基于黃河水資源超載的濱州引黃灌區(qū)高質(zhì)量發(fā)展對(duì)策研究

張寶軍 由國棟 王惠敏

(濱州市引黃灌溉服務(wù)中心，山東 濱州 256600)

《黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》提出，要著力改善黃河流域生態(tài)環(huán)境，著力優(yōu)化水資源配置，著力促進(jìn)全流域高質(zhì)量發(fā)展。這就客觀要求引黃灌區(qū)水資源優(yōu)化配置要及時(shí)對(duì)接國家黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略。濱州市位于黃河下游沿海地區(qū)，淡水資源缺乏，人均水資源量不足全國平均水平的1/8，屬資源型嚴(yán)重缺水地區(qū)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展高度依賴黃河水源。近年來，隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，水資源供需矛盾更為突顯，探索水資源的高質(zhì)量利用、破解制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的水資源要素，已成為灌區(qū)亟待解決的問題。國內(nèi)專家學(xué)者從水資源保護(hù)、水資源承載能力、水資源的區(qū)域開發(fā)、水資源流域開發(fā)利用等方面進(jìn)行了研究[1-4]，為水資源優(yōu)化配置、高效高質(zhì)利用提供了重要參考。但這些主要是針對(duì)河流水資源的研究，對(duì)于引黃灌區(qū)水資源及灌區(qū)高質(zhì)量發(fā)展的研究較少。因此，本文通過對(duì)資源型缺水灌區(qū)水資源高質(zhì)量利用進(jìn)行探討，提出在總量控制的基礎(chǔ)上，通過開源節(jié)流、科學(xué)配置、機(jī)制創(chuàng)新等措施建立空間均衡的輸配水體系，實(shí)現(xiàn)水資源利用由粗放式向集約式轉(zhuǎn)變，推進(jìn)灌區(qū)高質(zhì)量發(fā)展，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)和環(huán)境發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的水利基礎(chǔ)。

1 區(qū)域引黃灌區(qū)現(xiàn)狀

1.1 作物種植結(jié)構(gòu)

濱州市北部區(qū)域地處沿海沖積平原區(qū)，地域廣闊，地勢(shì)低平，海拔一般在50m以下，屬暖溫帶濕潤季風(fēng)性氣候區(qū)，四季分明，氣候溫和，光照充足。灌區(qū)主要糧食作物以小麥、玉米為主，經(jīng)濟(jì)作物以棉花、蔬菜、林果、苗木為主，油料作物以大豆、花生為主，復(fù)種指數(shù)為1.5。灌區(qū)植被隨地形變化而變化，以人工次生林、自然生長的草本植物為主，木本植物種類多為自然生長狀態(tài)下的楊、柳等鄉(xiāng)土樹種。

1.2 水資源情況

灌區(qū)水資源由地表水資源和地下水資源兩部分組成，地表水資源包括當(dāng)?shù)氐乇硭?nèi)河客水、黃河引水及南水北調(diào)東線調(diào)水，其中主要以黃河水為主。根據(jù)《濱州市水資源調(diào)查評(píng)價(jià)》成果，當(dāng)?shù)囟嗄昶骄邓繛?75.2mm，年平均徑流深為54.2mm，多年平均徑流量為0.789億m3，年均蒸發(fā)量為1260.0mm，年均可用水資源量為7.78億m3，人均水資源量僅為270m3，不足全國人均水資源量的1/8，屬資源型缺水地區(qū)。地下水限量開采，地表水嚴(yán)重不足，引蓄黃河水是灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展用水的主要措施。

1.3 區(qū)域經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀

灌區(qū)內(nèi)土地資源豐富，氣候溫和，光照充足，適宜農(nóng)、林、牧、副、漁全面發(fā)展，是濱州市糧、棉、棗、鹽、牧、漁業(yè)重要生產(chǎn)基地，以農(nóng)副產(chǎn)品加工、海洋化工為依托的第二、第三產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模，第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)都具有良好的發(fā)展前景。2020年度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，濱州引黃灌區(qū)區(qū)域生產(chǎn)總值為2508.11億元，其中第一產(chǎn)業(yè)243.15億元、第二產(chǎn)業(yè)1021.56億元、第三產(chǎn)業(yè)1243.40億元，三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比為9.7 ∶40.7 ∶49.6；區(qū)域耕地面積為695.89萬畝，有效灌溉面積為522.94萬畝，糧食產(chǎn)量為370.23萬t。以引黃灌區(qū)為主的骨干水利工程在保障國家糧食安全，促進(jìn)濱州市“三農(nóng)”發(fā)展，推動(dòng)濱州市國民經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展方面作出了巨大貢獻(xiàn)。

