华北地区农业用水影响因素与保障对策研究

周祖昊，杨 波，刘海振，邵薇薇，曹小磊

(1.中国水利水电科学研究院，流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 100038；2.水利部水资源与水生态工程技术研究中心，北京 100038；3.长江水利委员会总工办，武汉 430010；4.水利部珠江水利委员会珠江水利综合技术中心，广州 510610;5.沈阳市环境科学研究院，沈阳 110000)

0 引 言

粮食安全、能源资源安全与金融安全并称为全球三大经济安全，为国际社会和各国政府高度关注。中国既是粮食生产大国，又是粮食消费大国，决定了农业在我国国民经济和社会发展中占有举足轻重的地位。由于我国水土光热资源在时空分布上极不均衡，导致农业生产对水利灌溉具有很强的依赖性，国内外灌溉实践表明，与旱作农业相比，灌溉农业谷物产量可提高6倍左右。可见，保障农业用水对确保粮食安全至关重要。然而，近年来随着我国城镇化、工业化进程的不断推进，农业用水受到一定影响。特别是在今后一个发展时期，随着城镇化、工业化进程的加快，城市人口将继续增加，粮食需求也将呈刚性增长，粮食安全保障任务十分艰巨，农业用水面临巨大挑战。

1 农业用水情况分析

1.1 典型研究区选择

华北地区包括京、津、冀、晋、蒙、鲁、豫7个省市，人口约3.39亿人，其地区生产总值占全国GDP的33.6%[1]。该地区城镇化、工业化发展水平总体较高，耕地资源丰富，用水需求量大，但地区间发展不均衡，水资源可利用量不足，地区的粮食生产任务较重，水资源供需矛盾日益凸显[2,3]。作为我国小麦、玉米和稻谷优势产区，华北地区在全国2020年新增500 亿kg粮食生产能力规划中，承担了近1/3的增产任务，其中作为粮食主产区的河北、河南、山东三省均位于华北地区。本文选择河北省作为典型地区，研究分析华北地区农业用水面临的挑战。

河北省位于华北地区腹地，内环首都北京和环渤海地区经济中心天津。作为严重资源型缺水省份，河北省多年平均水资源量205 亿m3，可用水量170 亿m3，人均水资源307 m3，仅为全国平均水平的1/7[4,5]。由于水资源短缺，河北省不得不大量超采地下水以维系经济社会发展，近年来河北省地下水开采量占总用水量的80%以上，其中农业用水占地下水开采量的70%以上。根据1997-2012年中国统计年鉴[6]和河北省统计年鉴数据可知，近16年来，河北省城镇化率增加28.58%，增幅达156.86%；工业化率增加9.66%，增幅为22.44%；二三产增加值占GDP比重增加7.28%，增幅为9.01%，可见近年来河北省城镇化、工业化均呈向上发展态势，如图1所示。结合华北地区各省市地理位置条件、水资源天然禀赋和社会经济发展特点[7,8]，选择河北省代表华北地区具有一定科学性。

图1 河北省城镇化率、工业化率和二三产增加值占GDP比重

1.2 农业灌溉面积

随着城镇化、工业化的发展，近年来河北省城镇用地、工业用地有逐年增加的趋势，相应地农业耕地面积有所减少，由1997年的651.73 万hm2减少到2012年的631.73 万hm2，16年间减少了20.0 万hm2，减幅约为3.1%。虽然近年来河北省耕地面积有所减少，但是有效灌溉面积却有小幅增加，由1997年的432.26 万hm2增加到2012年的460.31 万hm2，16年增幅约为6.5%。

1.3 农业用水水量变化情况

根据《中国水资源公报》，1997-2012年河北省农业用水量和农业用水比重均呈波动下降态势，如图2所示。其中，农业用水量由1997年的174.36 亿m3下降到了2012年的142.9 亿m3，16年间减少了31.46 亿m3，减幅达18.04%。农业用水占总用水量比重由1997年的78.73%降低到2012年的71.72%，16年间降低了5.56%，降幅为7.06%。

图2 河北省农业用水量和农业用水占总用水量比重比例

1.4 农业用水水质状况情况

河北省91%的面积均属海河流域，受资料限制，本文以海河流域农业用水水质来反映河北省及华北地区农业用水水质变化情况。根据《海河流域水资源公报》[9]和《中国水资源公报》[10]，2011年、2012年海河流域农业用水区水质达标率分别为11.0%和9.2%，而同期全国农业用水区水质达标率为30.2%和30.5%。可见近年来海河流域农业用水区水质达标率不高，且显著低于全国平均水平。海河流域农业用水水质面临严峻挑战，由此可见河北省农业用水水质状况也不容乐观。

