第一篇:阿克苏河流域水文特征分析报告_final
阿克苏河流域水文特征分析报告
第一小组
一、流域基本概况
阿克苏河流域位于天山中段南麓西部地区、塔里木盆地西北边缘,范围介于东经75°35′~80°59′,北纬40°17′~42°27′之间,流域面积约5.0×10km,其中境内面积3.1×10km,境外面积1.9×10km(蒋艳等,2005)。阿克苏河由托什干河及库玛拉克河两大支流在喀拉都维处汇合后称阿克苏河,全长530km,尾端在阿克苏河、叶尔羌河、和田河三河汇合口肖夹克处入塔里木河。(龚伟华等,2010)。
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图1-1阿克苏河流域水系与水文站点分布
阿克苏河流域地处欧亚大陆腹地,水汽主要来源于西风环流,降水主要集中在山区,且东部多、西部少;垂直地带分布显著,在海拔7435m的托木尔峰和海拔6995m的汗腾格里峰附近高山区,年降水量为900mm,而海拔1000m左右的地区年降水量仅为50mm左右,年降水量随高程的递增率约16.9mm/100m(何大明等,2000),具有干旱地区河川径流补给的垂直地带性和多样性的典型特征(汤奇成等,1992)。
流域地势从北向南,从西向东逐渐降低,地貌分带较为明显(沈永平等,2008)。河川径流的补给随流域高程、自然条件和降水形式的不同而不同,表现为山区以高山冰川融水、永久积雪融水、季节积雪融水、雨水和地下水补给,是径流的形成区;高山地带以高山冰雪融水补给为主;中低山地带除了有雨水和高山冰雪融水的补给外,还有少量季节积雪融水的补给和地下水的多种混合补给。平原和盆地是径流的散失区,即在平原和盆地不产生径流,因此,阿克苏河径流的分布变化实际上是山区径流的分布变化(郑金丰,2008)。
二、流域水量与水质特征 2.1径流特征
(1)水资源量
阿克苏流域地表水资源量为78.6×lOm,其中国外来来水47.8×10m,国内来水量23.95×10m,还原水量0.85×10m,无控制区径流量5.99×10m,流出流域水量32.7×10m。流域地势西北高、东南低,水汽主要来源于西风环流。降水量时空分布极不均匀,从地区分布上讲,从东向西递减,山区大于平原和盆地。从时间分布上讲,季节变化较大,夏季降水量较大,占年降水量的70%左右;年际变化也较大,最大年降水量是最小年降水量的4倍。流域天然陆地蒸发量为93.7×10m,干旱指数为11.2。
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83(2)径流年际变化
阿克苏河流域径流主要来源于山区的冰川融水和大气降水,由于阿克苏河流域内降水和气温均呈上升趋势,冰川融雪量增加,以冰雪融水补给阿克苏河流域山区径流量显著增加。图2-1是阿克苏河流域主要站历年径流变化情况,从图2-1中可以看出,沙里桂兰克、协合拉、西大桥多年平均径流呈明显的增加趋势,台兰河径流量历年来较小,径流变化也不大,而塔里木河源头阿拉尔站径流呈减少趋势,其主要原因是汇于阿拉尔站的和田河与叶尔羌河径流逐年减少。从建站开始到60年代末各代表站的径流都略有增加,70年代至80年代末是径流减少的时期,但减少量不大,进入90年代各站的径流增加显著,其主要原因是进入90年代后,气温升高显著,同时降水也增加,气温的升高导致冰川融雪量增加及蒸发的加大。沙里桂兰克站年径流最大出现在1999年,为38.4×10m;1997年是协合拉站年径流最大的年份,径流为70.0×10m;而西大桥站的最大年径流为90.3×10m,出现在1957年。经计算,年最大径流与年最小径流差别比较大,平均相差2倍以上。8
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图2-1阿克苏河流域主要站历年径流变化
(3)径流年代际变化
表2-1是阿克苏河流域主要站年代际径流变化情况,总体看来上世纪50年代是整个流域径流较少的年代,60年代至80年代径流逐渐增加,90年代是水量偏丰时期,径流增加显著。各站径流年代际变化各不相同,50年代,沙里桂兰克站、协合拉站径流最少,分别为22.0×10m和44.0×10m;而西大桥站与阿拉尔站径流偏丰,分别是65.3×10m、50.0×10m。从60年代至80年代,沙里桂兰克站在60年代增加,其后略有减少,但并不影响增加的趋势,90年代增加量最多,比50年代增加9.2×10m;阿拉尔站60年代较50年代增加0.6×10m,从70年代开始减少,90年代比60年代减少12.1×10m,减少量是60年代的23.9%;协合拉站、西大桥站和台兰站径流从50年代起持续增加,90年代增加最多,90年代与50年代相比,增加分别为10.5×10m,2.2×10m和0.9×10m。径流增加的主要原因可能是该流域内降水的增加及气温的升高导致冰川融雪量增加。
表2-1阿克苏河流域主要站年代际径流变化 8
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(3)径流年内(季节)变化
图2-2显示阿克苏河流域各水文站季节径流变化情况,从总体变化情况来看,年内的变化周期基本一致,冬季(12~2月)为径流最小时期;夏季(6~8月)是全年最主要产流时期,占年径流的60%以上,最大达80%;秋季(9~l1月)径流一般多于春季(3~5月)和冬季(12~2月),同时也是径流主要产生季节,占年径流的15%~30%;季节径流的年际变化差异比较显著,沙里桂兰克站径流的年际变化大于西大桥站,并远大于协合拉站和台兰站。上世纪5o年代是沙里桂兰克站径流最小时期,属于枯水期,印年代径流偏多,属于丰水期,70年代到80年代末,径流又处于较小时期,90年代又出现增加趋势;协合拉站和台兰站两站的径流变化比较缓和,没有大的起伏;西大桥站的径流变化也比较突出,50年代初与70年代末至80年代初这两段时期是径流的偏丰时期,90年代径流又逐渐增多,其它时期径流处在最小时期,变化不大。
图2-2阿克苏河流域各站季节径流变化
2.2丰枯水特征
(1)洪水特征
阿克苏河的两支流,北支库玛拉客河和西支托什干河。库玛拉克河以高山融雪(冰)补给为主的特点,其洪水以(冰)为主,主要集中在盛夏到初秋(7~8月);托什干河5~9月径流量所占比率较高。反映出春季节融雪对地表径流贡献较北支更突出,该河的在年内时间分布上更加广泛,夏洪与春洪都占定的比例;阿克苏河干流来水量主要集中在7~8月,洪水也集中在此时段。
图2-3阿克苏河流量的月分布
阿克苏河流域洪水的主要成因是融雪(冰),叠加有暴雨。而融雪(冰)与升温、高温天气过程关系密切,引起洪水的高温天气过程需要一定的强度和持续时间,造成阿克苏河流域高空温度急剧上升并持续的环流系统必须稳定3d以上。根据时空变化对应的原则,引起阿克苏河流域洪水的高温天气过程,其对应的环流系统主要是天气尺度系统或长波系统。洪水形成的500Hpa环流特征由以下三个方面:(1)主汛期形成混合型洪水的500hPa环流特征为:新疆高压脊稳定在天山山区中部及以东地区,5880gmp等高线北界稳定在天山上空或天山以北,西部边界在帕米尔高原以东的南疆盆地上空,中亚地区为副热带低槽活动区,环流形势相对稳定;(2)主汛期形成融雪(冰)型洪水的500hPa环流特征为:新疆高压脊向北发展且稳定维持3d以上,5880gpm等高线北界稳定在天山以北,西部边界在帕米尔高原以西;(3)春季形成融雪型洪水的500hPa环流特征为:帕米尔高原及西天山受新疆高压脊控制,稳定维持3d以上,高压脊内5840gpm等高线北边界维持在40°N以北。预报阿克苏河流域洪水时,主要抓住两类天气尺度环流系统:一是直接造成阿克苏河流域山区积雪、冰川融化的高压系统,二是为西天山山区降水提供有利背景的低值系统。
(2)丰枯水特征
阿克苏河流域年径流模比系数K值过程线反映了河流丰、枯水平,各河流丰、枯循环周期出现的时间各不相同,数量也不重复。为反映年径流多年变化的丰、枯循环周期,考虑年径流模比系数K的累积值,即将差积曲线的纵坐标表示成SUM(K-1)/Cv。差积曲线(图2-4)段反映丰水期,下降段反映枯水期。以托什干河沙里桂兰克为例.年径流变化过程可分为几个显著时段,1957~1962、1972~1976、1981~1985为枯水期,1969~1972为水平期,1964~1968为丰水期,1993年后进入丰水期。
图2-4里桂兰克年径流模比系数差积曲线
根据干旱区水资源特点和年径流丰枯等级划分标准,流域年径流枯、平、丰等级频率密度如表2-2,考虑到样本的随机波动性。除阿克苏新大河外,其余河流年径流样本系列的频率密度近似正态分布。
阿克苏河流域年径流稳定的原因决定于径流补给来源的多样性.与我国其它地区相比。年径流变差系数要小得多,特大的丰水年和枯水年出现的概率(表2-2)小,这对水资源的利用提供了良好的条件。
表2-2阿克苏河流域年径流概率分布(%)
2.3水质特征
阿克苏一塔河水系的主要污染物为悬浮物,矿化度、总硬度、氯化物和硫酸盐等,其中,悬浮物对该水系污染最为敏感。这主要和自然因素(水土流失、区域本底值等)有关:水系沿岸土质疏松,水土流失严重,加之过度开垦及粗放的农田管理模式(大水漫灌等),造成水系丰水期及阿克苏河以悬浮物污染物为主要特征,水系枯水期及塔里水河则呈水质盐碱化,并伴有悬浮物污染逐年加重的趋势。
阿克苏河流域天然水质有明显的垂直地带性分布规律和季节性变化规律,山区水质明显好于平原区水质,汛期水质好于枯水期水质。
(1)垂直地带性分布规律。一方面,沿河流自上而下水质参数的浓度随流程的增加而增加。流域内矿化度、总硬度、Cl-、SO42-等水质参数产生垂直地带性分布规律的原因,现看来有以下儿点:a.从山区到平原,由于降水逐渐减小,蒸发逐渐增加,这导致河水不断浓缩;b.河流沿程浅层地下水不断补给河流,而这些浅层地下水往往矿化度相对较高;c.河网汇流过程中,积累于地表的盐分、杂质等经雨水淋溶冲刷带入河道。另一方面,流域内河流水化学类型的垂直地带性分布规律明显,一般山区天然水质中阳离子以Ca2+为主,阴离子以HCO3-为主,水化学类型(阿列金分类)通常是CCaⅢ。平原区的天然水质中阳离子以Na+Mg2+为主,阴离子以Cr-、SO42-为主,水化学类型是ClNaⅡ、SNaⅡ。
