山西省农业用水对水资源可持续利用的影响分析

(山西省水利水电科学研究院，山西 太原 030002)

水资源是生命资源，它是人类生存发展的基础性物质资源，同时也是经济社会可持续发展的重要战略资源。目前，在许多水资源相对缺乏的地区尤其是北方地区，水资源开发利用程度已远远超出其水资源的可持续利用能力，使其资源与环境都面临着极大的挑战。山西省作为缺水大省，水资源总量位居全国倒数第二，根据山西省第二次水资源评价结果，山西省多年平均水资源总量为123.8亿m3，全国排名第27位；人均水资源占有量为381m3，约为全国人均水平2200m3的1/6，排名全国第25位；亩均水资源占有量仅为180m3，约为同期全国亩均水平1700m3的1/10，排名全国第29位。山西省是农业用水大户，2018年全省农业用水量占总用水量的55%左右。农业水资源的利用效率以及各种节水设施的综合应用对于改善农业用水现状是十分重要的，也可有效促进农业灌溉水资源的可持续利用。

本文在分析山西省水资源利用现状及农业灌溉现状的基础上，对全省2006—2018年间农业用水资源压力指数进行测算，分析山西省农业用水对水资源可持续利用的影响，为全面提升全省水资源利用效率和效益提供有力的技术支撑，也为水资源的可持续利用提供科学依据。

1 研究区概况

1.1 基本情况

山西地处黄土高原东翼，华北地区西部，东经110°14′～114°33′，北纬34°34′～40°43′。地势基本为东北高西南低。全省面积15.63万km2，约占全国总面积的1.63%。境内地形较为复杂，其中山区占全省总面积的40.00%，丘陵区占40.30%，平川盆地仅占19.70%，总体上呈现山地高原型地貌特征。在河流水系上分属黄河与海河两大流域，其中黄河流域面积9.71万km2,占全省总面积的62.00%，海河流域面积5.91万km2，占全省总面积的38.00%。山西省绝大部分地区年平均气温为4～13℃，无霜期一般为80～205天，大部分地区的降水量介于400～650mm之间。

2018年，全省降水量为817.18亿m3，平均雨深522.9mm，全省水资源总量为121.93亿m3。2018年总用水量为74.30亿m3，其中农田灌溉用水量40.72亿m3，占总用水量的54.80%；林牧渔畜用水量2.61亿m3，占总用水量的3.51%；工业用水量14.02亿m3，占总用水量的18.87%；城镇公共用水量2.45亿m3，占总用水量的3.30%；居民生活用水量10.99亿m3，占总用水量的14.79%；生态环境用水量3.51亿m3，占总用水量的4.73%。据2018年统计，全年全省灌溉面积2437.79万亩，其中耕地灌溉面积2278.02万亩，林地灌溉面积71.81万亩，园地灌溉面积79.83万亩，牧草灌溉面积8.13万亩。

1.2 山西省水资源利用现状

以2006—2018年《山西省水资源公报》为数据来源，对山西省2006—2018年间的总用水量和农业用水量进行了对比分析，结果见图1，计算期内全省总用水量均值为68.31亿m3，农业用水量均值为38.15亿m3。

图1 2006—2018年山西省总用水量和农业用水量

如图1所示，山西省总用水量与农业用水量在2006—2018年间变幅趋势基本一致，变化趋势可以分为几个阶段：2006—2009年，总用水量比较稳定，且呈下降趋势；2009—2011年，山西省用水总量急剧增加，从55.87亿m3增加至74.18亿m3，然后居高不下；2012—2018年用水总量变化趋势相对较小，7年间的均值为74.01亿m3，2017年、2018年有小幅下降的趋势，但下降幅度较小。农业灌溉用水量在2006—2018年间有增加的趋势；农业灌溉用水量从2006年的32.68亿m3增加到2016年的最高值46.70亿m3，涨幅达到42.9%，2017年、2018年农业灌溉用水量呈下降趋势。2006—2018年间农业灌溉用水量占总用水量的比例平均为56%，说明总用水量的增加很大一部分是由农业灌溉用水量的增加造成的。

