寧夏面臨的水資源問題及高質(zhì)量發(fā)展對策

楊貴羽， 李爍陽， 楊朝暉， 杜 捷

(1.中國水利水電科學(xué)研究院， 北京 100038; 2.流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點實驗室，北京 100038)

寧夏地處西北內(nèi)陸干旱半干旱地區(qū)，位于我國季風(fēng)區(qū)西緣，降水稀少、蒸發(fā)強烈，當(dāng)?shù)厮Y源極為有限，穿境而過的黃河(黃河在寧夏境內(nèi)全長397 km，占黃河總長的7%)成為社會經(jīng)濟發(fā)展的主要支撐，也造就了寧夏在西北荒漠區(qū)沿黃灌溉綠洲長廊生態(tài)屏障的特殊地位。據(jù)統(tǒng)計，寧夏全自治區(qū)國土面積6.5萬km2，沿黃河干流面積占40%，所轄5地市中的銀川市、石嘴山市、吳忠市和中衛(wèi)市4地市密布于黃河沿岸，是寧夏社會經(jīng)濟發(fā)展的核心區(qū)。2018年沿黃4市的13個區(qū)(縣)創(chuàng)造地區(qū)生產(chǎn)總值(GDP)3748.1億元，占全自治區(qū)總量的85.7%，生產(chǎn)糧食223.5萬t，占自治區(qū)總產(chǎn)量的56.9%，支撐著全區(qū)66.5%的人口，是寧夏社會經(jīng)濟發(fā)展的重要增長點。

然而，當(dāng)?shù)厮Y源貧乏，引黃水量有限，與經(jīng)濟社會快速發(fā)展對水資源剛性需求間的矛盾突出，與此相伴生的一系列生態(tài)環(huán)境問題日益凸顯，不僅制約著本區(qū)域經(jīng)濟社會進一步發(fā)展，而且對沿黃生態(tài)環(huán)境也存在隱患。為保護黃河流域生態(tài)環(huán)境，提高有限水資源的合理利用，本文系統(tǒng)梳理了寧夏水資源開發(fā)利用中存在的問題和面臨的形勢，按照“節(jié)水優(yōu)先、量水發(fā)展”，“先治水、后用水”的水資源開發(fā)利用方針，以“水”為主線，以“區(qū)域面”為著眼點，提出水資源開發(fā)利用對策建議，以為寧夏綠色高質(zhì)量發(fā)展提供借鑒。

1 寧夏水資源及開發(fā)利用狀況

1.1 水資源狀況及開發(fā)利用特點

寧夏降水量稀少、當(dāng)?shù)貜搅髁繕O為有限，是資源型缺水地區(qū)之一。據(jù)第二次水資源調(diào)查評價[1]，全區(qū)多年(1956年—2000年系列)平均降水量為289 mm，70%集中于汛期的6月—9月份，且空間上分布極不均勻，呈現(xiàn)由南向北遞減趨勢，最北部不足100 mm。多年平均當(dāng)?shù)氐乇韽搅髁繛?.945億m3，平均徑流深為18.3 mm，僅為黃河全流域平均值的1/3，不足全國的1/10，且南北相差懸殊，南部六盤山區(qū)徑流深300 mm，北部沿黃灌區(qū)邊緣不足3 mm。區(qū)域水資源消耗項蒸發(fā)量數(shù)量較大且與降水逆向分布(見圖1)，全區(qū)多年平均水面蒸發(fā)量(E601)為1 250 mm，是降水量的4.3倍。入不敷出的天然水循環(huán)特征，形成寧夏資源性缺水情勢(見圖2)。

圖1 寧夏多年平均降水量和蒸發(fā)量空間分布

圖2 寧夏水資源分布狀況

按照2018年人口統(tǒng)計，全區(qū)人均水資源量為169 m3，不足黃河流域的1/3，僅為全國平均水平的8.5%；遠低于國際公認的人均500 m3的極度缺水標準[2]；且由于經(jīng)濟社會布局與天然來水空間分布錯位，區(qū)域和人均水資源占有量地區(qū)間相差較大(見圖3)，進一步加劇了當(dāng)?shù)厮Y源的短缺，也加大了對黃河水的依賴。

