基于水生态安全的武威市耕地保有量测算

内容提要：本文选取水资源为生态安全因子，根据预测的农业用水量和农田灌溉配水定额计算出武威市基于水生态安全的耕地保有量。将基于水生态安全的耕地保有量与基于粮食安全的耕地保有量进行对比分析，得出：2010 年水浇地保有量为23.86万hm2， 2020年水浇地保有量为21.61万hm2,与现状水浇地22.05万hm2接近。即目前农业水资源量可基本满足耕地灌溉，但已处于临界值。

关键词：水生态安全;耕地保有量;石羊河流域

中图分类号：F323.213 文献标识码：A 文章编号：1003-4161（2012）01-0105-04

耕地保护是我国的基本国策，加强多方面的耕地保护研究也已经是一种必然。现阶段基于粮食安全的耕地保护研究已经相对成熟，且研究结果的区域可参照性强；而基于生态安全的耕地保有量研究还相对缺乏。水量安全、水质安全、水生态环境安全和与水有关的经济安全为水生态安全主要考察水资源的四个方面［1］。本文从水量安全的角度，根据区域生态、生产、生活用水的需求与供给情况，分析在有限供水条件下，按不同灌溉定额下的耕地保有量，以确保区域水资源的供需平衡，保证区域生态安全和区域发展为原则，依靠水生态安全来确定区域耕地保有量。

一、研究区概况与研究方法

（一）研究区概况

武威市地处甘肃省河西走廊东端，位于东经101°49′～104°16′，北纬36°29′～39°27′之间。从水资源状况来看，全区多年平均自产水资源总量为14.937亿m3，其中黄河流域3.725亿m3，利用率仅9%，大部分流出区境：石羊河流域11.212亿m3，利用率已高达89.6%。根据2005年土地利用更新数据，武威市耕地面积359 563.53hm2。2005年水浇地226 162.8hm2，占耕地总量的62.90%；由于干旱缺水，武威市土地资源得不到充分利用，已利用的农地总体质量较差。一是农用土地比重低，全区农、林、牧总用地仅占辖区面积的49.25%；二是垦殖率低，仅有11.22%，区内仅石羊河流域就有宜农荒地约13. 393万hm2，因无水而难以开垦；三是耕地利用率低，全区耕地保灌面积仅占耕地总面积的59%左右，多年来包括复种面积

在内，全区总播种面积只占总耕地的92%左右；四是林牧业用地质量较差，林地中有林地面积仅39.44%，现有森林维持生态平衡的功能脆弱，草地中干早半干旱和荒漠草场约64.05万hm2，比重高达64.42%，草地的综合生产力水平低下。

（二）研究方法

研究以武威市土地利用总体规划修编前期研究专题为背景，以石羊河流域水危机和生态危机为研究对象，选取2003 年为现状水平年，2010 年和2020 年为规划水平年，根据预测的农业用水量和农田灌溉配水定额计算出武威市基于水生态安全的耕地保有量。具体测算步骤为：

（1） 水资源供给分析。

（2） 水资源需求预测。包括：生活用水预测、工业用水预测、农业用水预测、生态环境用水需水量预测。

（3） 耕地保有量测算。

通过拟定田间节水灌溉模式，拟定各灌溉模式灌溉定额，确定农田灌溉配水定额，根据节水灌溉调整后得到的规划水平年农田配水面积和综合灌溉净定额确定各个县区规划水平年的农业用水量，根据确定的农业用水量和农田灌溉配水定额可计算出基于农田灌溉配水确定的耕地面积。在研究区域耕地类型单一的情况下，即可得到规划水平年基于生态安全的耕地保有量。考虑部分区域耕地资源分布特点和经济发展情况，需要再加上旱地面积来确定规划水平年基于生态安全的耕地保有量。具体计算公式如下：

S为耕地保有量；S1为水浇地耕地保有量；S2为旱地面积；

Q为农业生产用水量；V为农田灌溉配水定额。

二、结果与分析

（一）武威市供水量计算

石羊河流域水资源总量为16.59亿m3，包括地表天然水资源量和与地表水不重复的地下水资源量。其中地表天然水资源量为15.6亿m3， 与地表水不重复的地下水资源量0.99亿m3。

