从生态水文学理论来探讨西北干旱区水资源管理办法

　　摘要：水资源是制约西北干旱区社会经济发展, 影响生态环境的关键因子, 对本地区未来经济社会可持续发展起着显著的作用。目前的水资源管理多集中于可见的、可以被人类直接利用的蓝水资源, 忽略了绿水资源的评价和管理。绿水是维持陆地生态系统景观协调和平衡的重要水源, 在维持陆地生态系统生产功能和服务功能方面有重要作用。利用生态水文学原理可以积极地保护、维持和改善自然景观, 指导生态环境脆弱地区的生态环境建设与水资源管理高效正确运行。本文在遵循生态水文学理论的基础上, 提出兼顾生态和经济有序共生发展的水资源管理方法, 以期为西北干旱区水资源管理提供理论依据。

　　关键词：水资源管理; 生态水文学; 蓝水; 绿水; 水权; 水价;

　　The Research of Water Resources Management Based on Theory of Ecohydrology in Northwest Arid Region

　　WANG Qiang

　　The Water Authority of Maiji District in Tianshui City

　　Abstract：

　　Water Resources is the key factor restricting economic and social development and the ecological environment in northwest arid region, which plays a significant role in sustainable economic and social development in the future. The current management of water resources is more concentrated in blue water, which is visible and can be directly used by human beings, ignoring the evaluation and management of green water. Green water of terrestrial ecosystems is to maintain coordination and balance of the landscape important water source, and has an important role in sustaining production of terrestrial ecosystems functions and services functions. The use of ecological principles hydrology can actively protect, maintain and improve the natural landscape, and guide the ecological environment construction and water resources management in the fragile ecological environment. This paper, based on theory of ecohydrology, puts forward a water resource management method considering both ecological and economic development in order to provide the theoretical basis for water resources management in northwest arid region.

　　Keyword：

　　water resources management; Ecohydrology; blue water; green water; the right to water; the price of water;

　　0 引言

　　水是万物生长之本, 至关重要。当前我国的基本国情和水情是水资源总量不足和时空分布不均, 不可否认我国水资源正面临巨大挑战, 水生态环境恶化、水污染严重和水资源短缺等问题真实存在且日益严重, 不仅破坏了生态环境的良性循环, 更影响了经济社会的可持续发展, 但与此相矛盾的是随着我国工业化和城镇化的不断发展, 我国对于水资源的需求越来越大, 且在未来很长时间内会持续增长, 面对这种形势, 势必会加剧我国水资源的匮乏[1,2]。西北干旱区面积约250×104km2, 平均年降水量230mm, 蒸发能力为降水量的8~10倍, 水资源总量约1979×108m3, 占全国的5.84%, 可利用的水资源约为1364×108m3, 人均水资源占有量1573m3, 为全国人均水平的68%[3]。水资源是制约西北干旱区社会经济发展, 影响生态环境的关键因子, 对本地区未来经济社会可持续发展起着显著的作用[4,5]。由于全球气候的变暖, 西北干旱区以上游山区降水和冰雪融水补给为基础的水资源系统更为敏感和脆弱, 其主要表现在极端水文现象增加、水资源不确定性加大、水循环过程和生态需水规律改变等方面[6,7]。目前水资源管理主要依靠工程技术方法, 过多的考虑社会经济发展, 认为社会经济发展需水和生态环境循环是此消彼长的关系。而且水资源管理和评价中仅包括可见的、可以被人类直接利用的水资源, 即只评价和管理易于被工程开发利用的可更新的地表水和地下水。因此使得西北干旱区在水资源开发利用工程中生态维护与经济发展的矛盾更加突出和不可避免。

　　1 生态水文学理论

　　生态水文学是20世纪80年代以后逐步发展的一门新兴交叉学科, 其重点研究陆地表层系统生态格局与生态过程变化的水文学机理, 揭示陆生环境和水生环境植被与水分的相互作用关系, 回答与水循环过程相关的生态环境变化的成因与调控, 通过利用生态水文学原理可以积极地保护、维持和改善自然景观, 指导生态环境脆弱地区的生态环境建设与水资源管理高效正确运行[8,9]。最终实现自然环境的良性循环、社会经济的有序发展和人与自然的和谐共处。其对西北干旱区生态环境和经济持续有序发展具有指导意义。

