石羊河流域水资源利用和生态环境保护对策，本文主要内容关键词为：石羊论文,水资源论文,河流论文,对策论文,生态环境保护论文，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。
中图分类号：TV213 文献标识码：A 文章编号：1000-6060(2007)06-0969-05(969～973)
石羊河位于甘肃省河西走廊的最东部，发源于南部的祁连山，消失于巴丹吉林和腾格里沙漠之间的民勤盆地北部。流域位于101°10′～104°45′E，37°09′～39°29′N，行政区涉及武威、金昌、张掖和白银4市9县（区），分属于南部的武威盆地和北部的民勤盆地，总面积为4.16×10[4]km[2]。流域属典型的内陆水文循环区。降水主要在山区，平原沙漠地区降水稀少。山区年平均降水量为300～600mm，武威盆地150～300mm，民勤盆地降水最少，小于100mm。蒸发潜力却很大，山区平均为700mm，平原沙漠区平均可达2400mm。因此，流域径流主要形成于山区，而且大部分由祁连山的降雨和冰川融雪水补给；中部及北部平原沙漠区基本不产流，为径流的耗散区。石羊河流域共有8条河流水系，自东向西包括大靖河、古浪河、黄羊河、杂木河、金塔河、西营河、东大河、西大河。河流水系可分为三个子系统，其中大靖河由于河流径流小并处于相对独立的地质单元，构成独立的水系；中部6条河于武威城附近汇成石羊河干流流入红崖山水库后进入民勤盆地，构成所谓的“六河”水系；东大河部分及西大河在永昌城北汇成金川河流入金川峡水库后进入金昌盆地，构成西大河水系。
流域水资源总量为16.61×10[8]m[3]，其中地表水资源量15.61×10[8]m[3]，与地表水不重复的地下水资源量0.998 3×10[8]m[3]。与其他干旱区河流类似，石羊河流域山前平原至冲积平原中部地表水与地下水多次转换，关系复杂，重复量很大。流域水资源的空间分布与河流水系的组合关系极为密切。水资源主要分布在“六河”系统，该系统也是武威盆地和民勤盆地水资源的主体。武威盆地水资源的利用直接影响到下游民勤盆地水资源的多少。西大河水系水资源量较少，水资源除了永昌县的一部分用水外，主要集中于金川峡水库。大靖河水系水资源量最少，水资源在本系统内消耗散失。
1 流域水资源利用及其对生态环境的影响
石羊河流域发展灌溉农业有着悠久的历史，目前是我国水资源开发利用程度最高的内陆河流域之一。研究表明，石羊河流域早在公元前121年就开始了灌溉农业，至19世纪末人口已达到40万，耕地面积达到1.94×10[5]hm[2][1]。1950至2000年间，流域人口和灌溉面积发展发展很快，流域人口增加两倍，达到221万。其中流域上中游地区人口增长最快。随人口的增加，灌溉面积由1949年的1.33×10[5]hm[2]增加到2000年的3.18×10[5]hm[2]，增长近139%。灌溉面积的增加集中在流域的中上游，其中中游地区由1950年的1.11×10[5]hm[2]，增加到2000年的1.85×10[5]hm[2]，增加67%。同期，民勤绿洲的灌溉面积也由4.7×10[4]hm[2]增加值6.0×10[4]hm[2]，增加近29%。随着人口增加和经济社会的快速发展，特别是灌溉面积的大幅度增加，全流域现状用水总量已达2.84×10[9]m[3]，由于上下游多次重复利用以及地下水的超采，流域水资源开发利用程度高达172%。耗水总量达到2.07×10[9]m[3]，水资源消耗率达125%，已远远超过水资源的承载力。水资源供需矛盾十分突出，直接导致下游水量逐渐减少，甚至河流断流，生态环境日趋恶化。同时，由于灌区大量引水但排水不畅，灌区内部土壤盐渍化问题严重。如，红崖山水库以下灌区50年代的盐渍化土地面积只有1.2×10[4]hm[2]，但目前已增至2.77×10[4]hm[2]，增加近1.57×10[4]hm[2]。同时，民勤绿洲土地盐渍化还有由北向南扩大的趋势[1-4]。
