理论教育 新疆地区水资源开发利用:地下水库解决干旱问题

新疆地区水资源开发利用:地下水库解决干旱问题

更新时间:2025-01-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:先从新疆水资源的特点分析其开发利用的有利和不利条件。在缺少动力源的地区,开采地下水明显受到限制。地下水库有蒸发少、供水稳定等诸多优点,应该把水资源地下调蓄作为解决新疆干旱区水资源问题的一个重要途径和方向。

(一)依法治水,管好用好水资源

市场和政府干预是资源配置的两大手段,但是两者都必须有保证执行的行为规则。50年来,新疆在开发利用水资源方面做了大量工作,取得了一定成绩,但也存在不少问题,突出表现在:多龙治水,各自为政,缺乏统筹规划宏观上没有统一管理,使水资源分配和工程布局不尽合理,水资源浪费严重。因此,必须加强水资源管理和保护,认真宣传、普及、执行水法和环境保护法,提高法制意识,形成依法治水、依法管水、依法用水和保护水的全民共识;树立水资源属国家所有的观念,纠正水资源属地区、部门所有的错误观点;建立和完善水资源统一管理、综合协调的管理体制,克服政出多门,以权治水的错误倾向;开发利用水资源应贯彻全面规划、统筹兼顾、综合利用、讲求效益的原则;要充分认识水资源的有限性和稀缺性,树立水的商品价值观念,制定水的合理价格体系;切实加强计划用水、节约用水。水资源统一管理的协调问题表现在:①水资源的保护、开发、利用相互之间的协调;②水资源的保护、开发、利用涉及部门之间的协调。

(二)合理开发,协调水资源的时空平衡

开发利用水资源,从本质上说是解决水的时空平衡和优化配置问题。把水资源调配到需要水的时间和该用水的地方才会产生经济效益。

先从新疆水资源的特点分析其开发利用的有利和不利条件。有利条件是:地表水径流量年际变化较小,解决年际水量余缺所需的蓄水工程规模不大,调节周期也短。在年径流量大于10 亿m3 的18 条河中,10 条河有较好的水利、水电工程条件,大型水库蓄水成本较低,而且建水库有防洪、发电、养殖等综合效益。地下水开采资源稳定,保证程度高。山前(特别是天山南北)有不少储水构造良好的天然地下水库,巨大的储存量有极强的调蓄能力,目前至少有可开采资源170亿m3/年的开采潜力。宜井面积大,建水源地经济效益好,据测算,每方水的基建成本是小型水库的1/20、中型水库的1/8。在水位埋藏浅的地区可降低地下水位,有改土治碱的效果。

不利条件是:地表水时空分布极不均匀,集中于西部、北部山区,春季河流来水量仅占全年来水量的8%~20%,而农业春季需水量占全年作物需水量的35%,春季缺水高达20 亿m3。当前缺乏相应的水利工程,有些水利工程(特别是跨流域调水工程)投资巨大,全面实施较困难。总体引水有效利用率低,表现为“工程性缺水”。由于平原区的水文地球化学条件较复杂,地下水质在空间上变化大,尤其在塔里木盆地,普遍表现为“水质性缺水”。在缺少动力源的地区,开采地下水明显受到限制。

1.跨流域调水

由于自然地理条件的区域性,水资源时空分布不均,产业、用水的规模和结构在地区间差异较大,解决地区性水量供需不平衡的现实选择是跨流域调水。正在实施的“引额济克”工程,为克拉玛依调水4 亿m3/年。将要实施的“引额济乌”工程,为乌鲁木齐地区调水5 亿m3/年,可基本解决这两个地区的中远期供水问题。伊犁河水资源开发也提出了设想方案:近期重点为喀什河流域梯级开发,可望实现向精河和奎屯河流域调水,满足北疆铁路西段产业发展和生态用水的需要,调水量为5亿~7亿m3/年;远景争取实施向南疆渭干河流域调水10亿~15亿m3/年。

2.协调上下游用水,维护塔里木河生态环境

塔里木河是塔北防止沙漠侵犯的一道绿色屏障。塔河对石油开发供水、南疆经济发展和生态环境的保护都有重大意义,应加强对塔河主要3 条支流用水矛盾的协调,在上游调水的情况下,要求3 条支流对塔河年供水不少于44 亿m3(其中阿克苏河28亿m3、叶尔羌河4亿m3、和田河12亿m3),通过对上游疏导、对中游整治,使中上游耗水不超过36 亿m3/年,这样对塔河下游供水8亿m3/年,加上孔雀河供水2亿m3/年,可使卡拉至台特玛湖长404km的河段形成2.5~4.2km 宽的良好植被,确保“绿色走廊”长青。

