西部大开发战略下的西北水资源开发、利用与保(2)

3 西北内陆地区水分与生态结构及驱动关系

西北内陆地区高山高原和山前盆地相间的地形特征，形成了干旱地带中独具特色的水循环系统。上游山区降水相对丰富，且蒸发消耗较小，为主要径流形成区，河川径流沿程加大。出山口以下为平原区，这里降水稀少，大部分地区基本不产流，为径流排泄区，其间不断蒸散发和渗漏，最终消失，其中平原盆地上中游的沿河两岸，属于径流消耗和地表－地下水强烈转化区，在平原盆地的下游和人工生态系统周边地带，属于径流的耗散区。

3.1 天然状态下的水分条件与生态结构关系

水分和热量是地区生态系统演化的最为重要的两大控制性因子，具体约束区域生态系统结构和演化的还要看两项因子中的"较短板"。对于山区来说，高海拔区主要受热量控制，低海拔区水分则成为主导影响因子，两项因子交替作用造成山区生态景观垂直带谱发育，依次为冰川积雪带、高山砾漠、高山草甸（冰雪补给为主）；亚高山和山地草甸（雨雪混合补给），森林带、山地草原（降雨补给为主）。对于平原区而言，由于热量相对较为充足，生态结构则几乎完全受水分条件的控制，沿河两侧依次形成绿洲、过渡带、荒漠；植被等级和盖度逐渐由高向低演变。

支撑生态系统的水分补给来源包括降水性水资源和径流性水资源，其中前者是降雨过程或是降水形成径流过程中直接为生态系统所利用的有效水分，后者是径流运动过程中或经过人工调控后为生态系统所利用的有效水分。其中地带性植被所在的天然生态系统完全消耗降水量，非地带性植被所在的天然生态系统消耗径流量为主、降水为补充，处于地带性与非地带性的交错过渡带以消耗降水为主、径流为补充。

山区的河流是地下水排泄的基准面，一般由地下水补给河道，因此内陆河山区生态系统基本靠降水性水资源支撑，有效降水的利用量决定着地带性植被的发育程度，同时也影响着降水－径流系数的变化。而在平原区，降水由盆地边缘向中央逐渐减少，总体上降水仍不足以支撑植被生长，因此荒漠是平原地区最典型的地带性生态类型。但由于盆地地势低洼，是内陆河流的归宿地，因此出山口径流是平原区非地带性植被水分的重要补给来源，由于径流的作用，内陆河平原沿河岸形成了非地带性生态群落：林地和高盖度草地以及湿地等，组成绿洲。河川径流向两岸侧渗形成一定影响范围的地下潜水。潜水蒸发的加入，"激活"了潜水影响区域内降水的"有效功能"，由降水与地下潜水共同补给，在非地带性的绿洲生态与地带性的荒漠生态之间形成了一个相对绿洲而言要宽阔得多的过渡带。过渡带植被以（中）低盖度草地为主，是从非地带性绿洲生态向地带性荒漠生态的过渡形式。最终，地下潜水消失导致径流作用终止、微弱的降水成为唯一的水分来源，植被基本消失、开始进入浩瀚无际的荒漠地带。上述分析表明，河川径流是支撑盆地植被生态系统的最重要水源，降水只是起辅助作用。即使在以降水为主要水源的过渡带，径流起的也是"关键少数"的作用，因为缺少径流的补充，降水不能独立支撑植被生长，被荒漠吞噬，沦为无效蒸发。因此，平原地区降水的有效性需要河川径流（客水）的帮助才能体现。

