黃河三角洲地區農業節水分區與適宜節水模式

龐桂斌，張 雙，傅 新，徐征和

(1. 濟南大學資源與環境學院，濟南 250022；2. 山東省濱州市韓墩引黃灌溉管理局，山東 濱州 256600)

近年來，黃河三角洲地區經濟發展迅速，但是自黃河流域實現水量統一調度以來，黃河來水量有所減少，區域水資源供需矛盾日益突出[1]。一方面，農業作為用水大戶與其他行業用水之間的矛盾加劇，影響區域經濟可持續發展；另一方面，該區農業灌溉多采用大水漫灌，灌溉水利用系數僅為0.45左右，用水效率低下[2]。發展節水農業、推廣節水技術迫在眉睫，而農業節水區劃作為發展節水農業的前期基礎亟待開展[3]。因此，對黃河三角洲地區農業節水灌溉進行分區研究，針對不同區劃制定行之有效的節水技術和發展模式，用以指導區域農業節水規劃的制訂和實施，減少農業節水發展的盲目性和片面性，對實現水資源的合理高效利用，促進區域經濟可持續發展，具有極其重要的意義。

1 分區原則

農業節水區劃是為了揭示不同區域農業發展的區間差異性和區內一致性，闡明分區特點和發展方向，為農業節水提供依據和指導。其基本原則是按照“歸納相似性，區別差異性，照顧行政區界”[4]。

此外，根據分區的目的和要求，需要遵循以下4條原則[5]。一是自然要素的一致性，即土壤質地、氣候特征、地形地貌和水資源條件等自然地理要素具有一定的相似性；二是農業節水發展方向的一致性，即在同一區域內，主要灌溉作物及其節水技術措施基本相同；三是行政區劃的完整性，要保持分區的邊界與行政區界相一致，盡量不打破現有的行政區劃；四是相對的獨立性，農業節水分區作為水利區劃的組成部分要服從總體規劃和安排，但是鑒于農業節水分區與其他水利措施的顯著差異，應保持其相對的獨立性。

2 分區指標

農業節水分區指標的設置要滿足全面性、概括性和資料易于獲取等要求[6,7]。根據節水灌溉的特點，分區指標擬從地形地貌、氣候特征、土壤質地、種植結構、灌區類型、水源條件等方面選取。

黃河三角洲地區氣候相近，為典型的暖溫帶季風氣候區，從降雨劃分屬半濕潤帶，從徑流劃分屬過渡帶；灌區類型主要為引黃灌區，也有部分引河灌區和井灌區；地貌屬魯北黃泛平原，地勢沿黃河走向自西南向東北傾斜，境內主要是微地貌，差異不大。因此，氣候特征、灌區類型、地形地貌不作為分區指標，而土壤結構、水網分布對農業節水措施有明顯影響。因此，選取行政區劃、土壤類型、地下水礦化度和河流水系分布等指標組成東營市農業節水分區的指標體系。這4項指標基本上概括了東營市農業節水的主要影響因素，以此為依據進行的農業節水區劃，可以反映東營市農業節水主要類型及特點。

2.1 行政區劃

至2012年底，東營市共有5個縣區，40個鄉鎮街道。行政區劃土地面積和農業用地面積如表1所示，其中河口區和墾利縣土地面積較大，分別占全市總面積的27%和27.82%；而農業用地最多的是位于黃河南岸的廣饒縣，達到了785.75 km2，占全縣土地面積的69.05%。從全市來看，農業用地僅占到了全市土地面積的39.78%，主要是由于土壤鹽漬化危害、灌溉水資源短缺、水利工程老化等因素所致。

表1 東營市行政區劃土地面積和農業用地統計表Tab.1 Land area and agricultural land use statistics in Dongying city

