

2.内蒙古农牧业灌溉用水量所占比例过大。为了平衡供需矛盾,必须将灌溉用水控制在当前的水平,不再超过。计划中每年扩大的灌溉面积,只能用节水成果来满足,这是唯一的选择。要将节水灌溉作为革命性措施来抓。

3.讲究科学用水,推行“非充分灌溉”先进技术,节水、增产又优质。

(四)改善生态环境,开发气候资源,保护水资源

1.以丰富的风能太阳能资源,适度开发牧区地下水资源,建设适度规模的饲草料基地和灌溉草场。人工草场具有较快的降水入渗速率和远大于天然草场的雨水入渗量。即有较高的雨水利用率。增草增水,相得益彰。逐步用太阳能、风力机、沼气解决牧民取暖、做饭、用电,减少对伐薪和畜粪当燃料的依赖,保护草原植被,提高土壤质量,增加对雨水的蓄存能力。

2.内蒙古北部大部分牧区水少,冬季寒冷而漫长,而南部农区(或区外农区)的秸杆、饲料较多,气温相对较高。如能农牧结合,在冬季将畜群和饲料双向分流一部分,优势互补,可望解决草场过牧超载问题。

保护森林资源,扎扎实实地抓好植林造林工作。将日后新增的供水能力除解决人畜饮水外,应优先用于生态建设。

(五)加强科学研究和新技术引进,建立科技推广体系

1.在生态建设中推广科技成果,组建绿化兵团。绿化兵团以农口科技人员为骨干,吸纳经过培训和考核的下岗人员,是大范围绿化工程、水土保持的专业队伍。将防护性治理转变为开发性治理。

2.在节水工程和节水农业中推广科技成果,推动自治区节水农业、节水经济的进程。

3.支持人工调节降水时空分布的科学试验。建立人工增雨综合技术科学体系,提高增雨效果和作业效益。

4.建立节水灌溉咨询服务系统。在此基础上,引进遥感技术、全球卫星定位系统和地理信息系统等现代信息技术,与作物栽培管理辅助决策支持技术、农业工程装备技术集成,用于获取农田的“高产、优质、高效”,发展精细农业。

(六)加强水利法制建设,建立水资源一体化管理体制

1.健全水利法制和加强执法力度。用法律和经济的手段节水、保护水,使水资源的开发、节流和保护走上良性循环轨道。

2.按照可持续发展的观念,做好水资源开发、利用、保护的总体规划,实现水资源优化配置。额济纳绿洲危在旦夕的最主要原因是黑河上游超定额开采。所以希望甘肃按照定额取黑河之水,也要求内蒙古自己按照定额取黄河之水。以期达到用水的总体效益最佳。

3.国家建立以流域为单位的水管理体制。首先要在黄河成立有权威的黄河流域管理委员会。作为该流域水利执法主体组织。

4.经济结构调整。生产力发展布局要充分考虑水资源条件,杜绝不顾条件争上项目,临渴掘井的无知行为。

5.加强自治区和地区两级抗旱、防洪和人工增雨指挥体系,统一掌管天上水、地表水和地下水的增源、节水、保护工作。从小到大在全区将地表、地下水的蓄水设施及分水装置连接起来,形成一个完整的供水网络,使水资源有可能得到总体的最佳利用。

(七)建立水资源核算体系和面向可持续发展的水价体系,用经济杠杆促进节水型社会的实现

河套浇灌黄河水成本5.4分/m[3],只收取2.3分/m[3]。亏本运行造成水利设施年久失修,无力更新设备,70%的水利工程达不到原设计调蓄标准,大大降低了防洪抗旱功效。另一恶果就是助长浪费。水价,固然要考虑用户承受能力,但也应考虑水资源的承受能力。所以调整水价,势在必行。

(八)将节水、节能和环保产业的发展,作为新的经济增长点来加以扶持。

(九)加强宣传力度,动员全社会力量节水节能,保护环境。

(十)调水:将丰富的嫩江水调至缺水的西辽河流域(我国主要商品粮基地),即实施所谓的北水南调。

收稿日期:2000-03-01

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