山西小麦需水量与灌溉制度
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第二节 水资源概况

一、自然概况

山西省气候环境方面,全省地处北纬中间部分的黄土高原上,平均海拔在1000m左右。由于远离海洋,距离最近的天津港海岸线有500多km,属于典型的温带大陆性气候,干旱半干旱特征明显。冬季受西伯利亚和蒙古来的寒流影响,北部降温明显,季风气候明显,四季分明,常年平均降雨量相对较少。气候冷暖适宜,年平均气温在4~14℃,既有纬度气候变化,气温垂直分异也比较明显。山西省最南方和最北方温度差异明显。春季风沙多,冬季干燥寒冷,夏季炎热、雨水充足,整年易涝易旱。由于地处华北西侧,属中国整体地形的第二阶梯中部,南部地形气候时空分布和水热状况明显好于北方。冬季温度普遍在0℃以下,整体气候温暖适宜,植被相对比较稀疏,山地纵横交错,宜林宜牧。山西省是中国中部地区重要的能源重化工基地,山西省2009年人均水资源总量是250m3。全世界极度缺水标准是人均水资源500m3,山西省人均总量只有这个标准的一半,属于严重极度缺水的地区。

统计调查结果表明,2009年山西省年降水量为779.38亿m3,其中地表水为47.67亿m3,地下水是76.15亿m3,重复计算量是38.06亿m3,总水量是85.76亿m3。与2003年第二次水资源评价结果相比较,多年平均降水量减少了15.62亿m3,降幅为1.96%;地表水减少了38.12亿m3,降幅为43.9%;地下水减少了7.85亿m3,降幅为9.3%;总水量减少了38.04亿m3,降幅为30.7%。

全省年降水量在358~621mm,四季降水时空分布不均衡,主要集中在6—9月,往往引发暴雨山洪,山区降水多,几大盆地降水少;北部地区风沙侵蚀严重,流域内水土流失严重,干旱经常性大面积成片出现,时间长范围广,缺水严重,水土保持形势严峻。植被易被破坏,山区少植物区域在雨水冲刷下易成千沟万壑形态,降水从西北和北部向东南方向逐渐增多,从东部来的湿润气流带来丰富的降水占全年降水的大部分。山区降水比平原丰富,夏季由于气温高,水循环转化剧烈,昼夜温差大,植被生长受降水多寡影响强,干旱年份多,农作物产量各年份波动较大。

山西省河流体系分别属于海河流域和黄河流域,其中海河流域面积为59133km2,黄河流域为97138km2。各分支河流众多,河流在省内向低地汇聚,裹挟大量的泥沙,季节性降水容易形成短促而湍急的山洪。海河水系大部分分布在山西省北部地区,主要有桑干河、滹沱河和漳河;黄河水系分布在全省南部和西部,主要河流包括:涑水河、三川河和昕水河(表1-4)。

表1-4 山西省主要河流基本情况

二、水资源的特点

1.水资源总量少,人均、亩均占有水平低下

山西省水资源总量约占全国水资源总量的0.5%;2009年人均水资源量不到全国人均水平的1/5,耕地面积平均水资源量不到全国水平的1/9。在这种不利的先天自然条件下,各地区的用水规模持续增长,经济社会发展与资源环境的矛盾越来越尖锐,在相当长的一段时间里,总的趋势不会发生重大的变化,水资源短缺的矛盾会长期存在。

2.常年以干旱为主,年降水量变化幅度大,各季节降水差异明显

山西省水资源特征是各年份经常连续干旱,农作物由于严重缺水导致粮食歉收,农业损失严重,人畜饮用水困难,农民和农业收入大幅度下降;城市、厂矿企业和居民生活等都受到严重影响。年内各季节降水分布不均衡,其中主要集中在夏、秋季节,主要降雨量出现在6—9月,降水集中,雨量充沛,多发洪涝灾害和山洪。春旱经常出现,严重影响粮食作物的生长发育。山西省部分站点历年降雨量的统计情况可知(图1-1),山西省各年份降水变化差值大,省域范围内情况大体类似,同旱同涝,不利于相互调剂和协助解决水资源的各项问题。

图1-1(一) 山西省部分站点历年降雨量

图1-1(二) 山西省部分站点历年降雨量

3.水资源地域差异显著

受冷暖气团的交互影响,山西省降水地域分布差异明显。山区多,盆地少。全省范围内,雨水集中在几个大山脉区,如太行山、吕梁山、五台山和中条山。省内西部少,东部多,区域降水量地域差异大。山西省典型站点(1983—2012年)多年平均降雨量及小麦生育期内多年平均降雨量见表1-5和图1-2。

表1-5 山西省典型站点多年平均降雨量及小麦生育期内多年平均降雨量表(1983—2012年) 单位:mm

续表

图1-2 山西省各地区年平均降雨量与小麦生育期平均降雨量(1983—2012年)

由图1-2可以看出,山西省多年平均降雨量基本上从北向南逐渐增加,最北部的大同不足400mm,最南部的阳城可达到600mm;各地区小麦生育期内的降雨量不足当地全年降雨量的一半,基本上也是从北向南逐渐增加,晋中小麦生长期降水量最小。

