黄河干流宁夏段水环境承载力研究
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第3章 宁夏地区水资源条件

3.1 宁夏地区自然环境和社会经济状况

3.1.1 地理位置

宁夏位于黄河上游下段,黄河自中卫南长滩入宁夏境内,蜿蜒于卫宁平原和银川平原,至石嘴山市头道坎北麻黄沟出境,宁夏段全长397 km,占黄河全长的7%。黄河在宁夏境内呈北北东方向流经中卫市沙坡头区、中宁县、青铜峡市、吴忠市利通区、灵武市、永宁县、银川市兴庆区、贺兰县、石嘴山市平罗县和惠农区。

宁夏属西北内陆地区,位于北纬35°14′~39°23′、东经104°17′~107°39′之间,是我国五大自治区之一,首府银川市。宁夏东邻陕西省,西部、北部接内蒙古自治区,南部与甘肃省相连。宁夏疆域轮廓南北长、东西短。南北相距约456 km(北起石嘴山市头道坎北2 km的黄河河心,南起泾源县六盘山的中嘴梁),东西相距约250 km(西起中卫营盘水车站西南10 km的田涝坝,东到盐池县柳树梁北东2 km处),总面积为6.64万km2。宁夏回族自治区辖5个地级市,9个市辖区2个县级市11个县。地级市由北向南分别为石嘴山市、银川市、吴忠市、中卫市和固原市。宁夏行政分区简图见图3.1-1。

宁夏地处中国地质、地貌“南北中轴”的北段,在华北台地、阿拉善台地与祁连山褶皱之间。地貌复杂,山地迭起,盆地错落,大体可分为:黄土高原、鄂尔多斯台地、洪积冲积平原和六盘山、罗山、贺兰山南北中三段山地。平均海拔1 000 m以上。全区从南向北表现出由流水地貌向风蚀地貌过渡的特征。

图3.1-1 宁夏行政分区简图

根据自然特点和传统习惯,一般把银川市、石嘴山市、中卫市沙坡头区和中宁县、吴忠市的利通区、青铜峡市的引黄灌溉区称为宁夏北部;把吴忠市的盐池、同心两县和灵武市、中卫市的山区以及中卫市海原县的北部称为宁夏中部;把固原市的原州区、西吉县、隆德县、泾源县、彭阳县及中卫市海原县的南部山区称为宁夏南部。南部的六盘山自南端往北延,与月亮山、南华山、西华山等断续相连,把黄土高原分隔为两部分。东侧和南面为陕北黄土高原与丘陵,西侧和南侧为陇中山地与黄土丘陵。中部山地、山间与平原交错。卫宁北山、牛首山、罗山、青龙山等扶持山间平原,错落屹立。北部地貌呈明显的东西分异。黄河出青铜峡后,塑造了美丽富饶的银川平原。平原西侧,贺兰山拔地而起,直指苍穹。东侧鄂尔多斯台地,高出平原百余米,前缘为一陡坎,是宁夏向东突出的灵盐台地。

3.1.2 水文地质特点

3.1.2.1 气候特点

宁夏地处内陆,远离海洋,位于我国季风气候区,冬季受蒙古高压控制,正当冷空气南下之要冲,夏季处在南季风西行的末梢,形成较典型的大陆性气候(大陆度为52~68)。

按全国气候分区,宁夏地区属中温带干旱气候区,在宁夏农业气候区划中,银川市属于引黄灌区。影响宁夏气候的主要因素是太阳辐射、大气环境和地理条件。宁夏地区是日照和太阳辐射量充足地区,它位于中纬度地带,全年大部分时间受高空西风环流影响,天气系统也多来自西边,同时又是季风气候区,夏季东南风波及全区,带来水汽,冬季西北季风带来干冷的空气。地理因素的影响反映在地理位置和地形地势上,宁夏地处内陆,地势西南高东北低,贺兰山呈北偏东走向经过宁夏地区,对防治西北寒流风沙入侵、水汽受阻抬升等都有明显影响。在上述因子的综合影响下,形成明显的大陆性气候。宁夏地区气候的基本特征是:干旱少雨、蒸发强烈;日照时间长、太阳辐射强、昼夜温差大;冬寒无奇冷,夏热无酷暑,春季多风沙,春迟、夏短、秋早、冬长;无霜期短而多变。