3.2 人类活动影响下的水分条件与生态演替关系

人类活动以两种方式深刻影响西北地区生态状况及其演变，一是人类活动直接改变地表覆被情况，如土地利用、放牧与垦伐、水土保持等，这种活动影响的程度和范围相对较为直观；二是改变区域水分条件所引起的生态演替，包括三个方面，第一是全球温室效应所造成的降水与温度变化，从而引起地区生态系统的向着高级或是低级方向演替，施雅风院士在其主编的《中国西北气候由暖干向暖湿转型问题的评估》研究报告中，就对这一问题进行了深入研究，将西北地区划分为基本转型区、轻度转型区和未转型区；第二下垫面改变，引起流域产水变化所引起的生态系统演化；三是大规模水资源开发利用所引起的生态环境改变。对于西北地区来说，第一种情况据中国工程院分析，这一趋势性变化可能会在一定程度上影响生态演变，但不会根本性地改变西北地区生态环境整体状况，且由于尺度问题，目前尚未形成统一认识；另外第二种情况，由于西北内陆河流域产水区基本上在山区，尽管目前山区人类活动范围较为狭窄，局部下垫面变化尚未对出山口径流造成太大影响，但为维护流域"水塔"的安全，应严格控制人类活动对山区下垫面的破坏，以保障流域水循环过程的稳定；第三种情况是西北内陆河流域目前水分条件驱动下生态演替最突出的表现形式。

内陆河流域平原区降水稀少，出山口径流是区域天然生态系统和社会经济系统用水的主要水分来源。人类对于水资源的开发利用改变了原有的天然水循环过程，在流域"四水"转化的大格局内形成了由供-用-耗-排等环节构成的人工用水侧支循环，侧支循环的形成一方面减少了天然水循环的通量，同时改变了天然条件下水资源的时空分布和水质状况。由于人工侧支水循环和天然主循环在水分通量上存在此消彼涨的动态依存关系，径流性水资源消耗在人工生态区部分的增加，必然导致天然生态区和过渡带所能利用的径流性水资源减少。当径流性水资源与降水性水资源之和小于地表植被正常生长所需要的耗水量时，植被盖度下降，生态系统退化，直到退变成需要水分更少的植被类型才能保持新的稳定状态。这就是内陆河流域平原地区人工取用水所造成的天然生态退化原因的科学解释。

需要指出，由于干旱区生态系统空间结构的存在，以及内陆河流域特有的水分运移规律，决定了当进入天然绿洲和过渡带的径流性水资源减少时，首先受到影响的是过渡带而非天然绿洲。这是因为，内陆河出山口以后径流性水资源对天然绿洲和过渡带生态系统的补给，主要是通过地下水潜水蒸发的形式，地下径流首先流过天然绿洲层圈并被地表植被所袭夺，从而导致进入过渡带的径流性水资源大为衰减。近20年来西北内陆河流域的生态系统演替历程，也说明了当人工绿洲扩大、对径流性水资源消耗增加时，天然绿洲相对稳定，而过渡带面积明显减少。

4西北地区水资源合理开发、高效利用与保护

从以上分析可以看出，西北地区主要面临着四大问题：水资源本底条件差，生态系统脆弱且退化现象严重、社会经济发展落后和人力资本基础薄弱。国家实施西部大开发战略的目的就是要在协调经济发展与区域资源、生态之间关系的基础上，实现地区社会净福利的快速增长，缩小与东部地区的差距。从前面论述的西部大开发战略的两大实施内容来看，无论是生态环境建设还是社会经济发展，都必须以水资源消耗为基础，因此在水资源总量严重不足条件的约束下，如何协调好具有强烈竞争性的生态用水和国民经济用水间的关系、区域之间的用水关系、各部门之间的用水关系，即建立起合理高效的水资源开发、利用与保护体系，是西部大开发战略成败的关键。

4.1建立起合理的水资源开发体系

概括来说，西北地区水资源合理开发体系主要包括三部分内容，一是相对于传统的径流性水资源，国民水资源开发程度必须严格限制在允许开发限度以内，以保证基本生态用水得到满足；二是水资源开发利用方式必须朝着减少水资源的无效损耗方向，即提高水资源开发效率；三是拓展传统水资源开发的范围，即开发替代性水资源。