3.发挥地下水库的调节作用,实行两水联合调度

新疆三大山系前山带的山间盆地和山前带,分布有不少储水条件和入渗补给条件良好的适宜人工地下调蓄的地段,是得天独厚的天然地下水库,可以利用地下水与地表水在水力及在开发利用中存在的密切联系,取长补短,联合调度,达到水资源最优管理的效果。即在枯季或枯水年份地表水供水不足的情况下,超量开采地下水,一方面满足需水量,另一方面腾出地下水的储水空间;而在丰水季节或年份,充分利用地表水进行回灌,以补偿地下水超采量。通过联合调度,提高水资源利用率和最大的稳定供水量,增加可利用的水资源量。如玛纳斯河,汛期和丰水年份河川径流量猛增,很大一部分地表水得不到充分利用,而在枯水季节和旱年,因上游无控制性调节工程,导致上游灌区有6 万hm2 耕地不能调节灌溉,有3 万hm2 耕地不能适时灌溉,同时影响水电站的正常运行,冬季“拉闸限电”现象经常发生。在玛纳斯河上游山口处,存在一个庞大的地下水库,估算库中地下水储存量达350 亿m3,若能充分利用其作为调节库容,可明显提高水资源利用率。乌鲁木齐南郊的乌拉泊洼地,也是一个优良的天然地下水库,库容在300亿m3 以上。目前已建成的乌拉泊干河子调蓄水源地,使乌拉泊水库多年平均弃水量由0.12亿m3 减少到0.02亿m3,对缓解乌鲁木齐城市用水紧张、提供优质饮用水源(矿化度小于0.3g/L)起到了良好的效果。地下水库有蒸发少、供水稳定等诸多优点,应该把水资源地下调蓄作为解决新疆干旱区水资源问题的一个重要途径和方向。

4.大力开发利用地下水

目前新疆地表水的利用量已占可利用地表水量的70%,再扩大开发的潜力很有限,而地下水具有相对稳定性,分布较均匀的特点。地表水与地下水存在一定的相互消长的关系,且目前机井开采利用仅占可开采总量的15%左右,说明尚有较大的潜力,充分合理地开发利用地下水资源,缓解水资源供需与时空不平衡的矛盾,具有非常现实的意义。水资源开发必须贯彻合理、经济、有效的方针,坚持走地表水和地下水综合开发利用的道路,当前应当把地下水资源的勘查、开发摆在重要的战略位置上,加速开发利用地下水资源。除哈密—乌鲁木齐—石河子—奎屯—乌苏铁路沿线基本无潜力的地区外,在南北疆广大细土平原区都有较好的开发条件,一般在细土平原的上部建立集中供水水源地,在细土平原下部实行竖井排灌,既可增加灌溉水量,又可改善生态环境。如阿克苏河流域灌溉回归水量很大,水资源可以重复利用,在开采条件较好的乌什河谷、库马力河山前平原建立水源地,下游盐渍化严重地区进行竖井排灌。奎屯河流域、焉耆盆地、开都河下游、喀什三角洲都有类似条件,发展井灌井排是十分重要的。如在焉耆盆地建立大型水源地,每年可开采地下水5 亿m3,加上引开都河水3 亿m3,就可满足目前7万hm2 耕地灌溉用水的需要,这样开都河注入博斯腾湖水量增加,可使湖水水质改善,同时可有效降低焉耆盆地的潜水位,控制土壤次生盐渍化发展。五家渠灌区运用竖井排灌与青格达湖水源地联合运行,每年开采地下水1.3亿m3,地下水位明显下降,至1988年共收复弃耕地6.7万hm2,作物单产不断提高,20世纪60年代初,全灌区地下水位埋深小于3m的面积占68.7%,到90年代,大多降至4m左右,使次生盐渍化面积由2.32万hm2 减至0.28万hm2,0~100cm包气带内土壤平均脱盐率为3%~5%。此外,为城市、石油开发、石油化工基地和工矿探明供水水源地或后备水源地也应提到议事日程上来。对于石油开发用水,初步估算在原油产量1500万t 时,需水量为1.26 亿m3/年。对于石油加工用水,如建设一个大中型石油化工厂,年耗水量为0.36~3.65 亿m3,约为一个百万人口城市生活用水的4倍。石油工业用水对水质要求都很高。

