寧夏生態(tài)水文分區(qū)研究

寧夏生態(tài)水文分區(qū)研究

該地區(qū)的人均水資源總量是水資源管理的主要指標之一。這是水資源科學分配、社會經濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護的基本數據。政府也是作出宏觀決策的重要依據。在2011年“中央一號文件”和“十二五”規(guī)劃中,用水總量控制被作為實行最嚴格的水資源管理制度“三條紅線”之一,明確提出各省2015年、2020年和2030年的取用水總量控制指標。水資源系統(tǒng)涉及經濟、社會和生態(tài)環(huán)境等多個方面,水資源優(yōu)化配置面臨眾多挑戰(zhàn)。長期以來,我國水資源優(yōu)化配置主要以經濟效益最大化為目標,重視經濟效益研究,而對生態(tài)環(huán)境研究不夠。生態(tài)水文區(qū)劃對緩解區(qū)域水資源開發(fā)利用和生態(tài)環(huán)境保護之間的矛盾有重要作用。進行區(qū)域生態(tài)水文區(qū)劃是制定區(qū)域發(fā)展規(guī)劃和工農業(yè)生產布局以及區(qū)域環(huán)境綜合整治的基礎,可為經濟社會與生態(tài)環(huán)境協(xié)調可持續(xù)發(fā)展提供重要的生態(tài)水文學依據。本文以地處西北干旱區(qū)的寧夏為例,以生態(tài)水文分區(qū)為研究單元,分析不同生態(tài)水文分區(qū)的水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀,進而對各個區(qū)域水資源開發(fā)利用提出合理化建議。1生態(tài)水文分區(qū)生態(tài)水文分區(qū)是在生態(tài)系統(tǒng)、水文水資源和社會經濟狀況等因素研究的基礎上,充分考慮人類活動對生態(tài)環(huán)境、水文過程的影響,應用生態(tài)水文學與陸地系統(tǒng)科學的原理和方法,進行生態(tài)水文分區(qū)的劃分與整合,計算各個生態(tài)水文分區(qū)的水資源總量、生態(tài)需水量,并提出生態(tài)保護、修復以及水資源開發(fā)策略。目前關于生態(tài)水文分區(qū)的研究,主要集中在河流、流域/區(qū)域兩個方面,前者強調河流的水文過程、水資源特征、生態(tài)需水以及環(huán)境保護的需要,沒有考慮社會經濟狀況等區(qū)域特征指標,不足以反映流域的區(qū)域“面狀”特征;后者的分區(qū)指標包含氣候、地形、水文、植被和人類活動等方面,可以較為全面地反映生態(tài)和水文系統(tǒng)的空間特征。1.1生態(tài)水文分區(qū)生態(tài)水文分區(qū)單元的劃分和選擇對于最終分區(qū)結果有較大的影響。分區(qū)單元的選擇必須遵循以下原則。首先,分區(qū)單元必須具有代表性,應包括自然地理要素的地域區(qū)劃特征,如地形、地貌、海拔、植被、降水、土壤類型等;其次,應考慮社會經濟數據的區(qū)域性,可以得到的相關社會經濟數據包括人口(密度)、GDP、耕地比例、建設用地等,一般都以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為基本統(tǒng)計單元?？紤]到數據的準確性、完整性及獲取的難易程度,本文以鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)劃作為生態(tài)水文分區(qū)研究單元。按照生態(tài)環(huán)境和水文要素的相似性和差異性,將寧夏264個鄉(xiāng)鎮(zhèn)劃分為若干個生態(tài)水文分區(qū),每個分區(qū)內有較為一致的生態(tài)水文條件,分區(qū)之間存在著一定差異。探討每個分區(qū)內各生態(tài)水文要素的分布、變化規(guī)律,分析各要素之間的內在聯(lián)系,為提出各分區(qū)的生態(tài)保護方案、制定可持續(xù)發(fā)展的水資源利用規(guī)劃奠定基礎。