在统一的流域水循环框架下，国民经济用水和生态环境用水存在着强烈的竞争性和动态互补关系。西北地区生态环境本底条件差，抗干扰能力弱，加上绿洲区生态对径流性水资源的依存度较高，因此国民经济取用水所占天然水循环通量的比例必须严格控制在一定限度以内，预留出必要的生态用水。中国工程院重大咨询项目"西北地区水资源配置、生态环境建设和可持续发展战略研究"提出"在西北干内陆旱区，生态环境和社会经济系统的耗水以各占50％为宜，…… 按照社会经济平均耗水量为用水量的70％折算，今后内陆河流按用水量的最高开发利用率应不超过70％"。需要说明的时，预留的生态用水量应按照耗水口径计算，而在实际操作过程中，能够进行有效监督管理的是国民经济取用水量，因此在根据国民经济允许耗水量折算到允许取用水量时，要充分注意由于节水措施带来的耗水率变化，防止因计算偏差造成生态环境用水挤占。

开发效率是水资源开发方式合理性的一项重要评价标准，对比开发效率的高低主要依据不同开发方式下无效损耗所占比例大小来判断，水分的有效无效主要看水分消耗过程中是否实现了必要的生态和经济服务功能。常见的无效水分损耗主要包括水面蒸发、裸土裸岩蒸发、盐碱地蒸发、荒漠戈壁蒸发等。基于开发效率准则，西北内陆区今后应利用山区水库取代平原水库以减少水库水面无效蒸发，地表水地下水联合运用和适度开采地下水以减少潜水的无效蒸发；实行管道供水以减少输水过程中的水面蒸发，增加雨水就地利用量以减少产汇流过程中的无效损失，加大国际河流的开发利用，等等。当然开发方式效率的提高要考虑经济条件的约束等因素。

在提高传统水资源开发效率的同时，西北地区还要充分重视替代性水资源的开发，如污水处理回用、微咸水利用、雨水利用等。对于大气水的开发，如大面积人工增雨措施的实施，由于对增雨的效果和对异地降水的影响目前在认识上尚存在一定分歧，应进一步加强实地研究、作业试验和科学研究。

4.2建立水资源合理利用模式

西北水资源合理利用模式应具有三大基本特征，一是水资源利用的社会公平性，即一定范围内（如同一流域）不同地区的人们在生活和生产过程中应享有相对公平的水资源使用权；二是水资源利用高效率，即用水过程中的应尽量较少水资源的无效损耗；三是水资源利用高效益，即提高单方水的经济产出和单方水的生态服务功能。

水资源的社会属性决定了水资源利用的社会公平性是其合理利用的重要标致之一，包括水资源利用的区际公平、代际公平和弱势群体用水保障等方面，其中区际公平可通过人均用水量相当、缺水程度接近等指标予以表征，代际公平可用深层地下水开采量、浅层地下水超采量等指标表征，弱势群体用水保障体现在基本用水保障上，具体有两条标准，一是基本用水水费支出占家庭支出比例不宜过高；二是区域吃水困难人口比例应尽量降低。水资源利用的社会公平性主要通过合理配置和管理来实现。

用水效率的提高是我国长期节水工作的中心内容，其中农业用水包括渠系改造、田间工程、喷微灌等内容，工业上主要是提高用水重复利用率、处理回用率、工艺改进等内容，生活上如节水器具的普及、节水意识的提高等。农业用水是西北地区的用水主体，因此农业用水效率的提高也是节水的主要内容。对于农业节水要充分重视两个问题，一是节水量的计算问题，从资源来说，所节下来的水分仅仅指采取措施所减少的无效蒸发部分，因此节水量的估算要放在水循环过程的蒸发项中进行客观评价，而不能以减少的资源转换量或是减少的取用水量来替代，如对于黑河流域中游地区，中游张掖市1999年－2003年通过一系列节水措施，减少用水量4.8亿-5.8亿m3，正义峡断面增泄2.55亿m3，从资源来看，节水量应为2.55亿m3；二是由于用水效率提高所引发的相关生态问题，主要表现在两方面，其一是节水措施（如渠系衬砌）改变了原有的水循环过程，减少了地表水对地下水的补给量，可能会对周边的生态环境造成一定的影响；其二是要客观评估节水量的再利用问题，是用于满足国民经济需水增量，还是归还与生态环境，则需要建立在区域基本生态用水是否得到满足的客观评价基础上。

