华北地区农业用水的发展历程与展望.pdf

第31卷 第9期 2009年9月2009， 31 （9） 1493-1497 Resources Science Vol.31， No.9 Sept.， 2009 1引言 我国是个农业大国， 水是农业发展的基础。农 业供水与用水特征在很大程度上反映着区域经济 与农业状况、 水资源环境与管理水平。2006 年， 全 国总用水量为 5795.010 8m3， 其中农业用水量为 3664.410 8m3， 占总用水量的 63.2[1]。华北地区， 包 括北京、 天津、 河北、 山东和河南5省 （市） 区域， 位于 3123′ N～4237′ N，11022′ E～12243′ E 之间， 是 我国政治、 经济和文化中心， 也是我国重要的粮食 生产基地。该区主要位于暖温带年半湿润大陆性 季风气候区， 灌溉是农业高产稳产的重要保证， 农 业用水一直占主导地位。该区 2006 年用水总量为 714.110 8m3，其中农业用水占 68.3，灌溉用水占 农业用水的 81.7 [1]。本文以华北地区为研究区， 从水资源与农业用水的事实， 回顾农业用水的过 去； 考虑气候变化和节水管理， 展望农业供水未来， 研究结果对指导该区乃至中国农业可持续发展意 义重大。 研 究 区 土 地 面 积 为 53.9510 4km2， 占 全 国 的 5.6 。 2006 年 总 人 口 为 2.83 10 8 人 ， 占 全 国 的 21.5； 耕地面积为 2253.3510 4hm2， 占全国总量的 18.5 （2005） ； GDP 为 5.8510 12 元， 占全国总量的 25.5； 粮食、 棉花、 油料产量分别为全国的 24.2、 38.4和 32.4， 是我国重要的粮食生产基地 （表 1） 。华北地区水资源特点可归结为 （1） 水少地多， 水资源开发利用率高。华北地 区在水资源分区上， 大部分属于海河流域， 水少地 多， 水资源开发利用率高。2006 年中国水资源公报 显示； 该地区水资源量为 660.610 8m3， 只有全国的 2.6； 人均水资源量仅为 234m 3， 远低于 500m3的严 重缺水线。全国水资源开发利用率为 20.2， 海河 区高达 74.9。全国地表水利用率为 17.6， 海河 区为 40.6； 我国北方平原区浅层地下水开采率为 44.6， 海河区为89.4 [1]。 （2）水资源环境问题日趋严重。随着水资源开 发程度的持续趋高， 引发了诸多水环境问题， 如地 下水位持续下降， 河道断流长度和时间增长， 河流 和地下水污染加剧， 海水入侵范围扩大等， 进一步 加剧了水资源的短缺， 严重制约了华北地区的可持 续发展。 2农业用水的发展历程 从 1949 年2006 年， 基于水源环境、 用水量的 文章编号 1007-7588 （2009） 09-1493-05 华北地区农业用水的发展历程与展望 于静洁 ， 吴凯 （中国科学院地理科学与资源研究所 陆地水循环及地表过程重点实验室， 北京 100101） 摘要 农业用水特征在一定程度上反映区域经济与农业状况、 水资源环境与管理水平等。本文回顾了 1950 年以来华北地区农业用水情况。以 1980 年和 2000 年为时间节点， 可划分 3 个阶段 ①地表水为主、 粗放灌溉阶 段。农业用水量持续上升， 农业供水主要依赖地表水； ②地下开采持续增长阶段。农业用水量和比重均下降， 地下 水开采量不断增加； ③节水灌溉深入发展阶段， 用水矛盾加剧， 节水灌溉农业深化。分析华北地区农业供水情况表 明 未来农业供水将进一步紧缩。针对上述情况， 提出以下政策建议 调整作物结构； 发展综合农业节水措施； 山 东、 河南应积极开发浅层地下水资源； 污水资源化， 利用地下微咸水， 增加灌溉水源； 在城郊和经济条件好的地区， 大力发展喷灌、 微灌技术。 关键词 华北地区； 农业用水； 发展回顾； 展望； 对策 收稿日期 2009-04-17； 修订日期 2009-07-12 基金项目 科技部国际科技合作专项 （编号 2006DFA21890） 作者简介 于静洁， 女， 博士， 研究员， 主要从事水资源利用评价与管理、 水文地理、 流域水文过程研究。 