宁夏引黄灌区现代化建设研究与实践
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第1章 宁夏引黄灌区发展历程

1.1 宁夏引黄灌区概况

宁夏灌区分为北部引黄自流灌区、中部扬黄灌区和南部库井灌区。2015年年末,宁夏全区农田有效灌溉总面积为882.7万亩[1],其中北部引黄自流灌区有效灌溉面积为638.0万亩,占全自治区有效灌溉面积的72.3%;中部扬黄灌区有效灌溉面积为170.7万亩,占19.3%;南部库井灌区有效灌溉面积为74.0万亩,占8.4%。2015年宁夏全区农业灌溉总用水量为61.5亿m3,农业综合亩均灌溉定额为696m3/亩;全区农业耗水量为32.5亿m3,综合亩均耗水量为368m3/亩,灌溉水利用系数为0.501。本书所指宁夏引黄灌区包括北部引黄自流灌区和中部扬黄灌区。

1.1.1 自然地理概况

(1)地理位置。宁夏回族自治区位于中国西部黄河流域上游,与甘肃、内蒙古和陕西毗邻,东西宽45~250km,南北长约465km,国土面积为6.64万km2,地跨黄土高原和内蒙古高原两个地形区,地势南高北低,地貌类型多样,自南向北分为六盘山山地、宁南黄土丘陵、宁中山地与山间平原、灵盐台地、卫宁平原、银川平原和贺兰山山地等,一般海拔在1090~2000m,境内贺兰山最高峰海拔为3556m。宁夏引黄灌区位于宁夏卫宁平原、银川平原和清水河、苦水河河谷川地以及灵盐台地,包括卫宁灌区、青铜峡灌区、扬黄灌区,见图1.1。

(2)地形地貌。卫宁灌区包括沙坡头灌区和七星渠灌区,位于卫宁盆地的中部。卫宁盆地位于卫宁北山与香山、烟筒山、牛首山之间,在构造体系上受卫宁区域东西向构造带的影响,属于新生代形成的断陷盆地。黄河的侧向侵蚀作用受到南北两侧山区的限制,形成狭长的带状河谷平原,谷底近箱形,微向东北方向倾斜。卫宁地区新构造运动以间歇性上升为主,地势呈西高东低、南高北低的趋势,地貌单元以黄河冲积平原及洪积台地为主,其次为山前丘陵及风积沙漠。

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图1.1 宁夏灌区现状分布图

青铜峡灌区包括唐徕渠、西干渠、惠农渠、汉延渠、渠首、秦汉渠灌区,主体为黄河冲积平原,其基底构造为封闭式断陷盆地类型,第四纪覆盖物厚度为1600m,主要以粉砂、细砂为主,间夹黏砂土、砂黏土透镜体,下伏沙层。灌区外缘多系全新晚期洪积物组成的新洪积扇。此外,在西干渠、秦汉渠沿线及灵武、陶乐均有以中细砂、粉细砂为主的风积盖层。

扬黄灌区包括固海、固扩、盐环定、红寺堡、陶乐灌区。其中,固海、固扩灌区属清水河河谷断陷盆地,由黄土台塬、山前洪积扇和洪积-冲积平原组成,地形平坦,集中连片,表层为巨厚的第四纪覆盖物,以壤土为主;盐环定灌区北部与毛乌素沙地相连,东南部与黄土高原相连,地形从黄土丘陵向鄂尔多斯缓坡丘陵过渡,以风沙地貌为主,兼有覆沙的梁地及黄土丘陵地貌特征;红寺堡灌区属山间盆地,地势南高北低,灌区属山间丘陵地貌区,主要由缓坡丘陵、洪积扇、风沙地、洪积平原及苦水河、甜水河的河谷平原构成;陶乐灌区位于银川平原东部、毛乌素沙漠西缘,地貌单元以黄河冲积平原及洪积台地为主。

(3)气候气象。宁夏地处中国西北内陆干旱半干旱区,远离海洋,冬季受蒙古高压控制,夏季处在东南季风带西缘,属于典型的大陆性气候,降水稀少,蒸发强烈,日照充足,风大沙多,干旱半干旱区面积约占总面积的80%。多年平均年降水量为289mm,由北向南递增,变化区间为180~800mm;多年平均年水面蒸发量为1250mm(E601),由北向南递减,变化区间为1600~800mm;干旱指数由南向北递增,变化区间为1~9,平均干旱指数为4.3。日照时间长,太阳辐射量大,除六盘山高寒阴湿区外,大多数地区年日照时数在2800~3000h,全区输沙模数为2000~12000t/km2。由于宁夏地形地貌空间差异大,降水和蒸发具有鲜明的区域特征,按照自然条件、资源特点和传统习惯,以200mm和400mm降水量等值线为界将宁夏分为北部引黄灌区、中部干旱带和南部山区3个区。

(4)河流水系。宁夏99.2%的国土面积属于黄河流域,内陆河流域面积占0.8%。主要河流有黄河及其支流,流域面积大于10000km2的有黄河和清水河2条,流域面积大于1000km2的有15条。黄河自中卫市南长滩入境,流经卫宁平原、银川平原至北部石嘴山市头道坎出境,境内流程397km,约占黄河全长5464km的7%,多年平均入境水量为307亿m3(1956—2015年资料系列)。