三、水资源开发利用概况

长期以来,山西省部分地区,尤其是山区交通不便的地区,存在着水资源量少、生态脆弱、开发成本高、吃水困难和日常饮用水不能达标的威胁。经过多年的供水安全工程建设,有效解决了1500多万人的饮用水安全问题,完善了灌溉区域水利建设,改善了区域生态环境,增加了有效农田灌溉,水利工程建设,减轻了雨季洪水的危害,降低了山洪等自然灾害的发生率。

21世纪前10年,山西省水资源开发利用率已经超过50%,远远高于40%高开发利用的标准,地表水开发利用率已经超过了40%,主要河流的利用率都已经很高,不少流域水资源开发已经达到极限,仅有部分小流域还有开发前景,但潜力有限。全省的盆地区域,由于工农业和人口的聚集,地下水资源的开发利用规模在不断扩大,开采强度早已超过了全国平均水平,超采地下水已经成为常态,而且朝加剧的方向发展,见表1-6。部分地、市、县工业企业高耗水产业发展对地下水资源严重超采,破坏了隔水层,形成了地下水降落漏斗,并有加剧的趋势,造成对地下水资源的根本性破坏,致使地面沉降严重,部分河湖断流或干涸,造成人类活动与资源环境的矛盾越来越突出。

表1-6 山西省地下水开发利用情况

1.占比是指地下水利用量占总用水量的比例。

2.农村生产用水指农业灌溉之外的农村生产用水,包括畜禽养殖、农村企业加工等用水量。

水利工程建设关乎山西省经济和社会发展的全局,新中国成立后,省内农田水利建设比过去有了非常大的发展,水库建设取得了丰硕成果,现有水库736座,主要有汾河水库、漳泽水库、册田水库、后湾水库和文峪河水库等,总水资源可利用量达到了53亿m3,配套了灌区的水利机械设备,对已建成的库区进行维护改造,部分地区坡地改梯田,并花大力气治理了水土流失和生态环境。对水资源开发和利用的规划必须依据山西省水资源利用发展的实际情况,山西省水利管理部门对水资源进行了总量的规划管理,因地制宜地安排了水利工程建设项目,比如万家寨水利枢纽工程,总投资60.5亿元,将黄河水引到缺水的山西省内陆城市中来,该工程建在山西省偏关县黄河口处,由水利枢纽工程、干线和连接段构成,总长度452km,预期每年从黄河调水12亿m3,每年向太原调水3亿多m3,圆满实现了对城市的持续供应水的任务,向大同、朔州等地每年调水近6亿m3。大大缓解了过境各地市区水资源短缺的矛盾,为当地经济社会发展注入了动力,并适时在沿途建设水利发电站,输水的过程实现了发电,增加了经济效益,节省了总投资费用。

在水资源利用节水技术方面,整体水平不高,部分供水设备年久失修,维护和保养成本高,工业废水重复利用率水平低,工业生产资源投入高,产出率相对较低,废水处理设备投资比例小,处理能力弱。不同水务管理机构协调能力差,不能及时有效统一管理,水资源合理使用监管还存在不少问题。

在农业节水灌溉方面,采取了讲究实际效益、加强管理的措施,实施了农业节水增效工程,在灌溉率、节水量、粮食产量等方面取得了显著的效果,节约了水资源,增加了农民收入,减少了生产性支出,提高了农业整体收益。根据各地区的农业水土条件,调整优化了作物种植结构,提高了农业产出和收入。部分耕地由传统的玉米、高粱等高耗水作物种类转变为经济效益好的经济作物等,比如苜蓿、杂交谷子等。增加了农业水利基本建设,实施节水工程,降低了地下水的过量使用,增加了农业的综合经济效益。部分县市采用了先进的水资源利用技术和设施,培养和种植良种,合理田间施肥浇水。管理上实行了责任制,统一管理水利建设和规划。山西省万亩以上灌区的统计表见表1-7。

表1-7 山西省万亩以上灌区的统计表

续表

2009年,山西省全年水资源总量达到85.76亿m3,其中地表水量47.67亿m3,地下水量76.15亿m3,年降水量为779.38亿m3。实际用水总量为55.87亿m3,按用途分类,其中农田灌溉用水31.75亿m3,工业生产用水10.53亿m3,城镇生活用水7.33亿m3,农村用水3.18亿m3,林牧渔业用水3.08亿m3,分别占总用水量的56.8%、18.8%、13.1%、5.7%和5.5%。

近年来,山西省地下水开发情况不容乐观,尤其是近些年,随着城市化和工业化的发展,资源开发规模扩大,超采地下水已经成为普遍情况,见表1-6。地下水的过度开发利用,造成地表水源干涸和枯竭,天然水循环的补给不足,加剧了水资源短缺的矛盾和问题,生态环境受到极大的影响。山西省十年九旱,属于干旱半干旱气候,平常年份缺水严重。耕地面积中以旱地为主,黄土高原上森林植被覆盖率低,水土容易流失,气候干燥、蒸发剧烈。以山地地形特点为主,坡地面积广,水土流失严重,难以广泛推广机械化农业生产,小农农业经济模式仍占主导地位,农业投入人力多,资金投入比例少,技术含量不高,农业产出效益较低。从20世纪70—80年代开始,总水资源量大致每十年下降10%,人均水资源量下降严重,相应每亩水资源量也跟着下降。能源重化工基地产业规模的扩大和产出能力的加强,对地下水的依赖越来越严重。地下水开发利用的规模越来越大,导致地下水位不断下降,地面沉降,农业干旱加剧,地下水利用工程量增加,部分现有取水供水设施报废,农业和工业总成本投入上升。