1.4 農(nóng)業(yè)灌溉情況

濱州市現(xiàn)狀有效灌溉面積為34.9萬hm2，其中引黃灌溉面積25.2萬hm2，引河、機(jī)井混灌面積9.7萬hm2，全市近80%的農(nóng)田直接或間接依靠黃河水灌溉。以濱州市主要大型灌區(qū)小開河引黃灌區(qū)為例，經(jīng)測(cè)算分析，灌溉水有效利用系數(shù)為0.57，灌區(qū)用水總量為2.08億m3，其中農(nóng)業(yè)灌溉用水總量為1.83億m3，城鎮(zhèn)及農(nóng)村生活用水0.11億m3，工業(yè)用水0.12億m3，生態(tài)環(huán)境用水0.02億m3，灌區(qū)近90%的用水量為農(nóng)業(yè)灌溉水量。濱州市2020年總用水量為16.67億m3，其中引黃水量為13.51億m3，引黃灌溉保障了濱州市糧食豐產(chǎn)、農(nóng)業(yè)豐收，但隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，引黃灌溉用水日趨緊張，農(nóng)業(yè)灌溉面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

2 引黃灌區(qū)主要問題分析

2.1 降水量年內(nèi)時(shí)空分布不均，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)灌溉對(duì)黃河水源的高度依賴

濱州市屬于溫帶季風(fēng)性氣候，具有春旱、夏澇、晚秋又旱的特點(diǎn)，降水量主要集中在6—9月(汛期)，1—5月月平均降水量僅為55.0mm，導(dǎo)致春灌期農(nóng)田灌溉需水量大。同時(shí)濱州市屬于沿海沖積平原，地下水礦化度高、水源條件較差、淡水資源匱乏，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)灌溉對(duì)黃河水源的高度依賴。

2.2 引黃指標(biāo)的剛性約束，使得供需矛盾突出

濱州市現(xiàn)有引黃灌區(qū)13處，總設(shè)計(jì)引水流量為466m3/s，全市近80%的農(nóng)田直接或間接依靠黃河水灌溉，濱州市引黃指標(biāo)為8.57億m3。據(jù)黃河河務(wù)部門統(tǒng)計(jì)，2015—2020年濱州市平均年引黃水量為12.12億m3，且年引水量均低于實(shí)際需水量，與引黃指標(biāo)相比，年均超指標(biāo)引水3.55億m3，且引水量不能滿足實(shí)際需求。近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展及區(qū)域城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，對(duì)黃河水資源的需求呈上升趨勢(shì)，在最嚴(yán)格水資源管理的剛性約束下，貫徹落實(shí)“四水四定”的工作方針，供需矛盾尤為突出。濱州市現(xiàn)狀屬于黃河水資源超載治理區(qū)，壓減濱州市引黃水量，實(shí)現(xiàn)水資源高質(zhì)量利用勢(shì)在必行。

黃河河務(wù)部門農(nóng)業(yè)水和非農(nóng)業(yè)水的“兩水分供”模式間接導(dǎo)致了灌區(qū)長期小流量引水，供水損耗加大；灌溉期農(nóng)民架設(shè)水泵并強(qiáng)行提閘搶引非農(nóng)業(yè)水進(jìn)行灌溉，造成渠系建筑物損壞，非農(nóng)業(yè)用水也得不到有效保障，既增加了管理難度，又進(jìn)一步加劇了水資源供需矛盾。