圖3 寧夏2017年人均水資源量

黃河過境水資源是寧夏社會經(jīng)濟發(fā)展的重要水源支撐，引黃灌溉農(nóng)業(yè)歷史悠久。據(jù)《寧夏水資源公報》[3]統(tǒng)計，2000年以來，雖然全區(qū)總供水量、黃河水供水量均呈下降趨勢(見表1)，但是，引黃供水量占全區(qū)總供水量之比長期維持在90%左右，且95%以上用于沿黃灌區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展。工業(yè)、生活和生態(tài)用水量占比較小(見表2)，2018年達到歷史最高，三者僅占總用水量的14.92%，其中不足5%的水量來自引黃水。

表1 2000年以來寧夏供水結(jié)構(gòu)變化

表2 寧夏用水結(jié)構(gòu)變化

1.2 水資源開發(fā)利用存在的問題與面臨的形勢

寧夏水資源本底差，用水結(jié)構(gòu)不盡合理，水資源開發(fā)利用存在諸多現(xiàn)實問題，要保障未來高質(zhì)量發(fā)展對水資源的剛性需求，寧夏水資源將面臨嚴峻挑戰(zhàn)。綜合水資源的用(耗)與供給兩方面，寧夏水資源開發(fā)利用存在的問題和面臨的形勢概括如下：

(1) 在用(耗)方面，開發(fā)利用結(jié)構(gòu)不合理，用水效率偏低，總用水量趨于可供給上限，未來供需緊張態(tài)勢凸顯。

寧夏是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)區(qū)，盡管隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)趨于多樣化，但是區(qū)位特點決定的依賴灌溉綠洲帶動周圍經(jīng)濟發(fā)展的動能沒有改變，農(nóng)業(yè)始終占主導(dǎo)地位，農(nóng)業(yè)用水占總用水絕對高比重的情勢也未改變。據(jù)2000年以來數(shù)據(jù)顯示(見表2)，盡管近20年來全區(qū)農(nóng)業(yè)用水量所占比重呈下降趨勢，2018年農(nóng)業(yè)用水量為56.30億m3，占總用水量之比降為最低，但仍達85.1%，高出同期全國農(nóng)業(yè)用水量占比(61.4%)24個百分點，居西北黃河沿線4省之首(其中青海占73.9%、甘肅占79.4%、陜西占5.1%)；工業(yè)用水量占比不足7%。

在各行業(yè)用水中，用水效率又整體偏低，導(dǎo)致用水需求總量較大，現(xiàn)狀用水已經(jīng)趨于最嚴格的水資源管理中總量控制紅線。農(nóng)業(yè)作為用水大戶，盡管隨著大型灌區(qū)節(jié)水改造和各種節(jié)水灌溉技術(shù)和非工程節(jié)水措施的推廣，農(nóng)業(yè)用水效率有所提高，但是由于高耗水作物種植比例大，節(jié)灌面積有限，農(nóng)業(yè)用水需求大且浪費現(xiàn)象依然存在。據(jù)《2018年寧夏統(tǒng)計年鑒》[4]分析，全區(qū)以水稻、玉米、小麥(以春小麥為主)為典型的糧食作物，播種面積占總播種面積的63.8%，其中高耗水的水稻種植面積達8.1萬hm2，占糧食播種面積的11.2%，即使全部按照當(dāng)?shù)乜刂乒喔榷~12 450 m3/hm2[5]計算，需水量仍高達10.1億m3。在不足40%的經(jīng)濟作物中，又以外銷蔬菜播種面積占比較高，2018年全區(qū)外銷蔬菜達10.6萬hm2，占蔬菜總種植面積的90%，即使全部按照節(jié)水灌溉定額9 900 m3/hm2定額計算，需水量亦高達10.5億m3；按照現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)用水量計算，僅此二種高耗水作物需水量就占農(nóng)業(yè)用水總量的35%～41%[6]。而目前，高效節(jié)水灌溉推廣力度不夠，2018年全區(qū)高效節(jié)灌面積占比(高效節(jié)水灌溉面積/總有效灌溉面積)僅為39.47%，遠低于全國平均50.6%的水平，進一步增加了農(nóng)業(yè)灌溉用水的需求。加上節(jié)水工程和非工程措施的限制，2018年全區(qū)農(nóng)田實灌平均灌溉用水量達10 290 m3/hm2，處于西北沿黃4省之首，灌溉水利用系數(shù)0.535，低于國家0.548的平均水平。

