灌溉水源工程改造与发展

孙文峰

（嘉阴县水务局,黑龙江 嘉阴 153200）

1 水资源紧缺、资源开发进入高成本阶段

1.1 中国水资源紧缺状况

水资源不同于一般矿产资源，它是在周而复始的水文循环中随机、流动、可资利用的水。中国年均水资源总量约28 124×108m3，其中河川径流总量27 115×108m3，地下水资源8 288×108m3(含地表水与地下水相互转化重复计算的7 279×108m3)。总量居世界第6位，而人均占有量仅2 300m3，只相当世界的1/4，居第88位。各地年际间降水可差数倍，年内降水极不均匀；尤其是水资源地域分布差异极大，占全国人口42%、耕地62%的北方干旱、半干旱地区，水资源总量仅占20%，使得北方地区已严重缺水。导致水资源紧缺的另一问题是全国年均废污水排放量达342×108m3，江河、湖泊约82%受到不同程度的污染，严重污染的占30%，城市地表水污染更为普遍，水资源受到极为严重的破坏。农业用水还受到工业及城镇居民用水剧增的竞争，全国灌溉用水量在1988年达到最高值3 941×108m3，以后逐年下降，至1997年降为3 598×108m3，占全国总用水比重也从1949年的97%下降到了70%左右。目前一般年份全国每年缺水 360×108m3，农业缺水占 300×108m3。农业因缺水受旱面积每年平均2 670万 hm2，粮食减产达(600～800)亿 kg；全国近半数的大中城镇供水不足，因缺水造成的工业损失每年约2 000亿元。

1.2 我国水资源开发已进入高成本阶段

水资源量有天然资源量、可利用资源量和开采利用量之分。前面涉及的都是天然资源总量，表示我国水资源的天然禀赋差。可利用水资源还与国民经济的实力、科技水平和资源开发的边际效益有关，资源开发应满足经济上合理、技术上可行、环境允许等条件。美国的可利用水资源占自然资源的21%左右，日本为27%，我国这一资源量预计为700×108m3，占自然资源的25%。这是一个动态的、相对的资源量，在一定的经济与科技水平下，是有限的，不能认为水资源取之不尽、用之不竭，盲目乐观是没有根据的；但是科技发展是无限的，可供人类开发利用的水资源也应是无限的，人类经济生活总要向前发展，不会停滞，过分悲观也是没有必要的。因而，在水资源开发利用上，发展科技、发展经济才是硬道理。

水资源的利用程度可用开发的边际费用来衡量，分为边际成本为零、不变边际成本和递增边际成本阶段。边际成本为零即增加水资源开发量，几乎不增加开发成本，如引洪灌溉，简易无坝引水等。显然，我国早已超过这一阶段。不变边际成本(或低成本)阶段，即资源开发成本与开发量成正比，单位资源开发量的成本不变，我国50、60年代发展灌溉大致属于这一阶段。递增边际成本(或高成本)阶段是指新增单位资源开发成本越来越大，资源开发越多，单位资源开发成本越高，当达到某种开发规模以后，单位资源开发成本与运行管理成本之和可能大于新增单位资源所产生的效益，出现边际净效益为负的情况，得不偿失；表现为水资源已近枯竭，或经济实力已无力支撑资源的进一步开发。

2 水资源开发方式的发展

2.1 大、中、小水源工程的联合调度

我国灌区的水源工程都有一个形成过程，在大型引水枢纽或水库建立以前，都依赖于一些小型引、蓄水工程维持部分灌溉面积或低保证率的农业供水，而在建立大型水源工程后，在一定程度上忽视了小型工程的作用。早在60年代中国提倡的引、蓄、提结合大、中、小联合调度的“长藤结瓜”水资源开发方式，曾经在节约投资、扩大灌溉面积方面，起了很好的作用；在水资源日趋紧张的今天，应该重新审视、评价它的特殊意义。我国北方引水有“1个流量灌667 hm2(1万亩)”的经验，这个经验数值在世界上也大致如此。然而，南方水库、水稻灌区在考虑到灌区小型水库、塘堰的作用后，却能“1个流量灌1 333 hm2(2万亩)”或更多，这就是“长藤结瓜”的作用。这种作用表现为大型骨干工程对河川径流的巨大引蓄功能，灌区内小型水库、塘堰、洼地能拦蓄地表径流，并按引蓄结合、相互补偿、扬长避短组织起来，是一种具有现代资源开发观念、符合水资源开发规律、具有1+1>2的系统效应的现实的系统工程。几十年的实践证明，这是一种成功的开发方式。

2.2 地面水地下水联合运用

北方水资源开发应实行时间及空间三维的统一开发、工程联合运用，即地表水、地下水联合运用的开发方式。 这种开发方式与大中小工程联合调度方式相比，由于可观测性差，故技术上更为复杂一些。我国水利科技工作者认识这一问题并不晚，早在70年代末已有实践，是北方地下水开发过程中的产物。但由于水资源的管理分散，在实施上困难较大，在大面积上的应用不多。实施这种开发方式主要应弄清地面水与地下水流域的叠合情况，叠合流域上要实行流域内统一开发，非叠合流域还要实行资源合理配置，维持两种水资源的统一均衡。

2.2.1 合理规划。灌区的地面水利用包括区内拦蓄与区外引水系统，通过分析可以获得多年的可供水资源过程。灌区地下潜水层可视为一个调节水库，该地下水库的补给量包括降雨补给，渠道、排水沟渗漏补给，区外地下水侧向补给，区内地下水越层补给以及人工回灌等；其消耗量包括蒸发、出流与开采。两种水源统一调度，可按区域均衡法或地下水非稳定流方法进行均衡分析；在一定的开采布局条件下，以确定合理的开采强度，或在一定开采强度下确定地表水对地下水的补给量及相应的补给区域，或根据补给方式和开采强度确定区域内开采布局。在一般的情况下，应该首先利用灌区内的地表径流，水量不足部分或从区外引水，或开采地下水资源。

2.2.2 注意地面、土壤和地下水相互转换的规律性。地下水资源，实际上只是在一定水文周期(包括丰枯年度)内在一定技术经济条件下可以补给利用的水量。没有补给就没有地下水资源。所以要维持地下水资源的持续开采，就应扩大地下水补给来源，要特别注意三水的转化规律性。例如，增加地表覆盖、减少地表径流，增加土壤入渗，不仅有利于土壤保墒，也是涵养地下水源；如果将地表水与地下水统一考虑，渠道或田间水渗漏就不一定都是损失，而是一种重要补给来源；增加对当地径流的拦蓄不仅直接提高了降雨利用率，减少下游除涝任务，也扩大了上游地下水补给量；在河流上游区适当开展井灌，可以少引外河水源，有利于下游引水，也降低了地下水位，减少了地下水蒸发，提高降雨入渗，下游地下水也不一定减少太多，从总体上看还提高了资源开发效益。上游排水可能成为下游的回归水，上游良好的植被与合理开发，正是对下游地下水源的涵养，而下游缺水或许正是上游水资源过分开发的结果。因此，在北方地下水超采地区要大力开展地下水回灌。

[1]王禹生,刘绍芝.长江流域灌溉工程老化损坏状况及其改造措施[J].人民长江，1994-10-20.