第二节 水资源特点
山西省地处黄土高原,水资源严重缺乏,降水量的偏少又是形成干旱的主要因素,干旱制约着山西省农业生产的发展。
一、山西省水资源的特点
1.水资源总量贫乏,人均占有量低
全省多年平均降水量为508.8mm,比全国多年平均降水量为628mm少18.9%。全省水资源总量为92.5×108m3,仅占全国水资源总量的15%,占世界水资源总量的4.5%。全省人均占有水量为277.4m3(2004年),是全国平均水平的14.9%。山西省的水资源总量、人均、单位面积拥有量远低于全国和世界平均水平,属于资源型缺水地区(谢胜波,2008)。
另外,由于人口的增长和水资源量的衰减,20年来山西省的人均水资源占有量减少了33.63%,水资源严重短缺更加严重,形势更趋严峻。
2.水资源时空分布不均
受季风气候的影响,山西省水资源年内分配极不均匀。汛期降水量占年降水量的百分比,省内大部分地区介于60%~80%,河川径流全年70%左右的来水量集中在7—9月三个月,且年际年内动态变化大,丰枯悬殊,且出现全省性丰枯同频,给省内各地域间水资源的再分配和开发利用带来极大困难。
水资源在空间上分配不均匀,可被利用的水资源多分布在东西两侧的山地,东部山区和东南部地区水资源相对丰富,约占全省的42%,西北部山地高原区只占12%,人口密集、工农业集中、需水量大的中部地区只占36.6%,供需矛盾尖锐。水资源量与人口、耕地不相适应,给工、农业生产及人民生活带来很大不便,也给水资源合理开发利用带来较大困难。
3.水土流失严重,河流含沙量大
山西省地处黄土高原,地形起伏大,水系发育,多暴雨,森林植被条件差,地表侵蚀严重。2000年,山西省水土流失面积达10.85×104km2,占全省面积的69%。全省多年平均悬移质输沙量为2.95×108t,折合多年平均含沙量为42kg/m3;多年平均侵蚀模数为1890t/km2。河流泥沙多,使水利工程难以充分发挥调蓄和控制作用,缩短其使用年限,许多河流比降较大,水流湍急,属于季节性河流,与农业灌溉时节不相适应,黄土地表沟壑纵横,落差大,形成的径流也极易白白流走,不易被农作物利用。
4.“三水”转化强烈,岩溶泉水集中出露
特殊的水文下垫面条件,使降雨、地表径流和地下水三者转化频繁并且复杂,是山西省水资源的又一特点。降水产生河川径流亦入渗补给地下水(特别是岩溶山区),地下水以泉的形式出露,又补给河川径流,河川径流又在一定的水文地质条件下渗漏补给地下水。由于泉水的集中出露和泉水与降雨的滞后关系,使河川径流水文情势转为有利于水资源开发和利用(穆仲平,2006)。
二、水资源开发利用概况
长期以来,山西省部分地区,尤其是山区交通不便的地区,存在着水资源量少,生态脆弱,开发成本高,吃水困难和日常饮用水不能达标的威胁。经过多年的供水安全工程建设,有效解决了1500多万人的饮用水安全问题,完善了灌溉区域水利建设,改善了区域生态环境,增加了有效农田灌溉,水利工程建设,减轻了雨季洪水的危害,降低了山洪等自然灾害的发生率。
21世纪前十年,山西省水资源开发利用效率已经超过50%,远远高于40%高开发利用的标准,地表水开发利用效率已经超过了40%,主要河流的利用率都已经很高,不少流域水资源开发已经达到极限,仅有部分小流域还有开发前景,但潜力有限。全省的盆地区域,由于工农业和人口的聚集,地下水资源的开发利用规模在不断扩大,开采强度早已超过了全国平均水平,超采地下水已经成为常态,而且朝加剧的方向发展。部分地、市、县工业企业高耗水产业发展对地下水资源严重超采,破坏了隔水层,形成了地下水降落漏斗,并有加剧的趋势,造成对地下水资源的根本性破坏,致使地面沉降严重,部分河湖断流或干涸,造成人类活动与资源环境的矛盾越来越紧张。
水利工程建设关乎山西省经济和社会发展的全局,中华人民共和国成立后,省内农田水利建设比过去有了非常大的发展,水库建设取得了丰硕成果,现有水库736座,主要有汾河水库、漳泽水库、册田水库、后湾水库和文峪河水库等,总水资源可利用量达到了53亿m3,配套了灌区的水利机械设备,对已建成的库区进行维护改造,部分地区坡地改梯田,并花大力气治理了水土流失和生态环境。对水资源开发和利用的规划必须依据山西省水资源利用发展实际,山西省水利管理部门对水资源的进行了总量的规划管理,因地制宜的安排了水利工程和建设,其中近些年进行了万家寨水利枢纽工程,总投资60.5亿元,将黄河水引到缺水的山西省内陆城市中来,该工程建在山西省偏关县黄河口处,由水利枢纽工程、干线和连接段构成,总长度452km,预期每年从黄河调水12亿m3,向太原每年调水3亿多m3,圆满实现了对城市的持续供应水的任务,向大同、朔州等地调水近6亿m3。大大缓解了过境各地市区水资源短缺的矛盾,为当地经济社会发展注入了动力,并适时在沿途建设水利发电站,在输水的过程中实现了发电,增加了经济效益,节省了总投资费用。