　　从水循环的角度进行量化分析, 全球尺度上总降水的65%通过森林、湿地和雨养农田等的蒸散返回到大气中, 成为绿水流, 即绿水, 仅有35%的降水储存于河流、湖泊以及土壤含水层中, 成为蓝水[10,11,12]。目前的水资源管理多集中于可见的、可以被人类直接利用的蓝水资源, 忽略了绿水资源的评价和管理。绿水最初被定义为蒸散流, 是流向大气圈的水汽流, 后来被定义为具体的资源, 即绿水是源于降水、存储于土壤并通过植被蒸散发消耗掉的水资源, 尤其在西北干旱雨养农业区是重要的水资源[13]。

　　2 西北旱区水资源管理现状

　　2.1 系统性的可持续水资源管理

　　水资源系统是一个庞大的动态循环系统, 该系统的运行/管理和保护是一项任重而道远的工程, 需要在一套合理、高效的管理体制下形成自上而下的管理链, 建立和健全以水质量为主的环境质量监测体系, 分层管理。在各个流域或地区, 建立能够稳定、安全用水的持续用水系统, 根据各流域的实际情况, 制定出稳定用水的目标。充分发挥水资源所具有的多方面的功能, 确保各种用水的安全及稳定。

　　2.2 污水限排和处理提高水的重复利用率

　　当前社会中我国水资源污染严重, 有资料显示我国90%以上城市水源、45%地下水及80%水域都受到了不同程度的污染, 因此我国相关部门的当务之急就是综合治理污水和有效保护水资源, 具体的方式策略我国可以参考国外的成功经验, 即流域污水集中处理和净化。通过采取该措施, 将污水收集处理后, 分级利用, 约70%是可以再次循环使用的, 大大提高了水的重复利用率。

　　2.3 提高人民节水意识

　　通过教育、培训和宣传等方法, 使人们真正意识到水资源的重要性, 自觉养成节水意识, 自觉规范用水。同时也使每个人都意识都只有从自身做起, 人人都自觉节水, 才能真正促进全球经济生态的良性发展, 从而建设一个高效节水型社会。

　　3 西北旱区水资源管理不足

　　3.1 管理理念和基础上的欠缺

　　虽然管理方法上已经有系统化、现代化的趋势, 但过多的是在工程方面的改进和优化, 对生态方面考虑较少。管理的目标也仅是水资源中可见的、可以被人类直接利用的蓝水资源, 主要是地表水和地下水, 忽略了绿水资源的管理, 而绿水在西北干旱雨养农业区是重要的水资源, 其对干旱区植被生长和生态环境维持及发展尤为重要。

　　3.2 管理方法和技术上的不足

　　现阶段我国水资源的有效利用程度较低, 工业用水和农业用水等方面都存在着浪费水资源问题。在某些地区, 一方面供水紧张, 另一方面用水十分浪费。这说明我国水资源管理还存在很多不足之处。农业用水约占总用水的80%以上, 是用水中的最大户。我国农业用水利用方法落后, 虽然一些先进的灌溉方式已经得到推广, 比如滴灌、微灌和渗灌等, 但漫灌还是大量存在。目前我国城市工业用水重复利用率虽然已提高到50%以上, 但比先进国家的水平还是低许多。

　　3.3 未形成水资源的商品价值和价格理念

　　水属于自然资源, 具有极强的实用价值。但同时水只要稍加处理就会成为一种商品, 所以水也应该纳入商品经济中, 遵守价值规律。在过去的很长一段时间内, 人们认为水是无穷无尽的, 且是免费的, 不加节制的用水, 导致现在地球水资源匮乏, 为了更好的利用和保护水资源, 必须从经济上采取有效措施进行管理, 但目前我国尚未建立相关的法律法规和制度。

　　4 基于生态水文学的水资源管理

　　基于生态水文学原理分析, 水资源是指水循环中能够为生态环境和人类社会所利用的淡水, 其补给来源主要为大气降水, 赋存形式为地表水、地下水和土壤水, 在一个没有外界径流出入的闭合流域, 大气降水量是水资源的唯一来源, 降水量是该流域内水量多少的决定性因素。广义地说, 降水量就是当地的水资源总量。关注不可见且被利用的水量, 把降雨分割为绿水和蓝水, 降雨的分割表明了在水循环中水和土壤紧密相关以及土壤水分作为维持生物生长的水源的重要作用。绿水是维持陆地生态系统景观协调和平衡的重要水源, 在维持陆地生态系统生产功能和服务功能方面有重要作用。它既支撑陆地生态系统, 也支持雨养农业的生产。蓝水系统支撑水生生态系统, 形成能被人类直接利用的水资源。