(2)季节性变化规律。由于受水量季节性变化和不同时期水量补给来源不同等因素的影响,流域内天然水质有明显的季节性变化规律,即矿化度、总硬度、Cl-等水质参数在汛期小,而枯水期大。
总的来说,流域内的大部分河段天然水质较好,在枯水期和丰水期中均小于地表水环境质量标准(GB3838—2002)的Ⅲ类标准。
三、主要人类活动对水循环的影响
阿克苏河是天山南坡径流量最大的河流,是塔里木河流域4条源流中最大的源流和补给水量最多的河流,入塔里木河水量占4条源流的70%,占阿拉尔水文站以上3条源流的72.3%,是唯一一条常年向塔里木河输水的河流,径流量的变化对塔里木河干流的形成、发展和演变过程起决定性作用随着阿克苏河山前绿洲人口增长、一水土资源的用随着阿克苏河山前绿洲人口增长、水土资源的少。由于绿洲人类活动的影响,阿拉尔站平均年径流量由1950年代的50×108m3减少到1990年代的42×108m3。所以,研究人类活动对阿克苏河绿洲的气候及水文水环境的影响就显得尤为重要。
3.1绿洲土地利用变化
根据苗立志对阿克苏河流域年和年遥感解译的土地利用调查表3-1结果分析可以看出,阿克苏河流域土地利用类型以农用地包括耕地、林地和牧草地和未利用地未利用土地和其它土地为主,两者分别占总土地面积的和以上。
土地利用变化在一年期间面积呈上升趋势的有水浇地、林地、城市、水库水面、沼泽地、沙地和河流水面,其中沙地、林地和水浇地增长幅度最大呈下降趋势的有旱地、天然草地、农村居民点、独立工矿用地、盐碱地、裸土地、裸岩石砾地、湖泊水面和滩涂,以天然草地和裸岩石砾地减少幅度为最大。
1990-2002年阿克苏地区耕地面积净增加855.36km2,耕地比例由1990年的9.7%增加至2000年的11.4%,主要是水浇地的增加,增幅达到18.3%,而由于沙漠化加重,旱地减少了30.4%同时,随着社会经济水平的发展,城市化进程的加快,城市而积扩大了33.9%。城乡建设用地迅速增加,相应的农村居民点减少,反映了人为干预、影响生态环境的范围和强度越来越大。2000年林地面积达到而,是年林地面积的倍还多,其原因是各级政府采取有力措施保护森林资源、大力提倡植树造林新增加林地主要由天然草地、盐碱地、沙地、和滩涂等类型转化。
在1990-2002年的10年内,阿克苏河流域水利设施用地面积增加了50%还多耕地以平均每年1.66%的速度增长,水利设施用地和其它土地平均每年增加5.17%和0.67%;牧草地、居民点及独立工矿用地和未利用土地都在减少,平均每年分别减少0.40%、0.51%和0.28%;在所分析的土地利用类型中,林地的变化速率最大,平均每年增加11.58%。总之,人类干预是引起阿克苏地区土地利用变化最主要的原因。
表3-1阿克苏河流域土地利用变化
3.2绿洲耗水
干旱区绿洲是由人工灌溉系统(灌溉地)和自然生态系统(非灌溉地)构成的复杂系统,为了维持绿洲的稳定,需要一定的耗水量和耗水水平。雷志栋等的研究结果表明,阿克苏河绿洲面积为,12061km2年耗水在55.22×108m3,单位耗水458mm,其中灌溉地686mm,非灌溉地416mm,在阿克苏绿洲耗水结构中,灌溉地是耗水大户,工业生产和人们生活水平较低,其耗水在总耗水中的比例较小(表3-2)。
表3-2阿克苏河绿洲分类年耗水量
自20世纪50年代以来,随着气候变化,阿克苏河流域天然来水量呈明显的增加趋势,年代平均来水量从20世纪50年代的69.81×108m3,增加到21世纪初的96.92×108m3,年平均水量增加了27.11×108m3,但随着绿洲开发及经济发展,阿克苏绿洲区间耗水量也有很明显的逐年增加趋势,下泄水量占来水量比例大幅减少,表3-3。阿克苏河区间耗水大量增加,下泄水量少,虽然有因来水量增大,区间下渗等自然损失水量增大的原因,但主要原因还是近年来源流区大量开荒扩大耕地面积增加了灌溉用水量。
表3-3阿克苏河绿洲年代平均水量/×108m3
3.3绿洲人类活动强度
张勇等对阿克苏地区耕地变化分析及驱动因子研究表明,在1978-2000年间人类活动对耕地变化的贡献率为93.71%,说明在阿克苏绿洲地区人类活动对耕地变化的影响是十分显著的。绿洲的人类活动强度也可以通过主要的农业生产来反映,绿洲区的粮食产量可以代表其人类活动的强度。从图3-1可以看出,随着阿克苏绿洲开垦面积的扩大,科学技术支持的加强,粮食总产量从1980年的41×104t增加到2000年的111×104t,增加了150%,说明人类活动强度大大增加。
图3-1阿克苏河绿洲粮食总产量
3.4人类活动对径流的影响
阿克苏河是一条以雪冰融水补给为主的河流。中亚天山区冰雪融水和降水主要集中在5-9月份如表3-4所示,各站年内的径流量变化周期基本一致,夏秋两季径流量占全年径流量比重最多,可达75.9%-86.2%;昆马力克河夏秋季径流量占全年比重最高,阿拉尔次之,阿克苏河最少。阿克苏河两条支流(协合拉站和沙里桂兰克站)的冬季(12~2月)径流最小,占全年比重约5%,但西大桥与阿拉尔站的春季径流最小,冬季径流量处于第二位其主要原因是由于阿克苏河山前绿洲区耕地面积扩大,春季人为大量引水造成春季径流比重小于冬季,特别是年在阿克苏河上修建了塔里木拦河闸,到3~5月完全切断了河水,引向灌区,闸下只有少量回归水流向阿拉尔。表3-4阿克苏河多年平均径流年内分配(%)
由于区域社会经济的长足发展,伴随着农业生产规模的扩大,水资源消耗量在不断增加。阿拉尔站的多年变化时序分析表明表,该站年径流量呈递减的趋势,且径流量下降的速率在增大。另外,阿拉尔站年径流量的减少还与塔里木河另外两条支流——叶尔羌河与和田河来水量减少有关。阿拉尔站20世纪90年代年平均径流量比年代减少了9.10×108m3,减少量是年代的17.64%。
表3-5年均径流量年代际变化(108m3)
3.5人类活动对水质的影响
阿克苏河流域天然水质有明显的垂直地带性分布规律和季节性变化规律,山区水质明显好于平原区水质,汛期水质优于枯水期水质。托什干河库玛拉克河两河河源至阿克苏西大桥站的河段天然水质较好,阿克苏河西大桥站至下游伊玛帕夏水文站(新大河中断)水质次之,阿拉尔站水质最差。从托什干河、库玛拉克河经阿克苏河至塔里木河自上而下4个水文站多年平均矿化度变化为:沙里桂兰克为0.287g/L,协合拉为0.256g/L;西大桥为0.354g/L;阿拉尔为2.766g/L。
位于阿克苏河上游的西大桥站水质矿化度年际变化不大(图3-2),矿化度维持在0.305g/L左右,水质良好,水体内溶解盐主要来自山区风化物。源流区河水矿化度程度低,水化学组成中阴离子主要以HC03-为主,其次为SO42-和Cl-;当河水进入干流后,水化学类型发生改变,阴离子以Cl-为主,其次为SO42-和HC03-,多形成Cl.SO4·HC03-Na.Mg型,枯水期农田排水增加形成Cl.SO4-Na型,从而对河流水化学变化规律产生影响。阿拉尔20世纪60年代初、中期只有在枯水期河水矿化度超过1.0g/L,但至70年代中期河水水质开始明显恶化,80年代中期河水矿化度有8-9个月大于1.0g/L,2个月超过5.0g/L;90年代不仅有9个月大于1.0g/L,且有3个月矿化度超过5.0g/L,水质明显盐化(图3-2)
图3-2西大桥和阿拉尔站1982-2001年枯水期河水矿化度变化
多年的监测结果表明,西大桥站水质在各时期均为I级清洁水质:阿拉尔站在枯水期为V级重污染水质,丰水期为Ⅲ级轻污染水质,平水期为Ⅳ级中等污染水质造成河水矿化度不断升高的原因,主要是人为活动使水盐平衡关系改变。阿克苏绿洲在解放前很少农业开发,河水基本不受到人为干扰,处于自然状况下,水质良好解放后阿克苏绿洲是重点农垦地区,所开垦土地大多为盐渍土,1.0m土层平均含盐量达1.5%~5%。1965年以后,随着排水系统的健全,种稻压盐的推行,耕地中脱出的盐分随着各级排水渠进人塔里木河,成为地区总排干,河水矿化度不断增加。塔里木河阿拉尔段枯水期矿化度由1960年的0.67g/L,增加到1977年的1.91g/L,1985年2.47g/L,1991年3.20g/L,2000年5.27g/L,呈显著的增加趋势。
阿拉尔垦区以上接纳的农田排水6.56×108m3,由这些排水带人盐分高达340×104t,由于受水量季节变化和不同时期各种水量比重不同的影响,流域内的天然水质有明显的季节变化规律汛期小,枯水期大。河流水化学特性随季节变化十分明显,水量主要集中在丰水期,河水矿化度与流量关系密切,7~8月丰水期月均流量在400~620m3/s,河水矿化度0.72~1.17g/L。特别是8月份,流量超过600m3/s,矿化度低于1.0g/L;9~11月洪水过后,流量减少到50~200m3/s,矿化度随之升高至2.0~4.5g/L;12月至翌年2月,河水流量保持在15~50m3/s,农田排水减少,河水封冻,河水流量增加,矿化度降低。3~6月上旬,上游春灌引水增加,淡水补给减少,河道几乎全是农田排水和地下回归水,为一年中枯水时期流量减少到4~30m3/s,河水矿化度上升到3~6g/L,是一年中河水矿化度最高的时期。塔里木河在上游成了上游灌区的总排干,所有农田排水都泻人其中,以致造成阿拉尔矿化度最高。
COD(化学需氧量)是水体中进行氧化过程所消耗的氧量,作为水体有机污染物的指标,化学耗氧量越高,表示水中有机污染物越多。水中有机污染物主要来源于生活污水或工业废水的排放、动植物腐烂分解后流人水体产生的西大桥和阿拉尔的呈逐年增加的趋势图3-3,西大桥站由1982年的0.70mg/L,增加到2001年的1.51mg/L,符合II类水质标准;阿拉尔站由1982年的1.73mg/L增加到2001年的2.71mg/L,符合III类水质标准而阿拉尔站相对于西大桥站并未有显著的增加,增量为1.0mg/L左右,说明生活污水与工业污水在水质污染中并未占主导地位。
图3-3西大桥和阿拉尔站1982-2001年河水变化
3.6人类活动对地下水埋深的影响
新疆平原地区的地下水主要依靠地表径流入渗补给,地表水入渗的补给量占平原地下水总补给量的78.5%,这里气候干旱,降水对地下水补给意义不大。近几十年来,由于人类活动加强,改变了地表水的地域分配,从而影响到地下水的补给,使地下水的水位和水质发生了变化。