E-mail yujj 第31卷 第9期 资 源 科 学 变化速率和用水特点， 华北地区农业用水大体可分 为 3 个发展阶段 地表水为主， 粗放式灌溉阶段； 地 下开采持续增长阶段； 节水灌溉深入发展阶段。 2.1地表水为主， 粗放式灌溉阶段 （20 世纪 50 年代 初期～70年代末） 20 世纪 50 年代初期～60 年代中期， 正值海河 流域丰水段， 雨量大， 水量丰沛， 引发了严重的洪涝 灾害， 给农业造成了极大的损失。此阶段水资源开 发以开发利用地表水为主， 新建了大量水库和引水 工程， 仅京津唐地区建成的大型水库就有洋河、 陡 河、 潘家口、 大黑汀、 邱庄、 于桥、 北大港、 海子、 密 云、 官厅等 10 座， 中小型水库 60 多 座， 大型水闸、 扬水站上百座 [4]， 可 控制山区流域面积的80；1965年 出现大旱， 以及后继发生的 1968 年 和 1972 年大旱， 驱动着 60 年代末 ～70 年代末的农田基本建设和以 发展引黄和开发地下水为主的水 资源开发， 农业用水量快速增长。 根 据 1997 年 、 2000 年 ～2006 年华北地区农业实际用水占全国 相应值的比重， 构建时间序列模 型， 估算出 1949 年、 1959 年、 1965 年、 1980 年、 1993 年和 1998 年的农 业用水量 （见表 2）。由表 2 可见， 1949 年 华 北 地 区 总 用 水 量 为 194.510 8m3， 占 全 国 总 用 水 量 的 18.9， 其中农业用水占全区总用 水量的 94.1， 几乎全部为灌溉用 水。1965 年农业用水总量增长到 433.610 8m3， 是 1949 年的 2.36 倍； 到了 1980 年， 农业总用水量为上升 到 598.310 8m3， 占全区总用水量的 85.5， 农田灌溉用水占农业用水 的 93.5。1949 年～1980 年间， 该 区总用水量、 农业用水量和农田灌 溉用水量均呈正增长状态， 年均增 长 率 分 别 为 4.0、 3.9 和 3.7 。 农业供水主要依赖地表水， 基本上 用于灌溉， 供水水源环境相对较好。 2.2地下开采持续增长阶段 （20 世 纪80年代初～90年代末） 1980 年和 1981 年连续两年的 大旱， 造成占地表水 90的官厅、 密云两大水库来 水锐减， 两座库容合计超过 6010 8m3的水库到了 1981 年 7 月下旬， 只蓄水 5.110 8m3。密云水库开始 只保北京供水， 不再为天津、 河北供水。随着人口 增长， 以及进入 20 世纪 80 年代逐步实施的农村联 产承包责任制， 提高了农民的生产积极性， 促进了 灌溉农业发展。与此同时， 面对干旱缺水， 也带动 了节水技术与管理等控制水需求增长的管理加强， 这一阶段， 节水灌溉设施得到了较大的发展， 农业 用水效率在逐步提高。1980 年～2000 年间， 华北地 区年总用水量由699.410 8m3增加到723.9108m3， 处 表12006年华北地区的人口、 耕地、 GDP 与粮棉油产量 Table 1Social and economic data of North China region in 2006 注 全国资料均未包括港澳台数据； 原始资料引自 中国统计年鉴 2006 [2]、 中国国土资 源年鉴2006 [3]； 耕地面积为2005年资料。 