灌溉水源工程改造與發展

孫文峰

（嘉陰縣水務局,黑龍江 嘉陰 153200）

1 水資源緊缺、資源開發進入高成本階段

1.1 中國水資源緊缺狀況

水資源不同于一般礦產資源，它是在周而復始的水文循環中隨機、流動、可資利用的水。中國年均水資源總量約28 124×108m3，其中河川徑流總量27 115×108m3，地下水資源8 288×108m3(含地表水與地下水相互轉化重復計算的7 279×108m3)。總量居世界第6位，而人均占有量僅2 300m3，只相當世界的1/4，居第88位。各地年際間降水可差數倍，年內降水極不均勻；尤其是水資源地域分布差異極大，占全國人口42%、耕地62%的北方干旱、半干旱地區，水資源總量僅占20%，使得北方地區已嚴重缺水。導致水資源緊缺的另一問題是全國年均廢污水排放量達342×108m3，江河、湖泊約82%受到不同程度的污染，嚴重污染的占30%，城市地表水污染更為普遍，水資源受到極為嚴重的破壞。農業用水還受到工業及城鎮居民用水劇增的競爭，全國灌溉用水量在1988年達到最高值3 941×108m3，以后逐年下降，至1997年降為3 598×108m3，占全國總用水比重也從1949年的97%下降到了70%左右。目前一般年份全國每年缺水 360×108m3，農業缺水占 300×108m3。農業因缺水受旱面積每年平均2 670萬 hm2，糧食減產達(600～800)億 kg；全國近半數的大中城鎮供水不足，因缺水造成的工業損失每年約2 000億元。

1.2 我國水資源開發已進入高成本階段

水資源量有天然資源量、可利用資源量和開采利用量之分。前面涉及的都是天然資源總量，表示我國水資源的天然稟賦差?？衫盟Y源還與國民經濟的實力、科技水平和資源開發的邊際效益有關，資源開發應滿足經濟上合理、技術上可行、環境允許等條件。美國的可利用水資源占自然資源的21%左右，日本為27%，我國這一資源量預計為700×108m3，占自然資源的25%。這是一個動態的、相對的資源量，在一定的經濟與科技水平下，是有限的，不能認為水資源取之不盡、用之不竭，盲目樂觀是沒有根據的；但是科技發展是無限的，可供人類開發利用的水資源也應是無限的，人類經濟生活總要向前發展，不會停滯，過分悲觀也是沒有必要的。因而，在水資源開發利用上，發展科技、發展經濟才是硬道理。

水資源的利用程度可用開發的邊際費用來衡量，分為邊際成本為零、不變邊際成本和遞增邊際成本階段。邊際成本為零即增加水資源開發量，幾乎不增加開發成本，如引洪灌溉，簡易無壩引水等。顯然，我國早已超過這一階段。不變邊際成本(或低成本)階段，即資源開發成本與開發量成正比，單位資源開發量的成本不變，我國50、60年代發展灌溉大致屬于這一階段。遞增邊際成本(或高成本)階段是指新增單位資源開發成本越來越大，資源開發越多，單位資源開發成本越高，當達到某種開發規模以后，單位資源開發成本與運行管理成本之和可能大于新增單位資源所產生的效益，出現邊際凈效益為負的情況，得不償失；表現為水資源已近枯竭，或經濟實力已無力支撐資源的進一步開發。

2 水資源開發方式的發展

2.1 大、中、小水源工程的聯合調度

我國灌區的水源工程都有一個形成過程，在大型引水樞紐或水庫建立以前，都依賴于一些小型引、蓄水工程維持部分灌溉面積或低保證率的農業供水，而在建立大型水源工程后，在一定程度上忽視了小型工程的作用。早在60年代中國提倡的引、蓄、提結合大、中、小聯合調度的“長藤結瓜”水資源開發方式，曾經在節約投資、擴大灌溉面積方面，起了很好的作用；在水資源日趨緊張的今天，應該重新審視、評價它的特殊意義。我國北方引水有“1個流量灌667 hm2(1萬畝)”的經驗，這個經驗數值在世界上也大致如此。然而，南方水庫、水稻灌區在考慮到灌區小型水庫、塘堰的作用后，卻能“1個流量灌1 333 hm2(2萬畝)”或更多，這就是“長藤結瓜”的作用。這種作用表現為大型骨干工程對河川徑流的巨大引蓄功能，灌區內小型水庫、塘堰、洼地能攔蓄地表徑流，并按引蓄結合、相互補償、揚長避短組織起來，是一種具有現代資源開發觀念、符合水資源開發規律、具有1+1>2的系統效應的現實的系統工程。幾十年的實踐證明，這是一種成功的開發方式。

2.2 地面水地下水聯合運用

北方水資源開發應實行時間及空間三維的統一開發、工程聯合運用，即地表水、地下水聯合運用的開發方式。 這種開發方式與大中小工程聯合調度方式相比，由于可觀測性差，故技術上更為復雜一些。我國水利科技工作者認識這一問題并不晚，早在70年代末已有實踐，是北方地下水開發過程中的產物。但由于水資源的管理分散，在實施上困難較大，在大面積上的應用不多。實施這種開發方式主要應弄清地面水與地下水流域的疊合情況，疊合流域上要實行流域內統一開發，非疊合流域還要實行資源合理配置，維持兩種水資源的統一均衡。

2.2.1 合理規劃。灌區的地面水利用包括區內攔蓄與區外引水系統，通過分析可以獲得多年的可供水資源過程。灌區地下潛水層可視為一個調節水庫，該地下水庫的補給量包括降雨補給，渠道、排水溝滲漏補給，區外地下水側向補給，區內地下水越層補給以及人工回灌等；其消耗量包括蒸發、出流與開采。兩種水源統一調度，可按區域均衡法或地下水非穩定流方法進行均衡分析；在一定的開采布局條件下，以確定合理的開采強度，或在一定開采強度下確定地表水對地下水的補給量及相應的補給區域，或根據補給方式和開采強度確定區域內開采布局。在一般的情況下，應該首先利用灌區內的地表徑流，水量不足部分或從區外引水，或開采地下水資源。

2.2.2 注意地面、土壤和地下水相互轉換的規律性。地下水資源，實際上只是在一定水文周期(包括豐枯年度)內在一定技術經濟條件下可以補給利用的水量。沒有補給就沒有地下水資源。所以要維持地下水資源的持續開采，就應擴大地下水補給來源，要特別注意三水的轉化規律性。例如，增加地表覆蓋、減少地表徑流，增加土壤入滲，不僅有利于土壤保墑，也是涵養地下水源；如果將地表水與地下水統一考慮，渠道或田間水滲漏就不一定都是損失，而是一種重要補給來源；增加對當地徑流的攔蓄不僅直接提高了降雨利用率，減少下游除澇任務，也擴大了上游地下水補給量；在河流上游區適當開展井灌，可以少引外河水源，有利于下游引水，也降低了地下水位，減少了地下水蒸發，提高降雨入滲，下游地下水也不一定減少太多，從總體上看還提高了資源開發效益。上游排水可能成為下游的回歸水，上游良好的植被與合理開發，正是對下游地下水源的涵養，而下游缺水或許正是上游水資源過分開發的結果。因此，在北方地下水超采地區要大力開展地下水回灌。

[1]王禹生,劉紹芝.長江流域灌溉工程老化損壞狀況及其改造措施[J].人民長江，1994-10-20.