邢永強1 李金榮2 竇明2
（1.河南省國土資源科學研究院，鄭州450016；2.鄭州大學環境與水利學院，鄭州450002）
《河南師範大學學報》（自然科學版），文章編號：1000-2367-(2007)-02-0195-04
摘要 石羊河流域是我國內陸河流域開發中，水資源利用程度較高、生態環境破壞較嚴重的地區，研究石羊河流域水資源管理與可持續發展問題，意義重大，刻不容緩。本文從石羊河流域實際情況出發，分析了流域的供水現狀和用水現狀，歸納了幹旱地區水資源過度開發利用所帶來的生態環境問題，最後從產業結構調整、生態環境治理、實施調水工程等方面給出流域水資源可持續利用的合理化建議。
關鍵詞 石羊河流域 資源危機 態環境 持續發展
1 研究區概況
石羊河流域位於甘肅省河西走廊東部，東南與白銀、蘭州兩市相連，西南緊靠青海省，西北與張掖地區毗鄰，東北與內蒙古自治區接壤，流域總面積41.6×103km2。流域行政區劃包括武威地區的古浪縣、涼州區、民勤縣全部及天祝縣部分，金昌市的永昌縣及金川區全部以及張掖地區肅南裕固族自治縣和山丹縣的部分地區，流域***涉及3市8縣。流域深居大陸腹地，屬大陸性溫帶幹旱氣候，氣候特點是：太陽輻射強，日照充足，夏季短而炎熱，冬季長而寒冷，溫差大，降水少，蒸發強烈，空氣幹燥。
流域水系發源於祁連山，自東向西由大靖河、古浪河、黃羊河、雜木河、金塔河、西營河、東大河、西大河8條河流組成。流域多年平均降水量為281.2mm，地表水資源量為1.566×109m3，主要產於祁連山區，產流面積11.1×103km2。地下水資源量為地表水不重復的地下補給量，包括降水補給量、沙漠側向流入量和祁連山側向流入量，合計為0.1×109m3。全流域水資源總量為兩項之和，***計1.666×109m3。
就水質狀況而言，流域山區水源水質優良（達Ⅰ類），可適合各種用途；平原區金川河、紅水河和石羊河幹流由於受金昌市、武威市城區工業及生活廢汙排放的影響，汙染程度較重（Ⅴ類或劣Ⅴ類），水中含有砷化物、Cr6+及部分重金屬離子；下遊金川峽水庫和紅崖山水庫，其水質狀況惡劣，屬劣Ⅴ類。地下水水質評價結果顯示，大靖、武威、永昌盆地水質狀況尚好（達Ⅲ類以上），民勤、昌寧盆地由於受劣質地表水汙染、多次重復利用、地下水補給量減少等原因而使水質惡化（劣Ⅴ類），不但不能飲用，而且也不宜灌溉（李有林，2000）。
2 水資源開發利用現狀分析
2.1 供水現狀分析
石羊河流域經過新中國成立後50多年的建設，水利工程已具備相當規模，形成上遊山區水庫調蓄、中遊平原渠道輸水、下遊機井井灌或井渠混灌的開發模式。8條出山河流中，除雜木河上沒修水庫外，其余河流均修建了水庫。現在已建成了壹定規模的外流域調水工程，如引硫（硫黃溝）濟金（金川河）工程、景電二期延長工程等。全流域工程設計總供水能力為3.482×109m3，2005年實際供水量為2.663×109m3。供水總體上是以蓄水、提取地下水和引水工程為主，2005年流域內各項供水工程的供水量如表1所示。
表1 2005年實際供水量統計表 Table1 Actual water supply in 2005
流域供水水源分為地表水水源和地下水水源。地表水水源為祁連山降水及冰雪融水，經分析可知，多年來祁連山出山口水量較為穩定，而進入下遊民勤盆地的地表徑流逐年減少，已由20世紀50年代的0.464×109m3減少到21世紀初的0.083×109m3（圖1）。地下水資源90%為地表水補給，隨著地表水利用率的逐步提高，使全流域地下水補給量由20世紀80年代的1.28×109m3減少到2005年的0.86×109m3，地下水位下降導致全流域800多眼機井因吊泵而報廢，地下水的開采也由淺層逐步向深層發展（竇明等，2005）。
圖1 紅崖山水庫歷年入庫流量
Fig.1 Runoff inflow in past years in Hongyashan reservoir
2.2 用水現狀分析
通過工程措施使流域內水資源利用率很高，2005年水資源開發利用程度已達到總水資源量的154%（扣除跨流域調水工程），遠超出了水資源的承載能力。2005年全流域社會經濟各部門總用水量為2.678×109m3，用各項水量如表2所示，參照《中國可持續發展水資源戰略研究綜合報告》，1997年全國工業用水占總用水量的20.2%，農業用水量占75.3%，可見石羊河流域農業用水量明顯偏高。
表2 2005年實際用水量統計表 Table2 Actual water using in 2005
流域萬元工業產值取水定額為153m3，較全國平均水平高62m3，這是因為流域內工業以冶煉、釀酒等高耗水企業為主，高新技術產業所占份額較小。而工業用水重復率達49%，高於全國平均水平。農業灌溉凈定額為0.556m3/m2，明顯高於全國和全省水平，這是由其特殊氣候條件所決定的；灌溉水利用系數0.52，與全國平均水平大體相當。萬元GDP用水量為3 681m3，約是全國平均水平的5倍。從總體上看，流域的用水效率還有待進壹步的提高。