2.2 降 雨

東營市地處中緯度，背陸面海，受亞歐大陸和西太平洋共同影響，屬暖溫帶大陸性季風氣候，基本氣候特征為冬寒夏熱，四季分明。年平均降水量555.9 mm，多集中在夏季，占全年降水量的65%，降水量年際變化大，易形成旱、澇災害。分析各縣區多年平均降雨量可見(見表2)，東營市降雨變化自東南向西北呈現出一定的降低趨勢。廣饒縣多年平均降雨量達602.39 mm，位于各縣區之首，河口區多年平均降雨量最少，僅為531.08 mm，東營區、利津縣和墾利縣3個地區多年平均降雨量較為接近，為560 mm左右。

表2 東營市多年平均降雨量Tab.2 The average precipitation in Dongying city

2.3 土壤質地

東營市土壤分為褐土、砂姜黑土、潮土、鹽土及水稻土5個類別(見表3)。褐土主要分布于小清河以南區域，占全市土壤總面積的4%左右，是全市糧棉菜高產穩產區。砂姜黑土主要分布于小清河南褐土區的低洼處，占全市土壤總面積的0.6%，適種小麥、玉米、高粱等淺根作物，是較有潛力的土壤類型。作為全市主要類型的潮土面積達到4 674.57 km2，占59%，經耕作改良后適宜種小麥、玉米、棉花等作物。鹽土在近海呈帶狀分布，占36%，農作物難以生長，自然植被有蘆葦、黃須菜、茅草等，以開發水、牧養殖(植)為主。水稻土主要分布于利津、墾利老稻區，僅占0.2%，經二十多年的水耕熟化，具備了幼年水稻土的特征，多種植水稻等作物。

表3 東營市土壤類型統計表Tab.3 The soil type in Dongying city

2.4 農業種植結構

東營市境內共有王莊、勝利、曹店、麻灣、宮家和雙河六大灌區，主要種植作物有冬小麥、玉米、棉花、大豆、水稻和蔬菜等(見表4)。該地區主要種植制度為一年兩熟的冬小麥和玉米，兩年三熟的冬小麥、大豆、春玉米、高粱等，農業復種指數為1.51，農業用地為3 151.81 km2，以種植糧食作物為主，包括小麥、玉米、水稻和豆類等，約占作物種植面積的78%左右，其中小麥是主要的作物，種植面積達1 701.98 km2。經濟作物以蔬菜和棉花為主，有少量的油料作物。

表4 東營市主要農作物種植比例Tab.4 The agricultural planting structure in Dongying city

2.5 地下水礦化度

東營市是在鹽漬基底上堆積而成，成陸過程中受海水的浸漬側滲作用，形成了大面積的土壤鹽堿化[8]，也導致了該區地下水的礦化度較高。如表5所示，小清河以南部分地區分布著礦化度低于2 g/L的淡水和微咸水，面積僅占6%；近37%的面積地下水礦化度大于10 g/L，有的甚至高達50 g/L以上；礦化度2～10 g/L的地下咸水占了56.71%，可利用量十分可觀，但目前利用率普遍較低，應當充分挖掘咸水、微咸水利用潛力。

表5 東營市地下水礦化度等級統計表Tab.5 The groundwater mineralization in Dongying city

2.6 河流水系

東營市現行水系按流域分為淮河流域水系和海河流域水系(見表6)。其中黃河以南屬淮河流域，水系多為東西走向，有小清河及其支流淄河、陽河、泥河子、預備河，支脈河及其支流小河子、武家大溝、廣蒲河、五干排，廣利河及其支流溢洪河、東營河、老廣蒲河、五六干合排、六干排，永豐河及其支流三排溝，張鎮河、小島河20條河流；黃河以北屬海河流域，水系多為南北走向，有潮河及其支流褚官河、太平河，馬新河，沾利河，草橋溝，草橋溝東干流，挑河，神仙溝及其支流新衛東河10條河流。