在平原绿洲灌区内,地表水转化成地下水除自然河道渗漏外,还有渠道渗漏、平原水库渗漏和田间灌水渗漏。这些人渗水量使原有的地下水平衡状况被打破,从而改变了水文地质条件,这在阿拉尔垦区表现更为突出未开垦前,地下水位多在4~6m;开垦后,农业生产大量引用河水漫灌,加之很少开采地下水,导致地下水位抬升,埋深一般为1~3m,属地下水浅埋类型。地下水与塔里木河的关系是季节性互补关系,丰水期河流水位高于地下水位,河水补给地下水枯水期河流水位低于地下水位,地下水补给河流区内总干渠、干渠、支渠、斗渠、农渠,渠系分布密集且线路长,各级渠道纵横交错,构成了较为密集的渠系网,由于大部分渠道未采取防渗措施,加之灌区引水量大,渠道渗漏也成为阿克苏河绿洲地下水的重要补给来源之一。
在阿拉尔生态监测站的监测区内布置有地下水动态监测井,位于阿克苏河、叶尔羌河、和田河三河汇合口的塔里木河起点肖夹克下游,地理位置8059’E,4032’N,距河北岸距离分别为:N1井50m,N6井10500m,NCl井16000m,井深均为15m。一般来说,距河床越远,地下水位越深。对监测区各监测点资料(1995~2005年)进行统计分析可以得出,N1井距河岸较近,受河水水位影响最大,属于水文型地下水位年内变化在20.9~21.5m之间,受汛期(6~9月)河道来水影响,地下水位抬升。N1井地下水水力梯度较平缓,地下水埋深变化幅度较小,在2.23~2.80之间波动,变幅0.57m。位于农田附近的井属灌溉型,地下水位波动较大,在24.9~26.1m之间,最高地下水位多出现在3月、4月、11月12月,这与3、4月为集中春灌区,11、12月为集中冬灌区,灌区引水量大,入渗补给强烈密切相关,9、10月间为作物收获期,11月为集中冬灌区,灌区引水量大,致使地下水位抬升。N6井地下水水力梯度较大,加之地处农业灌区灌、排渠系统发达,地质结构有利于排水,地下水埋深变幅较大,为1.27m,在1.08~2.35m之间波动。NCl井因地处荒漠区,距农田较远,加之补排关系差,动态变化的峰值较缓月滞后于灌溉高峰期,表现为距耕地越远,受灌区灌溉引水影响越小,峰值滞后时间越长,使得年地下水位变化较平缓,全年起伏不大,地下水位变幅最小,在27.8~28.2m之间波动NCl井地下水力梯度平缓,径流微弱,地下水埋深年变幅最小,在2.21~2.48m之间,变幅为0.27m。3.7人类活动对地下水盐的影响
阿拉尔灌区,气候干燥,蒸发强度大且分布有大量的耕地,流域各种沉积物和土壤中的盐分含量普遍高。盐源充足,地下水埋深浅,地表蒸发强烈,作物对地下水的蒸腾作用也比较强烈,因而地下水的蒸发、蒸腾成为区内地下水的主要排泄方式之一。蒸发排泄的缺点是只排泄水量不排泄盐分,已造成地下水分消耗,盐分积累,土壤盐渍、板结。
水资源利用不当,引起地下水位上升,是造成土壤次生盐渍化的根本原因。渠道渗漏大,渠系利用率低,仅有12%左右的渠道进行过防渗,渠道利用系数0.42。灌溉技术落后,地区毛灌溉定额23025m3/hm2,是全国毛灌溉定额的2.32倍。重灌轻排,灌排失调,排下灌,使下游灌溉水质恶化。平原水库渗漏,土地利用不合理,使绿洲生态系统良性循环破坏,加速了盐渍化发展。区内盐碱地面积746.75km2,占总面积的12.85%,土壤盐渍化现象严重。在荒漠区,远离农田、河道的1.0m层土壤含盐量最高,达6.01mg/100g,受人类影响最小;而处于农田灌溉渠,1.0m土层土壤含盐量为2.17mg/100g,受人类影响最大。在距河道较近,1.0m土层土壤含盐量最低,仅为0.95mg/100g。
阿克苏河是建国后重点农垦地区,所开垦的土地大多是盐渍土,一般1.0m土层含盐达到2-10mg/100g,经过多年的挖排、压盐、冲洗,大部分耕地盐分含量降至2mg/100g以下。大部分农田排水通过排水渠最后排入塔河。据调查,塔河上游阿克苏河灌区(包括阿拉尔和沙井子灌区)主要排水干渠年排人塔里木河的水量约6.54x108m3,排水渠水矿化度年平均为2.28-9.57g/L。
阿拉尔灌区内地下水pH值介于7.0-8.6之间,呈弱碱性。地下水径流类型为流畅型,水量交换频繁,灌、排渠系发达,近河道段地下水水质较好距排泄区(塔里木河)较远的各井,地下径流类型为缓流型,水量交换缓慢,水力梯度平缓,蒸发强烈,水分流失,往往引起盐分积累,使地下水水质较差。灌溉期及洪水期地下水矿化度较低,pH值较稳定,其它时间起伏变化。从时间土看,地下水矿化度多数情况下春季较大其次是11月和7月,主要是因为春冬灌期和主讯期(作物生长期),地下水埋深较小,潜水蒸发较强烈,地下水盐分浓缩,使地下水矿化度升高。
四、水资源开发利用中的存在的问题 4.1水资源供需矛盾仍然十分突出
自治区塔管局在2001年制定塔里木河流域限额用水分配计划指标时,阿克苏市现状年(1998年)灌溉面积偏少14.18万亩,按当年全市综合毛灌溉定额832立方米/亩计算,全市限额用水分配计划指标偏少11797.76万立方米,致使阿克苏市14.18万亩农田无水可供。
根据2005年8月经自治区水利厅批准的《阿克苏市地下水资源开发利用规划报告》分析计算,到2015年,全市总需水量将达到87118.3万立方米(其中:农业灌溉需水量69077万立方米,工业需水量7524万立方米,城乡居民生活需水量2303.3万立方米,牲畜需水量329万立方米,人工生态需水量7885万立方米),而现状可供水量仅73780.67万立方米(其中地表水限额用水指标68646万立方米,地下水可供水量5134.67万立方米),通过供需平衡计算后,全市缺水13337.63万立方米,水资源的供需矛盾十分突出。
4.2灌区水利工程设施滞后,灌溉水利用率低
阿克苏市自建国以来至上世纪80年代末,通过全市各族人民的共同努力,修建了大量的水利工程设施,形成31893.85万元的水利固定资产,在一定程度上改善和提高了灌区灌溉条件。进入上世纪90年代后,由于水利工程建设的投入严重不足,水利工程年久失修,工程设施老化损坏,长期带病运行,致使水资源的合理配置和高效利用无法实现,造成水资源的无效浪费。目前,全市综合毛灌溉定额平均为744m3/亩,渠系水利用系数0.50,灌溉水利用率也比较低,仅0.42。
4.3冬季用水管理粗放,浪费严重
由于冬季用水水价低廉,按半价收费,所以灌区各用水单位视冬水为冬闲水,不用白不用,故乐于传统的漫灌、串灌等灌溉方式,灌水定额居高不下,且重复灌溉率高。据统计,阿克苏市冬灌灌水定额一般在350m3/亩左右,比正常灌水定额要偏高113m3/亩左右;冬灌过的白地开春以后再灌的重复灌溉率一般在55%左右,比正常重复灌溉率偏高30%左右。这样的灌溉方式既达不到有效的灌溉木目的,而又造成水资源的大量浪费。
五、应对措施与建议
根据阿克苏市水资源优化配置的结果表明,阿克苏市在“十二五”期间缺水9502万立方米。要破解阿克苏市水资源短缺而制约经济社会发展这一难题,全面推进节水型社会建设和有效利用水资源是实现阿克苏市经济社会可持续发展的关键。
一是要以科学发展观为指导,充分考虑水资源和水环境的承载能力,以节水求发展,以量水定结构,进一步完善用水总量控制和限额用水管理相结合的用水管理制度,建立政府调控,市场引导,公众参与的节水型社会建设制度体系,并根据阿克苏河流域管理局所下达的用水指标,从源头控制总用水量,按照各用水户的初始水权及水资源配置指标配水,实行节水有奖、超用加倍收费的用水管理制度,不断提高水资源管理水平,引导全社会节约用水。
二是要大力提高工业节水水平。工业节水要从水资源承载能力和可持续利用目标出发,在产业结构调整过程中注重发展节水环保型产业,重点是限制高耗水产业,关闭水资源消耗高而又污染严重的小型企业。与此同时,还要推广生产行业节水技术改造,实现产业升级和传统产业的新型化,大力推进电力、冶金、化工、造纸等高耗水行业的节水技术改造,大幅度降低工业万元产值耗水量,提高重复利用率。到2015年,通过节水改造和调整产业结构,将全市工业万元产值的用水量由209m³下降到150m³以下,使工业重复利用率达到85%以上。
三是要拓宽融资渠道,加强水利工程建设的力度,提高水资源的优化配置能力。阿克苏市可利用水资源虽然呈递减趋势,但灌区内部还有一定的潜力可以挖掘。据统计,阿克苏市灌区内部尚有干渠25.2km,支渠122.4km,斗渠1066.7km,农渠1968km未进行防渗衬砌和5353座水工建筑物老化损坏,造成水资源的无效浪费。因此,阿克苏市应把渠道防渗,建筑物配套,土地平整和普及滴灌、喷灌等高效节水技术作为节水型社会的首要工作来抓,继续利用塔里木河流域综合治理的有利契机,争取塔河项目专项资金,压缩市、乡两级财政开支,千方百计地增加对渠道防渗、工程配套、土地平整、滴灌等节水工程建设的资金投入,使渠系水利用系数由如今的0.5提高到0.58,阿克苏市每年便可节水13256.56万m³(其中滴灌工程可节水7222.48万m³),可满足12.74万亩农田灌溉用水的需要,同时,还有3754.42万立方米的水量可作全市工农业和城镇生活用水的调节水源。
四是要按照社会主义市场经济要求,在水资源初始水权明晰的基础上,根据各用水户对水资源的需求程度和利用效率、效益大小,实施水资源在不同用水户之间及一定时期内相互转让,并利用市场加以微观配置,使水资源的利用方向从低效益的经济领域转向高效益的经济领域,水资源的利用模式从粗放型向节水型转变,不断提高水的利用率。
参考文献
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第二篇:石羊河流域治理经验分析
石羊河流域治理经验分析思考
摘要 :针对石羊河流域治理的现状,分析石羊河流域治理过程中,应注意的问题,使石羊河流域重点治理规羽顺利 实施 .确保 流域重 点治理 目标的 实现
1、流域概况:石羊河流域位于甘肃省河西走廊东段,乌鞘岭以西,祁连山北麓。东南与白银、兰州两市相连,西北与掖市毗邻,西南紧靠青海省,东北与内蒙古自治区接壤。石羊河是甘肃省河西走廊三大水系之一,流域总面积4.16 万km 2,不合理的生产生活活动对生态环境造成了极大的破坏,导致石羊河流域生态环境持续恶化,严重地制约了经济和社会的可持续发展。据统计,民勤盆地绿洲面积减少了289km,土地沙漠化、盐碛化进程加快,地下水位下降、矿化度上升,其北部湖区生态已十分脆弱,面临消亡威胁,“ 罗布泊”景象已经局部显现,严重危及当地居民的生存,部分群众已失去生活基本条件,不得不移居他乡。[1]
2、生态环境现状及分析
2.1 土地 荒漠化 过 程加剧
由于石羊河流域地形复杂,地势南高北低,由西南向东北倾斜;地质构造复杂,主要包括北祁连山褶皱带、永昌隆起、阿拉善台隆、断裂等不稳定地质构造;
