河北省山前平原種植業(yè)水資源供需及節(jié)水潛力研究

侯 亮，張新仕，胡景輝，劉素英

（河北省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息與經(jīng)濟(jì)研究所，河北 石家莊 050051）

河北省是我國(guó)資源性缺水省份之一[1]。該區(qū)水資源特點(diǎn)表現(xiàn)為降水分配不平衡，年內(nèi)和年際間變化大；水資源空間分布不均勻，與耕地和生產(chǎn)力布局不匹配；地下水超采，形成大面積的地下水漏斗群等。同時(shí)，河北省也是我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)，種植業(yè)用水量大，供需矛盾日漸突出。河北省山前平原包括太行山前平原和燕山山前平原，屬暖溫帶季風(fēng)氣候，年降水量400～800 mm，進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)降水呈減少趨勢(shì)，人均水資源占有量遠(yuǎn)低于全國(guó)平均水平，為河北省水資源較為短缺的區(qū)域之一。通過(guò)對(duì)河北省山前平原的可利用水量、經(jīng)濟(jì)需水量和有效消耗水量進(jìn)行分析，探究該區(qū)域種植業(yè)水資源的供需關(guān)系與節(jié)水潛力，以期為區(qū)域作物布局調(diào)整及節(jié)水技術(shù)優(yōu)化提供參考。

1 材料與方法

研究區(qū)域?yàn)楹颖笔∩角捌皆?，包括太行山前平原和燕山山前平原。根?jù)年降水量，將降水年型劃分為豐水年、枯水年和常年：將1980～2012年的年降水量由多到少進(jìn)行排序，將排名前8位的年份劃分為豐水年，將排名后8位的年份劃分為枯水年，其余年份均為常年。以2010～2012年作為現(xiàn)狀年。4個(gè)年型的平均降水量分別為644.72、393.49、493.88和531.23 mm。通過(guò)可利用灌溉水量（Wirr）、可利用降水量（Wrai）、有效消耗水量（Wval）和主要作物的經(jīng)濟(jì)需水量（Wdem）數(shù)據(jù)，計(jì)算獲得可利用水量（Wsup）、供需偏離度（Wd）、供需平衡（Wban）和節(jié)水潛力（Wsav）。計(jì)算公式為：

2 結(jié)果與分析

2.1 河北省山前平原的可利用水量

可利用降水量指作物生長(zhǎng)期內(nèi)耕地面積上全年的降水總量?？紤]到降水資源的不可移動(dòng)性，非耕地降水資源未計(jì)算在內(nèi)。河北省山前平原常年可利用降水量為63.03億m3，豐水年為84.82億m3，枯水年為45.33億m3，現(xiàn)狀年為63.57億m3（表1）。

河北省山前平原的可利用灌溉水主要來(lái)自地下水，總量為25.00億m3。常年、豐水年、枯水年和現(xiàn)狀年的可利用水量分別為88.03億、109.82億、70.33億和88.57億m3，其中，枯水年可利用水量為豐水年的64.04%。區(qū)域水資源總量的有限性決定了農(nóng)業(yè)灌溉用水量的有限性[2]，河北省山前平原的可利用水量主要來(lái)自降水，各年型下占比達(dá)64.45%～77.24%。

2.2 河北省山前平原的水資源供需平衡分析

可利用水量反映作物可以實(shí)際利用的水量，即供水量。經(jīng)濟(jì)需水量指作物在土壤水分適宜、肥力狀態(tài)良好、農(nóng)藝措施適當(dāng)?shù)臈l件下，作物能夠充分發(fā)揮其生產(chǎn)潛勢(shì)時(shí)的理想耗水量[3]，反映了作物實(shí)際的需水量?？衫盟颗c經(jīng)濟(jì)需水量體現(xiàn)了水資源的供需關(guān)系。河北省山前平原經(jīng)濟(jì)需水量為108.19億m3。

供需偏離度即實(shí)際與目標(biāo)間的偏離程度，體現(xiàn)了供水量與需水量的平衡關(guān)系，反映了水資源的盈虧狀況。偏離度為正值時(shí)，水資源為盈余狀態(tài)，值越大，盈余量越大；偏離度為負(fù)值時(shí)，水資源為虧缺狀態(tài)，值越小，虧缺量越大。該指標(biāo)能夠科學(xué)體現(xiàn)區(qū)域種植業(yè)水資源的利用現(xiàn)狀，為用水效率評(píng)價(jià)及水資源優(yōu)化提供重要依據(jù)[4]。河北省山前平原常年、枯水年和現(xiàn)狀年的供需偏離度分別為-0.19、-0.35和-0.18，即只有豐水年有1.63億m3的盈余；而在常年、枯水年和現(xiàn)狀年均存在水資源需求缺口，其中，枯水年水資源最為短缺，缺口高達(dá)37.86億m3。