2.3 泥沙利用難，環(huán)保壓力大

黃河是世界上輸沙量最大、含沙量最高的河流，黃河水作為灌區(qū)的主要水源，使灌區(qū)在引水的同時(shí)也引進(jìn)大量的泥沙。以小開河灌區(qū)為例，1999—2015年在引黃供水的同時(shí)累計(jì)引進(jìn)泥沙1705.00萬t，其中攜沙水流通過輸沙渠送入沉沙池的總沙量約為640.00萬t，占總引沙量的37.54%；輸沙段沉積淤積量為85.25萬t,約占5.00%，支渠約占20.00%，其他進(jìn)入農(nóng)田。但自2016年以來，輸沙段年均沉積淤積量達(dá)到30.00萬t左右，大量的泥沙淤積后就地利用量有限，多數(shù)堆積在渠道和沉沙池一側(cè)，黃沙裸露，渠道周邊沙化嚴(yán)重，造成生態(tài)環(huán)境惡化，給群眾生產(chǎn)生活帶來諸多困難，也未達(dá)到生態(tài)化灌區(qū)建設(shè)要求。

2.4 低水價(jià)不利于用水戶節(jié)水和灌區(qū)運(yùn)行

灌區(qū)水價(jià)長期低于成本運(yùn)行不利于節(jié)約水資源，低水價(jià)的負(fù)面激勵(lì)效應(yīng)使沿線農(nóng)民節(jié)水意識(shí)淡薄，導(dǎo)致沿線無序引水、地頭田間大水漫灌現(xiàn)象屢禁不止，加劇了水資源的浪費(fèi)。由于受黃河水源價(jià)格高、灌區(qū)供水水價(jià)低且水費(fèi)收取難、灌區(qū)引水能力下降等因素影響，灌區(qū)水利工程投資不足、重建輕管，供水效益得不到充分發(fā)揮，只能維持簡單再生產(chǎn)和靠爭(zhēng)取上級(jí)項(xiàng)目搞建設(shè)，不利于灌區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

2.5 受黃河調(diào)水調(diào)沙影響，灌區(qū)引水能力急劇下降

黃河小浪底自2002年實(shí)施調(diào)水調(diào)沙后，使濱州市河槽下切2.35m左右，大河水位同比例下降，灌區(qū)引水能力下降65.00%，嚴(yán)重影響灌區(qū)的生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水，其中對(duì)小開河灌區(qū)的影響較為突出。小開河引黃閘原設(shè)計(jì)閘前黃河流量為218m3/s時(shí)，灌區(qū)可達(dá)到設(shè)計(jì)流量60m3/s，相應(yīng)大河水位為15.20m；但調(diào)水調(diào)沙后，若要達(dá)到設(shè)計(jì)流量，小開河引黃閘處的黃河流量需達(dá)到1100m3/s以上。

同時(shí)，受黃河調(diào)水調(diào)沙及上游來水來沙條件變化的影響，黃河泥沙粒徑變大，灌區(qū)水沙分配發(fā)生顯著變化，給原有的灌區(qū)輸沙渠沖淤平衡帶來了巨大影響[9]。大量粗沙進(jìn)入灌區(qū)渠系，長期的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，進(jìn)入渠系的泥沙中值粒徑D50由設(shè)計(jì)時(shí)的0.025mm增加到了0.090mm。泥沙粒徑越大，水流挾沙能力越弱，泥沙粒徑的增大導(dǎo)致了灌區(qū)的引水能力降低和輸沙能力減弱，造成干渠淤積嚴(yán)重，引水成本增加。當(dāng)前，各引黃灌區(qū)干渠基本年年清淤，甚至一年多次清淤，灌區(qū)運(yùn)行成本增加。

