干旱缺水区民勤县水资源持续高效利用措施研究

石磊，张芮，董平国，石培泽，成自勇

(1.甘肃农业大学水利水电工程学院，甘肃 兰州 730070； 2.甘肃省水利水电学校，甘肃 兰州 730070；3.武威市水利技术综合服务心，甘肃 武威 733000； 4.武威市水务局，甘肃 武威 733000)

干旱缺水区民勤县水资源持续高效利用措施研究

石 磊1，2，张 芮1，董平国3，石培泽4，成自勇1

(1.甘肃农业大学水利水电工程学院，甘肃 兰州 730070； 2.甘肃省水利水电学校，甘肃 兰州 730070；3.武威市水利技术综合服务心，甘肃 武威 733000； 4.武威市水务局，甘肃 武威 733000)

采用调查研究和统计分析方法，对民勤县石羊河流域重点治理工程及其效益得以显现的关键技术管理措施和效果进行调查研究。结果表明，指标层层细化、“三水”联合调度、轮次定额配水、推行差别水价政策、推广节水技术、调整农业种植结构、落实责任等措施，是实现水资源严格管理和高效利用的有效措施;责任制度落实、层层监督检查是水资源精细化管理的有效行政推动措施；乡(镇)水资源管理办公室是水源配置方案有效落实的重要组织保障措施；采用计量监控、监测设施设备是水资源管理的有效管控手段；依据水权和农产品动态趋势，适时调整农业种植结构，逐步形成以水定布局、节水高效的动态种植结构模式，是巩固水资源管理成果、推动水资源持续利用效益再上台阶的有效途径；以滴灌为主的高新高效技术推广和设施农牧业的高效发展是干旱缺水区缓减水资源供需矛盾、持续高效利用有限水资源和巩固流域生态修复成果、促进生态环境趋于良性循环的战略措施。

水资源利用；水权；差别水价；计量监控设施；农业种植结构；节水技术；干旱缺水区；民勤县

民勤县位于西北干旱区河西走廊东北部，石羊河流域下游，东西北3面环沙，总面积1.59万km2，绿洲面积仅占10.2%。随着流域经济社会的发展，耗用水量不断增大，进入民勤的水量由1950年代的超过5亿m3减少至2007年前的不足1亿m3，占流域总水量的比例由30%减少到7%左右。地表水资源急剧减少，近25万人只能靠超采地下水以生态换生存，地下水位埋深由20世纪50年代的1～9 m降至2007年的12～28 m；2000年以来地下水位每年下降0.65 m左右，矿化度年升高0.08～0.12 g/L；下游湖区矿化度高达4 g/L以上，局部地区高达10 g/L 以上[1-2]。地下水位不断下降，水质不断恶化，植被大面积死亡，土地盐渍化严重，生态环境急剧恶化,流域下游的青土湖区出现“罗布泊”现象，部分群众沦为“生态难民”[3]。

2007年启动实施以民勤绿洲为重点的石羊河流域治理，建设了流域上下统一调度的西营河向民勤调水专用工程、景电二期向民勤调水延伸工程、上下游灌区节水改造工程、地下水开采计量监测监控工程、以管灌滴灌为重点的高效节水工程等，为水资源持续高效利用与严格管理[4]奠定了基础。石羊河流域全面实行水资源的统一调度,实施严格的水资源管理,确保民勤水量不再减少而是逐年增加,2010年以来，上游进入民勤(石羊大河蔡旗断面)的地表水量达2.6亿m3以上，为促进县域经济的持续高效发展和生态的修复改善提供了保障。但是，随着经济社会的发展，缺水问题越来越严重，实现人与自然和谐相处任务相当艰巨，外流域调水非常必要，而近期很难实施外流域调水，因此缺水地区唯一出路是挖掘节水潜力，走节水的路子，全力实施生态立县战略，大力发展节水农业[5-6]，实现经济、社会、生态持续高效发展[7]，实行最严格的水资源管理。解决或缓解资源性缺水、工程性缺水、技术性缺水问题，破解结构性缺水，提高水资源利用效率显得尤为重要，而严格控制地下水开采，缓减地下水位下降幅度，促使绿洲下游和边沿地区水位逐步回升和生态植被恢复也十分必要。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

