宁蒙引黄灌区用水规律分析（郑利民）

摘要：宁蒙引黄灌区用水“大引大排”的灌溉方式，造成灌区用水量大，地下水以潜水蒸发形式消耗，诱发了土壤次生盐碱化。在灌区用水的年际变化和年内分配特性分析的基础上，分析区域用水特点及其影响因素，定量研究区域水平衡要素间的相互制约和转化关系，揭示引黄灌区耗水规律和水平衡机制。

关键词：宁蒙黄河引黄灌区灌溉用水分析

宁蒙引黄灌区降水稀少，方便的引水环境，已成为发展引黄灌溉优越的优势条件,引水量占全河总引水量的50％左右。特别是青铜峡、三盛公大型水利枢纽工程的修建，灌溉保证率有了很大提高，使有效灌溉面积增至8588.8km2（1289.6万亩），约占宁夏、内蒙古河套灌区有效灌溉面积的89.2%，成为全国重要的商品粮基地。随着黄河流域水资源短缺问题日益突出，宁蒙河段已成为黄河水资源管理的关键河段。

1宁蒙引黄灌区概况

宁蒙引黄灌区干旱少雨，蒸发强烈，多年平均降水量155mm～225mm，多年平均蒸发量1550mm～2000mm。干旱是影响该区农牧业发展的主要因素，是典型的“无灌溉即无农业”的地区。

在灌区引黄水和当地地下水两水利用中，引黄水量最多，宁蒙引黄灌区占94％；宁夏农业用水量占总引黄水量的97.34％，工业用水量占总用水量的比例平均约为2.66％；内蒙引黄灌区农业用水量所占比例更大，几乎占总引黄水量的98％，工业用水只占2％左右。

2宁蒙灌区种植结构与用水特点

宁蒙河套引黄灌区通常是秋末冬初储水灌溉，用水量占全年灌溉用水的40%左右；作物生长期内的灌溉是，“头水满，二水赶，三水四水洗个脸”。这种灌溉方式主要是降低作物根层土壤溶液盐分浓度的需要，并非每次灌溉前土壤墒情不足；因此是适应土壤盐渍化条件下农业生产特殊需要的灌溉方式，不是由于干旱，土壤水分不足需要的灌溉方式。这种灌溉方式由于灌水次数多、灌水量大，引起地下水位升高和土壤盐渍化；而土壤盐渍化又需要多次灌水和灌大水，形成恶性循环。

2.1种植结构

2002年宁夏引黄灌区种植面积3556.1km2，其中粮食种植面积占74.31％，经济作物占15.8％，林、草占9.89％，农、林、草的比例为90:8:2。

内蒙古引黄灌区农业种植业占总面积的80％以上，农业种植业中以粮食为主。河套灌区农、林、草灌溉面积比例为91.36:3.46:5.18，其中粮食作物占64.41％，经济作物占26.95％。黄河南岸灌区农、林、草灌溉面积比例为83:10:7，其中粮食占41.5％，经济作物占41.5％。

2.2大引大排现象严重，水资源利用效率不高

宁蒙灌区采用大引大排的灌排模式，如宁夏引黄灌区排引比达0.57，加之水利工程老化和配套设施较差、节水意识淡薄等诸多因素影响，灌溉水量浪费严重，灌区灌溉水利用系数不足0.4。

2.3过分依赖黄河水，灌溉用水时间集中

宁蒙引黄灌区农业灌溉过分依赖黄河水。引水时间集中，主要集中在每年的4月中旬～9月下旬（主灌溉期）和10月下旬～11月下旬（冬灌期，秋浇期）两个阶段，年引水历时7～8个月。

2.4引水集中，退水分散

宁蒙引黄灌区为一首制灌区，为满足农业用水需求，通过灌区渠首水利枢纽集中引水，而引黄退水却较为分散。灌区排水沟数量众多，其中直接入黄排水沟就达223条。

3宁蒙引黄灌区用水分析

黄河是宁蒙引黄灌区的主要灌溉水源，90年代末实施了黄河水量统一调度，对灌区的引用水量进行了分配，灌区引水量逐年减少。地下水开采量自1998年以后逐年增加，由1998年的4.101亿m3增加到2003年的5.255亿m3，增长了28.1％，占当年用水量的比例也从1998年的4.3％增加到2003年的8.5％；从各用水部门的变化情况看，地下水用水量增加最多的是农业用水，从1998年的0.325亿m3增长到2003年的1.467亿m3，增加了1.142亿m3，工业用水中地下水量有下降趋势,这从工业总用水量减少及地下水所占比重上升可以看出；城镇生活用水和农村人畜用水基本都是地下水，大致是呈增加的趋势。