在水资源利用节水技术方面,整体水平不高,部分供水设备年久失修,维护和保养成本高,工业废水重复利用率水平低,工业生产资源投入高,产出率相对较低,废水处理设备投资比例小,处理能力弱。不同水务管理机构协调能力差,不能及时有效统一管理,水资源合理使用监管还存在不少问题。
在农业节水灌溉方面,采取了讲究实际效益、加强管理的措施,实施了农业节水增效工程,在灌溉率、节水量、粮食产量等方面取得了显著的效果,增加了农田实际灌溉面积,节约了水资源,增加了农民收入,减少了生产性支出,提高了农业整体收益,见表1-3。
根据各地区的农业水土条件,调整优化了作物种植结构,提高了农业产出和收入。部分耕地由传统的玉米、高粱等高耗水作物种类转变为经济效益好的经济作物等,比如苜蓿、杂交谷子,经营养殖畜牧业等。增加了农业水利基本建设,实施节水工程,降低了地下水的过量使用,增加了农业的综合经济效益。部分县市采用了先进的水资源利用技术和设施,培养和种植良种,合理田间施肥浇水。管理上实行了责任制,统一管理水利建设和规划。
2009年,山西省全年水资源总量达到85.76亿t,其中地表水量47.67亿t,地下水量76.15亿t,年降水量为779.38亿t。实际用水总量为55.87亿t,按用途分类,其中农田灌溉31.75亿t,工业生产用水10.53亿t,城镇生活7.33亿t,农村用水3.18亿t,林牧渔业用水3.08亿t,分别占总用水量的56.8%、18.8%、13.1%、5.7%和5.5%。
如表1-2所列,近年来山西省地下水开发情况不容乐观,尤其是近些年,随着城市化和工业化的发展,资源开发规模扩大,超采地下水已经成为普遍情况。地下水的过度开发利用,造成地表水源干涸和枯竭,天然水循环的补给不足,加剧了水资源短缺的矛盾和问题,生态环境受到极大的影响。山西十年九旱,属于干旱半干旱气候,平常年份缺水严重。耕地面积中以旱地为主,黄土高原上森林植被覆盖率低,水土容易流失,气候干燥,蒸发剧烈。以山地地形特点为主,坡地面积广,水土流失严重,难以广泛推广机械化农业生产,小农农业经济模式仍占主导地位,农业投入人力多,资金投入比例少,技术含量不高,农业产出效益较低。从20世纪70—80年代开始,总水资源量大致每10年下降10%,人均水资源量下降严重,相应每亩水资源量也跟着下降。能源重化工基地产业规模的扩大和产出能力的加强,对地下水的依赖越来越严重。地下水开发利用的规模越来越大,导致地下水位不断下降,地面沉降,农业干旱加剧,地下水利用工程量增加,部分现有取水供水设施报废,农业和工业总成本投入上升。万亩以上灌溉区情况见表1-3。
表1-2 山西省2012年地下水开发利用情况 单位:万m3
表1-3 山西省万亩以上灌溉区 单位:万亩
三、水资源开发利用现状及存在的问题
1.水资源开发利用过度
中华人民共和国成立以来,山西省水利建设取得了巨大成就,修建了大、中、小型的水库,机电灌溉站,地下水开采井。全省地表水资源平均开发程度为65%,远高于20%~40%的国际标准,已超负荷利用。80%的河流断流,减弱了河道的纳污自净能力;地下水超采,使水位下降,形成大面积降落漏斗,引起一系列环境问题。对水资源的掠夺式开发,使山西省水资源短缺进一步加剧。
2.水资源开发利用中存在的问题
山西省是我国重要的煤炭能源基地,煤炭对山西省的经济做出了巨大贡献,但也严重破坏了水资源。据调查,开采1t煤平均要排漏水0.88m3,使地下水位下降,动态平衡破坏,地表塌陷,泉水减少,同时还污染河道,使水资源和生态环境受到破坏。造成矿区附近70×104人水困难。
3.水质污染严重,水环境进一步恶化
山西省工业以煤电和冶金为主,高能耗高水耗,改革开放以来,废水排放量逐年增加,目前处理能力还不到一半,致使大部分河流、水库和地下水被污染。全省25处重点河段有19处水质为超Ⅴ类水;超Ⅴ类水质水库已占到20%;地下水水质符合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类标准的分布面积仅占40%。
4.水资源利用效率低
山西省农业灌溉水利用率目前仅为0.45左右,按正常要求0.75的水利用率约浪费水量30%。工业万元产值取水量是发达国家的5~10倍。工业用水重复利用率仅为0~30%,而发达国家为75%~85%。城市自来水管网漏失率达30%~40%,比国家要求高15%~20%。可见山西省水资源利用效率低,节水潜力还很大。