農(nóng)業(yè)節(jié)水對緩解漳河水庫水資源供需矛盾的影響研究

陳崇德,邵春玲

(湖北省漳河工程管理局,湖北 荊門 448156)

1 概 述

漳河水庫位于長江中游北岸一級支流沮漳河的東支,于1958年7月動工興建,1966年4月建成并投入運行.水庫總庫容21.19億m3,其中興利庫容9.24億m3,調(diào)洪庫容4.24億m3,是以灌溉為主,兼有防洪、城市供水、發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游、航運、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等多目標(biāo)運用的大型水利工程.

水庫灌區(qū)地跨湖北省荊門、荊州、宜昌三市,總面積5 543.93 km2,設(shè)計灌溉面積17.4萬hm2,總?cè)丝?71.57萬人.據(jù)2005年資料分析,灌區(qū)水資源人均1 202 m3,單位農(nóng)田灌溉水量13 159 m3/hm2,與全國平均水平相比較,分別低47.7%和39.2%;與湖北省平均水平相比較,分別低40.5%和47.9%,是水資源嚴(yán)重短缺的地區(qū).從運用實踐來看,水庫多年平均可供水量6.83億m3,而興利部門多年平均需要水庫供水量9.84億m3,相比較缺水量為3.01億m3[1].上述分析是多年平均情況,倘若遭遇干旱或特大干旱年,則需水缺口更大.因此,水資源數(shù)量明顯不足,是漳河水庫的一大特點.

2 水資源利用

2.1 時間序列劃分

時間序列采用1966-2005年的漳河水庫實際供水資料,以供水量不同和水文氣象條件相似為依據(jù),劃分為3個供水階段[2],第1階段為1966年-1978年,第2階段為1979-1991年,第3階段為1992-2005年.第1階段是灌區(qū)運行初期,供水項目單一,技術(shù)手段落后,各項工作處于探索之中,因而,供水量大,矛盾突出,效益不顯著.第2階段是改革開放初期,改革開放給灌區(qū)帶來了一系列巨大變化,如推廣優(yōu)良品種;實行按量計費的水費收取方式;大面積使用化學(xué)肥料;對中、小型水利設(shè)施進(jìn)行修復(fù)或擴建,并使其利用率有較大的提高,使得漳河水庫農(nóng)業(yè)供水大幅度地減少;水稻產(chǎn)量增長較快以及工業(yè)、城市、發(fā)電用水量急劇增加等等;這些變化促進(jìn)了灌區(qū)向良性運行方面轉(zhuǎn)化.第3階段是近期,隨著改革開放的不斷深入發(fā)展,灌區(qū)灌溉和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)生了更大的變化,如水費政策的不斷完善、用水戶參與灌溉管理、農(nóng)村稅費政策調(diào)整、節(jié)水高產(chǎn)新技術(shù)的推廣與應(yīng)用[3]等,使得漳河水庫灌溉放水時間不斷縮短、灌溉水量不斷減少,而水稻產(chǎn)量卻保持了相對穩(wěn)定.同時其它興利用水不斷增加,相同的水量所發(fā)揮的作用更加顯著,水庫為灌區(qū)內(nèi)國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展提供了有力的支撐.

2.2 農(nóng)業(yè)灌溉用水

表1是漳河水庫在3個階段中的實際供水情況,從表1可以看出：(1)多年平均農(nóng)業(yè)灌溉供水占水庫總供水量的55.4%,其中第1、第 2和第3階段農(nóng)業(yè)供水占總供水量的91.4%、52.6%和27.8%;(2)農(nóng)業(yè)灌溉供水呈下降的趨勢,第3階段比第1和第2階段分別下降了65.8%和43.1%;(3)農(nóng)業(yè)用水量的大幅度下降,有利于增加其它興利部門的用水量.

表1 漳河水庫各部門年均用水量

將漳河水庫1966-2005年灌溉用水繪成圖,見圖1,為了消除年際波動、更好地描述變化趨勢,灌溉用水采用5 a滑動平均曲線.從圖1可以看出,在過去的40 a中,農(nóng)業(yè)灌溉供水呈下降的趨勢,且波動較少.

圖1 灌溉供水量變化趨勢

2.3 其他用水

從表1、圖1、圖 2(5年滑動平均曲線)可以看出：(1)2個階段中,在來水量基本沒有變化的情況下,工業(yè)與生活供水量第3階段比第1、第2階段分別增漲了2.76倍、0.39倍;發(fā)電供水量第3階段比第1、第2階段分別增長了10.52倍、4.43倍;泄洪水量第3階段比第1階段增長了11.2倍,比第2階段下降了19.4%;其他供水量呈穩(wěn)定增長趨勢;(2)其他興利項目用水量的增加主要得益于農(nóng)業(yè)節(jié)水的水量;(3)相同的水量發(fā)揮的作用和效益在3個階段中不盡相同,說明水庫的綜合利用作用進(jìn)一步得到體現(xiàn),其社會與自身的經(jīng)濟效益不斷擴大.