石羊河流域岩性基本 以砂岩、砂砾岩、泥岩、砂土、粘土等非 坚硬岩石为主,特别流域下游民勤属于冲湖积、湖积、洪积和
风积沙层地质。在如此自然条件之下,加之水资源的不合理利用,大规模 的开发建设,忽视 了水 土流 失的防治 ;在 陡坡开 荒种 植农作物,造成水土流失发 生;滥砍乱伐,铲草 皮、烧 生石灰,加剧水 土流失的发生 ;过度放 牧,导致 了草场资源 的严重退化,由此也引起 了严重的水土流失。近年来石羊河流域滑坡、泥石流、水土 流失和盐 渍化等地 质灾害 越来越严 重,特别是地处流域下游的民勤县是世界上荒漠化和沙化危害最严
重的地区之一,可耕地逐年减少,荒漠化进程和生 态 环 境 破 坏十分严重。近年荒 漠 化 进 一 步 扩展石羊河流域武威段各类荒漠化土地总面积达 221.9万hm 2,占全市国土面积的67.2 1%。由此可见 荒漠化已成为 制约地方社会经济发展的重要因素,经济的可持续发展受到 了严重影响。
2.2 水资源严重不足、地下水过量超 采、水文状况不断恶化。石羊河流域是我 国西北 内陆河 流域人均水资
源最少的地区,水资源匮乏,人均水资源不到 750 m,水资源承载压力 巨大。石羊河流域可利用水资源量17 .62亿 ㎥。,主要由流域自产水资源和外流域调入水资源两部分组成。全流域多年平均自产水资源量 16.6 1亿㎥,其中地表水资源总量 15.61亿㎥,主要产于祁连山区,河流补给来源为山区大气降水和高山冰雪融水;与地表水不重复的纯地下水水资源总量为 1.0o 亿㎥,由石羊河流域降水、凝结水补给,沙漠地区侧向流入,以及祁连山区侧向补给 三部分组成。从 20世纪60年代以来,由于气候变化和人类活动,使我国北方气候处于更加干旱的状况下,更加剧了石羊河流域干旱的趋势。以前 石羊河 流域许 多地方 的孔隙承压水 都可 自喷,7O 年代 以来大量 开采地下 水,储 存资源 迅速消耗,全流 域除红水河 尚有少量 泉水外,其余
泉水全 部消失,泉眼尽 皆干枯。根据近20 a 实测 资 料对 比 分析 : 武威南盆地地下水位平均下降 6~ 7 m,下降速率 0.3 1 m / a; 民勤盆 地地 下水 位平均下 降 1O一12 m,下 降 速率 0.57 m / a .最大 下降幅度 16 m ;昌宁盆 地平均下 降 5-6 m,下 降速 率 0.26 m / a。[2] 石羊河流域水资源短缺的根本原因在于水资 源短缺而导致的生态环境脆弱和水资源的过度开发利用.从自然因素来看,石羊 河流域地处我国西北干旱半干旱区,蒸发量旺盛、降水量稀少、植被覆盖率低,其生态环境的脆弱性是在地质历史时期形成的,且随着陆海结构、纬度地带性、地貌格局的变化早已孕育形成。从人为因素看,主要有上中游水资源开发利用 过度,造成地下水位急剧下降;流域内过度开发和放牧,造成林农、林牧和林矿之间矛盾突出 ;以及水资源分配失衡、盲目开发利用土地 ;石羊河流域水资源污染、地下水开采严重和草场过牧、人口的过快增长等石羊河流域深居大陆腹地,亩均水资源量300 m,仅为全国的1/ 5。缺水以成为制约石羊河流域经 济和社会 可持续发展 的主要 因素,也是生 态 环 境 日益 恶 化 的 主要 原 因
2. 3 上 游 祁 连 山产 流 区 植 被 破 坏 严 重,水 土 保 持 和 涵 养 水源 能 力 降低 祁连
山的森林植 被和高山草地是石羊河流域水源涵养 区。由 于人 口增 加,人为 砍伐森林,过度 放牧,开矿 挖药 和开荒种 植,造 成林农、林牧、林 矿矛
盾突出,致使林地减少,草场退化,植被覆盖率降低,水 源涵养能力持续下降。祁连山灌木林下线比 50 年代上 移 40m,30%的灌木林出现草原化和荒漠化。山区
近1 500 km 2 的林 草地 被垦殖。水 源林 仅存 不足 550 lun2,现 有乔木林 644 km
2、灌木林 1 832 km,山区的植被覆盖率只 有 4|D%左右。祁连山灌木林线的上移和灌木林 的草原化、荒
漠化,造成 的结果 是保 水 能力 减弱,调 节 功能 降低,水 土 流 失面积增 大。.4上下游用水矛盾尖锐,中 游 地 区 灌 溉 农 业 规 模 过 大。水 资 源 配 置 不 尽 合 理。耗用 水 量 严 重 挤 占下 游 生产、生 活 和 生态 用 水
石羊河流域水资源的形成、分布、转化等水循环过程,受
地质构造的制约,形成 明显的中游盆地(南盆地)和下游盆地(北盆地)系列。河流出山后大部分水量被蓄引到中游盆地
洪积扇强透水带灌 区。
目前,该流域水资源开发利用明显过度。据陈隆亨等在《 河西地 区水土资源及其合理 开发利用中分析计算,流域内水资源总量为 15.39 亿 m,总水 资源的最大可能利用率为 75.70%,则最大可能利用 的净水量 为 11.65 亿 m。扣除人畜等生活用水量 0.50 亿 m、工业用水量 1.31 亿 m,则净可用于农林业 的水量为 9.84 亿 m。按照净耗水 定额 300 m / 亩计,最大可能灌溉面积为 327.97 万亩。据航 片判读分析,90 年代初流域内的灌溉面积 已达 500.60 万亩,超过水资源最大负担 面积达 172.60 万亩,至 2003 年底,超 载面积远大于此,这些超载面积靠超采地 下水来满足作物的
用水需求,致使地 下水开采量逐年增加。[3] 由于南盆地过量开采地下
水,使下游河道泉水溢出量逐年减少,水 资 源 配 置 不 尽 合 理。中上游耗用 水 量 严 重 挤 占下 游 生产、生 活 和 生态 用 水
2. 5 人 口压 力 过 大
石 羊 河 流 域 位 于我 国 西 北 内 陆
河 区河 西 走廊 东端 .流域 面 积 4 .16 万 km 2。流 域 行政 区划 主要 包 括 武 威、金 昌、张 掖三 市 的 凉州、民勤、古 浪、天 祝、永 昌、金 川、肃 南 等 7 个 县(区)及 白银 市 的一 角 2 1 世 纪第 一 个 10 年 的中期 . 流域总人口 226.89 万人 .其 中农 村 人 口 153.5 万人。地 区生 产 总 值(G D P)138.45 亿 元 . 粮 食 总 产 量
113.23 万 t。石 羊河 流域 水 资 源 总量 16.59 亿 m,但 在 治理 前 .全 流域 用 水 总 量 已 经 达 到 28.77 亿 m . 耗水 总量 也超 过 20.75 亿 m ] 流 域 水 资源 开发 利 用 已。[4] 石 羊 河流 域 水 资源 开发 利 用 已严重超过其承载能力,加之生态环境日 趋恶 化,水污染严重,人民的节水,护水意识浅薄,水资源过度开发,使石 羊 河 流 域.成为我 国 内陆 区人 口最 密 集、水 资 源 开 发 利用 程 度 最 高、用 水矛 盾 最 突 出、生 态环 境问题 最严 重 的地区。由地下水水位下降.,天然植被大面积枯 萎 死亡,土 地沙漠 化加 快 加之地 下 水矿 化 度 升 高,盐 渍 化 加 重 使大片耕地被迫弃
耕撂荒,无 法 生存 的 群背井 离 乡,沦 为 “ 生 态 难民”。
3、治理措施及方案
3.1治防结合,多方位治理荒漠化
加强水土流失的治理,积极做 好退耕还林还草工作,认真 贯彻 国家关 于退耕还林还草 的有关方针政策,将坡耕地等退耕还林 还草,恢 复植被;加强生态 建设,从源 头上治理水土流 失 采取多种措施,实施封育保护,封山禁牧等措施;搞好能源建设,为生态 自然修复创造条件,使大 面积 水土流失区 的植被覆盖度进一步提高。把石 羊河 整个 流域 作 为一个 完整 的生 态 系统来 看待,遏制沙漠化进程,采 取生 物
措施和工程措施结合,乔、灌、草结合,带、网结合,以防护为主的方法,多 选用 耐 干旱、抗 风 沙、防风 固沙性 能好 的梭 梭、花棒、毛 条、红 柳、霸王、木 蓼、鬼柳、沙 枣、沙蒿、沙
打 旺等优 良固沙 植 物,营造 防护林 带,建设阻隔沙漠化外 围屏 障。
3.2合理、科学利用水资源,调整农 业产 业 结构
一是 以保 护水源涵养林 和流域 源头 区为重 点,加强 全流域 的综合治 理,退
耕还 林,种 草种 树,减少 土 壤沙 化,防止 水土 流失 和生态 环 境恶化;二是要利用各种时机,采取多种形式,开展大规模 的、广 泛深入 的节 约用 水、依 法治水、加强 水 资源保 护等方 面的宣传教育,增强全社会对水资源短缺的危机感和对依 法治水理 念 的认 同度 ;三是 调整农 业产 业 结构,控制 农
业 灌 溉 规模,加 大节 水 型 经 济作 物 种 植 比例,减 少 农 业用 水 总 量。
因地制宜,制定科学、合理的防治对策,切实加强 落实实施温棚种植 技
术、大 田滴灌、农艺节水、工程节水等方 面的实用性技 术,以改变落后生产方式、推广科学种养为途径,对地区农产业结构进行战略性调整;四是加大执法 力度,减 少人 为水土流 失,加快水 土流失防 治步伐,实现 人与 自然的和谐相 处。
3.3采用 一 切 保 育 措 施,恢 复 和 扩 大 森 林 植 被,提 高 森 林 保 持 水 土 和 涵 养水 源 能 力
南部祁连山区是石羊河发源地,终年积雪的祁连山冰川和大面积 的水源涵养林是巨大的天然水库,祁连 山水源涵养林 是维
持石羊河流域生态平衡的主体。因此,增加祁 连 山森林 资源 总量,提高森林资源质量,优化森林 资源结构,增强森林生 态 功能,建立高效稳定的森林 生态系统是石羊河 流域综合 治理 的重要任务。采取有效 措施,对 现有林、草资源 实行封护 管 理 .制止乱 砍滥伐 .过度利 用。对 25° 以上坡耕地退耕 还林还牧,恢复和扩大森林面积,增强水源涵养 功能,减 少水 土流失,稳定 山地积雪和 发育现代 冰川 的生 态系 统,增加祁 连 山涵 养水 源 能 力
3.4做好 流域 内水 资源 的统 一调 配、利 用 和 管 理
水资源管理相对复杂,必须采用以法治水 的策
略,从流域上、中、下游整体利益考虑,全 流 域 统 筹兼 顾,发 挥流 域生 态系 统 的调节 功能,增加 石羊 河下 游 水量,使上中 下 游 统 一 调 度、生 产、生 活 和 生 态
用水综合平衡,要 将生态用 水列入用 水 计 划,强化水权意识 加快水 权 制度 改革,加大跨流域调水的力度,解决水资源供需矛盾,石羊河流域广阔的倾斜平原,地面坡度大、地下水存贮 能力强、水平径流快,充分利用区域的得天独厚 的 自然条件,为水资源多次利用创造更多的可能性。由于水 源 涵 养 区 的生 态 用 水主要来源于雨洪 资源,因此,充分利 用水窖、涝 池和各类水土保持设 施,拦蓄部分汛 期降雨径流解决水 资 源 配 置 不 尽 合 理等问题
