黃河上游典型干旱區水資源利用策略研究

魏 智 王小娥 吳錦奎

(1.白銀市河道管理站，甘肅 白銀 730900；2.中國科學院西北資源環境研究院 流域水文與應用生態重點實驗室，甘肅 蘭州 730000；3.白銀市水土保持總站，甘肅 白銀 730900)

黃河上游是黃河流域主要的水系集中區和產水區，是我國重要的“二屏三帶”生態功能區和全流域發展重要的經濟帶，是國家重要工業能源聚集區域。白銀市位于黃河上游的甘肅省中部，是黃河上游重要的水源涵養區和水土保持區，以傳統工礦區和著名農業高揚程引黃灌區而聞名，是全國首批資源枯竭轉型城市，曾是國家建設的重點有色金屬基地，因此遺留了較大的歷史環境問題，白銀市在黃河上游地區有著典型代表性。研究這一區域如何立足自身水資源稟賦，謀劃好適應水資源條件的轉型發展之路，對推進區域生態保護和高質量發展，實現黃河流域生態保護和高質量發展這一國家戰略和歷史使命具有重要意義。

1 水資源供需現狀

1.1 水資源條件與利用現狀

黃河流域水資源總量相對較少，人均占有量僅為全國平均水平的27.0%[1]，而白銀市又處于黃河流域上游干旱半干旱區，大陸性氣候明顯，干旱少雨，多年平均降水量僅為270mm。市域總土地面積約2萬km2，占甘肅省總面積的4.6%，而自產地表水資源量僅1.23億m3，占全省黃河流域地表水資源量的0.3%；水資源總量為2.32億m3，占全省黃河流域水資源總量的1.7%。人均水資源量為136m3，為全省和全國人均占有量的1/8和1/16；畝均占有量為51m3，為全省和全國畝均占有量的1/16和1/35，是典型的資源型缺水區域。

黃河干流流經白銀市境內的總長度達258.0km，占黃河甘肅段的1/3，占第二次入境的58.0%，多年平均入境水量為303.00億m3[2-3]，是全市生產、生活的主要水源，也是未來賴以生存和發展的主要水資源，孕育了作為甘肅省農產品主產區的景泰縣和靖遠縣，使白銀市以全省0.7%的水資源量承載了全省10.0%的灌溉面積和6.6%的經濟總量[4-5]，成為甘肅省黃河流域經濟社會發展的核心區域之一和資源環境承載負荷較大的區域。隨著土地流轉、種植結構調整，高原夏菜、枸杞產業、特色養殖業、戈壁農業、脫貧攻堅“兩園”建設(脫貧產業園、特色產業園)以及生態林等產業快速發展，用水供需矛盾更加突出。2016年甘肅省水利廳確定的地下水超采區為425.67km2，2020年被水利部確定為黃河流域水資源超載區。

1.2 區域水資源涵養能力

白銀市位于青藏高原、內蒙古高原和黃土高原三大高原的生態契合區，處在黃河流域和西北內陸河流域的接合部。在全國生態安全格局中，處于北御風沙、南保水土的關鍵環節，是黃河上游重要的水源涵養區和國家西部重要的生態屏障。黃河入河一級支流有38條，總長度達1638.4km，總集水面積達83.63萬km2[7]，但90%以上為季節性河流，獨特的地理位置和氣候條件，決定了白銀市植被覆蓋度低、生態環境脆弱的現狀，尤其是北依騰格里沙漠，東靠隴中黃土高原，森林覆蓋率僅為7.57%，與全國18.21%和全省13.40%的水平相比，差距較大。全市尚有荒山荒地26.20萬hm2，沙化土地4.38萬hm2，潛在沙化地1.95萬hm2，全市水土流失面積占總面積的68.50%，每年約0.510億t泥沙進入黃河[8]。境內的祖厲河是黃河上游流域面積超過1.00萬km2的6條主要支流之一，植被覆蓋少，地面坡度大，水力侵蝕嚴重，多年平均年輸沙量為0.417億t，最大含沙量為1110kg/m3，是黃河水系有名的泥河。水土保持綜合治理和生態環境建設明顯滯后，生態環境用水量僅占全市總用水量的2.6%，遠不能滿足生態環境修復的需求，進而影響水源涵養功能，形成惡性循環，生態本底條件薄弱，與經濟社會發展的矛盾突出。