圖2 其他用水量變化趨勢

2.4 農(nóng)業(yè)用水量下降的主要原因

(1)改革促進(jìn)了農(nóng)民積極性[4].實行“按田配水、計量收費”的政策,建立農(nóng)民用水戶協(xié)會,農(nóng)村稅費改革,推行“兩部制水價”等等,這些改革措施的出臺,符合現(xiàn)時農(nóng)村、農(nóng)業(yè)、農(nóng)民的需要,也促進(jìn)了灌區(qū)灌溉管理的變化.

(2)田間尺度和系統(tǒng)尺度的節(jié)水灌溉技術(shù)推廣[4].目前灌區(qū)農(nóng)民廣泛采用間歇灌溉模式,其主要特征是淺灌與濕潤相結(jié)合,適時曬田,稻田田面有一段時間無水層或土壤含水量低于其飽和含水量,稻田水分處于“薄水層—濕潤—暫時落干”的循環(huán)狀態(tài),跳出了傳統(tǒng)的長期淹灌舊模式.

(3)充分發(fā)揮中小型水庫和塘堰的灌溉作用.灌溉時,先灌塘堰水,再灌中小型水庫的水,最后才灌漳河水庫的水,漳河水庫在關(guān)鍵的時候發(fā)揮作用.

(4)利用灌區(qū)地形特點,開展回歸水利用.

(5)以科技創(chuàng)新提高用水效率.研究了灌區(qū)灌溉水動態(tài)管理決策支持系統(tǒng),開展了水稻節(jié)水高產(chǎn)灌溉試驗研究,并在灌區(qū)范圍內(nèi)大規(guī)模推廣應(yīng)用.

(6)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新技術(shù)的推廣應(yīng)用.如土肥最佳偶合模式、新品種、新技術(shù)的推廣應(yīng)用,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化程度的不斷提高和農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整等.

3 農(nóng)業(yè)節(jié)水對緩解漳河水庫水資源供需矛盾的影響

3.1 農(nóng)業(yè)節(jié)水對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

以上述3個階段進(jìn)行分析,見表2.從表2可以看出：(1)第3階段水稻單產(chǎn)量比第2、第1階段分別增產(chǎn)17.3%與100%.水稻單產(chǎn)量增加的原因也是多方面的,有農(nóng)業(yè)種植技術(shù)上的改進(jìn),有管理水平的不斷提高等,但這兩點都與節(jié)水灌溉技術(shù)有關(guān).(2)第3階段水稻種植面積比第2、第1階段分別下降了26.0%與36.2%,但第3階段的糧食總產(chǎn)量比第1階段增長了27.7%,與第2階段相比,總產(chǎn)量下降了13.2%.由此可見,由于單產(chǎn)量的大幅度提高,在種植面積下降較多的情況下,總產(chǎn)量仍有一定幅度地增長;第3階段水稻總產(chǎn)量下降的主要原因是種植面積減少的原因.(3)水稻種植面積的大幅度下降,也說明了農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整取得了一定的實效,在確保糧食安全的前提下,農(nóng)民將一定的耕地轉(zhuǎn)向了種植價值更高的經(jīng)濟作物[5],從而提高農(nóng)民的收入水平.

表2 各階段年均用水與水稻產(chǎn)量統(tǒng)計

3.2 農(nóng)業(yè)節(jié)水對經(jīng)濟效益的影響

(1)農(nóng)民水費支出減少,收入增加.以3個階段的實際灌溉水量和現(xiàn)行水價政策分析,水費支出第3階段比第1、第2階段分別減少69.78元/hm2與82.24元/hm2.這僅僅只是減少的水費支出,不包括因灌水需要減少的勞動力費用與種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和作物單產(chǎn)量大幅度增長后增加的經(jīng)濟收入等.

(2)管理單位經(jīng)濟效益提高.

從表1～表3可以看出,水利工程管理部門在保證國民經(jīng)濟各部門需水不受影響的情況下,通過調(diào)整、優(yōu)化調(diào)度等措施,不但提高了水資源的承載能力,而且自身也獲取了更大的經(jīng)濟效益.據(jù)統(tǒng)計,水費收入第3階段比第2、第1階段分別增長了2.6與19.5倍.

3.3 農(nóng)業(yè)節(jié)水對水價格的影響

利用灌區(qū)1980-2005年來實際灌溉用水量、水價、糧食產(chǎn)量等要素進(jìn)行分析.時間變化采用水價變化的年份,見表4.從表2、表4可以看出,(1)25年間水價提高了 9.4倍,農(nóng)業(yè)供水量下降了59.7%,水價的提高對水量節(jié)約有明顯的影響;(2)農(nóng)業(yè)供水量和水稻種植面積減少較多,對水稻總產(chǎn)量影響不大,主要得益于水稻單產(chǎn)量的大幅度提高;(3)水價變化呈逐漸式的增加,而供水量年際變化幅度較大,說明自然因素對水庫供水有較大的影響.