3.5立项实施石羊河流域综合治理生态移民项 目,解决人口压力 有计划,有 目标,有方 向,划 区域,分期分批移民;在省市区统一协调下,在中下游的国有农、林场 中安 置一 部分 农牧民,并且 建立区域
治理的长效机制,林区管护治理中将当地群众转为林业
生态产 业工人,实行 国家定 补制度,专 门从事 营林生 产 和保护林草等生态治理工作;通过 大
力 发 展 劳务 经 济 .使 农 业 人 口积 极 向 城 镇 转 移,减轻生态薄弱区的人口压力。
4、治理效益分析 4.1社会效益
石 羊 河流域 的 生态自然环境的治理 取得明显效果和 产 业结 构调 整成果明显,流域灌区节水改造工程基本完成。
流域通过大力发 展草 畜、制 种、果 蔬、花卉 和啤酒 花、酿酒 葡萄、中药材 等轻原 料 生产,并 逐步把 它 们培 育成 主 导产业,同时 加大 基地 建设 和 产 业 开 发力度,壮 大龙 头加 工企 业,延 伸产业 链,并 实行 产 业化 经 营,给当地带来更多的就业岗位,农 民纯收
入逐年增加,群众 生活水平逐步提高。流域以 阳光产
业 支持 新型工业 的发展 并重视二 三产业 的联 动,以工 业发展 来拉动整个区域的发展,使现在的石羊河流域展现出一片欣欣向荣的景象
4.2经济效益
在石羊河流域的治理过程中,对区域的经济发展和产业结构调整产生了极大的促进作用,将农业内部的产业调整切实落实实施。通过坚持 节水增收,大力 调整农业 产业结构,重点 发展 以 日 光温室为主的瓜菜业,以暖棚养殖为主的畜牧业和以葡萄、红枣、优质梨、枸杞 为主 的特 色林果业,促进 农业增效、农 民 增收。
2013 年全区农民人均纯收入达到 8 371元,较 2007 年 034 元 增加了 4 647 元,年均增长 12.94%。其 中,工资性收 入 20 13 年达到 1 936.3 元,较 2007 年 829 元增加 了 1 107.3 元,年均递增 15.2%; 家庭经营性 收人 20 13 年达到 6 154.9 元,较 2007 年 3 115 元增加 了 3 039.9 元,年 均递增 12%;转 移性收入 2013 年 187.9 元,较 2007 年 62 元增加 了 125.9 元,年均递增 20.3%。人均纯收人中来 自设施农 牧业收入达 4 269 元,占纯收入的 5 1%。[6] 4.3生态效益
通 过 祁 连 山 区生 态 建 设 与 保 护
工 程、民 勤 盆地 生 态 建 设 与 保 护 工 程、生 态 移 民试 点 工 程、农 村 能 源 建 设 等 .保 护 祁 连 山 区生 态 环境 .有 效 遏 制 民勤 盆 地 生态 恶 化趋 势 .逐 步 修 复 水 源 涵 养 能 力 . 提 高 能 源 利 用 效 率,建设 节 约 型社 会,为农 业 增 效、农 民增 收 和 改善 农 民 生 活 条 件 及 保 护
生态 环境 发挥 积极 作 用。以民勤 盆 地生态 为例 民勤 盆 地开 展 了 大 规 模 的春 季 植 树 造 林 和 秋 季 压 沙。20 10 年 完 成 人 工 造 林 l8.78 万 亩(1.252 万 hm 2),封 山 沙 育 林 草 19.9 万 亩(1.33 万 hm 2).通 道 绿 化 801 km . 分 别 比 2009 年 增 长
17.4%、76.1%、86.7%。向民勤北 部湖 区 实施 生 态补水 1 290 万 m,.干 涸 5 1 年的青土湖出现了15 km 2的水面面积。[5]目前石羊河生态 环 境逐 渐好 转,生 态环
境 恶 化趋 势得 到有 效遏 制,石羊 河 流域治 理 已取得 阶段 性 成效。
5.结束语
石羊河 流 域存在的主要问题有生态环境破坏严重,沙漠化进一步扩展;水 资源 总量 不 足,地下水过量超 采,水文状况不断恶 化 ;
上游祁连山产 流区植被破坏严重,水 土保 持和涵养水源能力 降低 ;中游地区灌溉农业规模过大,水资源配置不尽合理 ;;人 口压力过 大等问题。通过治防结合,多方位治理荒漠化;合理、科学利用水资源,调整农 业产 业 结构;采用 一 切 保 育 措 施,恢 复 和 扩 大 森 林 植 被,提 高 森 林 保持 水 土 和 涵 养水 源 能 力;落实 流域 内水 资源 的统 一调 配、利 用 和 管 理 ;进行生态移民等措施,综合治理该区域的生态环境,取得较大成果,为其他区域的治理提供了可参考方案。
参考文献
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第三篇:温泉水文化学特征分析文献综述
温泉水文化学特征分析文献综述
摘要:文章主要是通过对文献的查阅来分析温泉的水文化学特征,主要从两个方面来说明温泉的地下水循环的规律及分析温泉地下水化学的成因。第一、对八大阴阳离子(钾、钙、钠、镁、碳酸根离子、碳酸氢根离子、氯离子、硫酸根离子)的成分及浓度的测定说明地下水的的形成时间,来源,补给,水质分析等。第二、根据对温泉水化学成分与二氧化硅的分析估算出温泉地下热储温度从而计算出温泉的地下循环深度。
关键词:温泉;水文化学;热储温度;循环深度
引言
地热温泉是一种特殊的自然资源 , 因其分布范围广、储存量大、运营成本低、对环境的负面影响小且易于开发等优点,越来越受到人们的重视,现也被世界各国列为重点开发的新能源之一。我国地热资源丰富且储存条件较好,开发潜力占全球的7.9%,是世界上利用地热资源较早的国家之一,但是我国较大规模的开发利用地热资源是在二十世纪的七十年代。比美国晚10年,比日本晚4年[吴振祥等,2002]。目前除了西藏的羊八井地热用于发电以外,其他的地热温泉都用于直接使用,利用的方式主要有供热取暖、洗浴、医疗、温室种植等[陶庆发等,2007]。近年来,我国在地热资源开发利用上取得了很大的进步,但是我国在对温泉地热资源勘察评价程度还较低,以及对地热资源的开发和利用水平较低,从而造成了资源的严重浪费和过度开发引发的环境问题。
因此对温泉的地热资源作出评价变得越来越重要,主要分析温泉地下水的水文化学成因、补给来源、地层岩性、构造、热储温度、循环深度等。
1.热储温度与循环深度
地下热储温泉是指赋存于地下的热储层中的地下热水的天然露头,循环深度是地下水到达地下最深处距地表的高度,研究这两者的特征对于了解温泉的开发潜力、地热矿产资源的利用等具有重要作用。目前计算地下热储温度的主要方法有地球化学温标法目前地热温标方法主要有4大类:SiO2地热温标、阳离子地热温标、同位素地热温标和气体温标(王莹等,2000,刘亚平等,2015)。其中最常用的方法是地球化学温标法,地球化学温标法是指利用地下热水的化学组分质量浓度或质量浓度比计算地下热储温度的方法。其原理在于深部热储中矿物与水达到平衡,在热水上升至代表过程中,温度下降,但化学组分的质量浓度几乎不变,可用来估算深部的热储温度。目前国内外主要运用的地热温标方法有四种硅温标、阳离子地热温标、同位素地热温标及气体温标,其中气体温标很少利用。通过对近几年的文章阅读总结出以下几种温标方法。1.1 二氧化硅地热温标
二氧化硅地热温标利用热水中的二氧化硅溶解度与温度的关系估算地下热储温度 , 许多情况下误差仅有±3 ℃[汪集旸等,2000年]。其理论基础是二氧化硅矿物在热水中的溶解--沉淀平衡理论, 二氧化硅溶解度随温度升高而增加。
1977年Fournier提出了玉髓法温标估算公式[Fournier, 1977]: T= 1032 /[4.69 -Log(CSiO2)]-273.15 式中: T为热储温度(℃);CSiO2为泉水中二氧化硅的浓度(mg /L)钟响等(2015)在“贵州思南温泉成因分析”一文中利用了二氧化硅地热温标的研究方法对思南温泉的热储温度与循环深度进行了估算,发现思南温泉较靠近玉髓曲线,故采用玉髓法来估算其热储温度。并且得出了与实际较为相符的结果。
1.2 阳离子地热温标
阳离子地热温标是基于热水与固相物质间的K、Na、Ca、Mg等阳离子的交换与温度的关系建立起来的。所有阳离子温标方法都是经验性的近似方法,多用于热储温度的评价。常用的有Na-K温标、K-Mg温标等。
王莹等(2006)在”利用地热温标估算地下热储温度”一文中对以下几种方法都分别在不同的钻井中采样得出了较为详细的说明。柴蕊(2010)在对平顶山八矿的热储温度的研究中也利用了阳离子地热温标法以平顶山八矿地热系统为例,讨论了地球化学温标的应用条件;通过Na-K-Mg 三角图及以WATCH 程序建立的多矿物平衡法在该矿的应用,证实玉髓地热温标最适合估算该矿区深部热水温度,该矿区深部热水温度约为50℃。
1.2.1 Na-K温标
Na-K地热温标是基于钠长石和钾长石在一定温度条件下达到平衡而建立的,即在具备钠、钾长石平衡环境的天然水中,Na、K质量浓度的比值是温度的函数,这一比值不受以后温度降低的影响。适合的温度是25~250(柳春晖 2006)。
Na-K温标T=,(GiggenbachW F.1988)
式中、分别代表水中钠、钾离子的质量浓度,mg/L。
1.2.2 K-Mg温标
K-Mg温标是基于钾长石转变为白云母和斜绿石的离子交换反应,它对于温度的变化反应非常迅速,在溶液中达到平衡也最为快速,因此,它适用于低温热水系统。K-Mg地热温T
(GiggenbachW F.1988)式中 代表水中镁离子的质量浓度,mg/L。
1.2.3 Na-K-Ca温标
Na-K-Ca地热温标的建立基于、、3 种离子的碱性长石的离子交换反应,它是中低温地热系统中常用的温标。适合的温度是0~250 ℃。
Na-K-Ca温标:
(GiggenbachW F.1988)式中 当t<100 ℃时,β =4/3;t >100 ℃时,β=1/3。CCa代表水中钙离子的质量浓度,mg/L。
1.3同位素地热温标
地下热水中保留了某些化学成分或同位素组分 , 用来指示深部热储在决定性反应到达平衡 时的温度。研究发现 ,经化学价态变化的低原子能的元素会表现出大量自然的相似的分馏。这些元素中研究最多的一直是氢,碳、氧和硫。(TruesdellAH, HulstonJR.1980)