宁夏引黄灌区内的黄河支流主要有清水河、苦水河、红柳沟及黄河两岸诸沟,主要特点是产水量小、矿化度高、泥沙多、径流变化大。

清水河是宁夏汇入黄河的最大一级支流,发源于固原市原州区开城乡黑刺沟脑,集水面积为14481km2(宁夏境内集水面积为13511km2,甘肃境内集水面积为970km2),流域分布于原州、西吉、同心、海原、中卫、中宁6县(区),由中宁县泉眼山汇入黄河,河道总长320km。流域多年平均径流深为14.0mm,多年平均径流量为1.886亿m3。流域内苦咸水分布广,地表水矿化度一般为2.0~7.0g/L,矿化度小于2.0g/L的地表水资源量为0.655亿m3,占地表水资源总量的34.7%,苦咸水主要分布在支流中河、苋麻河、双井子沟、折死沟等。

苦水河是宁夏汇入黄河的第二大一级支流,发源于甘肃省环县沙坡子沟脑,集水面积为5218km2(宁夏境内集水面积为4942km2),由甘肃环县进入宁夏,经盐池、同心、灵武、利通4县(市、区),由灵武市新华桥汇入黄河,流域多年平均径流深为3.0mm,多年平均径流量0.146亿m3,地表水属矿化度较高的苦咸水。

红柳沟为宁夏汇入黄河的第三大一级支流,发源于同心县田老庄乡黑山墩,集水面积为1064km2,河长107km,流经同心、中宁两县,由中宁县鸣沙洲汇入黄河,流域多年平均径流深为6.1mm,多年平均径流量为0.065亿m3

黄河右岸诸沟主要有灵武市的大河子沟及平罗县的都思兔河。黄河左岸诸沟包括卫宁北山南麓与贺兰山东麓的山洪沟道,主要有滑石沟、苏峪口沟、大水沟、汝箕沟、大武口沟等,见图1.2。

1.1.2 社会经济情况

宁夏引黄灌区涉及银川、石嘴山、吴忠、中卫和固原5个地级市和18个县(市、区),2015年总人口588.31万人,占全自治区总人口的88.08%,其中回族人口205.04万人,占宁夏引黄灌区总人口的34.9%,人口自然增长率为7.7‰。随着产业结构的战略调整和城镇化步伐的加快,农村人口逐步向城镇聚居,农村剩余劳动力向第二、第三产业有序转移,农业人口呈逐年下降趋势,2015年宁夏引黄灌区县域农业总人口240.02万人,城镇人口348.29万人,城镇化率为59.2%。

2015年宁夏引黄灌区县域地区生产总值为2650.28亿元,工业增加值为1101.59亿元,分别占全自治区的95.90%、98.71%。现状耕地面积1478万亩,作物播种面积1509万亩,粮食总产量311.49万t,农民人均可支配收入9237.87元,相当于全国平均值的85.6%。2015年宁夏引黄灌区县域社会经济指标见表1.1。

1.1.3 水利工程现状

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图1.2 宁夏回族自治区水系图

(1)卫宁灌区。卫宁灌区包括沙坡头灌区和七星渠灌区,位于卫宁盆地的中部。其中,七星渠全长87.6km,最大引水能力为61m3/s,设计自流灌溉面积为30.39万亩,同时承担固海扬水同心系统、红寺堡扬水、固海扩灌灌区95万亩农田灌溉的供水任务。北干渠总长189.50km,总控制灌溉面积(宁夏部分)为99.58万亩,设计引水流量为64.0m3/s。南干渠总长38.3km,设计灌溉面积为22.2万亩(含南山台子扬水灌区17万亩),设计引水流量为12.0m3/s。高干渠为七星渠的一条支干渠,渠道全长33.0km。

表1.1 2015年宁夏引黄灌区县域社会经济指标表

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(2)青铜峡灌区。青铜峡灌区分为河西灌区和河东灌区,河西灌区现有河西总干渠和唐徕渠、西干渠、惠农渠、汉延渠、大清渠、泰民渠6条干渠及第二农场渠、良田渠、大新渠、昌滂渠、官泗渠、暖泉渠6条支干渠。河东灌区现有河东总干渠和东干渠、汉渠、秦渠3条干渠以及马莲渠、农场渠2条支干渠,灌区设计总引水能力为604m3/s,现状干渠总长1045km,砌护率为56%,各类渠道建筑物共3801座。青铜峡灌区现有骨干排水沟道26条,总长737.5km,排水能力为369.4m3/s,控制排水面积为572.7万亩。

(3)扬黄灌区。扬黄灌区由固海扬水、固海扩灌、盐环定扬水、红寺堡扬水、陶乐及月牙湖扬水组成。工程总设计引水流量为46.6m3/s,设计灌溉面积为57万亩,现状实际灌溉面积为135.14万亩,其中畦灌面积为101.76万亩,高效节水灌溉为33.38万亩。现投入运行的泵站有20座,总装机容量为101510k W;干渠、支干渠共23条,总长286km,各类主要建筑物共744座。