民勤县地处甘肃省石羊河流域下游，年降水65～110 mm,生态环境极为脆弱。上游祁连山区8条河流的出山径流主要消耗在山前武威盆地，洪水和沿洪水河道出溢的泉水汇集于石羊大河，是民勤县境内唯一的地表水源，经武威盆地最下游的红崖山水库调蓄，为流域下游民勤盆地提供生产、生活和生态用水。石羊河流域综合治理前，进入民勤的地表水不足1亿m3，人均不足260 m3。红崖山水库调蓄能力不足，流域水资源统一调度缺乏保障工程，灌溉供水工程配套不完善，高新技术推广难、实施进度慢，地下水严重超采，生产用水挤占生态用水[8]。民勤县人均水资源量只有世界抗旱极限标准1 700 m3的16%，用水结构不合理，农业用水量大，占总用水量的90%以上，工业、生活、生态用水量不足10%，水资源管理制度不完善，加大了水资源供需矛盾，用水效益低(不到2元/m3)，灌溉水利用率不到0.5。随着人口的增加、经济的发展、地表水的大幅度减少，水资源供需矛盾日益突出，地下水超采4亿m3，地下水位年下降10～20 m，天然植被严重退化甚至死亡，下游地区地下水矿化度高，不能用于灌溉，而过量开采地下水导致生态环境严重恶化。

针对石羊河流域水资源开发利用和生态环境存在的突出问题，2007年启动实施石羊河流域重点治理规划,到2010年总用水量由7.8亿m3减至3.6亿m3，进入民勤县的水量(蔡旗断面)由不足1亿m3增加到2.5亿m3以上, 地下水开采量由5.17亿m3减至1.3亿m3，其中民勤盆地0.89亿m3；到2020年蔡旗断面水量达到2.9亿m3以上,地下水开采量减少至1.25亿m3，其中民勤盆地0.86亿m3。

1.2 研究方法

采用调查研究和统计分析方法，重点对石羊河流域重点治理工程及其效益得以显现的关键技术管理措施和效果进行调查研究，通过对代表性农户进行调查测试，分析资源消耗、投入产出效益，提出适宜干旱缺水区水资源高效持续利用的水资源严格管理措施。

2 主要措施分析

2.1 指标层层细化

保障基本生活用水，压减农业用水，促进节水高效农业的发展；将农业节约的水量用于工业用水，支持工业经济发展；减少地下水开采，增加生态用水，促进生态环境的修复发展；严格初始水权分配，细化用水指标，年底前制定翌年水资源配置调控方案，县、乡、村、社、户层层设定总量控制指标；以灌区为单元细化不同作物的灌水定额、灌溉定额、机井(开采)水量、斗口(地表水)水量、轮次水量，以确保用水总量指标不突破，水资源配置方案得到有效落实。经过努力，民勤县农业节水4.68亿m3，保障生活用水和工业生产用水，增加生态用水6 540万m3，其中向青土湖输水3 300万m3，减少了地下水开采量5.35亿m3，促进了地下水位回升和生态环境的修复；总用水量由治理前7.58亿m3减至3.58亿m3，农业用水比例由94%以上下降到 70%以下，1/4的水资源用于生态修复和发展(表1)。

2.2 “三水”联合调度

流域内水资源实行统一调度,2010年以来进入民勤县地表水量增加2亿～2.5亿m3，在此基础上，民勤县严格实行天上水、地表水、地下水“三水”联合调度, 充分合理利用有限水资源。优先利用天上水，及时根据天气情况，实施人工增雨，择机实施“三水”联合调度[9]，当有效降水大于10～15 mm时,延迟灌溉5～7 d；充分合理利用地表水，优化地表水科学调度，6—9月汛期水库超汛限水位的泄水和非灌溉期水量重点用于工业用水和青土湖等区域生态恢复，在水库安全运行的情况下最大限度地确保配水面积内的农田灌溉，不足部分开采地下水灌溉；以灌溉定额和总量指标不突破为目标，对8 300眼灌溉机井安装智能化计量监控设施，适时监控管理，严格控采地下水。2010年以来每年有1～3次实行有效降水时全县关电停灌，收到了较好效果，形成了水利、气象、电力、乡镇联合的 “三水”科学调度运行保障机制。