北京 天津 河北 山东 河南 华北地区 全国 总人口 （10 4人） 1581 1075 6898 9309 9392 2 8255 13 1448 耕地面积 （10 4hm2） 23.34 44.55 641.04 751.89 792.53 2253.35 1 2208.27 GDP （10 8元） 7870.3 4359.2 1 1660.4 2 2077.4 1 2496.0 5 8463.2 22 9521.5 粮食产量 （10 4t） 109.2 143.5 2702.8 4048.8 5010.0 1 2014.3 4 9747.9 棉花产量 （10 4t） 0.2 10.9 62.8 102.3 83.0 259.2 674.6 油料产量 （10 4t） 2.2 1.2 150.3 358.2 480.0 991.9 3059.4 表2全国和华北地区各省 （市） 农业用水发展情况 Table 2Agricultural water use in North China region（10 8m3） 注 全国资料均未包括港澳台数据； 原始资料引自 “中国水资源利用” [4]、 “中国农业需水 与节水高效农业建设” [5]、 “中国水资源公报” [6]； 华北地区 1949 年、 1959 年、 1965 年、 1980 年、 1993年和1998年数据为估算值。 1949 1959 1965 1980 1993 1997 1998 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 全国 总用水 1031.0 2048.0 2744.0 4437.0 5198.0 5566.0 5435.0 5497.6 5567.4 5497.3 5320.4 5547.8 5633.0 5795.0 农业用水 907.0 1799.0 2389.0 3700.0 3826.0 3920.0 3766.0 3783.5 3825.7 3736.2 3432.8 3585.7 3580.0 3664.4 灌溉用水 907.0 1799.0 2389.0 3581.0 3449.0 3606.0 3492.0 3483.0 3486.7 3372.8 3097.9 3225.6 3224.8 3305.3 华北地区 总用水 194.5 360.7 462.6 699.4 730.1 796.4 727.5 723.9 752.3 737.1 662.3 668.1 668.2 714.1 农业用水 183.1 340.3 433.6 598.3 557.6 582.7 524.8 500.3 531.1 521.5 444.0 450.9 447.3 487.6 灌溉用水 183.1 340.3 433.6 559.7 499.6 536.1 485.0 467.8 495.5 483.0 409.2 411.0 407.8 398.6 1494 2009年9月 于静洁等 华北地区农业用水的发展历程与展望 于波动上升态势， 农业用水总量则由 598.310 8m3下 降到 500.310 8m3， 呈缓慢下降态势。在地表水持续 衰减的情况下， 地下水开采量不断增加， 1994 年～ 1999 年地下水的年平均开采量为 250.510 8m3， 其中 浅层地下水占 75， 深层地下水占 25， 地下水开 采量占供水量的 60 [7] 。1980 年～2000 年间， 华北 地区总用水量、 农业用水量和农田灌溉用水量年均 增长率分别为 1.17、 -0.90和-0.90， 农业用水 占总用水量的比重呈下降态势。 2.3节水灌溉深入发展阶段 （21世纪初至今） 进入 21 世纪， 华北地区农业用水受持续干旱影 响， 用 水 矛 盾 加 剧， 节 水 灌 溉 农 业 进 一 步 深 化。 2000 年 ～2005 年 华 北 地 区 灌 溉 面 积 年 均 增 长 0.43， 有效灌溉面积年均增长 0.17， 节水灌溉面 积年均增长 3.8 （图 1） 。其中， 天津市节水灌溉面 积占有效灌溉面积的 52， 并在蓟县、 宝坻、 武清、 宁河、 静海等产粮区县重点发展低压管道输水灌 溉， 在环城郊区的设施农业种植区， 重点发展滴灌、 渗灌、 微喷灌； 塘沽、 大港、 汉沽等 3 个滨海区， 围绕 葡萄和枣树等特色种植， 重点发展管道输水与滴 灌、 渗灌等先进的节水灌溉技术 [8]。2000 年华北地 区总用水量为723.910 8m3， 占全国的13.2， 其中农 业用水占全区总用水量的 69.1， 农田灌溉用水占 农业用水的93.5。