按水系分，西大河水系水资源总量2.02亿m3，其中地表水资源量为1.91亿m3，与地表水不重复的地下水资源量0.11亿m3；六河水系水资源总量14.45亿m3，其中地表水资源量为13.57亿m3， 与地表水不重复的地下水资源量0.88亿m3；大靖河水系水资源总量0.13亿m3，其中地表水资源量为0.13亿m3，与地表水不重复的地下水资源量20万m3。武威市供水量可按石羊河流域水资源总量扣除西大河水系水资源总量后计算［2-4］。

（二）武威市需水量预测

根据分析预测的各水平年社会经济发展指标和需水定额，预测各水平年需水量。

在分别预测农田灌溉需水、生活用水、工业用水、基本生态需水的基础上，可加总得出，不同水平年流域总需水量。

（三）水资源配置

12010水平年流域水资源配置

根据民勤盆地和六河中游的水资源供需平衡结果，综合分析，2010水平年，推荐的田间节水措施，即六河中游户均1座日光温室和1亩大田滴灌，高效节灌面积达到24.73万亩，占中游总配水面积的11.64%；民勤盆地户均1座日光温室和人均1亩大田滴灌，高效节灌面积达到27.46万亩，占民勤盆地总配水面积的48.81%。

规划范围武威金昌两市出库断面可分配水资源量15.31亿m3（包括与地表水不重复的地下水资源量0.99亿m3和浅山区小沟小河可利用资源量0.64亿m3），水资源配置方案为：凉州区7.30亿m3，民勤县2.66亿m3，古浪县0.70亿m3，金昌市4.65亿m3。

此方案下，全流域用水结构（生活∶生态∶工业∶农业）由现状的3.7∶4.5∶5.4∶86.4，调整为4.6∶6.1∶12.0∶77.3，农业用水比例大幅下降，用水效率明显提高；各盆地地下水采补基本平衡。

22020水平年流域水资源配置

在2010水平年治理措施的基础上，为了实现民勤盆地地下水正均衡，使地下水浅埋区（埋深小于3米）范围逐步扩大，需进一步在六河中游的黄羊、古浪、东河、清河灌区进行节水改造，节余水量通过东大河至蔡旗专用输水渠输向民勤。基本实现全流域社会经济与生态环境的可持续发展。

2020水平年水资源配置方案：

规划范围武威金昌两市出库断面可分配水资源量15.31亿m3（包括与地表水不重复的地下水资源量0.99亿m3和浅山区小沟小河可利用资源量0.64亿m3），水资源配置方案为：凉州区7.30亿m3，民勤县2.96亿m3，古浪县0.7亿m3，金昌市4.35亿m3。

此方案下，全流域地下水采补实现正均衡0.94亿m3，其中六河水系中游武威南盆地地下水采补持续保持2010水平年基本平衡状态，下游民勤盆地实现正均衡0.26亿m3；西河水系正均衡0.65亿m3。到2020年，全流域用水结构（生活∶生态∶工业∶农业）由2010年的4.6∶6.1∶12.0∶77.3，调整为6.6∶6.9∶16.4∶70.1，农业用水比例进一步下降，用水结构更趋合理。

（四）流域水量分配方案

根据水资源基本规定和定额指标体系，提出多年平均情况下的流域水资源分配方案，见

在多年平均水量方案的基础上，对不同来水频率（P=90%、P=75%、P=50%、P=25%、P=10%）按照优先顺序进行分配，即：枯水年：按照优先保证生活用水、其次保证重点工业和基本生态用水、剩余水量满足农业和其他用水的配水原则进行分配；丰水年：按照配水优先序不变、水量不再增加、富余水量全部沿河道下泄。

在空间上表2的水量界定的是分配给各县区的净水资源量，在类别上界定的是分配给各行业的净耗水量。各县区各部门的水量总和，即为该县区在来水多年平均状况下的最大的可耗水量。各县区可在此框架下，通过节约、调整、处理、利用等措施，挖潜改造，最大限度地提高水资源对国民经济各部门的满足程度。