2.3 配水定额监管

严格配水面积，实行配水定额监管。根据不同地域、不同灌溉方式、不同作物灌溉制度，以灌区为单元，编印“水资源分配方案落实水量电量确认表”，对灌区内乡、村、社、户、地块的水量进一步细化，核定配水面积、水量、电量，逐地、逐户、逐社、逐村、逐乡进行水量、电量的进一步确认，并分解落实到机井(斗口)、灌溉范围和轮次；制定详细配水计划，按轮次购买水票，地表水凭票供水，地下水凭票充值购电，刷卡取水；严格轮次水量审批，严格实行逐井(渠道)逐轮次控制和定额管理。至2010年关闭机井3 000 眼，配水面积由6.8万hm2压减至41 687 hm2，连续 5年在配水面积内大田作物灌水定额控制在750～900 m3/hm2,灌溉定额控制在6 000 m3/hm2以下，确保了定额水量不超标，轮次水量不超标，用电用水量不超标，最终实现总量不突破的控制管理目标。

2.4 推行差别水价政策，促进种植结构调整

民勤县适时调整水价，利用经济杠杆，促进节约用水，将农业地表水价由0.1元/m3逐步调整提高至0.24元/m3；对地下水进行定额配水，实行“基本水价+计量水价”，征收地下水资源费0.02元/m3，使地下水综合水价略高于地表水水价。民勤县还推行差别水价，以推动种植结构调整：鼓励种植棉花、食葵等高效益、低耗水作物，采用日光温室等设施种植红枣、枸杞等特色林果，并采用滴灌等高效灌溉方式，定额内用水水价优惠10%，而对采用传统方式种植小麦-玉米带田、圆葱等高耗水、低效益的作物，定额内用水地表水、地下水价分别上浮30%、50%；对超定额用水采用累进加价政策，节约用水产生的效益归农民自己，超额用水则加倍征收水费，超用水10%～50%还要再征收30%～500%的超额水费。

表1 民勤县来水用水量调查情况

2.5 推广节水高效技术，促进水资源持续利用

宣传引导以增强群众节水意识, 自觉采用节水技术。水管处(所)等水资源管理单位和乡(镇)，有计划地逐村、逐社、逐户进行宣传，重点利用冬闲季的群众会和夏秋季的现场观摩会，宣传水资源的紧缺性、节约用水的必要性、节水技术推广的高效性、节水高效的示范典型、水权水价的制度化、市场动态与趋势等，发放水资源持续利用公开信和节约用水宣传册等形式，引导农民自觉采用节水高效种植方式，综合集成农业节水高效技术,以确定的水权水量、配水计划修订种植计划，推行以渠道或机井为单元的区域种植、高效种植、节水种植等灌溉技术，全面实施小畦灌、沟灌、滴灌、膜上膜下灌，彻底改变以往的大块串漫灌水方式；推广玉米、棉花、食葵、茴香、红枣、苜蓿等主要粮经林草作物优新品种，并采用温室种植等综合节水高效技术和种植方式[10]； 81%的作物采用覆膜种植与灌溉，种植面积3.38万hm2；每年有1.6万～2万 hm2的农田采用足墒播种技术暨先覆膜种植再灌水或播种前灌水再覆膜种植，变冬灌为春灌，即保障出苗-苗期充足土壤水分50%以上[11]，又节水750～900 m3/hm2,最终取得综合效益39 800元/hm2以上，节水效益高达8元/m3以上(表2)。

2.6 调整农业种植结构，提高水资源利用效率

民勤县依据水权和市场动态引导农民自觉调整种植结构，不断发展品种优、耐旱性强、节水效益明显、用水效益高的食葵、棉花、茴香等经济作物，以及红枣、葡萄、枸杞等特色林果，并采用日光温室设施种植，压缩小麦、玉米等用水6 000 m3/hm2以上、效益30 000元/hm2以下、用水效益5元/m3以下的高耗水作物的种植及其带状种植方式，促进 “以水定结构、以水定布局”的动态结构模式不断调整，大幅提高水资源利用效率。小麦、玉米等粮食作物种植比例由90%以上减至33.87%,用水效益为3.8～4.82元/m3；食葵、棉花、茴香、蔬菜等经济作物面积达57.75%，用水效益达11.11元/m3；苜蓿、甜高粱、特色林果等林草面积提高至8.38%，纯效益2.1万元/hm2以上(表2)。发展高效日光温室2 280 hm2，产值25.11万元/hm2，纯效益20.97万元/hm2，用水效益高达60元/m3以上(表3)；以果粮间作为主的红枣、酿造葡萄等特色林果1.7万hm2，产值1.06万元/hm2，效益初显；暖棚养殖棚6 067 hm2，收入达到30万元/hm2以上。农民收入的56%来自设施农牧业和特色林果业，弥补 “关井压田”的损失，促进农民收入的增加，2015年农民人均收入突破9 000元，比治理前增加7 000元左右。