1.3 外部可利用水資源分析

根據1987年的《黃河可供水量分配方案》(簡稱“87分水方案”)，在正常來水年份，分配給甘肅省的地表耗水量指標為30.40億m3，其中分配給白銀市的地表耗水指標為6.16億m3，其中引洮二期工程耗水指標(0.81億m3)單列，其余區域可利用黃河地表耗水指標僅為5.35億m3。甘肅省政府2013年下達白銀市2015年、2020年、2030年用水總量控制指標分別為10.90億m3、10.79億m3、12.43億m3。“用水量”和“耗水量”兩項指標是白銀市水資源管理的紅線。

2019年全市耗水量為5.90億m3，已超過“87分水方案”規定的正常年份耗水指標(5.35億m3)，即使考慮豐水年“豐增枯減”的調水增加因素，6.16億m3耗水指標也基本用完，已無富余耗水量指標；全市2019年用水量為9.05億m3，雖未超過省級下達指標，但耗水率高達65.40%，如果考慮正在建設的甘肅中部生態移民扶貧開發供水工程等幾項在建工程，建成后全市總用水量約10.20億m3，已逼近用水總量指標，可調劑的生態環境用水量額度很小[9-11]。全市水資源呈現總量匱乏、效率偏低、消耗量大的現狀，同時受黃河水量分配方案的限制，水資源開發潛力有限。水資源短缺、支撐能力不足，成為推進生態保護和經濟社會高質量發展的主要制約因素。

2 區域可利用水資源量分析

生態環境脆弱和水資源短缺是白銀市發展面對的本底條件，要解決白銀市水資源與社會經濟發展之間的矛盾，必須將節水放在首位，堅持量水而行、節水為重，抑制不合理用水需求，全面落實最嚴格水資源管理制度和節水行動方案，開展水資源消耗總量與強度雙控行動，推動用水方式由粗放低效向節約集約轉變。

2.1 節水潛力分析

白銀市作為黃河上游典型的資源型城市，形成了以工業、農業占比為重的較單一產業結構，第一、第二產業用水占比較高。按照國家最嚴格水資源管理制度規定的“三條紅線”，當前用水總量須控制在許可的10.79億m3以內，故可用水量指標只剩0.59億m3，未來10年用水增加強度每年不得超過0.16億m3。市情決定未來發展必須走“以水而定、量水而行”之路，通過節水和合理使用用水指標，協調生活、生產和生態用水。

“白銀節水，首在農業”，當地現有大中型電灌工程8處，萬畝以上灌區31處，小微電灌、井灌工程1700多處，在西北地級市中最多，農田灌溉面積達12.27萬hm2[6]。根據節水預測，至2030年，當灌溉水有效利用系數從0.55增加至0.60以上時，可節水0.50億m3；工業萬元增加值下降至40m3以下時，可節水0.15億m3；居民生活80%以上采用節水器具時，可節水0.45億m3，如此可節水1.10億m3。加上剩余的黃河用水指標，可自由支配用水量約1.70億m3，約占近5年平均用水量的18.0%。這是白銀市未來社會經濟發展有限的水資源空間，必須提高水資源的產出率，實現水權在各行業間自由流轉。