3.1.2.2 水文气象特征

宁夏深居内陆,远离海洋,具有冬寒漫长、夏热短暂、春暖过快、秋凉较早、干旱少雨、日照充足、蒸发强烈、风大沙多、南凉北暖、南湿北干及气象灾害较多等特点。南北气候差异较大,是典型的大陆型气候。年平均气温在5~9℃之间,1月平均气温为-10~-8℃,7月平均气温为17~23℃。日温差较大,四季分明。宁夏降水量南多北少,大都集中在夏季。宁夏年平均降水量等值线见图2.2-1。日照时间长,一般在3 000 h左右,光热资源充足,昼夜温差较大,无霜期170 d,是全国日照和太阳辐射最充足的地区之一,特别适宜农作物及瓜果生长。

宁夏除中卫市甘塘一带为内陆河区、盐池县东部为鄂尔多斯内陆河区的一部分外,其余地区皆属黄河流域。境内黄河及其各级支流中,流域面积大于10 000 km2者仅黄河和清水河2条。宁夏当地地表水具有量少,质差,空间分布不均,时间变率大等特点。境内多年平均年地表径流量9.493亿m(3未计黄河过境水),仅占全国河川年径流总量的0.037%,径流模数为1.83×104m3/km2·a,只有全国平均值的6%,人均占有量全国最少。

图2.1-2 宁夏年平均降水量等值线图

依照1956—1995年40年资料系列计算,黄河下河沿水文站年平均入境水量317亿m3,石嘴山水文站年平均出境水量294亿m3,年平均进出境水量差23亿m3。2003—2008年平均入境水量253亿m3,年平均出境水量213亿m3,入出境水量差为40亿m3。

得黄河之利,宁夏引黄灌区引水渠排水沟纵横,北部银川平原干渠有西干渠、唐徕渠、汉延渠、惠农渠,均属季节性水流,支、毛、斗渠较多,纵横交错。渠道每年4月上中旬放水灌溉农田,9月中旬停水,10月中下旬左右至11月中下旬再次放水进行冬灌,渠系与田间灌溉入渗对地下水影响较大,潜水动态随灌期而变化。唐徕渠以东,地势相对低缓,分布有大小不等数个湖泊,湖泊水位受季节及灌溉期影响较大,夏季农灌期水位涨幅较快,停灌后水位下降明显,作为潜水溢出与农田灌溉回归水的汇集地。因此,湖泊成为宁夏反映潜水动态变化的水位计。

3.1.2.3 水文地质条件

前人依据地貌、地质构造、水文地质条件,将宁夏全境划分为区、亚区和地段三级水文地质单元。“区”依据决定水文地质条件的地质、地貌因素划分;“亚区”依据次一级地貌单元及地下水类型划分;“地段”在结合各“亚区”水文地质特征的基础上,依据亚区的水文地质研究程度来划分。根据分区原则可将宁夏划分为贺兰山(Ⅰ)、银川平原(Ⅱ)、陶灵盐台地(Ⅲ)、宁中山地与山间平原(Ⅳ)、腾格里沙漠(Ⅴ)、宁南黄土丘陵与河谷平原(Ⅵ)、六盘山(Ⅶ)7个区、21个亚区和50个地段(见图2.1-3)。各区、亚区和地段的水文质特征如下。

(1)贺兰山区 贺兰山处于银川平原西侧,北起乌兰布和沙漠、南至三关口金塔泉,面积1 888.97 km2,为一南北走向的狭长山体,主峰海拔3 556 m,山体主要由中上元古界变质岩系、古生界碳酸盐岩、碎屑岩组成,富水性不均,大气降水是基岩裂隙水唯一的补给来源。基岩裂隙水多以下降泉出露,流量20~300 m3/d,矿化度小于1 g/L。地下水类型主要为块状岩类裂隙水、层状岩类裂隙水和碳酸盐岩类裂隙水。