2.7 落实责任，促进水资源严格管理

a. 水权实行由上而下逐级逐行业配置，水务部门负主体责任；用水由下而上逐级审批，乡镇负主体责任。乡镇总协调并负责农民规模种植与用水计划管理，水务部门负责供水计划与灌溉管理，电力部门负责供电计划与用电管理，以乡镇为单元组建乡(镇)主要领导为主任的水资源管理办公室，明确责任主体，形成乡镇与水、电部门共同协调统一的水资源管理机制，严格实行水资源利用的过程性控制和精细化管理。

b. 水、电部门及乡镇驻村干部，按区域分片包干，管水管电，维护设施设备正常运行。地表水斗口计量，凭票供水；地下水实行“以水定电、以电控水、凭电充值、刷卡取水”；激励指导群众调整种植结构，推广节水节电和农艺技术；鼓励农民用水户参与监督水资源管理。

c. 市、县水行政执法单位通过对60眼重点监控机井、5处地表水斗口的水量、电量定期检查，对面上的机井、斗口用水用电按区域不定期地进行抽查，促进监测监控设施设备正常运行，轮次水量、灌水定额、水权面积不突破，单井充值水量电量、斗口水量、用水总量不突破。

表2 不同种植、灌溉方式和作物种植结构及效益调查统计分析

表3 日光温室作物投入产出效益调查统计分析

d. 政府将水资源总量控制作为目标管理的重要内容，与乡镇和水务部门签订总量控制目标管理责任书；乡镇、村社和水务局、水管单位与职工层层签订水资源总量控制管理目标责任书，明确总量控制指标和管理范围，将责任落实到职工、村社、乡镇和水管单位；严格考核，并将考核结果作为政绩考核的重要内容；纪检监察、组织、宣传、政务督查等部门联合，深入乡镇、走访农户，定期不定期对乡镇水资源管理进行量化打分，分数作为年终考核依据之一，发现问题及时督促整改；对超过用水总量控制指标的部门、单位和个人层层追究责任。

3 结论与建议

3.1 结论

石羊河流域重点治理新建2项向民勤调水的水源保障工程，实施红崖山大型灌区的节水改造与续建配套工程，第一次大范围对所有保留的抗旱灌溉机井安装了智能化计量监测监控设施，为实现流域上下游水资源的科学调度和县境内水资源高效利用管理奠定了基础。在地表水量增至2.6亿～2.9亿m3基础上，民勤县围绕“生态立县”战略，通过实施多项水资源严格管理措施，初步实现水资源的持续高效利用，2010年以来连续5年实现水资源总量控制目标，近期水资源管理及效益目标提前实现。2015年农民人均纯收入突破9 000元，综合用水效益增加6元/m3以上；用水总量控制在3.58亿m3内，减少了4.22亿m3，地下水开采量民勤盆地控制在0.86亿m3内，减少了3.9亿m3；向下游青土湖输生态水3 300万m3，下游及沙漠边沿地下水位逐年回升，青土湖出现22 km2的季节性水面和地下水位小于3 m的106 km2的旱区湿地，流域生态得以有效修复，趋于良性循环。

实践证明，层层细化指标、“三水”联合调度、轮次定额配水、推行差别水价政策、推广节水技术、调整农业种植结构、明确水权落实责任等措施，是实现水资源严格管理和高效利用的有效措施;责任制度落实、层层监督检查是水资源精细化管理的有效行政推动措施；乡(镇)水资源管理办公室是水源配置方案有效落实的重要组织保障措施；进行计量监控、采用监测设施设备是水资源管理的有效管控手段；依据水权和农产品动态趋势，不断适时调整农业种植结构，逐步形成以水定布局、节水高效的动态种植结构模式，是巩固水资源管理成果、推动水资源持续利用效益再上台阶的有效途径；以滴灌为主的节水高新高效技术的推广和设施农牧业的高效发展是干旱缺水区缓减水资源供需矛盾、持续高效利用有限水资源和巩固流域生态修复成果、促进生态环境趋于良性循环的战略措施。