王莹等(2006)利用6省区49个热水样品的测试数据, 分4类方法估算热储温度,以天津地区为例, 讨论区域地质背景下热储温度的估算,并且对天津地区的8个地热井的热储温度进行估算在80-120°C之间。
1.4循环深度计算
据计算的的热储温度由地温梯度公式:(GiggenbachW F.1988)式中: 估算的热储深度(即温泉的循环深度)H(m), 地温梯度r/km)一般为25~45°C /km 恒温带温度(°C)恒温带深度h(m)
钟响(2015)对贵州思南温泉的成因分析中利用该公式计算出了思南温泉的循环深度为1500米左右。2.水文化学特征
通过阅读近几年的文章发现地下热水的水化学特征主要与地层岩性、水温、成因和水循环条件密切相关,局部地段人为因素也有影响。根据水文化学特征可以判断温泉地下水的主要补给来源,冷热水的混合比例,水化学类型以及地下水的循环规律。大部分人在分析水化学特征过程中都主要对泉水中主要离子浓度的测定来分析地下水的类型,运移过程和循环规律。还通过对同位素的测定来分析地下水的补、径、排条件。
2.1水化学类型
目前判断地下水化学类型的主要方法为测定水主要离子(即八大阴阳离子)的浓度,根据离子浓度来分析判断温泉地下水在从补给区域到排泄区域过程中地下水化学类型的变化情况,同时说明水在流经区域内发生的各种化学作用。表示方法有(神照理 等,1993):
1、根据水质分析资料,可以确定水化学类型:按离子含量>25%者进行划分,阳离子在前,阴离子在后。
2、水化学式(库尔洛夫式)是用毫克当量%表示的,水化学式中含量是由大到小排列。大于10%的就需要列在其中,大于25%参与分类。前面是微量元素、气体成分、矿化度,后面是温度。现在一般不用这种分类了,因为不再用当量表示含量。
3、测定的离子的浓度投影到三线图上,根据图中的点读出地下水的化学类型。
2.2同位素特征
热水中的同位素成分,尤其是O、H、C、He等稳定同位素,对理解地热水的成因及其在深部地热储中出现、影响其上升到地表的各种作用起着十分重要的作用。
为研究地热地下水补、径、排条件,对河水和不同层位的泉采集了H、O同位素和测年样品送到相关单位进行测定,得出测试的结果根据由Dansgaard提出的氘过量参数(),通过对 d值和地下水的氚含量(T)值的相关性分析,理定地下水的相对滞留时间与相对径流速度确定地下水的径流方向,了解深部地下水径流动力场的区域分布特点。
3.小结
总的来讲目前对温泉地下水的水文化学特征的分析为对八大阴阳离子(钾、钙、钠、镁、碳酸根离子、碳酸氢根离子、氯离子、硫酸根离子)的成分及浓度的测定说明地下水的的形成时间,来源,补给,水质分析等。根据对温泉水化学成分与二氧化硅的分析估算出温泉地下热储温度从而计算出温泉的地下循环深度。根据阅读前人的工作总结,发现目前在这方面的研究还存在许多不足的地方。首先是对离子浓度的测定,国内可以精确的测定机构还很有限,花费时间较长。其次各个机构对资源数据共享的程度还明显不够。在以后的学习工作过程中尽量弥补不足,同时还可以增加对水中稀有气体的测定来更好的分析温泉地下水。
4.参考文献
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第四篇:太子河流域水污染现状分析(精)
太子河流域水污染现状分析
辽宁省是中国重要的工业基地,而人均占有水量仅860m3,相当于全国人均占有水量的1/3,世界人均占有水量的1/12。水资源短缺,加之水环境污染严重,已经成为制约辽宁省经济社会发展的瓶颈。太子河流域是辽宁省重要的工业和经济发展区域,也是辽宁省水环境建设的重点区域,近期还成为中日合作——中国水权制度建设研究项目的试点流域。太子河发源于抚顺市新宾县红石砬子,流经抚顺、本溪、丹东、辽阳、沈阳、鞍山6市的13个县(市),在三岔河与浑河汇合称为大辽河。太子河干流全长413km。流域面积13883km2。对太子河流域水环境分析主要涉及本溪、辽阳和鞍山三个城市。这三个城市的工业污染情况如下: 本溪市工业污染企业的主要行业有:造纸及纸制品、有色金属矿采选业、旅游、卫生、娱乐服务、林业、煤炭采选、化学原料及化学制品制造、能源、材料和机械电子设备批发等行业。辽阳市工业污染企业的主要行业有:石油和天然气开采、化学纤维制造、化学原料及化学制品制造、煤炭采选、饮料制造、电子及通讯设备制造等行业。鞍山市工业污染企业的主要行业有:化学原料及化学制品制造业、有色金属矿采选业、有色金属冶炼及压延加工业、纺织业、饮料制造业、食品加工业、造纸及纸制品业、畜牧业、石油加工及炼焦业、饮料制造业等。2太子河流域水环境现状分析 为了解太子河干流及支流河道地表水的水质现状,收集太子河流域过去一年现存水质分析数据,包括本溪、辽阳、鞍山、海城四城市下游的水质分析数据以及本溪至太子河末 538端三个水文监测断面的水质分析数据,分别对本溪、辽阳、鞍山(海城)地区的地表水进行取样及化验分析。取样地点共20个,每个地点取样3份,总计60份样品。2.1河流地襄水现有水质数据的收集2.1.1 水质收集断面的确定 根据现场勘察情况.将本溪市的二焦断面、辽阳市的小林子断面、鞍山市的小河口断砥和小姐庙断面作为四城市的下游断面,同时选定小市、辽阳、唐马寨三个水文站作为沿太子河从上游到下游的水质监测断面。水质收集断面位置图见图1。图1 太子河流域水质嗑测断面图 1一小市;2一同江略桥}3一老官砬子桥,4--大峪I 5一本溪;6兴安;7一 萑窝下辩l 8一小屯小桥I§~辽阳I 10~下王家;1l一沙岭子;12一小林子 13一下口子l 14一唐马寨;15一小{可口}16一刘家台I】7一
小蛆庙;18一三岔 河;19一前烟台i 20一牛庄桥2.1.2河流地表水现有水质数据的收集与分析 收集7个代表断面水质资料。太子河流域各断砥的监测项目收集情况见表1。共收集 到24项监测项目。裹1 水质断面的水质监硼项目 序号 分析项目 序号 分析项目 序号 分析项目 1 承赧 氟化物 1 7 大脑菌群 2 pH 10 砷化物 18 亚硝酸氯 DO(溶解氧)11 汞 19 硝酸氯 高钰酸盐指数 12 镛 ZO 电导率* 化学精氧量 13 六价铬 2l 悬浮物* 生化需氧量 14 铅 22 氯离子* 贰氯 15 氰化物 23 硫酸盐* 8 铜 16 挥发酚 24 总硬度* 5392.1.3水质评价 根据辽宁省的河流特点及污染情况,采用中华人民共和国国家标准GB 3838--2002《地表水环境质量标准》,选择pH、溶解氧、高锰酸盐指数、COD、BODs、氨氮、铜、锌、氟化物、砷、汞、镉、六价铬、铅、氰化物、挥发酚16项参数进行评价,采用单指标法(最差的项目赋全权)确定河流地表水类别。各代表断面水质监测结果见表2。表2 2003年代表断面水质分类裹 断面名称 小市 二焦 辽阳 小林子 唐马寨 小河口 小姐庙 丰水期 Ⅱ V Ⅱ V Ⅳ 劣V 劣V 枯水期 Ⅱ 劣V V 劣V 劣V 劣V 劣V 枯水期主要超标污染物为高锰酸盐指数、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BODs)、氨氮、挥发酚。2.1.4重要指标变化情况 将7个水质监测断面的氨氮含量、化学需氧量、生化需氧量3项重要指标按月别变化进行分析。依资料及图表,氨氮含量、化学需氧量、生化需氧量3项指标在丰水期明显好于枯水期<辽阳断面全年化学需氧量变化平稳),上游略优于下游。2.2河流地表水现场取样分析2.2.1取样地点的确定及取样标准 为全面评价和分析太子河流域的地表水水质情况,在整个流域范围内现场考察,设置
20个典型断面.均匀分布在全流域,同时兼顾支流汇合口和常规水质监测断面及城市污水排放口,分别在本溪市设置6个断面(小市1、同江峪桥2、老官砬子桥3、大峪4、本溪5、兴安6);辽阳市设置9个断面(獯窝下游7、小屯小桥8、辽阳9、下王家”、前烟台“、沙岭子“、小林子”、下ra子”、唐马寨“);在鞍山市设置5个断面(小河口”、刘家台“、小姐庙”、三岔河”、牛庄桥2。)。20个取样地点分布见图1。取样时间为2004年11月9日、10日,每个取样断面按左、中、右设置三条垂线,每条垂线取3个样,总共60个样品。
2.2.2 河流地表水现场取样分析依据 河流地表水取样遵循中华人民共和国行业标准SL 219—98《水环境监测规范》。将本溪的二焦断面、辽阳的小林子断面、鞍山的小河口断面和小姐庙断面作为四城市的下游断面,同时选定小市、辽阳、唐马寨3个水文站作为沿太子河从上游到下游的水质监测断面。水质收集断面位置图见图1。2.2.3样品分析方法与结果 取样与分析工作由辽宁省水质监测中心承担,分析方法依据GB3838—2002《地表水环境质量标准》。各断面分析项目的检测结果变化范围较大,下游污染较重,上游断面指标普遍优于下游断面指标,变化范围见表3。S40 衰3 检测结果变化范围 最小值及断面 最大值及断面序号 项 目 最小值 所在断面 最大值 所在断面 1 水温(℃)5.O 三岔河、牛庄桥、小姐庙 12 0 小河口、小市 7.5 pH值(无量纲)前烟台、下口子 9 3 牛庄桥 溶解氧〔mg/L〕 牛庄桥 10.9 蔷寓下游 高锰酸盐指数〔mg/L〕 小屯小桥 55.6 牛庄桥 5 化学需氧量〔mg/L〕 <10 小市 423 9 牛庄桥 6 O.8 小市 28 5 五日生化需氧量EmilE3 牛庄桥 氨氰〔mg/L〕 <DL 小市 9.86 三岔河 总磷EmgiL3 <DL 小市 前烟台 总氯〔mg/L〕 2.88 同江峪桥 14.37 下口子 10 铜〔mg/L〕 <DL 小市 0.056 牛庄桥 11 锌EmgiL〕 <DL 小市 O.22 小河口 0 12 氟化物〔tng,L〕 1 同江峪 1.1 刘家台 13 硒Emg/L〕 <DL 小市 小河口 1 4 砷化物〔mg儿〕 <DL 全部断面 <bL 全都断面 15 汞〔mg/L〕 <DL 小市 0 00013 共安 镉〔mgiL3 <DL 小市 小姐庙 铬(六价)Imp/L3 <DI,全部断面 <DL 全部断面 18 <DI。小市 铅〔mg/Ll 小姐庙 氰化物〔mg/L〕 <DL 全部断面 <DL 全部断面 挥发酚 <DL 小市 0.32 兴安 2l <DL 石油类〔mg/L〕 小市 0 848 牛庄桥 22 阴离子表面活性剂rmg/L〕 <DL 小市 l_84 牛庄桥 23 硫化物〔mg/L3 <DL 小市 o.072 牛庄桥 24 粪大腑菌群〔个/El 13 小市 >16000 鞍山所有断面 25 亚硝酸氨〔mg,L〕 0.008 老官砬子 0.370 下口子 26 硝酸氮〔Etlg/L〕 O.907 *安 5.333 下日子 注表中统计数据为断面平均值,小柯口断面采用右侧太子河主河道样品散值统计。其中,DL为未检出。2.2.4重要指标沿程变化分