寧夏生態(tài)水文分區(qū)應遵循以下基本原則:(1)生態(tài)水文系統(tǒng)的分異性原則;(2)生態(tài)水文系統(tǒng)的完整性原則;(3)生態(tài)水文分區(qū)的相似性和區(qū)際間的差異性原則;(4)人類活動對生態(tài)水文系統(tǒng)演變的影響強弱差異性原則。分區(qū)指標是生態(tài)水文區(qū)劃的基礎,合理的分區(qū)指標能夠使分區(qū)的結果更為科學,更能反映各區(qū)域之間的差異性和相似性,因此分區(qū)指標體系的建立必須遵循一定的指導思想和原則。建立生態(tài)水文區(qū)劃指標體系應遵循主導因素性、特殊性、完整性、可操作性、相對一致性等原則。參考已有的研究成果,本文選擇的生態(tài)水文分區(qū)指標為:降水量、徑流深、水面蒸發(fā)量、干旱指數、耕地比例、林地比例、草地比例、水域比例、建設用地比例、未利用地比例、人均GDP和人口密度。在已建立的指標值數據庫基礎上,利用系統(tǒng)聚類法對寧夏全區(qū)進行生態(tài)水文分區(qū)。采用一級分區(qū)系統(tǒng),分區(qū)命名采用地理位置+水文特征+人類活動影響程度的方式。水文特征是主要水文指標的綜合反映,分為平水、少水、缺水、極缺水4個級別;人類活動影響程度是耕地、建設用地等主要用地類型占土地總面積百分比等指標的綜合反映,分為極強度、強度、中度、輕度活動4個級別。1.2氣候、地貌條件寧夏地處西北內陸,干旱少雨,水資源短缺,干旱半干旱面積占全區(qū)總面積的80%,自然地理存在明顯的地帶分區(qū)?？紤]到寧夏行政區(qū)域較小,在全國水文分區(qū)的基礎上根據上述分區(qū)方法,將寧夏分為4個生態(tài)水文分區(qū)(見圖1),各分區(qū)特征值見表1。Ⅰ區(qū):南部黃土丘陵平水中度活動生態(tài)水文區(qū),涉及固原市原州區(qū)、西吉縣、隆德縣、彭陽縣、涇源縣,總面積為1.35萬km2,約占寧夏全區(qū)面積的21%。多年平均降水量472mm,氣溫相對較低,自然災害頻發(fā),土地利用以農業(yè)生產為主,南部植被覆蓋較好。Ⅱ區(qū):中部干旱少水輕度活動生態(tài)水文區(qū),涉及吳忠市紅寺堡區(qū)、同心縣、鹽池縣、海原縣全部、中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)、中寧縣、靈武市、青銅峽市、吳忠市利通區(qū)的山區(qū)部分,總面積3.35萬km2,約占全區(qū)面積的50%。多年平均降水量266mm,人畜飲水困難;地廣人稀,寧夏全區(qū)2/3的草場以及大部分后備耕地資源集中于此,畜牧業(yè)占據重要位置;風大沙多,土地荒漠沙化和水土流失嚴重。Ⅲ區(qū):北部平原極缺水強度活動生態(tài)水文區(qū),涉及賀蘭山東麓、引黃灌區(qū)、陶樂臺地、黃河左岸諸溝、甘塘內陸地區(qū)、銀川市、石嘴山市、中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)、中寧縣、青銅峽市、吳忠市利通區(qū)的引黃灌區(qū)和黃河左岸部分,總面積1.74萬km2,約占寧夏全區(qū)面積的26%。多年平均降水量178mm,年徑流深2mm,天然水資源量極少,引用外來水多。地勢平坦,土地肥沃,引黃河水便利,日照時間長、晝夜溫差大,西側賀蘭山構成寧夏平原的天然屏障。得天獨厚的農業(yè)生產條件,使得引黃灌區(qū)一直是寧夏工農業(yè)生產的重要地區(qū),區(qū)內稻麥高產,瓜果品質優(yōu)良,工業(yè)基礎相對較好,素有“塞上江南”之稱。Ⅳ區(qū):賀蘭山少水輕度活動生態(tài)水文區(qū),涉及賀蘭山山區(qū),面積為0.2萬km2,約占寧夏全區(qū)面積的3%。多年平均降水量330mm,年均徑流深26mm,水面蒸發(fā)量年均1200mm。除北部部分礦區(qū)外,植被覆蓋較好,以林地、草地為主。2取水量、水資源及其分配由于Ⅳ區(qū)面積較小,除少數礦區(qū)外以林地、耕地為主,且與北部平原區(qū)有緊密的水力聯(lián)系,因此計算水資源量時將其并入Ⅲ區(qū)。Ⅰ區(qū)。當地水資源量為5.50億m3,占寧夏全區(qū)當地水資源總量的47.3%,其中地表水資源量5.50億m3。當地可利用的水資源總量為2.49億m3,無黃河干流分配指標。