與此同時，工業(yè)等行業(yè)用水效率仍相對偏低，萬元GDP用水量偏大，加大了全區(qū)用水需求。據(jù)統(tǒng)計，2018年寧夏人均用水量為962 m3，萬元GDP用水量為178.6 m3，分別居同期西部沿黃4省之首，為全國同期人均用水量平均水平(432 m3)的2.2倍和萬元GDP用水量(66.8 m3/萬元)的2.8倍，與國內(nèi)外先進節(jié)水水平相差明顯[6-7]，具體見表3。

表3 2018年用水指標

在此用水情況下，即使在2018年全區(qū)降水偏豐的情況下，全區(qū)供水量已趨國家分配用水總量控制上限(見表4)，且由于空間發(fā)展不均衡，大部分地區(qū)水資源已趨于總量控制紅線。

表4 2018年用水情況下的水資源超總量控制紅線狀況

(2)在供給方面，水污染問題依然存在，水環(huán)境質(zhì)量差，黃河供水量受限，未來水資源供給形勢趨緊。

寧夏水環(huán)境問題不容樂觀。盡管在“水十條”頒布后，全區(qū)水環(huán)境得到極大改善，但是污染問題依然存在。據(jù)《寧夏統(tǒng)計年鑒》[8]數(shù)據(jù)顯示，2014年以來，隨著生活廢物水排放量的增加，全區(qū)以點源為主的廢污水排放量在前四年一致減少的趨勢下，2018年略有反彈(見圖4)，且處理回用率較低。2018年全區(qū)污水再生水利用量僅為0.276億m3，不足總用水量的0.5%(見表1)，不僅給水資源質(zhì)量造成壓力，也成為黃河水環(huán)境的隱患。同時，農(nóng)業(yè)面源污染仍不容忽視。盡管從2014年以來，寧夏化肥施用量基本維持零增長，用量維持在107萬t，2018年最小為101萬t，但是單位播種面積上的施用強度并沒有明顯減少，2018年單位播種面積化肥施用量為867.0 kg/hm2，超過全國平均水平(330 kg/hm2)的2.5倍，即使根據(jù)寧夏相關(guān)調(diào)研按照化肥(包括氮肥和復(fù)合肥量)折純計算，沿黃地區(qū)畝均化肥施用量也達706.5 kg/hm2。全區(qū)化肥施用量近5 a仍呈波動略有下降趨勢。按照化肥利用效率38.7%[9]計算，2018年將有62萬t的未利用殘余量伴隨著水循環(huán)進入河湖水體和淺層地下水，影響著水資源質(zhì)量。

圖4 2014年以來寧夏工業(yè)廢水和生活污水排放量

在點面源共同作用下，寧夏全區(qū)水域水質(zhì)較差。根據(jù)《2018年寧夏水資源公報》統(tǒng)計，2018年全區(qū)列入重點綜合整治的13條入黃排水溝和3條支流的17個監(jiān)測斷面中，不達標比例高達82.4%。8個重點監(jiān)測的湖庫中5個水質(zhì)超標；另外大量的地下水也面臨著水環(huán)境風(fēng)險。這不僅影響著全區(qū)水資源的可利用量，而且也成為黃河生態(tài)良性發(fā)展的隱患。

與此同時，在氣候變化的影響下，地表降水不確定增加[10]，黃河來水減少，寧夏可利用水量進一步受限。根據(jù)《黃河流域水資源評價成果》研究和相關(guān)預(yù)測[11-12]，黃河流域地表水資源量呈現(xiàn)大幅度衰減，21世紀徑流量僅為459億m3，未來將大概率衰減穩(wěn)定到460億m3左右，將較1956年—1975年多年平均徑流量下降75億m3。按照引黃水量豐增枯減的分水原則，未來寧夏可利用黃河水資源將進一步減少。而現(xiàn)實中用水情況下，正常來水條件下寧夏可耗用黃河地表水資源量指標40億m3(含本地地表水可利用量3億m3)余量有限。