表1所示流域典型年各行业用水情况。明显看出，灌溉用水占流域总用水的绝大部分，工业和生活用水合计不到总用水量的10%。但是工业和生活用水在总用水量中所占的比重逐渐在增加。反映出流域经济结构的变化，对水资源利用比重的影响。随着流域工业和生活用水的增加，污水排放量也随之增加。在缺乏相应的污水处理和不断减小的河流自净能力的情况下，水污染问题日趋严重。石羊河流域中下游金川峡水库水质为Ⅱ～Ⅲ类。红崖山水库水质属超V类。如2000年武威市向石羊河的废水排放量达到2.47×10[7]t，已超出该市污水处理能力的8倍，污水直接排入石羊河，造成河流的严重污染。流域平原区的其他河流如金川河和红水河同样受相邻城区工业及生活废污水排放的影响，污染程度较重[2,3]。
表2显示流域1980年至2000年实际供水情况。很明显，流域总用水量增加不大。但是地表水与地下水的利用比重却发生了较大变化。全流域地表水供水量由62%减少到48.7%，地下水供水量则由38%增加到50.7%。表明流域内地表水的利用程度已很高，进一步可发潜力不大。而地下水的开发利用逐渐成为增加灌溉面积的主要水源。特别是位于流域下游的民勤地区，因河流水量大幅度减少，为满足灌溉用水，大量开发地下水，地下水开采量已占总供水量的近90%。
根据测算，流域年地下水补给量为6.8×10[8]m[3]，但是2000年全流域地下水开采量近1.47×10[8]m[3]，已超采7.9×10[8]m[3]。地下水过度超采的直接后果是地下水位迅速下降，植被衰败，生态系统退化。调查资料表明，石羊河全流域荒漠化面积已达2.15×10[5]hm[2]，其中已有3.2×10[4]hm[2]耕地被沙丘覆盖。石羊河下游植被衰败与土地沙漠化是目前流域面临的最大的生态环境问题。民勤县位于石羊河流域最下游，用水主要靠石羊河入境水量和盆地内的地下水维系。由于中游用水急剧增加，致使进入民勤的地表水量已由上世纪50年代的5.9×10[8]m[3]亿立方米减少到现状的1.0×10[8]m[3]。同时，由于自身需水规模的扩大，地下水开采量大幅增加，目前民勤盆地地下水开采量已达6.04×10[8]m[3]，超采近4.1×10[8]m[3]，地下水位持续下降，矿化度持续上升，水质恶化。荒漠化面积已占土地面积的94%，而且荒漠化速度约为每年3～4m推进，绿洲稳定性遭到极大损害[1-3,5,6]。
水资源的不合理利用除对石羊河流域的生态环境直接造成极大的负面影响外，对社会经济影响也非常显著。自20世纪80年代以来，石羊河流域已有2.67×10[4]hm[2]耕地由于盐渍化和沙漠化弃耕。由于土壤大面积盐渍化，民勤绿洲的粮食产量大幅度减少。同时，民勤盆地北部地下水矿化度高达5g/L以上，局部地区高达10g/L。该地区近5×10[4]人口和1.1×10[5]牲畜由于地下水质恶化，饮水困难。近10年来，该地区沙尘暴的发生频率和强度增加趋势显著。研究表明，民勤地区已成为我国四大沙尘暴发源地，巴丹吉林和腾格里沙漠两大沙漠有合拢的趋势，最终导致民勤地区可能成为第二个“罗布泊”，使当地人民的生存和发展受到严重威胁，并可能对河西走廊乃至我国北方大部分地区生态环境都将造成重大影响[1,5,7]。
2 对策建议
