山西省農業用水對水資源可持續利用的影響分析

(山西省水利水電科學研究院，山西 太原 030002)

水資源是生命資源，它是人類生存發展的基礎性物質資源，同時也是經濟社會可持續發展的重要戰略資源。目前，在許多水資源相對缺乏的地區尤其是北方地區，水資源開發利用程度已遠遠超出其水資源的可持續利用能力，使其資源與環境都面臨著極大的挑戰。山西省作為缺水大省，水資源總量位居全國倒數第二，根據山西省第二次水資源評價結果，山西省多年平均水資源總量為123.8億m3，全國排名第27位；人均水資源占有量為381m3，約為全國人均水平2200m3的1/6，排名全國第25位；畝均水資源占有量僅為180m3，約為同期全國畝均水平1700m3的1/10，排名全國第29位。山西省是農業用水大戶，2018年全省農業用水量占總用水量的55%左右。農業水資源的利用效率以及各種節水設施的綜合應用對于改善農業用水現狀是十分重要的，也可有效促進農業灌溉水資源的可持續利用。

本文在分析山西省水資源利用現狀及農業灌溉現狀的基礎上，對全省2006—2018年間農業用水資源壓力指數進行測算，分析山西省農業用水對水資源可持續利用的影響，為全面提升全省水資源利用效率和效益提供有力的技術支撐，也為水資源的可持續利用提供科學依據。

1 研究區概況

1.1 基本情況

山西地處黃土高原東翼，華北地區西部，東經110°14′～114°33′，北緯34°34′～40°43′。地勢基本為東北高西南低。全省面積15.63萬km2，約占全國總面積的1.63%。境內地形較為復雜，其中山區占全省總面積的40.00%，丘陵區占40.30%，平川盆地僅占19.70%，總體上呈現山地高原型地貌特征。在河流水系上分屬黃河與海河兩大流域，其中黃河流域面積9.71萬km2,占全省總面積的62.00%，海河流域面積5.91萬km2，占全省總面積的38.00%。山西省絕大部分地區年平均氣溫為4～13℃，無霜期一般為80～205天，大部分地區的降水量介于400～650mm之間。

2018年，全省降水量為817.18億m3，平均雨深522.9mm，全省水資源總量為121.93億m3。2018年總用水量為74.30億m3，其中農田灌溉用水量40.72億m3，占總用水量的54.80%；林牧漁畜用水量2.61億m3，占總用水量的3.51%；工業用水量14.02億m3，占總用水量的18.87%；城鎮公共用水量2.45億m3，占總用水量的3.30%；居民生活用水量10.99億m3，占總用水量的14.79%；生態環境用水量3.51億m3，占總用水量的4.73%。據2018年統計，全年全省灌溉面積2437.79萬畝，其中耕地灌溉面積2278.02萬畝，林地灌溉面積71.81萬畝，園地灌溉面積79.83萬畝，牧草灌溉面積8.13萬畝。

1.2 山西省水資源利用現狀

以2006—2018年《山西省水資源公報》為數據來源，對山西省2006—2018年間的總用水量和農業用水量進行了對比分析，結果見圖1，計算期內全省總用水量均值為68.31億m3，農業用水量均值為38.15億m3。

圖1 2006—2018年山西省總用水量和農業用水量

如圖1所示，山西省總用水量與農業用水量在2006—2018年間變幅趨勢基本一致，變化趨勢可以分為幾個階段：2006—2009年，總用水量比較穩定，且呈下降趨勢；2009—2011年，山西省用水總量急劇增加，從55.87億m3增加至74.18億m3，然后居高不下；2012—2018年用水總量變化趨勢相對較小，7年間的均值為74.01億m3，2017年、2018年有小幅下降的趨勢，但下降幅度較小。農業灌溉用水量在2006—2018年間有增加的趨勢；農業灌溉用水量從2006年的32.68億m3增加到2016年的最高值46.70億m3，漲幅達到42.9%，2017年、2018年農業灌溉用水量呈下降趨勢。2006—2018年間農業灌溉用水量占總用水量的比例平均為56%，說明總用水量的增加很大一部分是由農業灌溉用水量的增加造成的。