塔里木盆地石油工业用水根据“塔里木油气资源勘探开发与新疆经济发展”中建立的多目标规划模型优化结果:①以焉耆盆地地下水作为库尔勒市及石油化工基地供水水源;②渭干河流域以开采地下水为主的方案解决水源不足;③叶尔羌河流域优化方案为开采4.42亿m3 地下水,即可满足规划中的800 万亩灌溉面积、石油用水、人畜工业用水、生态用水、给塔里木河放水。

开采地下水要按照科学规律办事,在流域水资源规划的基础上,加强地下水资源勘查评价,加强地下水开发利用监督,要避免盲目开采和短期行为,避免水资源浪费和环境破坏。

(三)开源节流,保护水资源

上面论述的跨流域调水、开发地下水、两水联调等都是很重要的开源措施,但有些开源措施容易被忽视,如植树造林污水资源化。在水资源有限的前提下,节流比开源更重要,且只有开源节流而不注重保护水源,任何可再生资源也会耗竭。

1.植树造林,涵养水源

众所周知,森林能涵养水源,防止径流,保持水土,通过树冠截流雨水,减少雨水直接冲击地面,林内的枯落物层能阻截、过滤和吸收地表径流,森林土壤的迅速渗水及林木根系网的固土作用,能大大减少地表径流。有资料表明,森林苔藓层容水量最大超过500%,枯枝落叶层容水量达到370%,基本能使降落在林地上的水分贮存起来而不致形成径流。降落的雨量中约有35%可变为地下水,林地涵养水源能力为裸地的7倍。据测算,3300hm2 森林相当于100万m3 库容的水库,所以森林有“看不见的水库”之称。农田防护林能降低风速,减少水分蒸发,提高空气相对湿度,因而可改变小气候,山区林地空气温度低,湿度大,水汽容易达到饱和状态,使水汽凝结形成降雨,一般林区降雨量比无林区多2.8%~26.6%。森林不仅有涵养水源、保持水土的作用,还有防风固沙,调节气候,减免风、沙、水、旱等自然灾害的作用。新疆有荒漠化面积79.6万hm2,有条件的地方都可以植树造林。许多河滩沼泽地,改造为林业基地比单纯作牧场利用更好。目前新疆正在实施“三北”防护林等建设工程,大力植树造林。截至1998年,累计完成平原人工造林保存面积75.47万hm2,已有5个地(州)、66个县(市)和生产建设兵团的3个师局、128个团场实现了农田林网化,32 个县实现了平原绿化。1998年人工造林5.07万hm2,封山育林15.34万hm2,累计已完成封山育林54万hm2。但据调查统计,1994~1998年,全区毁林开垦面积3.816 万hm2,其中灌木林地3.319万hm2,占82%;1998年和静县森林火灾受害林地104.3hm2;发生林政案件1800起,损失林地89.5hm2。可见保林任务和造林任务同样繁重。在《新疆山区天然林资源保护工程实施方案》中,已将天山、阿尔泰山和昆仑山的山区天然林都纳入天然林保护工程范围。新疆山区125.5万hm2 森林为水源涵养林,划为重点生态公益林,禁止采伐。植树造林,保护森林,改善生态环境,对新疆可持续发展的作用不容低估。(www.daowen.com)

2.控制污染,保护水源

(1)污水资源化,开展净水、淡化技术研究。由于人口增加,工业生产发展,我国有近80%的城市存在不同程度的缺水问题,乌鲁木齐亦列其中。众多城市一方面供水不足,另一方面受纳污水的水体日益受到不同程度的污染。这些情况已引起国家的高度重视,制定了各种政策并颁发了一系列保护水资源的法规,同时在各地大力推广应用各种节水技术,如城市污水回用、冷却水循环使用、海水淡化应用、建筑中水技术等。当前污水再生回用于工农业和养殖业城市绿化、生活洗涤,地下水回灌和补充地面水等方面。开放式循环再生回用方式要求污水处理后必须达到国家规定的排放标准才能排放水体,下游城镇再经给水净化达到饮用水标准,供生产生活使用。封闭式污水再生回用只要求达到回用标准即可就地使用。据1998年统计,全区废水排放总量4.75 亿m3,其中工业废水1.95亿m3,生活污水2.81亿m3,废水中COD排放量为24.2万t。目前工业废水处理率达70%,工业废水达标率为42.7%。水处理技术还不够成熟,随着人口增长、工业发展,对污水资源化要求愈来愈高,水处理技术的研究有待加强。