2010年該區(qū)域取水量為1.04億m3,占全區(qū)總取水量的1.4%;耗水量為0.81億m3,占全區(qū)總耗水量的2.3%。Ⅱ區(qū)。當地水資源量為1.98億m3,占寧夏全區(qū)當地水資源總量的17.0%,其中地表水資源量1.71億m3。當地可利用的水資源量為0.51億m3,加上黃河干流分配指標7.15億m3,可利用水資源總量為7.66億m3。2010年該區(qū)域取水量為7.97億m3,占寧夏全區(qū)總取水量的11.0%,其中黃河水為7.23億m3;耗水量為7.76億m3,占全區(qū)總耗水量的21.7%。Ⅲ區(qū)和Ⅳ區(qū)。當地水資源量為4.16億m3,占寧夏全區(qū)當地水資源總量的35.7%,其中地表水資源量2.28億m3。當地可利用的水資源量為1.50億m3,全部為地下水,加上黃河分配指標29.85億m3,可利用水資源量為31.35億m3。2010年該區(qū)域取水量為63.37億m3,占全區(qū)總取水量的87.6%,其中黃河水58.84億m3;耗水量27.2億m3,占全區(qū)總耗水量的76.0%。3以低影響生態(tài)環(huán)境建設為主要解決方法,積極拓展農業(yè)水資源整合和節(jié)水水是我國西北干旱地區(qū)社會經濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護的主要限制因子。在水資源短缺的情況下,根據當地的實際水文情勢、土地利用、氣候特征等生態(tài)地理要素,以水資源的可持續(xù)利用和經濟社會可持續(xù)發(fā)展為目標,通過合理抑制需求、有效增加供水、積極保護生態(tài)環(huán)境等手段,因地制宜采取各類工程及非工程措施實現(xiàn)有限水資源的經濟、社會和生態(tài)環(huán)境綜合效益最大。西部大開發(fā)戰(zhàn)略實施以來,寧夏工業(yè)用水、城市用水和生產建設用水大幅度增加,特別是近年來隨著全區(qū)經濟社會快速發(fā)展,工業(yè)化、城市化建設進程不斷加快,水資源供需矛盾進一步加劇,已經成為制約經濟社會發(fā)展的瓶頸。南部黃土丘陵平水中度活動生態(tài)水文區(qū)是寧夏水資源最豐富的地方,涇河、葫蘆河、清水河等水系可提供大量水資源,生態(tài)環(huán)境整體較好。該區(qū)域社會經濟水平整體不高,人口密度90.7人/km2,以農業(yè)生產為主,工業(yè)發(fā)展具有較大潛力。應以開源節(jié)流為主,在保障農業(yè)用水、工業(yè)用水、居民生活用水以及生態(tài)環(huán)境用水的前提下,開展小流域綜合治理,提高農業(yè)水利用系數及工業(yè)單位用水效益,積極開展生態(tài)環(huán)境建設和水源涵養(yǎng)工程,以此作為寧夏中南部缺水地區(qū)發(fā)展的重要水源地。中部干旱少水輕度活動生態(tài)水文區(qū)是寧夏的干旱風沙區(qū),水資源極為貧乏,區(qū)域性缺水嚴重制約當地的工農業(yè)生產及居民生活。應以調水為主要解決思路,一方面從南部黃土丘陵平水中度活動生態(tài)水文區(qū)(Ⅰ區(qū))調水,另一方面依靠黃河揚水工程供水。近年來,為解決當地發(fā)展問題,自治區(qū)政府先后出臺了退耕還草、生態(tài)移民等政策,大力發(fā)展干旱區(qū)節(jié)水補灌農業(yè),不與生態(tài)系統(tǒng)爭水,提高居民生活質量,確保當地生態(tài)環(huán)境的逐年恢復。北部平原極缺水強度活動生態(tài)水文區(qū)和賀蘭山少水輕度活動生態(tài)水文區(qū)是寧夏工農業(yè)發(fā)展水平最高的地區(qū),人口稠密(見表2)。當地水資源非常匱乏,黃河水是該區(qū)域經濟發(fā)展、居民安居樂業(yè)的主要保證,引黃灌溉造就了富饒的寧夏平原。應以大力發(fā)展節(jié)水為重點,一方面持續(xù)推廣農業(yè)節(jié)水灌溉技術,優(yōu)化種植結構,逐步提高農業(yè)水利用系數,嚴格控制粗放管理造成的水資源損失;另一方面加強工業(yè)節(jié)水的力度,積極開展水權轉換工作,以有限的水資源促進社會經濟的持續(xù)