3.2 建议

a. 大力调整农业种植结构，加大对新作物品种、节水技术的引进，以及对试验研究和集成综合配套节水技术的示范推广。建议政府加大科技投入，开展日光温室作物，大田作物，果品、蔬菜等膜下滴灌作物的节水技术试验，集成高效节水的种植、灌溉、农艺综合配套技术，为设施农业和生态农业的高效快速发展提供科技支撑，引导农民自觉选择种植作物和种植方式，自觉应用灌溉新技术、新方法，连年以水定结构，节水促发展、增收入。

b. 维护滴灌工程的正常安全运行。从已建的大田滴灌和温室滴灌工程看，运行1～3年后，由于缺少后期扶持资金，节水设施设备无法维修而不能正常运行[12]；地表水滴灌规划不尽合理，“水库—渠道—蓄水池—加压过滤供水—地埋主管—地表移动支管—地表滴灌管”的滴灌布局方案能耗高、运行管理费劳费时，影响了农民使用滴灌设施的积极性，制约了滴灌技术的推广运用。建议新建串珠式蓄水池滴灌工程，统一规划，分期实施，利用自然落差通过管道进行滴灌；建立以池(井)为单元的滴灌溉系统，变地表移动支管为地埋固定支管，采用方便运行管理的“地埋干管—地埋支管—盲管连通出地面—地表滴灌管”滴灌方案，在实现节水高效的同时，减少能耗，节劳节时，促进资源的永续利用和经济社会的持续快速发展。总之，加大投入进行全面滴灌工程建设的同时，要建立管理运行长效投入机制，促进农民自觉维护维修设施设备，以确保滴灌工程的安全运行和效益的正常发挥。

c. 完善计量监测、监控设施设备的维护、升级、更新管理。要强化地下水监测监控智能化设备的维护、升级、更新管理，确保设施设备的正常运行，促进地下水资源持续有效的控制管理；完善、新建各级渠道计水、量水、控水设施，促进水资源配置方案落实的公平性、有效性。加大投入，完善、更新、维护计量控水设施是非常必要的，这是促进水资源过程控制和精细化管理的长期重要措施。

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Research on measures for sustainable and efficient utilization of water resources in Minqin County in arid area with water shortage

SHI Lei1,2, ZHANG Rui1, DONG Pingguo3, SHI Peize4, CHENG Ziyong1

(1.CollegeofWaterConservancyandHydropowerEngineering,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China; 2.GansuProvincialWaterConservancyandHydropowerCollege,Lanzhou730070,China; 3.WaterTechnologyIntegratedServiceCenterofWuwei,Wuwei733000,China;4.WaterConservancyBureauofWuwei,Wuwei733000,China)

Based on the methods of investigation and statistical analysis, the key project conducted in the Shiyang River Basin in Minqin County and the related management measures as well as the project’s effects were evaluated. The results show that the goals of strict management and efficient utilization of water resources were preliminary achieved through the implementation of seven measures as follows: refining the water rights, jointly scheduling atmospheric water, surface water, and groundwater, distributing water according to the rounds quota, implementing the differentiated water price policy, promoting the efficient water-saving technology, adjusting the agricultural planting structure, and clarifying water rights and responsibilities. In addition, the implementation of the responsibility system and supervision and inspection were effective administrative measures to promote the fine management of water resources. Township water resources management offices were important organizational guarantee measures for the effective implementation of water allocation schemes, and the water resources measurement monitoring facilities were the effective means for water management. Furthermore, the agricultural planting structure should be adjusted in time according to the dynamic trends of water rights and agricultural products, and a dynamic water-saving and efficient planting structure model should be gradually formed in order to consolidate the results of water resources management and promote the sustainable utilization of water resources. On the other hand, the promotion of drip irrigation and development of facilities in agriculture and animal husbandry were strategic measures to alleviate the contradiction between supply and demand of water resources in arid areas with water shortage, which will also help to promote sustainable and efficient utilization of water resources, to consolidate the results of ecological restoration, and to promote the virtuous cycle of ecological environment.

water resources utilization; water right; differentiated water price; metering and monitoring facilities; agricultural planting structure; water-saving technology; arid area with water shortage; Minqin County

10.3880/j.issn.1004-6933.2017.04.004

国家自然科学基金(51369002)；甘肃省科技重大专项计划(1502NKDF023)；甘肃省教育厅研究生导师项目(0902-02)

石磊(1983—)，男，讲师，主要从事高效节水与生态水利研究。 E-mai：shipeize1@126.com

张芮，副教授，硕士生导师，博士。 E-mail：zhr_1029@163.com

TV213.4

A

1004-6933(2017)04-0020-06

2016-08-30 编辑：彭桃英)