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1、1西部大开发战略下的西北水资源开发、 利用与保护摘要：本文在对西北地区水资源与生态环境进行系统评价的基础上，面向西部大开发战略，提出了西北水资源的合理开发、高效利用与保护的模式。通过对西北地区水资源与生态环境本底和问题的分析，以及对其水分与生态结构及其驱动关系的剖析，认为该地区的合理开发模式为建立水资源利用的社会公平性、高效率和高效益；高效利用模式为保证基本生态用水(50%)、提高开发利用效率和开发替代性水资源；保护体系为在上游产水区建立水土保持与水源涵养体系、在中游用水区建立用水与排污总量的平衡体系、在下游耗水区建立生态用水保障和高效利用体系。 关键词：西部大开发 水资源开发 水资源利用 水
2、资源保护 水资源 1 西部大开发战略西部大开发战略是党中央、国务院按照“两个大局“的战略部署，在东部地区经济发展取得相当成就的基础上，为缩小东西部差距，实现均衡发展，对我国经济发展战略布局所作的又一次重大战略调整。实施西部大开发战略的主战场，是指西部的重庆、四川、贵州、云南、西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆等 10 个省区市，另外一些中部省区尤其是与西部接壤的内蒙古、山西、河南、湖北、湖南，甚至广西等省区也被纳入到西部大开发战略的整体框架内。受区域自然条件，生态和水资源是限制西北地区发展的两大“瓶颈“因子。历史经验告诉我们，制约西部发展的关键不在于其自身“优势“未能得到充分发挥，而在于其水资
3、源贫乏、生态脆弱、基础设施条件差、人口聚集程度低和体制转变滞后等2一系列区位劣势未能得到有效克服，导致区域一方面不得不长期承受资源产品大量流出和加工制造产品净流入的双重利益损失，同时区域内部实际的经济资本增值的很大一部分也是通过自然资本的转化而来的，如宁夏灵武市，据测算，19901997 年经济资本增加 3.609 亿元，单纯考虑经济资本增加，GDP 年均递增12.5，而同期自然资本减少 1.424 亿元，而如果同时考虑自然资本、经济资本和社会资本，年均递增率则降为 4.51。为此，实施西部大开发战略的具体内容包括两方面，一是加强生态环境建设，二是完善现有基础设施建设，建立与水资源和生态环境本
4、底条件相匹配的经济结构体系。生态环境建设内在涵义很宽泛，可以理解为一切旨在保护、恢复和改善生态环境的行为总称，对于西北地区来说，生态环境建设的提出是针对目前由于各种人类活动（主要是水土资源的过渡开发）所引发的生态环境退化现象而言，其基本任务是限制或取消那些引起生态系统退化的各种人为干扰，充分利用生态系统的自我修复功能来实现生态环境系统的良性发展和循环 。因此西北地区生态环境建设不能脱离固有的自然条件和规律（主要是生态系统的宏观地带性规律），盲目地去建设一个新的生态环境，而应根据西北地区不同尺度的生态环境差异性特点，因地制宜，宜林则林、宜灌则灌、宜草则草、宜荒则荒。另外根据西北地区生态环境系统的
5、脆弱性，以及恢复重建的艰巨性，生态环境建设首先要防止对现有生态环境的继续破坏，并尽可能地恢复重建已被破坏的自然生态环境；在经济上，西北地区目前以基础产业为主体，农业生产以自给为主，特色经济规模不大，且大耗水的粮食作物所占比例过高，工业上处于工业化初级阶段，大部分属于资源开发型且未形成较长的产业链，大量的初级能源原材料进入市场，主导功能不强，对地区经济发展的带动力不强2。因此西北地区应及时把握西部大开发战略机遇，高起点3地发展交通、通信、水利等基础设施，对传统产业进行技术改造，调整产业结构尤其是种植结构，大力发展养殖业、高效特色农业和生物工程产业，有选择地发展采矿业和相应的加工业，有重点地发展高
6、新技术产业，完善旅游业设施和拓展旅游业市场，从而建立起高效、节水和防污型的经济结构体系。2 西北地区水资源及生态环境评价本文所说西北地区，包括新疆、甘肃、青海、陕西、宁夏五省区以及内蒙西部的阿拉善、伊克昭两盟和乌海市，涉及四个一级流域，即内陆河流域片、黄河流域片、长江流域片以及属于西南流域片，总面积 339 万 km2，占全国面积的 35%，区内共有总人口近 1 亿，目前城镇化率约 28，粮食总产量约 3000 万 t。2.1 水资源评价西北地区深居内陆腹地而远离海洋，加之高山峻岭的阻隔，气候十分干旱，多年平均降水量 235mm，内陆河区降水量一般都在 200mm 以下，蒸发量却高达10002
7、800mm，降水少而蒸发大，使得西北地区的水分稀缺程度远高于国内其他地区。西北地区水资源总量 2344 亿 m3，仅占全国水资源总量的 8%。西北地区传统水资源评价结果见表 1。广义水资源是从水分的有效性出发所提出评价口径 ，西北内陆河流域部分地区广义水资源评价结果见表 2。西北地区水资源基本特点主要有：（1）干旱少雨，生态脆弱。西北地区是全国降水最低值地区，也是唯一降雨量少于农田作物需水量的地区；（2）水土矛盾突出，时空分布不均衡，调节代价高，不利于水资源的开发利用；（3）生态对水分依存度高，生态需水刚性大、水资源国民经济可利用量相对较少；（4）地表水地下水转化频繁、4下游对上游开发利用方式
8、极为敏感。2.2 生态环境评价受区域降水等自然因素的影响，西北地区绿色面积的比例，包括有林地、灌木林地、疏林地和其它类型的林地，以及耕地，均远远低于全国平均水平，而难利用土地面积（包括沙漠、戈壁、盐碱地、裸岩、裸土等）占总面积的一半，远高于全国 33%的平均水平。西北地区各省生态环境基本组成情况见表 2。表 2 西北各省生态环境概况表根据 20 年代 70 年代到 90 年代遥感影像，结合地面统计数据，西北内陆区生态环境变化情况见表 3。总体上看，西北内陆地区山区植被在过去的 20 年里处于不断退化的状态。由于人为砍伐和山区夏草场的过度放牧超载，累计减少植被面积 12.8 万 km2，退化面积
9、的比率达 24%。平原地区，从 70 年代以来，人工绿洲累计增加 1.53 万km2，增长 23%，天然绿洲面积减少了 9%，而绿洲和荒漠之间的交错过渡带严重退化，累计减少 4.44 万 km2，萎缩了 14%，荒漠区面积扩大 5。由此可以看出，受以水土资源开发为基本特征的人类活动影响，西北地区的生态呈现出“两扩大、一缩小“的明显趋势，即荒漠化面积扩大，人工绿洲面积扩大，荒漠-绿洲过渡交错带面积缩小，生态环境总体上向劣化方向演变。 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
10、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，5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
11、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
12、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6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
13、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
14、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
15、影响生7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
16、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8大、对径流性水资源消耗增加时，天然绿洲相对