2 保障寧夏綠色高質(zhì)量發(fā)展的水資源開發(fā)利用對策

有限的降水和受限的引黃水量成為寧夏社會經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸。為保障寧夏綠色高質(zhì)量發(fā)展，本文按照“節(jié)水優(yōu)先、量水發(fā)展”和“先治水、后用水”的水資源開發(fā)利用方針，以“水”為主線，以“區(qū)域面”為著眼點提出如下對策。

2.1 節(jié)水挖潛、改善水環(huán)境，是解決寧夏高質(zhì)量發(fā)展中水資源短缺的首要任務(wù)

寧夏土地光熱資源充足、礦產(chǎn)資源豐富，隨著未來高質(zhì)量發(fā)展，生活和生態(tài)環(huán)境對水資源需求的增加，要提高有限水資源承載能力，節(jié)水挖潛力、改善水環(huán)境，從水量和水質(zhì)兩方面提高水資源可利用潛力，是解決寧夏水資源短缺的首要任務(wù)。

農(nóng)業(yè)作為用水大戶，現(xiàn)狀用水效率偏低，節(jié)水潛力較大。針對全區(qū)農(nóng)田灌溉的支斗農(nóng)渠襯砌率達90%以上，但是由于高效節(jié)水灌溉工程建設(shè)規(guī)模相對小，實際畝均灌溉用水量偏高等現(xiàn)實問題，建議加強節(jié)水工程和非工程措施的綜合利用，在工程措施方面，進一步加強高效節(jié)水灌溉工程措施建設(shè) ，并規(guī)范其利用和監(jiān)管；在非工程措施方面，因地制宜地推廣調(diào)虧灌溉/限水灌溉制度，減少乃至消除大引大排的粗放型灌溉方式，以全面提高灌溉水利用效率。實踐表明，基于作物水分敏感期，合理調(diào)控土壤含水量，推廣限額灌溉技術(shù)模式是行之有效的措施。按照《寧夏自治區(qū)灌溉用水定額》統(tǒng)計，玉米覆膜限額灌溉定額為2 100 m3/hm2，較傳統(tǒng)畦灌節(jié)水2 250 m3/hm2；水稻調(diào)控灌溉定額12 450 m3/hm2，較傳統(tǒng)灌溉平均節(jié)水可達約4 050 m3/hm2；若能因地制宜地全面推廣應(yīng)用，可極大地提高有限農(nóng)業(yè)水資源的承載能力。與此同時，在合理控制灌溉的同時，結(jié)合土壤理化特性，加強農(nóng)藥化肥施用量控制、推廣有機肥施用等方式，可通過改善土壤結(jié)構(gòu)和農(nóng)作物的生理特性[13]，改善灌溉水的消耗，提高水資源利用效率。同時，通過農(nóng)藥化肥的合理控制，也可從根本上杜絕面源污染，實現(xiàn)灌區(qū)的綠色生態(tài)化健康發(fā)展，進而減少對黃河生態(tài)環(huán)境的壓力。

在工業(yè)和生活領(lǐng)域，應(yīng)嚴格控制用水總量，淘汰高耗水工藝和高耗水設(shè)備，推廣先進節(jié)水技術(shù)和節(jié)水工藝，開展高用水行業(yè)節(jié)水技術(shù)改造；促進水資源的循環(huán)利用和再生水回用也將有利于緩解水資源緊缺。其中對于生活方面，建議，結(jié)合寧夏土地資源有限，氣候上無霜期短的特點，因地制宜的開展分布式污水處理[14]和集中處理相結(jié)合的方式，一方面提高污水的收集回用，避免長距離大排水系統(tǒng)造成的污染擴散，另一方面可減少目前大面積管網(wǎng)無法覆蓋造成的亂排現(xiàn)象。工業(yè)應(yīng)加大執(zhí)行用水總量控制和污染物總量排放約束控制，以工業(yè)園區(qū)為重點對象，加大再生水水質(zhì)監(jiān)管和循環(huán)利用相關(guān)監(jiān)管體制、機制的建設(shè)。