2.1 确定基本生态需水量
与我国西北地区的其他内陆河流流域类似，石羊河流域的生态需水长期未得到重视，生态需水往往只靠洪水和灌区排水供给，其保证程度非常低。干旱区最小的生态环境用水应至少满足维持人造绿洲系统和自然生态系统基本生存的要求，不进一步恶化。确定基本生态需水量需要首先确定保护的生态目标和其相应的用水定额。国内有关专家在这方面已开展了许多研究，并将黑河流域林地和公园的灌溉定额分别为3004.2m[3]/hm[2]和5620.5m[3]/hm[2]来进行需水计算[8]。石羊河流域的自然条件与邻近的黑河流域非常相似，也可采用以上数据作生态需水估算。武威和金昌地区的公园总面积和林地总面积2000年分别约为9536.8hm[2]和2.51×10[4]hm[2]。计算可得公园和林地的灌溉需水量估计分别为0.54×10[8]m[3]和7.53×10[8]m[3]，总灌溉需水量为8.07×10[8]m[3]。而2000年，这两项灌溉实际用水量仅为1.3×10[8]m[3]。生态需水的巨大缺口是造成环境恶化的直接因素。需要深入研究确定石羊河流域各地区的基本生态需水量，这可能是水资源合理分配工作中最复杂的问题。
2.2 保证合适的地下水位埋深
我国和欧洲的一些专家研究发现仅靠灌溉不能改善沙漠地区植被的水需求状况。相反，维持合适的和稳定的地下水位对干旱地区植被存活非常关键[9]。这需要确定干旱地区现有主要植被生存的临界地下水位埋深。根据在塔里木河流域和黑河流域的现场调查，大多数草本植物的临界地下水位埋深为3.5～4m，对一些耐旱灌木则可达7～8m，地下水位埋深若超过9～10m，则很少有植物生存[8]。当然，地下水位埋深过浅可能会引起大量的地下水蒸发损失和土壤盐碱化等问题。陈兴鹏等研究表明河西走廊绿洲潜水蒸发达到2.27×10[9]m[3]，占去了河西水资源总量的31%。根据当地的现场观察，可以初步认为在石羊河流域下游的民勤县平原地区地下水位合适埋深应维持在3～4m，这不仅有利于绿洲生态的维护，而且可防止地下水蒸发损失和控制土壤次生盐碱化[10]。
2.3 实施地表水与地下水的一体化利用与管理
石羊河流域地表水和地下水相互转化非常密切，是一个统一的系统。对地表水或地下水的利用和管理要充分重视这一特点，不可采取单一措施。在干旱地区，相较地表水，地下水具有蒸发损失少的优点。石羊河流域的许多水库都位于平原地区，由于水库水面大和周边地下水位浅，带来的水量蒸发损失量很大。比如红崖山水库，作为亚洲地区最大的沙漠水库，每年由于水库蒸发而损失的水量大约有0.23×10[8]m[3]（占其存储水量的24%）。据估计，全石羊河流域23座水库由于蒸发而造成每年的水量损失高达1.08×10[8]m[3]。这个数量要高于目前石羊河流入民勤地区的年均水量。当前，大部分水库在防洪排涝方面发挥的作用微乎其微。人们常习惯于利用水库来蓄水和供水，但忽视了可能带来的巨大水量蒸发损失和上游地区由于地下水位的抬高而造成的潜水蒸发损失和次生盐碱化问题。因此，对在干旱平原地区建设大型平原水库的必要性和对环境生态影响需要进行认真的反思。其实利用天然地下含水层存储和运输水是一个效率较高的方式。印度、南非等国就有在雨季利用洪水补给地下水，而在旱季再开采利用地下水好的做法。
在地下水位较浅的低洼地区，可以利用水井抽取地下水进行灌溉，也可种植一些耗水型的植物来降低地下水位。在盐碱地，需要有足够的淡水来洗盐、补给和稀释地下盐水。
石羊河流域地下水的正式监测在1984年才开始，绝大部分监测站都集中在绿洲内。有必要加强地下水位及水质的动态变化监测，监测站应扩大到所有的中、下游地区，包括绿洲边缘及外围。这将为地表水和地下水的一体化利用和管理提供坚实的基础。