作為甘肅省黃河流域最集中的灌溉農業區，白銀市現狀有效灌溉面積約占全省黃河流域灌溉面積的1/3，農村人口人均灌溉面積2.15畝，是黃河流域平均水平的3倍，因此無論從農業灌溉總面積還是人均灌溉面積來看，白銀市都是全省黃河流域8個市州中最大的，以引洮、引大為代表的自流引水灌溉工程，以景電、興電、靖會為代表的黃河干流提灌工程群均在此分布(見圖1)，農業用水占比較大，灌溉體系比較完善，具備較大的節水潛力。根據測算，白銀市各灌區全部實施極限節水灌溉，農業節水潛力可達1.60億m3，占農業用水量的20.6%，比常規節水增加1.10億m3。按照“西控、南保、東調、中優”的水安全保障布局[12-13]，白銀市處于“中優”范圍，因此應深度挖潛和續建配套改造，實現水資源高效利用。

圖1 白銀市農業灌區分布

2.2 提升水資源利用監管能力

加強國家水資源監控能力建設項目，推動各行業積極節水，盡快實施“互聯網+水務”模式，將白銀市地表水年取水量在10.0萬m3以上、地下水年取水量在2.0萬m3以上的79個取水口全部列入監控能力建設范圍[14]，全面監控規模以上許可取用水設施，從源頭上跟蹤全市用水總量變化動態，實現黃河、祖厲河生態流量管控。通過利用礦坑水、調整種植結構、提高用水效率等綜合措施，至2030年實現平川區旱平川盆地、景泰縣平原區壓減603.0萬m3地下水超采區治理目標，白銀市地下水漏斗區見圖2。逐步完善全市水資源監測體系，加強水環境監測能力建設，建立水環境承載能力監測預警機制，利用“互聯網+大數據+人工智能”等技術與水資源監測相融合，構建信息化水治理體系。

圖2 白銀市地下水漏斗區示意圖

2.3 爭取調整黃河水量分配方案

“87分水方案”是南水北調工程生效前的黃河可供水量分配方案(方案分配河北、天津20.00億m3)。2014年南水北調東、中線一期工程已經全面建成通水，截至2021年底，南水北調東、中線累計調水500.00億m3。原有分水條件已發生了改變[15-17]，對黃河流域影響最大的中線一期工程，規劃年均調水95.00億m3(分配河南省37.70億m3，相當于人均420m3，河北省、天津市44.90億m3，分別相當于人均307m3、120m3)，在很大程度上減輕了黃河中下游流域水資源分配的壓力，緩解了省際間用水矛盾。因此應在省級層面推動新形勢下黃河水量重新分配，利用南水北調的水源置換原來黃河下游淮、海平原的引黃水量，調整黃河水量分配方案。

2.4 南水北調(西線)水資源分析

2020年開始，南水北調西線工程進行了新的綜合查勘，從雅礱江兩河口、大渡河雙江口調水進入黃河支流洮河的調水線路，壩址控制流域面積大、可調水量大。水源水庫利用在建大型水電站，淹沒區移民和宗教設施處理等問題相對較易解決，調水對生態影響較小，是西線工程規劃方案比選論證的重點研究方案。當地政府應積極跟蹤南水北調西線進程，論證和爭取所需水資源指標，緩解指標性缺水問題。

對白銀市經濟社會發展供需水情況進行預測，在考慮南水北調西線指標的情況下，至2035年，全市可供水量為11.00億m3，同時，通過農業種植結構調整、退減灌溉面積、發展高效節水灌溉、外流域調水替代水源置換等措施，實現經濟社會有效退還河道生態水量1.50億m3，河道內外水資源供需基本達到平衡[13]。

3 適應水資源條件的發展策略

黃河流域58%的水量來自白銀市以上區域[2]，全市處于沙漠綠洲交錯帶，是我國北方防沙帶的主要組成部分，阻止著騰格里沙漠南侵以及與毛烏素沙漠合攏。因此，應建立適應水資源條件的總體發展布局，首先保障黃河涵養穩定和河流健康的水源補給區、黃河上游高質量發展的綠色經濟區[18-19]。