(2)采取措施,抑制面状污染源污染水体。对于如放牧畜群,施放化肥农药这类面状污染,其污染水体的机理、污染程度尚不十分清楚,所以要从现状调查入手,研究氮、硫、磷在自然界的循环与生物降解作用,研究水体自净能力,控制DDT、六六六、氯丹等难降解的有毒杀虫剂的使用,把低毒和易降解的农药作为发展方向。

总之,控制各种污染源污染水体,要用法律的、行政的、经济的、技术的手段保护水资源,这方面尚有许多工作要做,任重而道远。

3.转变传统灌溉模式,推广节水技术

水是农业的命脉,没有水所有农作物都不能生长,我国1亿hm2 耕地中,灌溉面积占48%,年降水量低于450mm 的地区,一般农作物都需要灌溉,新疆几乎全部是灌溉农业,农业用水占总用水量的96%,农田灌溉用水量又占农业用水量的95%,节水潜力最大的是农田灌溉。据各灌区调查统计,每亩毛灌定额,北疆地区:水田1600~2000m3,平均1839 m3,旱田467~1086 m3,平均709m3;南疆地区:水田1774~2684 m3,平均2210 m3,旱田773~1086 m3,平均932 m3。毛灌定额普遍较高的原因,一是渠系渗漏严重,二是灌溉方式落后,漫灌、串灌使大量水分消耗于土壤无效蒸发。杨利普根据理想地区作物生长期内的降水量和蒸发量计算的每亩合理灌溉定额,北疆大部分地区不超过400 m3,南疆平均在600 m3 左右。仅此一项,约可节水40%。为杜绝大水漫灌,节约灌溉用水,目前至少可以推广应用我国北方许多灌区的先进地面节水灌溉技术,如“小畦三改”灌水(长改短、宽改窄、大改小)、长畦分段灌、宽浅式畦沟结合浸润、封闭式直形沟灌、涌流沟灌和膜上沟灌等技术。在有条件的地区逐步推广喷灌、滴灌、渗灌等先进技术。据试验,一般喷灌比地面灌节水30%~50%;滴灌比地面灌节水70%~80%,比喷灌节水20%~30%;渗灌比喷灌节水50% 左右。而且这些先进灌水技术对作物增产效益都很显著。新疆生产建设兵团目前喷灌面积已达到2.54 万hm2,滴灌面积700hm2,管道灌溉面积9000hm2,膜上灌溉面积10万hm2,由于发展了节水灌溉,一些团场耕种面积倍增,经济形势有了很大的好转。农业是用水大户,当然节水是重要方面。从长远来看,水资源是有限的,开源只能在一定时期起作用,而社会经济的发展是无止境的,根本的出路在于节水,建立一个节水型社会势在必行

4.改革供水政策,建立合理的水资源价格体系

水资源政策是重建资源稀缺和价格联系的又一项资源政策,大多数国家都对灌溉用水、居民用水实行补贴,有些情况下,水是无偿提供的,致使误认为水是取之不尽、用之不竭的资源。水价过低,不反映水的稀缺性和机会成本,结果造成水资源严重浪费。1998年,自治区普遍调整了水价,提高自治区直管河流玛纳斯河、金沟河、水磨沟、喀什噶尔河、头屯河、奎屯河、塔里木河等水利工程供水价格,提高幅度12%~98% 不等,但全区平均农业水价为0.032元/m3,仅为供水成本的70%,喀什地区农业水价仅达成本的35%。水价过低,用水部门不愿意修建节水工程和采用节水措施;用水定额高,重复利用和循环利用率低,必然造成水资源浪费。合理确定水资源价格,是发展战略和总体规划中不可或缺的重要内容。水价在水经济管理中起着重要的杠杆作用。在水资源的开发、供应、使用和排放等4 个环节上,都需要通过水价因子的作用,使其趋向合理,以发挥水资源的经济效益,减少废水,杜绝浪费。目前新疆农业水价,100 m3 水只相当于一瓶矿泉水的价格,在这种情况下,很难杜绝浪费,更谈不上发挥水资源的经济效益。当然,这并不是说使用水资源没有一点经济效益,事实上其效益转移到了使用单位,说明水资源利益分配上存在不合理现象。制定水价应考虑几个原则:商品化、有偿使用、供求关系制约、时间价值和地区差别。要根据不同地区的具体条件,制定适合本地区的水价格,以灵活调节水资源的合理分配。目前我国对水价问题的解决还没有完善的办法,大多是根据1966年国务院批转原水电部制定的《水利工程水费征收使用和管理试行办法》制定各地区的水费征收管理办法。近年来各地区都相应调整了价格,只能说是向制定合理水价的方向迈进了一步。今后尚需在调查分析的基础上,考虑成本、利润、资源税等因素,有计划、有步骤地进行水价调整,逐步实现水价合理化。