2 农业用水影响因素分析

由上面的分析可知，近年来河北省农业灌溉面积变化不大，1997-2012年间增幅仅为6.5%，而农业用水总量减少18.04%。影响农业用水可能的因素包括自然和社会两个方面，自然方面主要是气候变化引起的水资源量条件发生变化，社会方面包括农业生产、灌溉水平、产业发展、城镇化进程以及农业用水水质状况等。本文分别采用水资源量、灌溉定额、产业比较效益、人口结构、农业用水水质等五个指标，采用数理统计与典型分析相结合的方法，分析引起华北地区农业用水减少的主要原因。

2.1 水资源量

根据《中国水资源公报》，对河北省1997-2012年水资源总量和农业用水量做回归分析，发现两者呈现一定的负相关性，如图3所示。1997-2012年16年间，河北省水资源量整体呈小幅上升趋势，年均增幅3.11 亿m3，年均增长幅度2.6%，高于农业用水量年均减小的幅度1.4%。但是，水资源总量增加与农业用水量减小的相关关系很小。这表明，水资源量的增加对河北省农业用水量的减小有影响，但不是主要的原因。

图3 1997-2012年河北省水资源总量变化情况及与农业用水相关关系

2.2 灌溉定额

分析发现，河北省农业用水量与亩均灌溉定额具有很好的正相关性，相关系数高达0.96，如图4所示。1997-2012年间，河北省亩均灌溉定额呈明显下降态势，由1997年的260 m3减少到2012年的216 m3，16年间减少了44 m3，减幅达16.9%。灌溉定额的大幅减少，与河北省持续推进节水灌溉，提高灌溉水平密切相关，反映了人类在水资源有限的条件下的主动适应性。

图4 亩均灌溉定额变化情况及与农业用水相关关系

2.3 产业比较效益

近年来，华北地区部分农业灌溉水源的用途发生了显著变化。以河北省黄壁庄水库为例，该水库位于海河流域子牙河水系两大支流之一滹沱河干流上，是河北省重要的大(Ⅰ)型水利枢纽工程，总库容12.1 亿m3。20世纪60年代初到80年代末，该水库只给农业供水，自20世纪90年代以来，黄壁庄水库除了用于防洪和灌溉之外，还陆续承担起发电、工业供水、城市生活供水和环境供水等任务。1993年该水库开始向西柏坡电厂供水，1996年开始向石家庄市城市生活供水，1998年开始向石家庄市城市环境供水，2008年开始向北京调水。随着城镇化、工业化的进一步推进，这种水源转换现象日趋普遍。

从区域经济发展角度考虑，工业单方水的收益要远远大于农业收益，地方政府部门更愿意将有限的水资源用于支撑工业发展，以提高地方GDP；其次，水价的差异使得供水管理部门更愿意将水供给城镇和工业。在经济导向作用下，有限的水资源向比较效益更高的行业流动，导致农业用水持续减少。

2.4 人口结构

近年来，随着城镇化、工业化不断发展，人口结构随之发生改变，越来越多的农村劳动力从农村向城市、从农业向第二、三产业发生转移。根据1997-2012年《河北省统计年鉴》，农业从业人员比重近年来呈现下降趋势，如图5所示。1997年河北省农业从业人员比重为49.2%，到2012年该值下降到34.9%，16年间下降14.3%，降幅达29.1%。大批农民进城务工导致城镇人口增加，一方面扩大了城镇人口规模，促进了当地第二、三产业的发展，导致了城镇生活需水和第二、三产业需水不断增长；另一方面，农村劳动力减少，导致农业灌溉意愿不高，灌水次数减少，部分农田甚至被荒置。将农业从业人员比重与农业用水占总用水量的比重做回归分析后发现，两者具有较好的正相关性，相关系数约为0.83。华北属于资源型缺水地区，随着人口向城镇集中，农业用水越来越少。

图5 农业从业人员比重例变化情况及与农业用水相关关系

2.5 农业用水水质

2012年海河流域农业用水区水质达标率仅为9.2%，河北省农业用水水质的达标率也比较低。由于该地区水资源极其缺乏，使用不达标的水源进行灌溉的现象比较普遍，但因为农业水质劣化造成弃耕的现象不太普遍。尽管如此，受污染的水用于农业灌溉，会影响粮食和蔬菜作物的品质，严重的甚至造成减产、绝收甚至危害人体健康。