2.4 大力提高用水效率和用水生产率
农业作为最大的用水行业，实施水需求管理战略非常重要。与传统的漫灌相比，喷灌可以节水30%～50%，滴灌的灌溉效率可达90%以上。但喷灌并不适于石羊河流域这样干旱和多风的地区。滴灌在该地区的推广利用也遇到成本高和缺乏技术服务等制约因素。在对民勤的有关现场调查中，购置滴灌系统需要投入资金很大，这对当地的农民是一项很大的负担，同时农民还面临一些技术服务方面的问题。只有开展高附加值的农产品种植（如一些地方开展的大棚蔬菜生产），上述先进的节水灌溉技术才可能被农民广泛采用[11]。
大力调整农业结构，减少消耗型的农业种植是实现“真实节水”的有效途径。关于农业结构的调整问题，研究表明在河西走廊地区单位灌溉水的种草收益至少是种小麦收益的四倍。在该地区发展种草和畜牧不仅可以为当地农民带来好的经济收益，而且可以改善当地的土壤质量和植被生态。通过种植牧草可以提高土地利用效率的33%，同时降水利用率可以提高14%～29%[12]。因此，应努力改变传统的高耗水农作物耕种结构，而改用耗水较低（或耐盐碱性强）的具有较高经济附加值的牧草种植等模式。
在工业领域，应通过严格控制耗水型工业布置和提高水的循环利用来推进水的需求管理。
2.5 实施有效的水价机制
水价是一种重要的经济杠杆调节工具，在水资源的再分配和高效利用中可发挥重要的积极作用。目前石羊河流域的水价仍存在一些不合理的地方，阻碍了许多节水措施的有效实施。总体水价尤其是灌溉水价仍然处于较低水平，无法满足基本成本费用要求。生产经营开采地下水尽管需要得到政府的审查和批准，但过去不收取水资源费，用水者仅负担打井和运行电费。据有关调查，当地抽取地下水的运行电费仅0.025元／m[3]。如此低的成本价使得当地农民倾向于利用政府管理薄弱的地下水来灌溉[11]。
甘肃省有关立法部门目前已作出了很大的举措。甘肃省第十届人民代表大会常务委员会2007年7月公布的《甘肃省石羊河流域水资源管理条例》规定对使用地下水资源超限额的，由流域管理机构征收水资源费。甘肃省物价局2007年9月发布的《省物价局关于运用价格政策促进石羊河流域水资源节约保护的通知》中规定水资源费按照实际取水量征收，工业、经营、城镇生活用水地表水0.10元／m[3]，地下水0.15元／m[3]；农业灌溉用地下水0.01元／m[3]。但是征收的地下水水资源费仍然偏低。将来应进一步考虑逐步提高地下水资源费，该费用要用于监测地下水资源并用于恢复过度开采地下水而造成生态环境退化的相关工作。对超计划取水实行累进加价、对农业用水制定成本水价和实行季节水价等好的政策需要大力贯彻落实。
2.6 采用水权与经济补偿机制
水权可以作为一个有用的经济手段，解决河流上下游用水者之间的矛盾。在石羊河流域建立各地区及行业的水权制度，确定合理的水权分配，保证下游地区和生态环境用水权是非常必要和重要的。《甘肃省石羊河流域水资源管理条例》对水权及水分配已作出了重要的制度保证。流域内各地区的用水权一旦确定和批准，应严格执行。地区间要在流域管理机构的协调下相互监督，地区内要按用水定额和计划控制各行业的用水。一旦发生地区超额用水，超额用水的地区应向由于来水减少而遭受损失（包括生态环境损失）的下游地区支付一定的补偿金。这将有利于保证流域下游地区和生态环境的用水权益。在用水权转让中需要注意对生态环境可能会造成的影响。国外特别是澳大利亚在保证环境用水权方面都有明确的规定和丰富的实践经验，值得我们借鉴。
收稿日期：2006-09-29；修订日期：2007-03-15