图2.1-3 宁夏水文地质分区略图

注:1.贺兰山水文地质区;2.银川平原水文地质区;3.陶灵盐台地水文地质区;4.宁中山地及山间平原水文地质区;5.腾格里沙漠水文地质区;6.宁南黄土丘陵及河谷平原水文地质区;7.六盘山水文地质区;8.分区界线;9.部面线位置。

(2)银川平原区(Ⅱ)位于宁夏北部,南起青铜峡,北至石嘴山,西依贺兰山,东靠鄂尔多斯台地,南北长165 km,东西宽42~60 km,面积7 295.02 km2,海拔高度1 100~1 400 m,是宁夏最低处。银川盆地为新生代形成的断陷盆地,总体走向为NNE向,新生界厚度达7 000 m,第四系最厚达1 600 m。为一巨大的第四系松散岩类孔隙水“地下水水库”。

(3)陶灵盐台地区(Ⅲ)位于宁夏东部,系鄂尔多斯高原西南隅,地表波状起伏,并伴有带状风沙堆积。主要有松散岩类孔隙水和碎屑岩类孔隙裂隙水。

(4)宁中山地与山间平原区(Ⅳ)位于宁夏中部,面积10 055.03 km2,包括卫宁北山亚区(Ⅳ1)、卫宁平原亚区(Ⅳ2)、牛首山—罗山—青龙山亚区(Ⅳ3)、香山亚区(Ⅳ4)等四亚区,12个地段。

(5)腾格里沙漠区(Ⅴ)位于中卫市西北,地处腾格里沙漠南缘,沙漠下伏为下更新统新近系、古近系和上泥盆统。上部风成沙多为透水不含水层,只有在洼地中才含水,且多和下伏地层中的潜水连成一片,主要受降水和凝结水的补给,水量、水质因地而异;下伏上泥盆统,岩性为紫红色长石石英砂岩、石英砂岩夹薄层泥灰岩,厚54.9~765 m,为碎屑岩类孔隙裂隙水,该含水层中出露的沙坡头艾泉,流量达497 m3/d,矿化度233~256 mg/L,水化学类型为HCO3-Ca·Mg型水,为低钠、低氟、低矿化的含锶饮用天然矿泉水,上泥盆统含水层地下水是本区最有开采前景的目的层。

(6)宁南黄土丘陵与河谷平原区(Ⅵ)属西北黄土高原的一部分,大部分为干旱、半干旱区,少雨多风,蒸发强烈,地表沟壑纵横,水土流失严重,苦咸水广泛分布,为宁夏最缺水的地区。面积19 402.51 km2,黄土一般不含水或微弱含水,河谷平原洼地中分布有较丰富的第四系孔隙水,如:清水河河谷平原、葫芦河河谷平原、西安州洼地、兴仁洼地等。下伏地层主要有新近系、古近系、白垩系、及前白垩系,在适宜的部位可找到水质较好的新近系、古近系层间承压水、白垩系层间承压水和岩溶裂隙水等。

(7)六盘山区(Ⅶ)包括六盘山亚区(Ⅶ1)、月亮山亚区(Ⅶ2)、南西华山亚区(Ⅶ3),组成一走向西北—南东向弧形山带,面积3 221.71 km2,该区地下水类型主要为风化裂隙水和白垩系层间水,含水层由下白垩系六盘山群三桥组砾岩、和尚铺组砂岩、李洼峡组粉砂岩等组成,表层节理、裂隙发育,由于该区是宁夏降水量最多的地区,多年平均降水量650mm,地下水补给来源较充沛,受大气降水的垂直入渗补给形成风化裂隙水。地下水径流模数大于3×104m3/(km2·a),矿化度小于1g/L,水化学类型为HCO3-Ca和HCO3-Ca·Mg,地下水中缺碘,地甲病流行。