2.2 量水發(fā)展，均衡水資源荷載，是解決寧夏水資源不足的根本出路

水資源承載能力是區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展不可逾越的紅線，最嚴格的水資源管理中用水總量紅線應(yīng)為控制水資源超載的重要抓手。在最嚴格的水資源管理用水總量紅線的約束下，“以水定地、以水定產(chǎn)，量水發(fā)展”，合理規(guī)劃水-糧-能的區(qū)域承載規(guī)模，實現(xiàn)有效水資源的荷載均衡是破解寧夏水資源稟賦不足的根本出路。

在農(nóng)業(yè)方面，建議結(jié)合區(qū)域農(nóng)業(yè)水土資源形勢，以水定地，嚴格控制農(nóng)田有效灌溉面積，在大力推廣節(jié)水技術(shù)的同時提高高標準農(nóng)田建設(shè)，通過提高有限水資源的灌溉保證率，保證農(nóng)業(yè)產(chǎn)出。在灌區(qū)內(nèi)部，應(yīng)結(jié)合典型作物對氣候變化的適應(yīng)性特點[15]，有針對性地開展種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，結(jié)合國家“糧改飼”政策，合理壓減水稻種植面積，壓減外銷蔬菜的種植比例，加強地方特色農(nóng)業(yè)發(fā)展，可從根本上減少農(nóng)業(yè)水資源，提高農(nóng)業(yè)效益。

在工業(yè)方面，考慮到寧夏工業(yè)行業(yè)門類繁多，用水情況復(fù)雜，盡管萬元工業(yè)增加值用水量整體呈現(xiàn)下降趨勢，但與先進地區(qū)用水效率仍有差距的現(xiàn)實情勢，建議：以水定產(chǎn)，嚴格控制能源產(chǎn)業(yè)的水效門檻和發(fā)展規(guī)模，合理調(diào)整工業(yè)布局。在工業(yè)企業(yè)內(nèi)部，嚴格控制用水總量，加大用水定額約束，嚴格限制高耗水、高污染項目、從整體上提高區(qū)域工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

總之，在嚴格用水總量控制和污水排放控制，圍繞水資源供用耗排環(huán)節(jié)，在全面挖潛力的基礎(chǔ)上，開展量水發(fā)展，適水種植、合理調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局，保障有限水資源的合理荷載，是實現(xiàn)寧夏水資源支撐區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展唯一途徑。

3 結(jié) 論

本文以寧夏水資源本底和開發(fā)利用現(xiàn)狀為切入點，從供用(耗)排水過程系統(tǒng)梳理了寧夏水資源開發(fā)利用中存在的問題和面臨的形勢，發(fā)現(xiàn)：在用(耗)水方面，全區(qū)存在開發(fā)利用結(jié)構(gòu)不合理，用水效率偏低，現(xiàn)狀用水趨于最嚴格的水資源管理用水總量控制紅線上限；在供給方面，全區(qū)在現(xiàn)有水資源水環(huán)境污染的風(fēng)險和外部受限的引黃供水量雙重壓力，未來進一步開源的可能日益趨緊張。

面對嚴峻的水資源情勢，文中結(jié)合寧夏水資源特點，按照“節(jié)水優(yōu)先、量水發(fā)展”、“先治水、后用水”的水資源開發(fā)利用方針，以“水”為主線，以“坡面”為著眼點，建議：立足當(dāng)下，開展農(nóng)業(yè)節(jié)水工程措施的發(fā)展和規(guī)范化管理與節(jié)水灌溉制度推廣相結(jié)合的節(jié)水措施，和推廣先進節(jié)水技術(shù)和節(jié)水工藝，充分利用再生水資源，通過節(jié)水挖潛，改善水環(huán)境，提高有效水資源的可承載能力；從長遠來看，應(yīng)以水資源承載能力/最嚴格的水資源管理用水總量指標為不可逾越的紅線，以水定地，量水發(fā)展，嚴格控制農(nóng)田有效灌溉面積，適水種植；以水定產(chǎn)，量水發(fā)展,嚴格控制能源產(chǎn)業(yè)的水效門檻和發(fā)展規(guī)模。唯有如此，才能從根本上實現(xiàn)區(qū)域水-糧-能相協(xié)調(diào)的綠色高質(zhì)量發(fā)展。