表6 東營市河流水系基本情況統計表Tab.6 The distribution of river systems in Dongying city

3 分區方法

傳統的分區方法很多，常用的有經驗法、指標法、類型法、重疊法、聚類法等[9,10]。與之相比，GIS空間分析結合地統計學的分區方法，具有空間分析功能強、定量性好、空間插值精準的優點。既可以對地理環境的諸多要素進行獲取、組織、存儲、檢索、分析，并應用于支持管理與規劃決策中，也具有優于傳統的制圖方法的定量化特點，可以對區域進行較為準確的農業節水區劃。

研究首先應用ArcGIS10.2實現分區要素專題底圖的幾何校正、矢量化等，構建分區要素專題數據庫。其次，借助GIS的空間分析功能實現基于行政區劃的降雨、土壤質地、農業種植結構、地下水礦化度、河流水系分布等指標的空間分布特征及其與農業節水的相關性分析。然后，進行多因子綜合分析，運用GIS空間疊加分析功能實現農業節水分區的空間布置。最后，基于多指標空間疊加分析的結果，進行各單元的模糊評定，采用專家評定法，根據專家意見，結合各項指標對農業節水分區的重要性，并考慮東營市的實際情況，確定各項指標權重(見表7)。劃分最終的區劃單元，并運用GIS的專題制圖功能實現農業節水分區的專題制圖，主要流程如圖1所示。

表7 各項指標的權重Tab.7 The weight of index

圖1 分區流程圖Fig.1 Flow chart of zoning

4 分區結果

東營市農業節水分區如圖2所示，根據分區結果，東營市農業節水區劃分為5個類型區，對每個分區的位置、面積、比例等進行統計(見表8)。針對各區特點，包括水資源情況、農業種植結構和土壤質地等，確立適合該區的農業節水措施和發展方向。

圖2 東營市農業節水分區圖Fig.2 Agricultural water saving zoning chart

分區分區名稱分區面積/km2所占比例/%分區位置Ⅰ南部山前沖積平原地域669．498．45小清河以南區域Ⅱ中、西部黃泛平原地域3346．9242．26東營市中西部，沿黃河兩岸分布Ⅲ北部濱海平原地域836．6810．56挑河以西，沾利河以東Ⅳ現代黃河三角洲地域1777．2622．44墾利縣以東，沿黃河兩岸呈扇形分布Ⅴ沿海灘地地域1290．2016．29近海呈帶狀分布

Ⅰ區(南部山前沖積平原地域)：該區位于小清河南部，分區面積669.49 km2，占東營市總面積的8.45%，包括廣饒縣8個鄉鎮，多年平均降雨量約602 mm，土質、水利條件較好，土壤多為沖積褐土和沖積潮褐土，地表、地下水資源豐富，生產水平較高，是東營市糧、棉、菜重點產區。該區的農業節水模式與發展方向：糧食作物(小麥、玉米等)適合發展地面灌溉和管道灌溉，經濟作物(棉花、蔬菜等)則以噴灌、滴灌等為主，采用引河提灌和井灌相結合的灌溉模式，優先提引地表水，適度開采地下淡水，穩定現有糧田面積，提高單位面積產量，建成全市的糧、菜生產基地。

Ⅱ區(中、西部黃泛平原地域)：該區位于東營市中西部，沿黃河兩岸分布，分區面積3 346.92 km2，占東營市總面積的42.26%，包括利津全縣、廣饒北部、東營區大部、墾利縣西部以及河口區西部等，是5個分區中最大的一個區，多年平均降雨量在560 mm左右，較少的地下淡水位于利津、墾利沿黃兩岸老稻區，其余部分地下水礦化度為2～10 g/L，不適合直接灌溉，主要依靠黃河客水和地表河流來水，涉及王莊灌區、勝利灌區、曾店灌區、麻灣灌區、宮家灌區等五大灌區，區內土壤大部分為潮土，是全市主要的耕種土壤，經耕作改良后適宜種植小麥、玉米、水稻等糧食作物。該區的農業節水模式與發展方向：糧食作物(小麥、玉米、水稻等)適合發展地面灌溉、管道灌溉、控制灌溉等節水技術，探索農作物的微咸水(2～5 g/L)灌溉技術，采用溝引提灌和水庫渠灌相結合的灌溉模式，優先提引地表河流水，以黃河水補源保豐，加快工程配套，襯砌骨干渠道，擴大現有糧田面積，提高單位面積產量，建成全市的糧、棉生產基地。