3 黃河水資源超載區(qū)灌區(qū)高質(zhì)量發(fā)展的水資源對(duì)策

3.1 逐步恢復(fù)河、井灌區(qū)，倡導(dǎo)微咸水灌溉，降低對(duì)黃河水源的依賴

濱州市境內(nèi)有13條骨干河道，過境河道客水總量為11.95億m3，客水資源比較豐富，20世紀(jì)90年代以來，特別是近年來隨著國家水污染治理力度的加大，河道水質(zhì)明顯改善，能夠滿足農(nóng)業(yè)灌溉要求。因此，應(yīng)恢復(fù)引河灌區(qū)，壓減引黃灌溉面積，降低對(duì)黃河水源的依賴。濱州市淺層地下水主要是微咸水，在黃河沿岸縣區(qū)分布廣泛，在每年實(shí)施1～2次微咸水灌溉，混合引黃灌溉洗鹽情況下，地下微咸水可以用于農(nóng)作物灌溉。在干旱年份的春灌季節(jié)進(jìn)行微咸水灌溉，既能保證糧食豐收，又能使地下水、地表水得到循環(huán)利用，有效改善地下水環(huán)境，還能將節(jié)約下來的引黃指標(biāo)用于工業(yè)和高鹽堿區(qū)域的農(nóng)田灌溉，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)2000年濱州市地下水調(diào)查評(píng)價(jià)結(jié)果，惠民縣有1130km2的土地淺層地下水礦化度在2g/L以內(nèi)，占全縣總面積的83%，礦化度在2～5g/L的微咸水面積為234km2[5],陽信、濱城、沾化也有部分地下淡水和微咸水區(qū)域，可進(jìn)行微咸水灌溉。鼓勵(lì)倡導(dǎo)微咸水灌溉，同時(shí)定期采用黃河水灌溉洗鹽，可減輕灌區(qū)供水壓力,有效減少黃河水資源利用，緩解水資源供需矛盾。

3.2 加快灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)和高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，提升用水效率，減輕水資源供需矛盾

濱州市引黃灌區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施不完善，加之濱州地處黃河下游沖積平原，土壤質(zhì)地主要以砂壤和粉壤為主，該類土壤具有保水性低、滲漏性大、易流失的特點(diǎn)，導(dǎo)致灌溉水利用率較低。針對(duì)此問題實(shí)施現(xiàn)代化灌區(qū)建設(shè)，重點(diǎn)針對(duì)干支以下末級(jí)渠系，降低滲漏水耗；對(duì)破損失修、老化嚴(yán)重的涵閘、渡槽等工程進(jìn)行更新改造，補(bǔ)齊工程建設(shè)短板，完善灌區(qū)輸配水工程體系配套建設(shè)，為實(shí)施水資源優(yōu)化配置提供工程條件。

濱州市農(nóng)田標(biāo)準(zhǔn)普遍較低，配套率差，結(jié)合國家高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目，大力建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，提高末級(jí)渠系和田間水利用效率，建設(shè)機(jī)井及配套設(shè)施，發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)，通過灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)和高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)提升灌區(qū)用水效率，達(dá)到節(jié)水增效的目的。

3.3 農(nóng)業(yè)節(jié)水優(yōu)先，推廣田間高效節(jié)水技術(shù)，緩解水資源壓力

灌區(qū)范圍內(nèi)主要種植冬小麥、夏玉米、棉花、冬棗等作物，結(jié)合灌區(qū)水資源情況，綜合考慮作物種植情況、土壤質(zhì)地、灌溉水源情況、農(nóng)田經(jīng)營模式、水利工程管理水平等因素，在保證水資源可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，發(fā)展相應(yīng)的節(jié)水灌溉模式。對(duì)于冬小麥、夏玉米和棉花等作物，根據(jù)干渠沿線不同區(qū)域黃河水含沙量高低，分別采用防滲渠道輸水地面灌或管道輸水地面灌。灌區(qū)上游灌溉水含沙量較高，宜采用防滲渠道輸水地面灌的形式；干渠中下游含沙量較低，宜采用管道輸水地面灌、噴灌、微灌等形式。同時(shí)，減少農(nóng)業(yè)面源污染，推廣水肥一體化技術(shù)，大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)水，推動(dòng)用水方式由粗放向節(jié)約集約轉(zhuǎn)變。