3.1.3 社会经济状况

宁夏地处祖国西北、黄河中上游,总面积6.64万km2,海拔1 090~2 900 m。自古就有“天下黄河富宁夏”之说。东西窄南北长,地势北低南高。北部是宁夏平原,有14个县(市、区),经济发展水平相对较高。南部属于黄土高原和荒漠化草原,有8个县(市、区),以丘陵、山地为主,面积占宁夏全区的59%。这里严重缺水,生态环境脆弱,西海固被称为“苦瘠甲天下”。

2012年宁夏全区GDP达2 326.64亿元,按可比价格计算,同比增长11.5%。公共财政预算总收入完成460.1亿元,比上年增长23.9%,其中,地方公共财政预算收入完成264亿元,为预算的103.5%,比上年增收44亿元,超收8.9亿元,增长20%。全区公共财政预算支出完成872.2亿元,增长23.6%。年末全区常住人口为647.19万人。其中,男性人口为328.58万人,占50.77%;女性人口为318.61万人,占49.23%。居住在城镇的人口为327.96万人,占50.67%;居住在乡村的人口为319.23万人,占49.33%。

宁夏自然资源总体上不具有整体优势,但土地、能源具有一定相对优势,开发前景广阔。

(1)农业方面,全区现有耕地1 500多万亩,人均2.5亩以上,是全国8个宜农荒地超千万亩的省区之一,是全国4大灌区和12个重要的商品粮基地之一。大柳树水利工程建成后远期可新增灌溉面积2 000万亩;草原面积4 000万亩,是全国十大牧区之一。光热资源充足,昼夜温差大,有利于作物生长和养分积累,被国家列为“两高一优”农业示范区,农作物以小麦、水稻为主。枸杞、甘草、贺兰石、滩羊皮、太西煤被誉为“宁夏五宝”。

(2)水利及电力方面,宁夏处于黄河水能资源的富集区,建设条件和综合效益都比较好,黄河从中北部穿越宁夏12个市、县,年过境流量325亿m3,年可利用水资源40多亿 m3。已建成的青铜峡水利枢纽工程和沙坡头水利枢纽工程以及规划建设的大柳树水利枢纽工程,总装机容量可达240万kW。依托水资源和煤炭资源的优势,电力工业发展潜力很大,规划建设火电装机2 500万kW左右。宁夏已被国家确定为4个“西电东送”火电基地之一。

(3)能源方面,宁夏煤炭资源丰富,已探明储量273多亿t,已被列为国家13个重点发展的亿吨矿区之一,优质无烟煤——太西煤在国内外市场上享有盛誉。石油、天然气也有一定储量,具备发展石油、天然气化工和煤化工的良好条件,有望成为西北地区重要的能源和煤化工基地。地跨宁夏的陕甘宁盆地天然气田,已探明储量2 000多亿m3,是世界级大气田。宁夏已被国家确定为13个亿吨级煤炭生产基地之一。

(4)宁夏回族自治区成立五十年来,经济社会面貌发生了巨大变化。地区生产总值增速已连续多年高于全国平均水平。交通基础设施明显改善,高速公路通车里程达到800 km,人均高速公路里程全国第一;实现了所有乡镇1小时内上高速、所有乡镇通油路、所有行政村通公路。航空客运开通了银川至北京、上海、香港等地的10多条航线。农业和农村经济全面发展。农业结构调整取得新进展,以枸杞、清真牛羊肉、奶业、马铃薯为主的4大战略性主导产业和淡水鱼、蔬菜、牧草及秸秆饲料、优质稻麦、玉米、酿酒葡萄6大区域性特色产业的规模和效益稳步提高。工业发展迅速,已形成了煤炭、电力、冶金、化工、机械、纺织、建材、医药、食品等多门类的工业体系。县域经济蓬勃发展,银川经济技术开发区、石嘴山河滨工业园区等一批开发区和工业园区已形成特色。邮电通讯建成了覆盖全区的数字通讯微波网和移动通讯网。对外开放不断扩大。先后与100多个国家和地区建立了经贸合作关系,并在经济、文化、科技等方面开展了广泛的合作与交流。