提高水资源利用效益是西北地区水资源合理利用最重要的内容，包括高效用水经济结构的形成和高效生态用水结构的形成。高效用水经济结构形成一是要调整三产结构和用水比例，根据地方自身特色有重点分阶段提高二、三产业比例和用水，适当压缩农业用水。二是要做好种植结构和用水调整，加速粮、经、草三元种植结构的形成，转变农业生产方式，尤其是在工业化基础和特色薄弱地区，围绕特色农业、生态农业、经济作物和畜牧业发展进行，发挥地区农产品品质好的优势，瞄准替代进口产品和出口产品，如高质奶畜产品、长绒棉花、低污染特色农产品（如荞麦、杂豆等）、花卉、水果、中成药等，以农业和生物产业化为纽带，改变原来自给自足的传统家庭作业模式，提高科技含量和产品的商品率。地区的粮食政策可在一定比例自给的基础上，通过实施"以生态换粮食、以林畜产品换粮食、以经济作物换粮食"的置换战略来解决，以谋求包括经济效益、社会效益和生态效益在内的综合效益，增加农牧民收入。在这个过程中，要充分结合"强政府"和"强市场"的作用，以市场需求为导向，加强政府宏观调控和基础设施建设的作用。另外由于城市化是降低人均综合用水的有效途径，西北地区在城市发展战略西北地区今后应以中小城市和小城镇为重点。高效生态用水结构表现在合理生态建设目标和生态布局规划，适宜生态建设措施的选取等方面。

4.3形成完善的水资源保护体系

西北地区完善的水资源保护体系包括三方面内容，一是在上游产水区建立以水土保持和水源涵养为中心内容的水资源保护体系；二是在中游用水区建立起用水和排污总量控制为主体内容的水资源平衡体系；三是在下游耗水区建立起生态用水保障和高效利用体系。

西北地区河川径流基本源于山区，山区生态安全是维持流域正常水循环的根本保障，需要无条件地保证山区植被的稳定和安全，严格控制山区垦殖、天然林采伐和山区游牧，实行天然林草封育，甚至生态移民，增强水土保持和水源涵养能力，以维系"水塔"的水源涵养和调节能力，确保进入到绿洲的径流性水资源保持稳定，使得人类赖以生存和发展的水资源基础不致发生大的变化。

内陆河河川径流在出山口很快被人工引用，在中游地区二元水循环过程中，地表水地下水不断转化，水量不断被消耗于各种生产活动同时，水化学特征也发生改变。为保障区域水资源持续利用和下游基本的生态环境用水，必须建立起中游地区耗水和排污总量控制为主体内容的水资源平衡体系，其中中游耗水平衡包括中游地区实际耗水总量和允许耗水总量之间平衡、中游地区内部经济耗水和生态耗水间的平衡、各经济部门间的耗水平衡和各行政区耗水平衡。另外由于西北地区水环境容量较小，内陆河流域无外泄区，因此必需严格将地区排污总量控制在水环境纳污能力之内。

下游耗水区生态用水保障和高效利用体系建设重点包括两点，一是制定一定标准条件下生态用水保障措施，包括中游一定水量的下泄以及下游生态用水的实现和维系，如黑河流域通过国务院制定的省际分水方案来实现；另外就是下游地区生态用水高效利用，包括充分考虑立地负荷能力基础上选取适宜的树种、草种的选取，合理生态景观格局的规划以及发展生态型经济等措施。

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