2.3 河北省山前平原的節(jié)水潛力分析

國(guó)內(nèi)外對(duì)節(jié)水潛力的計(jì)算沒(méi)有統(tǒng)一的方法[5]。傳統(tǒng)節(jié)水潛力分析一般指取用水節(jié)水，反映區(qū)域水資源取用量的節(jié)約量[6]。河北省山前平原的種植業(yè)節(jié)水潛力主要來(lái)自技術(shù)節(jié)水，即在用水環(huán)節(jié)，通過(guò)合理配置用水技術(shù)和制度，達(dá)到節(jié)約用水的目的。本研究在不考慮地表徑流、滲漏和蒸騰條件下，從宏觀(guān)角度分析了消耗水量與作物經(jīng)濟(jì)需水量間的平衡關(guān)系，二者的差值可以直觀(guān)體現(xiàn)節(jié)水潛力。

表1 各年型下水資源的供需指標(biāo)Table 1 Water supply-demand index in different years

在本研究條件下，有效消耗水量等于可利用降水量與實(shí)際灌溉水量（數(shù)據(jù)來(lái)源于《河北省灌溉水定額調(diào)查報(bào)告》）之和，反映了作物生長(zhǎng)期內(nèi)實(shí)際消耗的水量。河北省山前平原常年、豐水年、枯水年和現(xiàn)狀年的有效消耗水量分別為125.39億、147.18億、107.69億和125.93億m3，受年型影響較大，其中，枯水年為豐水年的73.17%。

河北省山前平原常年、豐水年和現(xiàn)狀年的節(jié)水潛力分別為17.20億、38.99億和17.74億m3，枯水年無(wú)節(jié)水潛力。

3 結(jié)論與討論

對(duì)河北省山前平原種植業(yè)可利用水量、有效消耗水量和經(jīng)濟(jì)需水量等指標(biāo)進(jìn)行分析，結(jié)果表明，河北省山前平原種植業(yè)水資源在常年、枯水年和現(xiàn)狀年均存在需求缺口，需求偏離度分別為-0.19、-0.35和-0.18，僅豐水年有1.63億m3的盈余。因作物消耗水量大于其經(jīng)濟(jì)需水量，可通過(guò)技術(shù)優(yōu)化和制度保障的方式，在用水環(huán)節(jié)上實(shí)現(xiàn)節(jié)水目標(biāo)[7]，其中，常年、豐水年和現(xiàn)狀年的節(jié)水潛力分別為17.20億、38.99億和17.74億m3，枯水年無(wú)節(jié)水潛力。對(duì)于如何調(diào)整作物布局及優(yōu)化節(jié)水技術(shù)，指導(dǎo)河北省山前平原種植業(yè)科學(xué)用水、制訂節(jié)水灌溉發(fā)展策略及水資源利用策略，仍需進(jìn)一步研究。

［1］王慧軍，李志宏，張喜英.河北省種植業(yè)高效用水技術(shù)路線(xiàn)圖［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2011：1.

［2］姜新慧，徐其士.農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水潛力評(píng)價(jià)［J］.華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，33（3）：27-29.

［3］王春澤，喬光建.河北省降水特性與農(nóng)業(yè)需水耦合關(guān)系分析［J］.南水北調(diào)與水利科技，2008，6（6）：90-93.

［4］劉路廣，崔遠(yuǎn)來(lái)，王建鵬.基于水量平衡的農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力計(jì)算新方法［J］.水科學(xué)進(jìn)展，2011，22（5）：696-702.

［5］譚玉梅，師學(xué)峰，張功強(qiáng)，張 達(dá).河套灌區(qū)節(jié)水潛力淺析 ［J］.內(nèi)蒙古水利，2009，（1）：103-104.

［6］裴源生，張金萍，趙 勇.寧夏灌區(qū)節(jié)水潛力的研究［J］.水利學(xué)報(bào)，2007，38（2）：239-243.

［7］康紹忠，楊金忠，裴源生.海河流域農(nóng)田水循環(huán)過(guò)程與農(nóng)業(yè)高效用水機(jī)制［M］.北京：科學(xué)出版社，2013：258.