析 表3中的20个取样地点,除辽阳的前烟台和鞍山的牛庄桥外,其余18个取样点均在太子河干流上。将太子河干流的18个取样地点的重要指标变化情况点绘成图表,重要指标包括化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD。)、总磷、总氮。由图表可以看出,太子河进入下游后COD、总氮含量明显升高(总氮含量仅用来评价水库、湖泊),鞍山区域内污染较严重。需要说明的是,绘图所用数据除鞍山小河口断面仅取右侧1点数据外,其余断面数据 541均采用平均值,即断面的各项指标取3个样品的算术平均值。小河口断面在运粮河、杨柳河与太子河的汇台13下游,取样地点太于河、运粮河及杨柳河河水未充分混合,对未充分混合的河水分别取样。单独分析,所以3个样品的监测数据差别较大。运粮河、杨柳诃是太子河较小的支流,用3个样品监测值的算数平均值来评价小河口处水质不妥。经与专家商讨确定,用右侧(太子河主河道)样品的监测值来评价小河口断面水质情况,同时在图中将运粮河、杨柳河的指标单独标注。采用GB 3838--2002《地表水环境质量标准》,选择pH、溶解氧、高锰酸盐指数、COD、BOD。、氨氮、铜、锌、氟化物、砷、汞、镉、六价铬、铅、氰化物、挥发酚16项参数进行评价。评价采用单指标法(最差的项目赋全权),确定本次监测的河流地表水类别。对20个断面水质监测数据进行水质评价结果见表4。裹4 2004年太子河流域典型断面现场取样水质分类衰 断面名称 小市 同江蜡桥 老官砬子 大峪 二焦 兴安 本溪 类别 Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 劣V 断面名鞯 蔑蜜下游 小屯小桥 辽阳 下王室 前烟台 沙岭子 类别 Ⅱ Ⅳ Ⅳ V 劣V 劣V 辽阳 断面名称 小林子 下日于 唐马寨 类别 劣V 劣V 劣Y 断面名称 小河口 刘索台 牛庄桥 小姐庙 三岔河 鞍山 类别 劣V 劣V 劣V 劣V 劣V 主要超标污染物有高锰酸盐指数、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD。)、氨鲺、挥发酚。本次取样分析仅对太子河流域特定时段的有限样品进行分析,所以水质评价有一定的局限性。3总体评价 水质监测表明,观音阁水库水质为Ⅱ类,观音阁水库以下至大峪断面以上水质为Ⅱ类,大峪断面至本溪断面短短3kin范围,水质降为Ⅳ类,二焦断面以下水质为劣V.同时污染物顾流两下,影响了蔑窝水库的水质.降低了水体功能。穆窝水库由于接纳了本溪市的工业及生活污水,水质为Ⅲ类。辽阳断面以上水质在 Ⅱ~Ⅳ类之间,城市污水和工
业废水排人柳壕河、北沙河和汤河,最后汇人太子河,进一步降低了水质标准。鞍山境内太子河属于太子河的下游河段,受上游河段水质的影响,鞍山人口小河口断面水质污染已经很严重,达到劣V类。穿越城区的海城河、杨柳河、运粮河、南沙河因承纳了工业及生活污水,汇入太子河后加剧了水质污染。太子河流经鞍山境内全河段均为劣 V类。整个流域在全年范围内水质状况变化较大,丰水期水质优于枯水期水质。综上所述,太子河下游由于沿途接纳本溪、辽阳和鞍山三个城市大量的工业及生活污水,水质污染较重,是辽宁省污染问题较为严重的河流
第五篇:石羊河流域水资源保护立法考察调研报告
石羊河流域水资源保护立法考察调研报告作者:lzd文章来源:甘肃省政府法制网点击数:1039更新时间:2007-3-20【字体:小 大】
为了加强石羊河流域水资源的保护、管理和合理利用,促进流域生态环境的良性循环和经济社会的可持续发展,根据省人大常委会2007年拟制订立法的要求,省政府办公厅于2月2日至5日组织省政府法制办、省水利厅、省发改委、金昌市、武威市,邀请省人大法制委、农委、法工委提前介入,在武威市召开该条例草案研讨论证会议,讨论了石羊河流域水资源管理的难点和重点问题。会后,调研组一行在省政府法制办主任卢效东的带领下,深入武威市凉州区和民勤县调研了机井关闭、污水处理、土地沙化等情况,并到金昌市金川区和永昌县考察了高新技术节水、上游垦荒和水源涵养区破坏等情况。
一、石羊河流域基本情况
石羊河流域位于甘肃省河西走廊东部,是我省三大内陆河流域之一,扼守着河西走廊的门户,流域涉及武威、金昌、张掖和白银4市9县(区),空间区位十分重要。流域自东向西由大靖河、古浪河、黄羊河、杂木河、金塔河、西营河、东大河、西大河八条上游支流及其汇集而成的下游石羊大河干流组成。流域总面积4.16万平方公里,占河西地区总面积的15.4%,耕地面积556.75万亩。
该流域多年平均降水量为222毫米,走廊区仅150毫米。多年平均自产水资源量为15.6亿立方米,与地表水不重复的净地下水资源量0.99亿立方米,全流域自产水资源总量为16.6亿立方米,加上景电二期延伸向民勤可调入水量6100万立方米和“引硫济金”调水4000万立方米,流域内现状可利用水资源量为17.6亿立方米,按现有人口和耕地计,人均775立方米,耕地亩均280立方米,低于全省人均1150立方米和耕地亩均378立方米,属典型的资源型缺水地区。
建国以来,流域内经过大规模的水利建设,已初步形成以蓄、引、提为主的供水体系。共建成水库20座,总库容4.5亿立方米,引水工程34处,干支渠总长4207公里,机电井约1.69万眼。各类工程现状实际总供水量为28.4亿立方米,其中地表水13.45亿立方米,地下水14.78亿立方米,地下水年超采4.32亿立方米。现有水地面积455万亩,农业总用水量为24.34亿立方米,占总用水量的85.7%。由于上下游多次重复利用以及地下水的超采,流域水资源开发利用率高达172%。
民勤县位于石羊河流域最下游,是腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠之间的重要绿色屏障,用水主要靠石羊河入境水量和盆地内的地下水维系。由于上游用水量增加,进入民勤的地表水量由五十年代的5.9亿立方米减少到目前不足1.0亿立方米,同时由于自身需水规模的扩大,地下水开采量大幅增加。目前民勤盆地地下水开采量已达6.04亿立方米,超采近2.96亿立方米。近年来,随着石羊河流域人水矛盾的逐步加剧,水资源开发利用严重过度,民勤县的生态环境越来越恶化,主要表现为:一是石羊河流入民勤的地表水量剧减,地下水超采严重;二是植被大量枯死,荒漠化日趋严重;三是地表水污染严重,地下水水质恶化。目前,民勤县生态恶化形势已十分严峻,若持续下去,民勤将有可能变成第二个“罗布泊”,严重威胁当地人民的生存,也将对长远发展产生不利影响。
造成民勤生态环境恶化的原因是多方面的,既受自然条件的影响,也有人类活动的影响。归结起来:一是流域水资源承载能力相对较弱,难以承受目前规模的经济发展方式;二是水土资源开发不尽协调,农业灌溉规模偏大;三是水资源管理相对粗放,难以有效控制流域内部分地区和行业的用水总量;四是水资源利用效益较低。
二、石羊河流域管理的历史与现状
石羊河流域在历史上就有关于用水规则的协议,在新中国成立后的50余年里,也不断有新的协议产生。曾经有过凉州区(原武威县)、民勤县和永昌县之间的“三县用水协议”,对三县(区)分水和用水起过积极的作用。随着时间的推移,石羊河流域水循环特性已发生极大改变,以往用水协议依照的水循环条件已不复存在,必须制定适应新的水循环条件下的用水协议,并在国家《水法》框架内,以法律形式固定下来,才能有效维护水资源利用秩序,调节水资源分配比例,促进水生产力提高。
截止2001年以前,石羊河流域水资源管理以行政区域管理为主。2001年8月,省政府批准成立了甘肃省水利厅石羊河流域管理局。几年来,管理局边组建、边工作,加强流域水资源统一管理,积极督促中、下游合理分水。流域管理工作逐步展开,流域管理体制和机制也在逐步完善。
2005年10月,省政府以“甘政函[2005]101号”文件批复了《石羊河流域水资源分配方案及2005—2006水量调度实施计划》。该方案包括地表水分配方案和地下水控制开采方案,为石羊河流域实施地表水量调度和地下水有效管理提供了重要的技术支撑。
为了强化管理,建立健全高效、权威的石羊河流域统一管理体制,2005年10月,省政府成立了由时任省委常委、常务副省长的徐守盛同志任主任,副省长陆武成同志任副主任,省直有关部门的负责同志和流域内各市主管水利工作的副市长及流域管理局局长为成员的甘肃省石羊河流域管理委员会。其主要职责是:负责流域水资源开发、利用、保护、节约的宏观指导和监督;协调跨流域调水工程有关事宜;审批流域水量调度方案;研究决定流域综合治理的其他重大事项。石羊河流域管理局是流域管理委员会的办事机构。短短几个月,在流域管理委员会的协调下,省政府出台了《石羊河流域地表水量调度管理办法》、《石羊河流域地表水量调度和地下水削减开采量实行地方行政首长负责制的规定》、《石羊河流域水事协调规约》,以及省政府办公厅下发了《关于加强石羊河流域地下水资源管理的通知》,召开了两次流域管理委员会会议,就落实分水方案,加快法规体系建设,强化流域管理等问题做出了重要决定。流域管理委员会主要负责人还多次带领有关成员单位负责人到国家发改委、水利部汇报《石羊河流域重点治理规划》和应急项目,有力地推进了流域管理工作向前发展。
三、水资源统一管理中存在的问题
由于石羊河流域水资源统一管理起步晚,基础工作薄弱,适应石羊河流域实际的、完善、成熟的流域管理体制及机制还没有完全建立起来,许多管理方法和手段还处于摸索阶段。再加上石羊河流域上、中、下游用水矛盾十分尖锐,利益关系复杂。突出问题表现在:
1、流域管理与区域管理相结合的水资源统一管理体制还没有完全建立起来,流域管理机构的权威性不够
由于石羊河流域管理机构成立时间较短,流域管理基础还很薄弱。石羊河流域仍是以行政区域为单元的水资源管理体制。权威、高效且事权划分明确的流域统一管理和区域行政管理相结合的水资源统一管理体制还没有完全建立起来。地方有关部门因缺乏对全流域水资源统一规划、合理配置和协调发展的认识,上中下游同步无序开发水土资源,中下游地区超计划用水,且大量开采地下水,灌区工程配套差,灌溉水利用率不高,水资源浪费严重。特别是下游民勤地区,严重超采地下水,使地下水位持续下降,导致流域生态环境严重恶化。