2006年华北地区总用水量占全 国 的 12.3 ， 其 中 农 业 用 水 占 全 区 总 用 水 量 的 68.3， 农田灌溉用水占农业用水的 81.8 （表 2） 。 在总用水量中， 2006 年地表水占 39.6， 地下水占 61.1。2000 年～2006 年华北地区总用水量、 农业 用 水 量 和 农 田 灌 溉 用 水 量 年 均 增 长 率 分 别 为-3.16、 -0.42和-2.60， 各项用水量出现负增 长态势， 地下水供水比重维持在60以上。 3农业供水情况 3.1地下水超采、 含水层疏干， 地下水供水受到限制 目前， 华北地区浅层地下水开发利用程度为 106.0、 深层地下水 139.0， 属于严重超采。河北 平原区浅层地下水水位平均埋深由 1980 年的 5.5m 增加到 2005 年的 14.8m， 深层地下水位以年平均 1～2m 的速度下降， 平原区已出现了 20 个地下水位 降落漏斗。2000 年～2005 年冀枣衡深层地下水漏 斗东滏阳、 南宫中心水位埋深、 沧州深层地下水中 心水位埋深年均递增分别为 5.0、 0.1和 0.5。 地下水的持续超采已导致区域含水层的疏干， 河北 地下水含水层疏干的面积已达 110 4km2， 其中浅层 水的疏干厚度一般为 10～35m， 主要分布在太行山 前及燕山山前平原； 深层水疏干厚度为40～45m， 主 要分布在沧州、 衡水一带。地下水的咸淡界面也发 生了变化， 河北中东部平原局部地区出现上层咸水 入侵下层淡水现象， 其中沧县、 阜城咸水界面下移 量超过 10m 的面积分别占该县总面积的 73.6和 90.2 [13]， 这增加了供水水质风险， 一定程度上减少 了地下水可利用量。 3.2有河皆干， 有水皆污， 农业可供当地地表水严 重不足 70 年代以来， 华北山区来水量逐渐减少， 加上 上游水库的拦截， 下游河道基本为季节性河道， 加 之 20 世纪 90 年代末期以来出现的持续枯水年景， 河道内常年无水， 出现 “有河皆干” 局面。与此同 时， 河道成了接纳和传输城市生活和工业生产污水 的通道， 导致 “有水皆污” 的态势， 水资源供需矛盾 逐步升级， 原用于农业灌溉的山区水库大多转向城 市供水， 农业可供当地地表水量减少， 地下水、 城市 和工业排放的污水逐步替代了原地表水成为农业 灌溉的主要水源。 3.3 “南水北调” 工程增加农业供水量的可能性很小 南水北调工程的建设，虽然可部分改变区域总 的供水量， 但调入的水量将主要用于城镇、 工业发 展和环境修复用水， 可能会在一定程度上改善农业 用水环境， 但不可能增加农业供水量。 上述分析表明华北地区农业的地表水可供水量 紧缺， 地下水可供水量不足， 外调水量难以利用， 因此 可以得出 研究区的农业供水总量将进一步紧缩， 农 业用水形势严峻。 图1华北地区2000年以来灌溉面积的变化 Fig.1Irrigation area in the North China region 资料来源 原始资料引自 “中国水利年鉴” [912]. 1495 第31卷 第9期 资 源 科 学 4农业用水对策 面对农业供水进一步紧缩的现实， 要稳定农业 经济， 推进农业可持续发展， 对华北地区农业用水 提出以下对策建议 4.1调整作物结构， 压缩冬小麦播种面积 1996 年华北地区耕地面积为 2351.2410 4hm2， 其中灌溉耕地占 54.7， 旱地占 45.3， 还有后备耕 地资源 63.8610 4hm2。多年平均降水量在 500～ 1000mm 之间， 在充分利用降雨和土壤水、 采取农业 综合措施的情况下， 发展旱地节水农业具有很大的 潜力。2006 年冬小麦的播种面积占粮食播种面积 的 48， 而小麦的灌溉用水量很大， 因此压缩冬小 麦播种面积是农业节水的重要途径， 尤其是在黑龙 港地区。 4.2充分利用降水与土壤水， 发展综合农业节水措施 采用节水高产品种、 秸秆覆盖保墒与 “调亏灌 溉技术” 实现农业节水， 可取得节水 100mm， 每公顷 增收 1500 元、 增产粮食 1000kg 的效益。