3 生態環境問題分析
石羊河流域是以犧牲環境為代價去發展經濟的典型地區，其當前存在的問題主要是由於水資源危機而引發的生態環境惡化問題，突出表現在以下幾個方面：
（1）產流區植被受到破壞，涵養水源能力降低。祁連山是整個石羊河流域水資源形成區，森林植被和高山草場是水源涵養區。由於人為砍伐森林，過度放牧，開礦挖藥和毀林毀草開荒種植，有近1 500km2的林草地被墾殖，水源林僅存不足550km2，山區的植被覆蓋率只有40%左右。祁連山灌木林線比20世紀50年代上移40m，30%的灌木林出現草原化和荒漠化（常兆豐等，2005）。
（2）經濟發展沒有充分考慮水資源承載能力。流域水資源利用缺乏科學規劃，灌區面積過大，尤其是復（套）種面積過大和種植結構不合理，致使農業用水量過大，生產用水嚴重擠占生態用水。上、中遊同步開發、爭奪水源，既不考慮自然規律，又不節制，超標漫灌，效率偏低，從而造成日趨嚴重的水資源危機和生態環境問題。
（3）進入下遊地表水逐年減少，民勤綠洲面臨生存危機。由於上遊祁連山區毀林開荒、修建水庫提蓄水量，中遊灌區襯砌渠道，打井提水，大型工礦企業和地方“五小”企業發展迅猛上升致使中遊消耗水量隨之猛增，從而使進入石羊河下遊民勤綠洲的水量劇減。為了維持人工綠洲及人畜用水，民勤人民加大了對地下水的開采，由此導致綠洲邊緣的地下水位持續下降，天然綠洲急劇萎縮，荒漠化加劇。通過計算後發現（竇明等，2005），1971～2000年30年間香家灣進入民勤的水量累計減少3.0×109m3，出庫水量累計減少2.5×109m3，平均每年減少0.083×109m3；綠洲潛水位30年降深總計42.4m，平均每年降幅為1.44m，在綠洲中心形成深大漏鬥，綠洲邊緣植被大面積衰亡。
（4）土地沙漠化和沙塵暴危害加劇。2005年，全流域土地沙化面積已達2.149×103km2，草場退化面積達1.50×104km2，流沙壓埋農田3.2×102km2。北部沿沙漠地區防風固沙林、草、農田防護林減少了2.0×103km2。沙漠每年以3～4m的速度向綠洲推進。由於沙化面積和荒漠草原枯死面積的逐年擴大，沙塵暴肆虐威脅民勤、金昌和武威，甚至影響到整個北方地區。
（5）環境汙染日趨嚴重。隨著當地經濟的快速發展和城鎮化趨勢的加大，對自然資源的消耗迅猛增長，使環境資源的負擔日趨嚴重。特別是在人口相對集中和經濟繁榮的城區，“三廢”排放明顯增加，局部地區環境明顯惡化並向周邊擴展。截至2005年，金昌市廢水排放量為35.478×106t，較20世紀90年代增加47.3%；工業固體廢物生產量為4.737×106t，較90年代增加56.8%。武威市的水汙染、白色汙染、化學汙染也日益嚴重，2005年其排入石羊河的生產生活廢水達2.535 1×103t。由於流域內地表徑流量小，水體自凈能力弱，導致地表水嚴重汙染，地下水也因城市汙水及地面各種汙染物的滲漏而受到不同程度的汙染。
4 水資源可持續利用淺議
目前，石羊河流域生態環境惡化問題已引起了各級行政部門、學術界以及社會有關方面的重視，石羊河成為繼塔裏木河和黑河綜合治理之後的又壹個熱點地區。筆者認為石羊河流域的可持續發展與水資源管理應從以下幾點入手：
4.1 合理調整產業結構
進行社會經濟布局的戰略調整，加快全流域城鎮化、工業化進程，優先發展工業、服務業，控制和縮小農業規模，以提高單位水資源的效益和產出。目前，流域經濟社會各部門中農業灌溉是用水大戶，存在農田面積過大、灌溉定額偏高等問題，因此農業節水潛力較大，可通過適當收縮農業規模來有效地減緩生活和工業用水壓力（劉昌明等，1996）。
4.2 調整農業種植結構，提高農業節水效率
目前，流域種植結構為糧、經、飼的種植比例為68：21：11，糧食與經濟作物的種植比例為76：24，復（套）種的種植比例為22.2%。建議將糧、經、飼的種植比例調整為51：29：20，糧食與經濟作物的種植比例為63：37，復（套）種的種植比例為15%。
流域現狀灌溉模式以“渠灌”為主，占總面積的97.7%，管灌占1.5%，高效節水灌溉僅占0.8%。建議對流域內井灌區全面實施管道輸水灌溉，以此為基礎布置噴灌2.11×102km2，微灌1.85×102km2，占總灌溉面積的15.7%，其余為管灌1.37×102km2，占總灌溉面積的5.7%；河水灌區全面推行小畦灌溉，占總灌溉面積的79.3%。
4.3 加快生態環境建設和綜合治理力度
根據流域的區位和自然條件，必須貫徹“宜林則林、宜牧則牧、宜農則農、宜荒則荒”的原則，劃定農林牧業生產區和退耕還林還草範圍。積極穩妥地進行農林牧結構調整，將地下水開采集中、耕地質量不好或靠近沙漠及戈壁邊緣地區的農田灌溉用地6.67×102km2實施退耕自然封育和調整為生態林草用地，同時下遊民勤地區灌溉面積初步退耕還林至4.33×102km2，以民勤綠洲與荒漠過渡地帶為核心，建立荒漠自然保護區，實行封育，禁墾、禁牧、禁樵，禁止人為幹擾（肖篤寧等，2005）。利用地下水與天然降水保障自然植被的恢復，建立風沙屏障。