　　4.1 加强水资源保护

　　水资源保护主要有两方面, 一方面是对自然生态环境的保护, 使水资源总量及其分配上不致因环境的退化而受到减少, 另一方面是本来良好的天然水质不致因城市、农田和工矿企业的有害物质的排放而污染。因此最主要的对策是维护生态环境, 减少水土流失, 保护水源涵养林和植被, 加强废污水的监管和治理。大力推广适宜本地区发展的节水灌溉技术, 积极推广雨水集蓄技术, 增加降水利用率, 适当的开展退耕还林、还草的示范试验, 为生态植被建设提供理论依据和技术支撑, 综合考虑和论证在建和待建水利工程的利弊。

　　4.2 转变水资源管理的观念

　　综合考虑水资源中的蓝水和绿水, 坚持以合理配置为中心, 高效利用为重点, 统一管理为保证的水利战略的前提下, 必须改变一些狭隘的观念, 要在充分认识水资源特征的基础上, 正确把握好生态良性循环与社会经济发展的关系, 处理好流域与景观、近期与长远等各种复杂关系, 以实现水资源高效可持续利用和经济社会的稳定可持续发展。处理好农业用水和生态环境需水的关系, 重视开展和做好生态环境保护工作, 两者并非互相矛盾, 而是相互依存。处理好生活用水、生产用水和景观用水的关系, 首先要确保生活用水的质与量。处理好粮食生产和经济作物种植以及畜牧业、林业、水产养殖业的关系, 形成适应经济结构发展的需水组合。

　　水利事业发展主要是政府行为, 应该主要由财政来负担, 各级财政都应考虑本地区实际情况加大水利建设的投入, 建立多元化、多渠道、多层次的水利投入机制, 鼓励、引导和监督社会力量兴办水利, 从而促进水利事业的蓬勃有序发展。

　　4.3 水权和水价制度的推广和应用

　　水权, 也可以称作水资源产权, 其包括所有权、使用权、经营权和转让权。所有权是核心, 水资源是一种自然资源, 不仅有自然属性, 而且有经济属性。水资源具有商品性、流动性、稀缺性和不可替代性等。水权的转让功能, 不仅可以调节农业用户的自身利益, 而且可以通过转让受益权, 使自身利益同节水效益有机结合, 能起到降低农业用水成本和节水效益的双重效果, 节余水量向效益高的产业转移, 可实现经济效益的最大化。

　　国内外的实践表明, 水价能够提高水的利用效率, 促进水资源优化配置。面对日益紧迫的水资源短缺问题和实现我国经济社会可持续发展的要求, 开展农业用水水价改革已经成为解决我国农业水问题, 实现农业高效节水的必然选择。水价在高效用水和节水中具有重要的作用, 它能促进提高水的利用效率, 提高水资源优化配置。

　　4.4 实例分析

　　考虑到生态水文学的基本理论, 在天水市某灌区进行试验, 通过前期成本测算, 得出符合生态环境和农业用水的前提下, 对粮食作物和经济作物实行差别化水价, 其中粮食作物供水价格为0.157元/m3, 经济作物供水价格为0.248元/m3。农业供水实行总量控制, 定额管理, 根据灌区近三年来实际的灌溉定额和灌区所属的益民灌溉试验资料分析, 粮食作物加权平均综合灌溉毛定额为496.77m3/亩, 经济作物加权平均综合灌溉毛定额为443.15m3/亩。按照不同作物配水定额, 实行超定额累进加价, 即阶梯式水价, 累进额度和加价幅度初定如表1所示。

　　表1 超定额用水累进加价方案    

　　通过采取差别式水价这一经济方式后, 该灌区在整体农业用水上减少了10%左右, 灌区的生态环境也有了进一步的改善, 据统计灌区周围林木成活率提高了20%左右, 农户实际收益并没有损失, 加之政府的政策扶持, 农户总体收益得到显著提高, 其中小麦亩均净效益增加了12%, 马铃薯亩均净效益增加了15%, 药材亩均净效益增加了27%。

　　5 结论

　　水资源是制约西北干旱区社会经济发展, 影响生态环境的关键因子, 对本地区未来经济社会可持续发展起着显著的作用。绿水是维持陆地生态系统景观协调和平衡的重要水源, 在维持陆地生态系统生产功能和服务功能方面有重要作用。在生态环境与农业发展相互依存的前提下, 通过差别式水价方法, 不仅可以提高当地居民人均收入, 而且可以实现生态环境脆弱地区生态环境建设与水资源管理高效正确运行的统一, 最终实现自然环境的良性循环、社会经济的有序发展和人与自然的和谐共处。

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