Ⅲ區(北部濱海平原地域)：該區位于挑河以西，沾利河以東，分區面積836.68 km2，占東營市總面積的10.56%，包括河口區中西部，多年平均降雨量在530 mm左右，地下水礦化度為多大于10 g/L，幾乎不能使用，主要依靠黃河來水，區內土壤多為中度和重度鹽化潮土，土壤鹽漬化程度較高，需經過耕作改良后可種植棉花、果樹等耐鹽堿作物。該區的農業節水模式與發展方向：經濟作物(棉花、果樹等)適合發展噴灌、滴灌、管灌等節水技術；土壤鹽漬化程度較高的地區可以發展“上農下漁”的種養模式，主要采用平原水庫加輸水渠道的灌溉和補水方式，新建平原水庫，加快工程配套，襯砌骨干渠道，做到“豐蓄枯用、冬蓄春用”，穩定現有作物種植面積，積極發展“上農下漁”的農業開發方式，形成良性循環的高效立體種養生態農業模式。

Ⅳ區(現代黃河三角洲地域)：該區位于墾利縣以東沿黃河兩岸呈扇形分布，分區面積1 777.26 km2，占東營市總面積的22.44%，包括河口區東部和墾利縣東部大部分地區，多年平均降雨量在550 mm左右，地下水礦化度為多為2～10 g/L，不適合直接灌溉，主要依靠黃河來水，區內土壤多為中度鹽化潮土，經過耕作改良可以種植小麥、棉花、果樹、蔬菜等作物。該區的農業節水模式與發展方向：糧食作物(小麥等)適合發展地面灌溉、管道灌溉，經濟作物(棉花、果樹、蔬菜等)則適合發展噴灌、滴灌等微灌技術，探索農作物的微咸水(2～5 g/L)灌溉技術，主要采用平原水庫加管道輸水的灌溉方式，建設平原水庫，加快工程配套，鋪設輸水管道，大力發展設施農業、觀光農業、旅游農業等現代化生態農業模式。

Ⅴ區(沿海灘地地域)：該區位于東營市近海呈帶狀分布，分區面積1 290.20 km2，占東營市總面積的16.29%，涉及廣饒縣、東營區、墾利縣、河口區的沿海地帶，多年平均降雨量在560 mm左右，地下水礦化度為多大于30 g/L，有的高達100 g/L，形成了土壤的大面積鹽堿化，受海潮侵襲地表水多為咸水，淡水主要依靠引黃。該區的農業節水模式與發展方向：利用鹽堿地造林技術，種植耐鹽堿的經濟林；充分發揮沿?；耐蒿暡葙Y源豐富的優勢，發展畜牧業；挖掘水資源潛力，大力發展海水、淡水養殖，逐步建成現代漁業生產基地。

5 結 語

選取了行政區劃、降雨、土壤類型、農業種植結構、地下水礦化度、河流水系分布等農業節水分區指標，應用GIS空間分析結合地統計學的分區方法，將東營市農業節水區劃分為5大類型區，包括南部山前沖積平原地域、中西部黃泛平原地域、北部濱海平原地域、現代黃河三角洲地域和沿海灘地地域，并針對各類型區水資源情況、農業種植結構和土壤質地等因素，提出了適宜的農業節水措施與發展模式，以減少農業節水發展的盲目性，對區域節水灌溉規劃的制訂和實施起著重要的指導作用。

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