宁夏引黄灌区渠系基本情况见表1.2。

表1.2 宁夏引黄灌区渠系基本情况表

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续表

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1.1.4 区域水资源及开发利用状况

(1)地表水资源量。全自治区多年平均年降水量为289mm,年平均水面蒸发量为1250mm。多年平均当地地表水资源量为9.50亿m3,扣除难以利用的汛期洪水、苦咸水和预留生态基流水量6.49亿m3,全自治区当地地表水可利用量为3.00亿m3

(2)地下水资源量。地下水资源包括浅层和深层地下水资源。浅层地下水一般埋深在80m以上,降水和灌溉可以直接补给。全自治区多年平均浅层地下水资源量为23.53亿m3,可开采量为11.24亿m3,其中当地地下水资源量为2.14亿m3,主要分布在引黄灌区、贺兰山东麓地区,可开采量为1.5亿m3;引黄河水灌溉和当地地表水补给浅层地下水资源量为21.38亿m3,可开采量为9.7亿m3。这部分水量为黄河地表水和当地地表水的重复量。深层承压地下水埋深大多在80m以下,含水层顶层有隔水层,降水和灌溉地表水难以直接补给。全自治区80~300m深层承压地下水储量为120亿m3,天然年补给水资源量为7.0亿m3。由于深层地下水补给量少、水质好,主要作为城市生活用水水源。

各地级市地下水可开采量分别为:银川市3.98亿m3、石嘴山市2.60亿m3、吴忠市2.16亿m3、固原市0.74亿m3、中卫市1.76亿m3

宁夏各市浅层地下水资源量分布及可开采量见表1.3。

表1.3 宁夏各市浅层地下水资源量分布及可开采量表

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(3)水资源总量。宁夏水资源总量为11.64亿m3,其中地表水资源量为9.50亿m3,地下水资源量为23.53亿m3,重复计算量为21.38亿m3,详见表1.4。

表1.4 宁夏各市水资源量分布表

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(4)国家分配的取用水指标。国家分配给宁夏回族自治区用水指标有两个口径。一是按耗水口径。根据国务院关于黄河的“87”分水方案,在黄河流域正常来水条件下,在南水北调工程生效前,分配给宁夏回族自治区可耗用黄河地表水40亿m3,年度用水量实行按比例丰增枯减的调度原则。二是按取水口径。根据《国务院办公厅关于印发实行最严格水资源管理制度考核办法的通知》(国办发〔2013〕2号),宁夏回族自治区取水总量控制指标为:2015年73亿m3,2020年73.27亿m3,2030年87.93亿m3,取用水总量包括地表水、地下水和中水。

此外,根据黄河水利委员会《关于加强黄河取水许可总量控制指标细化工作的通知》(黄水调〔2008〕8号),泾河、葫芦河、清水河主要支流取水许可总量分别为1.3亿m3、0.7亿m3、1.0亿m3

(5)可利用水资源量。按耗水口径,全自治区水资源可利用总量为41.5亿m3,其中当地可耗用水资源量为1.50亿m3,黄河地表水可耗用量为40亿m3

全自治区取用水总量控制红线指标2015年为63.46亿m3,其中农业用水指标为55.13亿m3。2015年宁夏各市(区、局)取水总量控制红线指标见表1.5。

表1.5 2015年宁夏各市(区、局)取水总量控制红线指标  单位:亿m3

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(6)分区水资源情况。全自治区分为北部引黄灌区、中部干旱带和南部山区。北部引黄灌区当地水资源量为4.26亿m3,可利用水资源量为1.5亿m3;中部干旱带当地水资源量为1.7亿m3,可利用量为0.51亿m3;南部山区当地水资源量为5.67亿m3,可利用量为2.49亿m3

(7)水资源开发利用现状。供水量现状:全自治区供水以引扬黄河水为主。2015年全自治区供水工程年总供水量为70.33亿m3,其中当地地表水供水量为1.44亿m3,占2.05%;引扬黄河水量63.78亿m3,占90.68%;开采地下水量为5.11亿m3,占7.27%。

用水量现状:2015年全自治区年用水总量为70.33亿m3,其中农业(含生态)用水为63.68亿m3,占90.54%;工业用水为4.32亿m3,占6.14%;生活用水为2.33亿m3,占3.31%。

耗水量现状:2015年全自治区年耗水总量36.28亿m3,其中农业耗水32.49亿m3,占89.55%;工业耗水2.93亿m3,占8.08%,生活耗水0.86亿m3,占2.37%。

(8)现状农业灌溉用水水平。2015年全自治区农业灌溉总用水量为61.52亿m3,全区农业综合灌溉定额为696m3/亩,其中银川市最高,为957m3/亩;固原市最低,为150m3/亩。随着宁夏农业种植结构的大力调整和节水力度的不断加强,农业用水效率也逐渐提高,全自治区综合灌溉定额由2000年的1213m3/亩降低至2015年的696m3/亩,灌溉水有效利用系数从2000年的0.370提高到2015年的0.501。但是,与黄河流域和全国平均水平相比,宁夏现状农业灌溉水平仍然较低。