2 农业用水资源压力分析

由上述分析可知，山西省农业用水比例相对较高，农业发展对水资源压力的影响可以从三方面进行分析：ⓐ若农业用水总量在逐年减小，则表明农业对水资源的压力在下降；ⓑ若农业用水比例逐年下降，表明农业对水资源的压力在下降；ⓒ若农业用水效率得到提升，则表明农业对水资源的压力在下降。因此，农业的发展与全省水资源压力的关系，以及其是否有利于水资源的可持续利用可通过农业用水资源压力指标来表征。

农业用水资源压力指数的计算方法如下[2]：

RP=Wa/WS

(1)

式中：RP为区域农业用水压力指数；Wa为区域农业用水总量，亿m3；WS为区域农业可持续利用水资源量，亿m3。

WS计算公式如下：

WS=40%γWTRa

(2)

式中：WT为区域的用水总量，亿m3；Ra为区域计算时段内农业用水比例的均值；γ为调整系数，因不同年份降雨量不同，水资源总量是变化的，因而会在一定程度上影响农业灌溉用水量的数值，为了消除因水资源总量不同导致的对农业灌溉用水压力指数的影响，对各年的农业灌溉用水量进行调整，即将计算期内的各年实际水资源总量除以计算期内的平均值，得到相应的调整系数；依据国际惯例，将某一区域的水资源总量的40%作为水资源可持续利用的警戒线的上限。

根据式(1)的计算结果，对区域农业水资源压力进行分析，若压力指数计算结果大于1，表明该区域农业灌溉水资源利用压力较大，应采取必要的节水措施。

3 数据来源及计算结果

以2006—2018年《山西统计年鉴》《山西省水资源公报》为数据来源，对计算期间内的农业水资源压力指数进行测算。计算期内(2006—2018年)，山西省平均水资源量为108.09亿m3，平均总用水量68.31亿m3，其中农业用水总量38.15亿m3。全省农业用水资源压力指数的计算结果见表1，各年农业用水资源压力指数具体变化情况见图2。

表1 山西省农业用水资源压力指数计算结果

图2 山西省农业用水资源压力指数变化趋势

由表1计算结果可知，2006—2018年山西省农业灌溉水资源压力指数较高，且都超过1.00，计算期内的平均值为1.58，最高值为2016年的1.75，表明这期间农业灌溉用水量已经对农业可持续利用水量造成了较大的压力，这对区域水资源的可持续利用构成了威胁，需引起重视。

由图2可以看出，2006—2009年农业用水资源压力指数基本趋于稳定，且呈下降趋势；2009—2011呈上升趋势；2011年之后逐步趋于稳定，且近年来有下降趋势，但总体趋势是上升的。

对农业用水资源压力指数与农业灌溉有效面积的相关性进行研究，结果见图3。

图3 山西省农业用水资源压力指数与有效灌溉面积相关图

由图3可以看出，2006—2012年间农业用水资源压力指数基本与全省农业灌溉面积的扩大相吻合；2012年之后全省有效灌溉面积仍在逐步扩大，但压力指数基本趋于稳定，说明农业节水灌溉技术的推广取得了一定的成效。

4 结 论

a.通过对山西省2006—2018年间的用水总量和农业用水量进行分析，用水总量与农业用水量变化趋势基本一致，呈增加趋势，且计算期内农业用水量占总用水量的比例平均为56%，说明总用水量的增加很大一部分是由农业灌溉用水量的增加造成的。

b.通过对山西省农业用水资源压力指数进行测算可知，其压力指数较高，且均大于1.00，计算期内的平均值为1.58，最高值可达1.75，表明山西省的农业灌溉用水量已经对农业可持续利用水量造成了较大的压力，需引起重视。

c.2006—2012年山西省农业用水资源压力指数的变化基本与全省农业灌溉面积的扩大相吻合；2012年之后全省有效灌溉面积仍在逐步扩大，但压力指数基本趋于稳定，说明农业节水灌溉技术的推广取得了一定的成效。

d.尽管目前山西省农业用水资源压力指数有好转的趋势，但仍处于较高值，这从一定程度上表明了农业的发展与区域水资源系统存在一定的不协调，农业水资源开发利用保护方面也存在一定的不足，水资源系统的稳定性还存在着较多的影响因素，还需进一步加强综合管理和整治。