（五）灌溉定额

武威市现状灌溉模式主要为常规灌溉，田块大、平整度差，灌溉粗放，用水浪费，此部分灌溉面积约占总面积的92%，高效节水灌溉比例不到1%。

根据石羊河流域的自然条件，通过节灌模式的适应性分析论证，适宜发展的节灌模式主要有：渠灌、管灌、大田滴灌和日光温室等。渠灌就是对斗农渠实施硬化衬砌，田间采用小于0.5亩的小畦灌溉；管灌就是对斗农渠采用管道输水，田间采用小于0.5亩的小畦灌溉。

灌溉定额综合考虑气候、高程、土壤、种植结构等因素［5］，结合灌溉试验资料，对比新疆、甘肃黑河流域等自然条件类似地区的节水灌溉制度以及本流域的灌溉试验资料，分西大河片、六河中游片、六河下游片，拟定各灌溉模式灌溉定额。对应不同的田间节灌模式，按灌溉模式面积比例分片综合出不同水平年的净灌溉定额。详见表3。

（六）基于水生态安全的耕地保有量测算

石羊河流域现状产业结构布局与流域水资源承载力极不匹配。第一产业规模偏大，用水量过多，水资源利用效率和效益不高。为此，必须通过优化农业种植结构，控制农业灌溉规模，加大节水型经济作物种植比例，减少农业用水总量，把挤占的生态用水退出来。加快流域的城镇化建设、产业结构调整和农业内部结构调整步伐，减轻水土资源的承载压力，是流域治理最直接有效的措施［6-10］。

农田灌溉规模调整后，石羊河流域要以粮食自给自足为条件，大面积推广高效节水模式，因地制宜的推进产业化的高效种植业发展之路，其已经不再适宜作为甘肃省的商品粮基地。在种植结构调整方面，六河中游适宜发展以外销为主的日光温室蔬菜基地［11］；对于六河中游井灌区，可以以葡萄酒业为支撑，发展酿酒葡萄基地；依托下游民勤盆地独特的自然地理条件，实施经济作物的规模化种植，可选择棉花、瓜类、盐地药材等，目标是带动武威市逐步走上农业产业化、工业化发展之路。同时，为了确保产业结构调整的顺利实施、地区各类产业的持续发展，政府在高效节灌模式的实施过程中，应当积极做好市场引导、技术指导、水资源管理等各项工作［11］。

以上述确定的农业用水量和农田灌溉配水定额为依据，可计算得出2020年基于农田灌溉配水确定的耕为21.61万hm2。

三、讨论与结论

武威市土地利用总体规划中，确定的耕地保有量目标，2020年，为35.72万hm2，完全保证较高复种指数下的武威粮食的完全自给以及较低复种指数下至少120%的粮食自给。该规划目标与武威市现状耕地面积接近。武威市现状耕地中，水浇地占62.9%，即水浇地面积约为22.05万hm2，与基于水生态安全测算值基本接近，即现状水浇地面积已是水生态安全的临界值。根据测算结果可考虑武威市是否适合作为粮食基地，其耕地保有量测算方法有必要根据区域实际进行更新研究。

石羊河流域位于甘肃省中西部，属于典型的灌溉绿洲农业。但由于绿洲农业被沙漠戈壁包围着，气候恶劣，流域内水资源过度开发利用，绿洲用水供需矛盾非常突出［12］，区域生态系统异常敏感和脆弱。尤其是下游民勤地区生态已十分脆弱，随着人口的持续增加，在50年绿洲气候不明显的情况下，由于人们不合理的开发，导致地下水开采过度，造成绿洲面临退化消亡威胁，严重危及当地居民的生存［13］。传统农业规模一直处于扩张状态才维持了现有人口的温饱生活水平［14］。一方面为确保粮食安全而扩张绿洲农业，人工绿洲不断扩大，另一方面这种传统粗放的农业扩张又会直接导致生态环境的恶化，天然绿洲则不断萎缩，致使石羊河流域农业发展陷入一种恶性循环。因此，耕地保护纳入生态系统是生态保护的必然，也是保持区域水土平衡的需要。

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［作者简介］吕蕊（1982―），女，河北沧州人，硕士，讲师，研究方向：土地资源管理；

［收稿日期］2011-12-15