2 農業用水資源壓力分析

由上述分析可知，山西省農業用水比例相對較高，農業發展對水資源壓力的影響可以從三方面進行分析：?若農業用水總量在逐年減小，則表明農業對水資源的壓力在下降；?若農業用水比例逐年下降，表明農業對水資源的壓力在下降；?若農業用水效率得到提升，則表明農業對水資源的壓力在下降。因此，農業的發展與全省水資源壓力的關系，以及其是否有利于水資源的可持續利用可通過農業用水資源壓力指標來表征。

農業用水資源壓力指數的計算方法如下[2]：

RP=Wa/WS

(1)

式中：RP為區域農業用水壓力指數；Wa為區域農業用水總量，億m3；WS為區域農業可持續利用水資源量，億m3。

WS計算公式如下：

WS=40%γWTRa

(2)

式中：WT為區域的用水總量，億m3；Ra為區域計算時段內農業用水比例的均值；γ為調整系數，因不同年份降雨量不同，水資源總量是變化的，因而會在一定程度上影響農業灌溉用水量的數值，為了消除因水資源總量不同導致的對農業灌溉用水壓力指數的影響，對各年的農業灌溉用水量進行調整，即將計算期內的各年實際水資源總量除以計算期內的平均值，得到相應的調整系數；依據國際慣例，將某一區域的水資源總量的40%作為水資源可持續利用的警戒線的上限。

根據式(1)的計算結果，對區域農業水資源壓力進行分析，若壓力指數計算結果大于1，表明該區域農業灌溉水資源利用壓力較大，應采取必要的節水措施。

3 數據來源及計算結果

以2006—2018年《山西統計年鑒》《山西省水資源公報》為數據來源，對計算期間內的農業水資源壓力指數進行測算。計算期內(2006—2018年)，山西省平均水資源量為108.09億m3，平均總用水量68.31億m3，其中農業用水總量38.15億m3。全省農業用水資源壓力指數的計算結果見表1，各年農業用水資源壓力指數具體變化情況見圖2。

表1 山西省農業用水資源壓力指數計算結果

圖2 山西省農業用水資源壓力指數變化趨勢

由表1計算結果可知，2006—2018年山西省農業灌溉水資源壓力指數較高，且都超過1.00，計算期內的平均值為1.58，最高值為2016年的1.75，表明這期間農業灌溉用水量已經對農業可持續利用水量造成了較大的壓力，這對區域水資源的可持續利用構成了威脅，需引起重視。

由圖2可以看出，2006—2009年農業用水資源壓力指數基本趨于穩定，且呈下降趨勢；2009—2011呈上升趨勢；2011年之后逐步趨于穩定，且近年來有下降趨勢，但總體趨勢是上升的。

對農業用水資源壓力指數與農業灌溉有效面積的相關性進行研究，結果見圖3。

圖3 山西省農業用水資源壓力指數與有效灌溉面積相關圖

由圖3可以看出，2006—2012年間農業用水資源壓力指數基本與全省農業灌溉面積的擴大相吻合；2012年之后全省有效灌溉面積仍在逐步擴大，但壓力指數基本趨于穩定，說明農業節水灌溉技術的推廣取得了一定的成效。

4 結 論

a.通過對山西省2006—2018年間的用水總量和農業用水量進行分析，用水總量與農業用水量變化趨勢基本一致，呈增加趨勢，且計算期內農業用水量占總用水量的比例平均為56%，說明總用水量的增加很大一部分是由農業灌溉用水量的增加造成的。

b.通過對山西省農業用水資源壓力指數進行測算可知，其壓力指數較高，且均大于1.00，計算期內的平均值為1.58，最高值可達1.75，表明山西省的農業灌溉用水量已經對農業可持續利用水量造成了較大的壓力，需引起重視。

c.2006—2012年山西省農業用水資源壓力指數的變化基本與全省農業灌溉面積的擴大相吻合；2012年之后全省有效灌溉面積仍在逐步擴大，但壓力指數基本趨于穩定，說明農業節水灌溉技術的推廣取得了一定的成效。

d.盡管目前山西省農業用水資源壓力指數有好轉的趨勢，但仍處于較高值，這從一定程度上表明了農業的發展與區域水資源系統存在一定的不協調，農業水資源開發利用保護方面也存在一定的不足，水資源系統的穩定性還存在著較多的影響因素，還需進一步加強綜合管理和整治。