5.进行盐水灌溉试验,推广抗旱耕作技术

世界上已经有些国家利用盐水灌溉大麦、西红柿,并获得成功,关键是选育耐盐的作物品种,新疆的地表水中的湖水、地下水中的潜水有很多是咸水、盐水,如果能试验盐水灌溉成功,将为灌区增加不少可用水源。

我国已总结出几种比较成熟的抗旱耕作法,如“秋耕壮垡,三墒整地”、“四早三多”、“一次早深耕、早施肥”等都有抗旱增产的效果。使用保水剂、抗蒸腾剂、钙—赤合剂等证明也有很好的节水效益。试验推广应用这些先进农业技术,对干旱缺水的新疆地区,无疑会获益匪浅。

(四)调整结构,促进资源、环境与社会经济协调发展

一个地区的经济发展,总是表现为生产要素从低效率部门向高效率部门的转移或区外生产要素不断流入区内高效率的生产部门。生产要素配置的变化,实际上就是经济结构的转变。传统的粗放型的增长方式,是靠上新项目,低水平重复建设,靠数量扩张,不惜以资源与环境破坏为代价,显然是与可持续发展相悖的方式,必须通过技术更新改造,提高素质和管理水平,适应质量扩张的要求,向集约型的增长方式转变,只有正确地选择本区的发展模式,才能正确确定合理的经济结构。

改革开放以来,新疆的产权结构虽然有一定变化,但现在仍然是以传统的国有经济为主,20世纪80年代特别是1992年以来,经济发展速度明显落后于以非国有经济为主的地区,也就加剧了区域经济发展的不平衡。要使国有经济具有活力,就要建立与市场经济相适应的国有经济产权实现形式,如对国有企业进行股份制和具有现代企业制度的公司改造。

通过新疆的产业结构与国内、国际平均情况的对比可以看出(表2-17),新疆处于低收入国家或地区的平均发展水平,产业结构的主要弱点是第三产业所占比重低,并影响到经济的增长质量。1980~1995年,新疆经济年增长率为11.12%,第一产业的比重下降27.72%,农业比重的减少,并不意味着农业发展停滞和农业与第二、第三产业的失调,而是增长速度快了,农业的效益和农民人均收入平均有明显提高,1995年新疆农民收入是1978年的3.44倍。第二产业是初级产品生产比重增加,而制造业比重减少,主要是采矿业比重呈上升趋势。经济增长的客观要求,都面临着一个经济结构全面转变的时期。产业结构变动与经济增长速度一般呈正相关关系。从总体上看,资源开发和资源产业发展是新疆发展的主要优势,农业和石油都是新疆的优势。由于干旱缺水,农业应向着集约化和市场化方向发展,并以棉花作为走向市场的突破口。石油开发重要的是正确处理中央与地方的关系,如果只注意本系统、本部门的利益而忽视地方的利益,将难达到以资源开发促进经济发展的目的。当前新疆产业发展的基本循环是:投资—开发资源—加工—输出产品—积累—扩大再投资。显然这是外延式的规模扩张型的再生产方式,传统的资源开发型发展道路已明显不再适应新疆经济发展的实际。把知识经济引入新疆资源开发中,将高新技术渗透到各行各业,是今后新疆产业发展的方向。目前主要问题是农业用水投入多,产出少,平均每吨粮食的产出所消耗的水资源超过每吨石油产出所消耗的水资源量的500倍。农业是用水大户,农业经济的集约化,注入高新技术,将有更多的水资源用来发展第二、第三产业和改善生态环境。新疆大部分地区属荒漠化地区,生态环境极端脆弱,大规模的资源开发有可能使沙漠化加剧,现有的绿洲也可能受到威胁。环境污染和生态失衡将是灾难性的。所以应加大环境投资,启动一些大型环保项目,以此带动新疆的经济发展。

表2-17 新疆的产业结构与国内、国际平均情况对比表

水资源已成为制约新疆经济发展的重要因素,用过去那种单纯水力要素建立的水资源管理模型将逐步为水力—经济多要素管理模型所取代。要求从经济管理的角度研究在发展经济中水资源的最优化配置,以获取最佳的社会经济效益。

建议结合新疆的实际,广泛深入地开展研究,建立水资源的经济管理模型,建立可持续发展的优化控制模型,以便在城市定位和进行产业布局时,充分考虑水资源的客观条件,更科学地制定新疆可持续发展战略。

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