内蒙引黄灌区2000年以前，引黄水量占灌区用水总量的97％左右，地下水只占2％左右。2000年以后，国家对黄河水量实施统一调度，同时灌区引水高峰与上游甘肃、宁夏冲突，作物需水高峰季节引不到充足的黄河水。当地政府在国家的支持下大力推行井灌，2002、2003年地下水的开采量分别比2000年之前的地下水开采量增加300％和400％，占当年总用水量的比例分别达到了11.49％和17.32％；农业用水量中地下水的变化趋势基本也体现了这一特点；工业用水量、城镇生活用水量和农村人畜用水量用水组成变化与宁夏灌区的情形类似。

3.1年际用水量

1991～1999年，宁夏引黄水量基本上处于微增长趋势，引水量从1991年的78.80亿m3增长到1999年的最大值87.82亿m3，之后，引黄水量呈缓慢下降趋势，从1999年的87.82亿m3减少到2003年的55.69亿m3；内蒙灌区的引水量一直呈现减少趋势，从1991年的引水量68.64亿m3减少到2003年的引水最小值41.01亿m3。总体而言1991～2003年，宁蒙灌区的引黄水量呈缓慢下降趋势。

3.2年内用水量

根据1991～2003年月引黄资料，宁蒙灌区引水在时间上有明显的规律性。

宁夏灌区：宁夏引黄灌区的灌溉制度分为：春灌（4月下旬～9月中旬）、停灌期（9月下旬～10月中旬）、冬灌期（10月下旬～11月中旬）。引黄灌区的作物组成、耕作制度、灌水季节等大同小异。稻旱轮作多为两段（一年稻、一年旱）或（二年稻、一年旱）。农事活动从2月下旬开始至10月底结束，约250天左右，由于农业生产中的耕作、栽培、良种培育等不断革新，小麦播种期比过去提前15～20d，水稻播种期比过去提前一个月。灌区开灌时间由过去的5月初提前到4月下旬。

内蒙古河套灌区：内蒙的灌溉制度分为夏灌（4～6月）、秋灌（7～9月中旬）、秋浇（9月下旬～11月上旬）三个阶段。

3.3引黄水量的空间变化特性

宁夏灌区的引水呈现增长趋势，而内蒙灌区的引水比例则相反。结合年内分配资料分析，宁夏和内蒙的引水过程有一定的差异，第一次引水过程，两区具有较好的同步性，即进入4月份以后二区引水量增长迅速，5月份达到最大值，之后逐渐减少，但减少幅度较小，这一过程延续到7月或8月；第二次引水，内蒙从9月份引水开始增加，10月份最大，而宁夏则主要集中在11月份引水。从引水量上看，第一次引水过程，宁夏引水水量大于内蒙，且持续时间比内蒙古延后一个月；第二次引水过程，内蒙古引水达到最大，之后逐步减少并一直延续到6、7月份，之后便开始第二次引水。

4引黄灌区引黄用水影响因素分析

宁蒙灌区引黄用水变化规律受许多因素的影响，主要有气候、灌溉面积、种植比例、业规模及行业分类、城镇规模、当地水利用量、黄河来水情况、供水工程条件、用水管理水平、政策等。选取逐年变化、且能够取得的影响因素进行分析研究，气候因素选取降水量，灌溉面积选取实灌面积、实灌亩次，作物种植结构选取小麦、玉米、水稻、葵花、甜菜、其他作物种植比例，当地水利用量选取地下水利用量，以及黄河来水，分析宁蒙灌区引黄用水与上述各个因子的关系。

4.1作物种植比例

作物种植比例即某种作物种植面积占总播种面积的比值。根据宁夏和内蒙引黄灌区及基础资料的具体情况进行非类统计计算。

宁夏灌区中小麦的种植比例最大，玉米次之，接小来是水稻、甜菜等。其中小麦、甜菜的种植比例呈下降趋势，玉米、葵花的种植比例逐渐增大。水稻的种植也呈现微增长趋势。

内蒙河套灌区中小麦的种植比例最大，葵花次之，接小来是玉米、水稻等。其中小麦、甜菜的种植比例呈下降趋势，玉米、葵花的种植比例逐渐增大。水稻的种植比例随时间没有明显变化。

4.2引黄灌溉面积

根据宁蒙灌区实际情况，引黄灌溉面积主要包括实灌面积、实灌亩次两项内容。

宁夏灌区的年均实灌面积为295.99千hm2，实灌亩次为631.38千hm2，其中2000年实灌面积最大，达到317.61千hm2，灌溉亩次也以2000年最大，达699千hm2；内蒙灌区的年均实灌面积为1154千hm2，实灌亩次为2251千hm2，通过对资料的整理分析，实灌面积基本上呈现微增趋势，其中2001年实灌面积最大，达到1185千hm2，灌溉亩次以1999年最大，达2592千hm2，说明该年气候干旱，灌区灌水次数增多，进而灌溉亩次也相应增加。