3.1 設立黃河上游特色創新試驗區

白銀市因礦得名、因企設市，既是流域水資源貧乏、水土流失嚴重、生態環境脆弱區，又是典型的資源型城市和老工業基地、獨特的高揚程提灌區，兼具黃河上游和內陸河特征，在黃河上游具有典型代表性。作為共和國工業搖籃，在為國家建設作出重大貢獻的同時，也留下了較大的歷史環境問題[20]，一度使白銀市成為全國污染最嚴重和實行流域限批的城市之一。國務院在批復西部大開發“十三五”規劃中明確提出，要啟動實施黃河白銀段生態環境綜合治理工程。基于白銀市獨特的自然資源特征和資源綜合承載力超載的現實情況[21]，應利用蘭白都市圈和“一帶一路”節點城市等區域優勢，爭取在白銀市設立黃河上游生態環境綜合治理特色創新試驗區，國家在政策集成、生態補償、機制創新、資金整合、生態移民方面給予支持。

3.2 營造甘肅中部沿黃特色生態走廊

白銀市所在黃河流域生態環境脆弱，對過境黃河水的依存度高，地下水開發潛力小[22]，可實施北御風沙、中建綠洲、南保水土的分區治理措施。北部以景泰縣為重點，培育騰格里沙漠邊緣的人工綠洲和生態林帶，構筑甘肅北部生態安全屏障；中部依托沿黃兩岸31處萬畝以上自流灌區和提灌區形成的1100km2農業綠洲帶，實施黃河重要支流祖厲河水環境生態治理，保護好黃河及其重要支流的水生態、水環境和自然態勢，改善黃河干流、祖厲河等河川及其兩岸生態環境；南部地區(會寧縣、靖遠縣南部和平川區南部)著重推進黃土高原溝壑區梯田建設、小流域治理等固溝保塬綜合治理，增加黃河徑流補給，增強水源涵養功能，實現黃河流域生態修復，加快黃土高原水土保持生態文明示范區建設。中部和南部尤其要抓住祖厲河水土流失綜合治理被納入國家《“十四五”黃河流域生態保護和高質量發展實施方案》83項重大項目(工程)清單，全流域被列為全國第二批流域水環境綜合治理和可持續發展試點流域的有利契機，實現在甘肅中部黃河生態文明建設中的創新和突破。

3.3 建設黃河高揚程灌區節水高地

白銀市是全國著名的高揚程灌區，農業灌溉用水量占全市總用水量的87.0%。農業節水要重點實施黃河干流景電、興電、靖會提灌群系統提升工程和挖潛改造，爭取實施8處大中型灌區提升改造和現代化建設工程，加快引洮二期、甘肅中部生態移民供水等重點項目灌區配套工程；推進11處中小型灌區整合，大力發展節水農業；在大中型灌區設立灌溉試驗站，探索適宜的膜上灌、坐水種等深度節水技術，發揮好大中型高揚程灌區水土資源優勢[23]。通過水源提升、渠系改造、農業結構調整、信息化建設等措施，提升灌區基礎設施條件和現代化管理水平，建設中部沿黃灌區水資源高效利用示范帶，建成黃河流域高揚程灌區節水高地。

4 結 語

白銀市位于黃河上游干旱半干旱區，水資源短缺，水土流失面積大，是典型的資源型缺水區、西北荒漠綠洲交接生態脆弱區，現狀用水量和耗水量已接近黃河水量分配指標，水資源調劑空間有限。其特殊的區位和本底條件，決定了其在實施黃河流域生態保護和高質量發展中，水資源是最大的剛性約束，節水是首要任務，通過對白銀市區域可利用水資源量的分析可知，至2030年主要產業節水潛力約1.70億m3，占現狀用水量的18.0%，通過高揚程灌區農業極限節水，還可增加節約水量1.10億m3。在南水北調東、中線已有效調整了水資源配置的新格局下，應調整黃河水量分配指標，使供水量逐漸提升至11.00億m3，實現河道內外水資源供需基本達到平衡。未來要力爭設立特色創新試驗區，營造甘肅中部黃河生態走廊，提升水資源利用監管能力，探索適應水資源條件的黃河上游典型干旱區高質量發展之路。