“粮食丰产 科技工程” 开始前， 河北省优质强筋小麦品种和节 水品种单产一般不足 7500t/hm 2， 高产品种单产也不 超过 8250t/hm 2， 通过 “缩距、 增行、 减水、 调肥” 的栽 培技术， 在 10 个示范县建立的小麦高产攻关田和大 面积示范田实现了 9000kg/hm 2的高产[14] 。“调亏灌 溉” 是利用水分胁迫处理， 据栾城站的资料分析， 灌 浆期水分胁迫灌溉定额为 181mm， 节水 42.9。广 大井灌区， 应充分利用降水、 开发利用土壤水、 合理 调控地下水与农水措施紧密结合， 推广低压管道输 水等实用型综合节水灌溉技术。 4.3山东、 河南应积极开发浅层地下水资源， 发展 井灌 北京、 天津、 河北的地下水已经超采， 华北地区 已有超过 12.3的地区应该严禁再开采地下水资 源， 其中包括石家庄、 保定等城市， 北京处于适度控 制开采区。但山东、 河南引黄灌区地下水的利用潜 力还分别有 2310 8m3和 35108m3。发展井灌， 井渠 结合， 可以进一步缓解引黄灌区的用水紧张。 4.4污水资源化， 利用地下微咸水， 增加灌溉水源 加大工业和城市污水资源化的力度， 加大开发 利用地下微咸水， 增加灌溉可供水源。据估计， 华 北 地 区 2010 年 、 2030 年 污 水 回 用 量 分 别 为 41 10 8m3、 89108m3， 用 （2～4） g/L 微咸水灌溉的冬小麦 每公顷单产 3630kg， 夏玉米 4725kg； 该区 （2～3） g/L 微咸水可采量为 4010 8m3， 但其利用率仅 16.5， 尚 有很大潜力。 4.5在城郊和经济条件好的地区， 大力发展喷灌、 微灌技术 在大中城市郊区、 井灌区和蔬菜、 果树经济作 物区， 有条件推广喷灌、 微灌技术。就研究区而言， 适宜的灌溉技术的优先顺序是 管道灌溉、 渠道衬 砌、 沟畦灌溉、 膜上灌、 喷灌、 微灌、 注水灌溉、 其他 节水灌溉方式、 地面灌溉。 参考文献 （References） [１]中华人民共和国水利部. 中国水资源公报2006[R]. 北京 水利水电 出版社， 2007. 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Thus, in the future, agriculture water supply will be further tightened. According to the results above, the policy recommendations are put forward as the following firstly, adjust crop structure, and compress the area of winter wheat; secondly, make full use of precipitation and soil water, and develop an integrated agricultural measures on water-saving; thirdly, develop well irrigation in rich shallow groundwater resources region such as Shandong and Henan province; fourthly, take use of brackish groundwaterandwastewatertoincreaseirrigationwatersupply;fifthly,implement micro-irrigation technique such as sprinkling irrigation, drip irrigation in urban and the areas with good economic conditions. Key words The North China; Agricultural water use; Review and prospect; Specific suggestions 1497