封閉機井，壓縮地下水開采量。目前，流域***建有機電井1.5萬眼，年均超采地下水達0.18×109m3，針對機井過多、地下水超采嚴重的狀況，到2010年要封停舊井1 300眼（根據《石羊河流域綜合治理規劃報告》，2002），壓縮中遊地區地下水開采量，恢復地下水位，擴大天然植被面積，建立良性的生態環境系統。
加大汙水處理和回用力度。通過國家與地方***同投資、地方負責運營管理的方式，在金昌和武威市區修建3～4座大中型汙水處理廠，將城市生活汙水和工業廢水統壹回收和深度處理並實現資源化。
4.4 實施調水工程和生態移民工程
就目前情況來看，要徹底解決石羊河流域水資源困境，必須要從外流域調水。規劃中的“引大（大通河）濟西（西大河）”調水工程是為解決金昌市工業用水和民勤縣生態環境及農業用水而提出的，該工程計劃從大通河年引水0.25×109m3，如工程竣工可緩解流域水資源的不足。同時，在現有調水設施基礎上，加大調水量，補充生態用水，盡可能給天然植被的存活創造條件，為全流域生態環境綜合治理贏得時間。
此外，要適當減輕生態脆弱區和緩沖區內的人口壓力，搞好生態移民。移民的方向大致有兩個：壹是中遊綠洲地區，即通過人口的城市（鎮）化來安置部分移民；二是流域外的引大工程、疏勒河工程、黃河沿岸地區的景電、興堡子川灌區，也可以安置部分移民。
參考文獻
李有林.2000.石羊河流域地下水水環境問題.地下水，22（3）：113～116.
竇明，孫雪濤，左其亭.2005.石羊河流域水資源轉化模型及其應用研究.鄭州大學學報（工學版），26（3）：109～112.
常兆豐，韓福貴，仲生年，等.2005.石羊河下遊沙漠化的自然因素和人為因素及其位移.幹旱區地理，28（2）：150～155.
劉昌明，何西吾.1996.中國21世紀水問題方略.北京：科學出版社.
肖篤寧，李小玉，宋冬梅.2005.石羊河尾閭綠洲的景觀變化與生態恢復對策.生態學報，25（10）：2477～2483.
The Thought on Excessive Exploitation and Utilization of Water Resources in Shiyanghe River Basin
Xing Yong-qiang1 Li Jin-rong2 Dou Ming2
（1.Scientific Academy of Land and Resources of Henan Province，Zhengzhou 450016；2.College of Environment and Water Conservancy，Zhengzhou University，Zhengzhou 450002）
Abstract：Shiyang river basin is the inland region where water resources utilization degree isvery high and ecological environment was seriously destroyed.The researches on water resources management and sustainable development in Shiyang river basin have important significance and are necessary.In this article，from the fact situation in Shiyang river，the present situation of water resources supply and demand is evaluated and analyzed and the problems appearing in the exploitation and utilization processes of water resources are summarized.In the end，the rational suggestions on water resources sustainable utilization are put forward from the aspects of adjustment of economy structure，management of ecological environment and application of water transfer projects.
Key words：Shiyang river basin；water resources crisis；ecological environment；sustainable development