3.4 優(yōu)化灌區(qū)用水結(jié)構(gòu)，減少引黃泥沙量

灌區(qū)現(xiàn)狀用水主要包括生活、農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生態(tài)用水，供水主要依靠當(dāng)?shù)氐乇硭约耙S水，供需矛盾突出。現(xiàn)狀用水結(jié)構(gòu)為農(nóng)業(yè)用水占94%，生活用水占4%，工業(yè)用水占2%，生態(tài)環(huán)境用水很小，忽略不計(jì)，用水比例嚴(yán)重不協(xié)調(diào)，與現(xiàn)代水利發(fā)展不相適應(yīng)。因此，為適應(yīng)灌區(qū)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展和當(dāng)?shù)厣?、生產(chǎn)需要，在現(xiàn)有農(nóng)業(yè)用水比例過高、生態(tài)環(huán)境用水偏少的情況下，內(nèi)部通過灌區(qū)挖潛改造，節(jié)約灌溉用水；外部通過南水北調(diào)工程供水，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)用水優(yōu)化調(diào)整，即黃河引水主要用于灌溉，南水北調(diào)配水主要用于生活，當(dāng)?shù)氐乇硭饕糜谏鷳B(tài)環(huán)境和生產(chǎn)用水。同時(shí)，為緩解用水矛盾，重視再生水回用、雨洪水等非常規(guī)水源利用，實(shí)現(xiàn)多源互濟(jì)、綜合集約的水資源優(yōu)化配置格局。通過灌區(qū)用水結(jié)構(gòu)調(diào)整，有效減少引黃水量，減輕灌區(qū)泥沙處理的壓力。

3.5 發(fā)揮價(jià)格杠桿，以“非”補(bǔ)“農(nóng)”，促進(jìn)灌區(qū)發(fā)展

近年來，由于區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，工業(yè)和生活用水逐年大幅增長，擠占了部分農(nóng)業(yè)用水指標(biāo)。短期內(nèi)農(nóng)業(yè)供水價(jià)格無法達(dá)到成本水價(jià)，建議提高現(xiàn)行非農(nóng)業(yè)供水價(jià)格，采取“小步快跑、逐步到位”的方法，使灌區(qū)非農(nóng)業(yè)供水價(jià)格逐漸達(dá)到成本水價(jià)，以適應(yīng)供水結(jié)構(gòu)變化和黃河水資源管理的新形勢(shì)，提高工業(yè)用水成本，促進(jìn)企業(yè)實(shí)施工業(yè)節(jié)水。

3.6 調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，優(yōu)化水資源調(diào)度

水資源短缺問題越來越嚴(yán)重，難以滿足需求的多樣性及多變性。要隨著主要水源黃河來水形式的變化，優(yōu)化水資源調(diào)度,適應(yīng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展、緩解灌區(qū)用水緊張的矛盾。各級(jí)政府應(yīng)積極引導(dǎo)農(nóng)民調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，結(jié)合灌區(qū)水資源特點(diǎn)和當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，適當(dāng)壓減灌溉定額高且用水集中的小麥種植面積，調(diào)減用工量較大的棉花種植面積，擴(kuò)大需水量小的經(jīng)濟(jì)林(冬棗)種植面積，形成與水資源承載能力相匹配的農(nóng)業(yè)發(fā)展布局模式。灌區(qū)根據(jù)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)合理調(diào)整引黃指標(biāo)，積極協(xié)調(diào)黃河河務(wù)部門實(shí)行大流量集中灌溉、分區(qū)輪灌，縮短灌溉周期，降低水資源損耗，提升灌區(qū)水資源效能。堅(jiān)持以水而定、量水而行，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)水資源與農(nóng)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

4 結(jié) 語

綜上所述，對(duì)于高度依賴黃河水源的資源型缺水地區(qū)，在引黃超載區(qū)治理的大背景下，要高度重視引黃灌區(qū)的可持續(xù)發(fā)展，通過加快現(xiàn)代化灌區(qū)建設(shè)和高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、恢復(fù)河灌區(qū)和井灌區(qū)、倡導(dǎo)微咸水灌溉和引黃灌溉混合、調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)、推廣節(jié)水農(nóng)業(yè)等工程及行政、機(jī)制等措施，促進(jìn)灌區(qū)水資源科學(xué)配置、高效高質(zhì)利用，降低黃河水資源的負(fù)荷，為黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展，實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)健康發(fā)展提供有力的水利基礎(chǔ)。