表4 水價、用水量與水稻產(chǎn)量統(tǒng)計

3.4 農(nóng)業(yè)節(jié)水對資源利用的影響

(1)其他供水工程的作用進(jìn)一步發(fā)揮.在第1階段,漳河水庫提供全灌區(qū)3/4的灌溉用水,可見當(dāng)時的農(nóng)業(yè)灌溉對漳河水庫供水的依賴程度相當(dāng)高,這也說明了灌區(qū)內(nèi)其它水利設(shè)施的作用有限.第2階段,由于政策調(diào)整,中、小型水利設(shè)施的建設(shè)和作用恢復(fù),促進(jìn)了田間尺度節(jié)水,使得漳河水庫的農(nóng)業(yè)灌溉供水急劇下降,灌區(qū)內(nèi)中小型水利設(shè)施發(fā)揮的作用比較明顯.相比較,第2階段比第1階段減少供水40%.第3階段,農(nóng)民直接參與灌溉管理,以及間歇式灌溉等節(jié)水灌溉技術(shù)全面推廣應(yīng)用,灌溉管理體制與運行機制改革,灌區(qū)續(xù)建配套工程建設(shè)的實施等等,促進(jìn)了節(jié)水灌溉的深入發(fā)展.相比較,第3階段比第1階段和第2階段分別減少了65.8%與43.1%.漳河水庫減少的供水量,部分由其他水利設(shè)施替代.

(2)灌溉水分生產(chǎn)率增加.3個階段灌溉水分生產(chǎn)率為 0.80 kg/m3、1.38 kg/m3和 1.77 kg/m3.灌溉水分生產(chǎn)率第3階段比第1、第2階段分別增加了1.2與0.28倍.

(3)光熱和化肥資源利用率提高.田間水層深減少,有利于光熱和化肥資源利用率的提高,有利于改善作物群體結(jié)構(gòu)和推廣良好的施肥灌溉技術(shù),實現(xiàn)資源的高效利用和作物的高效產(chǎn)出.

3.5 農(nóng)業(yè)節(jié)水對緩解漳河水庫供需矛盾的影響

由于水庫水量處于供不應(yīng)求的狀況,依據(jù)供水用戶主次關(guān)系以及對國民經(jīng)濟的影響,主要是對發(fā)電用水采取限量的辦法,即滿足其它部門興利用水需求后,用多余的水發(fā)電,以此來解決水資源供需矛盾的問題[6].從表1可以看出,在第 3階段中,農(nóng)業(yè)節(jié)約的水量有34%左右用于工業(yè)、生活等部門增加的水量,66%的水量用于增加發(fā)電供水,相同的水資源數(shù)量,發(fā)揮出更大的經(jīng)濟效益,水資源供需矛盾也得到緩解.

4 結(jié) 語

(1)農(nóng)業(yè)節(jié)水緩解了漳河水庫水資源供需矛盾,也促進(jìn)了非農(nóng)業(yè)用水量的快速增長,但節(jié)水灌溉的空間是有限的,如果無限制減少農(nóng)業(yè)灌溉用水以滿足非農(nóng)業(yè)部門日益增長的需水要求將會導(dǎo)致農(nóng)作物嚴(yán)重減產(chǎn)[7-8],影響糧食安全.

(2)為適應(yīng)越來越少的農(nóng)業(yè)供水,灌區(qū)普遍推廣節(jié)水灌溉與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新技術(shù).水稻單產(chǎn)量的大幅度提高,使得水稻種植面積在減少較多的情況下,水稻總產(chǎn)量變化不大;灌溉水分生產(chǎn)率的大幅度提高,提升了灌區(qū)內(nèi)水資源的承載能力.這兩項指標(biāo)綜合反映了灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平、灌溉工程狀況、灌溉管理水平和單位水量投入的農(nóng)作物產(chǎn)出率隨時間的變化,不斷得到提高.

(3)灌區(qū)用水結(jié)構(gòu)變化的主要原因是各用水戶為適應(yīng)市場經(jīng)濟需要的自我約束,自我調(diào)整,自我發(fā)展,而非水庫功能的限制[1],這種變化還將持續(xù)下去.其中有許多問題必須去重新認(rèn)識、研究.

(4)工業(yè)、城市生活、發(fā)電和其他用水量呈上升的趨勢,反映出灌區(qū)水資源利用從以農(nóng)業(yè)灌溉為主轉(zhuǎn)為向區(qū)域經(jīng)濟社會全面供水,水資源利用效率得到了進(jìn)一步的提高[9].

(5)隨著區(qū)域社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,城市化進(jìn)程的不斷加快,人口的不斷增多,非農(nóng)業(yè)用水呈現(xiàn)不斷增加的趨勢,水庫供需矛盾將會更加突出.因此,在繼續(xù)做好國民經(jīng)濟各部門的節(jié)水工作的同時,還要注重工程建設(shè),水資源保護(hù),水環(huán)境修復(fù),制定切實可行的政策,加快節(jié)水型社會的建設(shè),以水資源的可持續(xù)利用支撐經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展.

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