3 对策与建议

从以上分析可知，近年来华北地区农业用水减少，与水资源小幅增加有一定的关系，但更主要的是灌溉水平提高、人口结构变化、产业结构调整以及资源流向变化产生的影响。华北地区是我国的农业和粮食主产区，农业用水的明显减少，势必会对农业生产造成一定的影响。针对该地区农业用水保障面临的问题和挑战，提出以下四个方面的建议。

(1)落实最严格水资源管理制度，按照水资源承载能力定发展规模和产业结构，促进全社会节水。强化“三条红线”管控，组织年度考核工作。健全水资源消耗总量和强度双控指标体系，将指标分解落实到县以上行政区，全面完成市县两级行政区水资源承载能力评价工作。开展省级用水定额评估及修订完善工作。开展县域节水型社会达标建设，开展合同节水管理试点示范。严格重大规划和建设项目水资源论证，强化水资源承载能力刚性约束，促进经济结构转型升级。

(2)推进资源确权和积极开源相结合，保障农业用水。为了防止城镇化和工业化发展对农业用水权的进一步挤占，华北地区农业用水保障的重要措施是进行资源确权，保障农业用水的总量。在南水北调工程通水后，应逐步置换以前受城市和工业挤占的农业用水。利用丰水年适时增加北调水量，进一步保障农业用水。利用华北地区深厚的地下含水层，加强地表水和地下水联合调度，保障农业用水。另外，除了常规的地表与地下水源，还应加强非常规水资源的安全利用，大力提倡合理利用雨洪、再生水和微咸水资源。

(3)加强节水改造。针对黄淮海地区农田水利现代化程度不高、农业灌溉条件仍然比较薄弱、灌溉设施配套率不足、灌溉供水保障能力不强等问题，进一步加强节水灌溉工程的建设与维护，并在大型灌区续建配套与节水改造的基础上，将灌区节水改造进一步推广至中小型灌区。一是加快大型灌区骨干工程改造步伐，继续实施大型灌区的续建配套与节水改造，全面实施大型灌排泵站更新改造；二是加大大型灌区田间工程配套力度，全面开展大型灌区田间工程配套改造，重点解决末级渠系配套不全的问题，努力恢复失灌面积；三是实施中型灌区更新改造，全面改造中型灌区，着重解决水源供水能力不足、输水渠道不畅、灌水设施不配套的问题；四是加强小型农田水利工程建设，坚持因地制宜、分类指导的原则，对小型引水灌溉工程进行改造加固、修复配套，适度新建小型灌溉工程。

(4)加强污染防治，科学发展再生水灌溉。华北地区的主要河流和浅层地下水的水环境质量，与全国其他地区相比相对较差，应加强农业灌溉水源的保护。一方面，需加强排污口的科学设置和严格管理，应当保证其下游最近的灌溉取水点的水质符合农田灌溉水质标准；另一方面，应加强对再生水灌溉标准和技术的研究，利用不含有害物质的工业废水和城镇污水再生处理后进行灌溉，既解决水资源不足的问题，同时避免土壤、地下水和农产品受到污染，保证粮食安全和生态环境安全。

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[1] 张依章, 刘孟雨. 华北地区农业用水现状及可持续发展思考[J]. 节水灌溉, 2007,(6):1-3.

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[3] 龚 宇, 王聪玲, 王 璞. 区域农业用水驱动因子及驱动贡献评估分析----以河北沧州为例[J]. 节水灌溉, 2008,(8):1-4.

[4] 梁建义. 从战略上谋划河北水资源的可持续利用----破解河北省水资源难题的几点思考[J]. 水利发展研究, 2010,(8):96-98.

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[6] 国家统计局. 中国统计年鉴[M]. 北京：中国统计出版社, 2012.

[7] 于静洁, 任鸿遵. 华北地区粮食生产与水供应情势分析[J]. 自然资源学报, 2001,16(4):360-365.

[8] 张光辉, 连英立. 华北平原水资源紧缺情势与因源[J]. 地球科学与环境学报, 2011,33(2):172-176.

[9] 水利部海河流域委员会. 海河流域水资源公报[EB/OL]. http:∥www.hwcc.gov.cn/pub/hwcc/static/szygb/gongbao2012/index.htm, 2014-04-19.

[10] 中华人民共和国水利部. 中国水资源公报[EB/OL].http:∥www.mwr.gov.cn/zwzc/hygb/szygb/.