2、流域管理体制和运行机制不健全,管理措施不完善
由于没有完全建立起流域统一管理和区域管理相结合的水资源管理体制与运行机制,缺乏有效履行流域统一管理的硬性措施,缺乏统筹考虑流域统一管理的法规;水资源与水环境管理方面存在着冲突,这些都影响着流域管理工作的正常进行。
3、水资源管理政策法规尚不健全,未形成完整的法规体系
由于流域管理起步晚、基础薄弱,有关流域管理的政策法规尚不健全。目前,省政府相继转发了《石羊河流域地表水量调度管理办法》、《关于石羊河流域地表水量调度和地下水削减开采量实行地方行政首长责任制的有关规定》、《石羊河流域水事协调规约》、《关于加强石羊河流域地下水资源管理的通知》四部规范性文件。但远远满足不了石羊河流域水资源统一
管理形势发展的要求,还需要出台一些与水利法律法规相配套的、符合石羊河流域实际的法规或制度,特别是如《甘肃省石羊河流域水资源管理条例》这一关系石羊河流域前途命运的法规急需出台实施,方能保障流域水资源可持续利用和经济社会可持续发展。
4、水资源严重短缺,供需矛盾十分突出
石羊河流域深居大陆腹地,属大陆性温带干旱气候,降水量不足,平原区年降水量仅150-300mm,下游地区小于150mm,而年蒸发量却达2000-2600mm,蒸发量远大于降水量。流域多年平均水资源量16.6亿m3,人均拥有当地水资源量744m3,仅为全国的1/3,亩均水资源量369m3,仅为全国的1/4,远低于人均1000 m3的国际水资源紧缺标准。人均及亩均水资源量与内陆河流域其它河流相比为最低,人均、单位面积耕地占有水资源量的严重不足,是石羊河流域用水紧缺和生态环境恶化的主要根源。
5、区域用水不平衡加剧
流域经济和社会发展没有充分考虑流域水资源的整体承载能力及区域的平衡性,总用水和耗水规模偏大,中下游水资源配置不尽合理。多年来,中游灌溉面积大幅度增加,工业企业及其他用水户迅猛发展,耗水量猛增。据统计,中游灌溉面积由解放初期的165万亩,增加到2000年的约278万亩,增长了1.7倍。总耗水量由解放初期的5.67亿m3增加到2000年的11亿m3,增加近2倍,尤其以农业耗水量增加为甚。由于中游地区耗用水量过大,留给下游民勤地区可供消耗的人均地表水资源量就极少,2000年“六河”中游人均耗水量1552 m3,留给民勤的只有537 m3,中下游相差3倍。据资料分析,自1971~2000年30年间,从蔡旗断面进入民勤的水量累计减少了30亿m3,平均每年减少0.83亿m3。由于下游民勤无自产地表水,入境水量的逐年减少,必然导致民勤人民为了生存和生活而大量开采地下水,造成地下水位急剧下降,生态环境严重恶化的后果。
6、流域地下水超采严重,滥打井、乱取水现象依然存在石羊河流域生态环境恶化的一个非常重要的原因就是地下水严重超采。尤其在下游民勤地区,地下水超采量已达2.96亿立方米。近年来,随着石羊河流域人水矛盾的逐步加剧,水资源开发利用严重过度,民勤县的生态环境越来越恶化。在2005年4月30日省政府第66次常务会议后,流域内的地下水审批权上收至流域管理机构,但由于目前这项工作刚刚开展,相关制度还没有健全和完善,流域内滥打井、乱取水现象依然存在。
四、出台《条例》的重要性和紧迫性
1、出台《条例》是落实温家宝总理重要批示精神和省委省政府战略决策的一项重大举措
石羊河流域的生态环境问题已引起中央和地方各级领导同志的高度重视。国务院总理温家宝同志多次批示,强调指出,“决不能让民勤成为第二个‘罗布泊’”。省委书记陆浩同志在《甘肃日报》发表《根本的出路在于节水—关于石羊河流域综合治理的思考》的署名文章,就如何对石羊河流域进行治理提出了建设性的思路。省长徐守盛同志在省上刚刚召开的“两会”上,对尽快实现石羊河流域综合治理,实现经济社会的协调发展提出了明确的要求。
2、出台《条例》是贯彻落实《水法》的基本要求
2002年颁布的《中华人民共和国水法》明确规定了“国家对水资源实行流域管理与行政区域管理相结合的管理体制”,这是进行流域统一管理的根本法律依据,而且水法中还规定流域范围内的区域规划应当服从流域规划,专业规划应当服从流域规划,对制定的水量分配方案和调度计划,实施水量统一调度,有关地方人民政府必须服从。新修订的《甘肃省实施水法办法》也突出体现了实施流域统一管理的重要性,并在第四条规定“省水行政主管部门在省内重要江河设立的流域管理机构负责流域内水资源的统一管理、调度和监督工作”。新疆维吾尔自治区为了加强塔里木河流域的综合治理,出台的《新疆维吾尔自治区塔里木河流域水资源管理条例》规定:“塔里木河流域水资源属于国家所有。流域内水资源实
行流域管理与行政区域管理相结合的管理体制,行政区域管理应当服从流域管理”。我们在前期到新疆塔河流域的调研中,他们一致认为,这个规定对进一步完善和加强流域管理与行政区域管理相结合的管理体制,加强流域水资源的统一管理,实现塔里木河流域有限水资源的可持续利用,促进经济社会与生态环境的可持续协调发展,起到了十分重要的现实意义,实施的几年中,使上下游、左右岸的用水关系得到了协调发展。所有这些都为我们实施流域水资源统一管理,制定流域统一管理水资源管理条例提供了充分的法律法规和现实依据。所以,为了切实加强石羊河流域水资源的统一保护和管理,维护流域生态环境,根据水法的要求,结合石羊河流域的实际,尽快制定和颁布《甘肃省石羊河流域水资源管理条例》是十分必要和非常紧迫的。
3、出台《条例》是建立健全高效、权威的流域管理体制的重要组成部分
石羊河流域现行的水资源管理体制已成为水资源可持续利用以及经济社会可持续发展的严重障碍。水资源管理上的地区分割,功能管理上的部门分割以及区域管理上的政出多门等体制性障碍都给水资源的合理开发、优化配置、科学管理和有效保护造成许多负面效应。其一,不利于水资源的可持续利用。其二,降低了管理效能。其三,涉水事务的基础设施建设缺乏统一规划。其四,投资分散,不能形成合理的投资机制,难以发挥水资源的综合效益。水资源主要以行政区域管理为主的管理模式,不可能从全流域考虑上下游、左右岸、工农业及生态水资源的优化配置和可持续发展。因此,要改变目前这种水资源管理的状况,就必须制定全流域统一的管理办法,借鉴国际通行的水资源管理方式,实行流域统一管理与行政区域管理相结合的管理体制,并强化流域统一管理的职能,建立石羊河流域高效、权威的水资源管理体制和机制,从而使流域水资源的管理更加规范有效,以有限水资源的可持续利用支撑流域经济社会的健康、稳步、可持续发展。
4、出台《条例》是流域目前所面临的现实情况的迫切要求,是解决石羊河流域水资源开发利用中存在的问题、规范流域水事行为的重要手段
从石羊河流域水资源开发利用和生态环境存在的主要问题不难看出,流域目前所面临的现实情况和存在的问题是非常严重的,生态环境恶化的趋势是触目惊心的,而要解决水资源开发利用中所存在的问题,遏制生态环境恶化的状况,就必须首先从管理入手,制定和出台一部符合石羊河流域实际、突出石羊河流域特色的法规,来约束和规范流域水事行为,从而实现高效、权威的流域统一管理。
五、制定《条例》的几点构想
1、建立健全权威高效的流域管理体制
加强石羊河流域地表水、地下水的统一管理,管好水资源,使有限的水资源为流域经济社会的可持续发展提供强有力的保障,这是制定《条例》的目的。为此,我们应当在条例中设置一定的条款加强地表水和地下水的统一管理,从全流域的角度统筹考虑,统一调度地表水,依法严格审批地下水。当前急需建立健全权威、高效、协调的流域管理体制和运行机制,树立流域管理机构的权威。要在《条例》中按照“三定”方案和省政府常务会议的要求明确石羊河流域管理机构的职能职责,明确流域管理和区域管理的事权划分。
2、强化水资源的统一管理和调度
对流域内具有控制性的水利工程,包括西营水库、皇城水库、红崖山水库、杂木河渠首、迎山坡渠首等,由流域管理机构协调编制其地表水量分配方案和调度方案,并负责水量调度的实施;要加强地下水的管理,由流域管理机构负责组织划定地下水禁止开采区和限制开采区,制定流域地下水开采计划并监督实施。
3、规范地下水取水秩序
为了加强流域地下水管理,2006年2月,省政府办公厅下发了《关于加强石羊河流域地下水资源管理的通知》,通知规定“该流域地下水取水许可审批权全部上收至省水利厅石
羊河流域管理局。凡属旧井改造(指在原井位上清洗井壁、更换设备)和报废机井需重新改造启用的,以及变更取水井位的,应由流域内市、县(区)水行政主管部门逐级审核后,报流域管理机构审批”。我们要把此规定法定化,写入条例。尽快依法划定石羊河流域地下水限制开采区和禁止开采区,限采区内严格控制取水,禁采区内不得新打机井;流域内各市、县(区)人民政府要根据省政府批准的石羊河流域水量分配方案,层层分解落实地下水允许开采量和削减量指标,采取关闭机井、安装取水计量设施等有效措施,有计划地压缩地下水开采量,逐步实现地下水采补平衡。
4、大力推进节水防污型社会建设
节水防污型社会建设是我国今后相当长的一个时期内水资源开发利用的基本国策。石羊河流域作为我国干旱内陆河流域之一,不仅是水资源最为短缺的地区,也是经济发展进入对环境威胁最敏感时期,但这一地区环境污染容量几乎为零。水资源不足和水污染加剧,都将成为制约这一地区可持续发展的关键因素。防污型社会建设,是关系整个社会的系统工程,我们应当在《条例》中规定对设置入河排污的限制,达到提高水资源可持续发展能力的目的。
5、不断加强节水和水资源涵养林保护工作
石羊河流域生态环境的严重不协调,主要是不合理的生产生活方式超过了生态环境可承载的限度,面对水资源的严重短缺,要把石羊河流域用水量大幅度将下来,不仅要把减少用水总量和提高用水效益结合起来,坚持以水定产业,以水定规模,以水布局经济社会发展,采取一定的节水措施,推广滴灌、渗灌等先进节水技术,大力发展循环经济,坚决杜绝高耗水、高污染的项目和产业,而且要对全流域的经济结构进行调整,统筹资源、环境、人口同经济社会的协调发展。因此,应当在《条例》中规定流域内各级人民政府要加强对节约用水工作的领导,根据区域用水控制指标,确定产业发展规模和结构布局,规定水资源宏观总量和微观定额,开展节约用水宣传教育,提高公民节约用水意识,推广节水技术,提高水的利用率等内容。而且也要设置水源涵养林保护、禁止垦荒等内容,从多个层次和渠道加强对水资源的保护和管理。