4.3当地水资源利用量

宁夏灌区的多年降水量为12.29亿m3，近年来地下水开采利用量呈上升趋势，多年平均开采量为0.46亿m3，从历年的资料可以看出，地下水的利用量不大，但其变化量较大，随着降水量的变化，地下水利用量也随着变化，同时引黄水量的多少直接影响地下水的开采。内蒙灌区的多年平均降水量为114.46mm，地下水的开采量也呈现逐渐上涨趋势。尤其是近些年来，地下水开采量猛增。

5宁蒙灌区用水规律分析

宁蒙灌区引黄用水的影响因素是多方面的。前面就引黄水量与各有关因素的密切程度做了概括分析，现将引黄水量与各个相关因素的相关系数汇总见表2。从表2中可以看出：

5.1引黄水量与降水量成负相关，但是相关系数却不大，这主要是因为宁蒙灌区当地地表径流很小，且呈季节性，基本不能利用；与当地地下水利用量成负相关，且有较密切的相关关系，这主要是因为宁蒙灌区的地下水资源主要来自黄河水量的补给。

5.2引黄水量与实灌面积呈负相关，这与用水规律不符合。一般情况下，灌区的实灌面积越大。实灌亩次也越大，其引黄水量应该越大。出现这种反常情况，只能从资料方面找原因。经过分析有以下几个原因：①引黄水量数据系统偏小；②实灌面积与灌溉面积之间相差太大；③两个灌区的节水灌溉水平逐步提高。另外，引黄水量与实灌亩次成正相关，符合灌区的实际情况，且实灌亩次与引黄水量的相关性较为密切。

5.3引黄水量与黄河径流量的关系不密切，反映了引黄水量受黄河径流量影响很小。

根据宁夏灌区的实际情况，参考前面相关因子相关性的综合分析，建立宁夏灌区引黄水量的回归方程，在建立方程的过程中初步选定地下水与玉米的种植比例作为相关因素。

通过对宁夏灌区引黄水量与地下水利用量、玉米的种植比例3因素间的回归分析，发现这三个因素具有较好的线性关系，复相关系数达0.96，回归方程的F值位40.917。回归方程为：

y=-0.8165x1-2.196x2+135.792

式中：y为引黄水量，x1为地下水利用量，x2为玉米种植比例。

取显著水平α＝0.05，样本容量n＝7，选取因素数p＝2时，F统计量的临界值为：Fα-(p,n-p-1)=F0.05(2,4)=6.94<40.917

回归方程通过总体显著性检验。说明该灌区引水量与上述2因素间具有显著的线性关系。利用该回归方程对灌区1997～2003年的引水量进行计算，结果见表3。

根据内蒙灌区的实际情况，参考前面相关因子相关性的综合分析，建立内蒙灌区的回归方程，在建立方程的过程中初步选定地下水与小麦及玉米的种植比例作为相关因素。

通过对内蒙灌区引黄水量与地下水利用量、小麦、玉米的种植比例4因素间的回归分析，发现这四个因素具有较好的线性关系，复相关系数达0.96，回归方程的F值位25.396。回归方程为：y=2.920x1-0.031x2-4.935x3+101.600

式中：y为引黄水量，x1为地下水利用量，x2为小麦种植比例，x3为玉米种植比例。

取显著水平α＝0.05，样本容量n＝7，选取因素数p＝3时，F统计量的临界值为：Fα=(p,n-p-1)=F0.05(3,3)=10.13<25.396

回归方程通过总体显著性检验。说明该灌区引水量与上述3因素间具有显著的线性关系。利用该回归方程对灌区1997～2003年的引水量进行计算。

6结语

黄河宁蒙区域水资源十分匮乏，引黄水量在引黄灌区占有突出重要的地位，按照1987年国务院批准的黄河可供水量分配方案，在南水北调工程实施前，宁夏可耗用黄河水量40.0亿m3，内蒙古可耗用黄河水量58.6亿m3。当前灌区管理粗放，大水漫灌现象严重，灌区大部分排水措施不落实，次生盐碱化严重，灌溉效益没有达到应有的水平。两区引用黄河水量已超过分配指标，为适应西部大开发需要，工业发展步伐加快，许多新建电厂急需获得取用水指标。为了使黄河有限的水资源能够维持流域社会经济的可持续发展，必须改变农业种植结构，增加低耗水作物的种植比例，开展井渠双灌，改大水漫灌为小畦灌溉，降低灌溉定额，减少黄河大水漫灌，改良灌区盐碱土地，控制水面面积，降低地下水位。

参考文献

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作者简介

郑利民，1961年11月出生，男，汉族，河南叶县人，高级工程师，从事黄河防洪、引黄灌溉、水资源、生态环境研究。