内蒙古水土资源平衡及其水资源承载能力

表 2 内蒙古各盟市水资源负载指数 Tab. 2 L oad factors of wa ter resources in Inner M ongolia
地区
呼和浩特市 包头市 乌海市 赤峰市 通辽市
鄂尔多斯市 呼伦贝尔市
兴安盟 锡林郭勒盟 乌兰察布市 巴彦淖尔盟 阿拉善盟
全区
水资源量 /50%
14. 79 10. 86 0. 25 30. 44 33. 00 22. 93 301. 05 33. 33 30. 13 10. 70 4. 66 3. 43 495. 57
图 2 内蒙古主要作物的作物水分平衡 Fig. 2 Crop water balance of maize and wheat in Inner Mongolia
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表 1 水资源负载指数分级 Tab. 1 L oad factors rank of wa ter resources
水资源负载指数 级别 水资源利用程度 今后水资源进一步开发评价
> 10 5～10 2～5 1～2
<1
Ⅰ 很高 ,潜力不大 有条件时需要外流域调水 Ⅱ 高 ,潜力不大 开发条件很困难 Ⅲ 中等 ,潜力较大 开发条件中等 Ⅳ 较低 ,潜力大 开发条件较容易 Ⅴ 低 ,潜力很大 兴修中小工程 ,开发条件很容易
第
31卷 第 3期 2008年 5月
AR
干旱区地
ID LAND GEO
理
GRA
PH Y
VMo l.a3y1 2N00o8.
3
3
内蒙古水土资源平衡及其水资源承载能力
杨艳昭 1 , 张伟科 1 , 刘登伟 2
(1 中国科学院地理科学与资源研究所 , 北京 1001012; 2 水利部发展研究中心 , 北京 100038)
古小麦 、玉米等主要作物的农田水分平衡 。研究表 明 (图 3) ,经过土壤水的调节作用 ,同一空间位置上 水分平衡盈亏值较作物水分平衡均有所减少 ,时空 分布规律与作物水分平衡差异不大 。水分亏缺是内 蒙古农田水分平衡的主要特征 ,这可能与内蒙古的 气候特征有一定关系 。
图 3 内蒙古主要作物的农田水分平衡 Fig. 3 Crop land water balance of maize and wheat in Inner Mongolia
1 水土资源平衡的基本特征
天然状态下的水土资源平衡是水循环系统的一 个重要平衡环节 ,主要揭示在自然条件下水分需求 量与降水量之间的差额问题 ,包括气候水分平衡 、作 物水分平衡和农田水分平衡 3个层次 。 1. 1 气候水分平衡
气候水分平衡是指一定时间内 ,区域地表蒸散 发与自然降水之间的收支关系 ,它表征了区域水分 供需的一般状况〔7, 8〕。本研究采用降水量与参考作 物蒸散量之差计算了内蒙古 1 km ×1 km 栅格单元 的多年平均气候水分平衡 。其中 ,参考作物蒸散量 采用 Penman - monteith公式计算得到 ,气象数据均 来自于国家气象中心 ,台站数据经空间内插获得了 1 km ×1 km 栅格数据层 。
以南降水较为充裕 ,亏水量较小 ;以西 、以北亏水量 较大 。四季气候水分平衡结果显示 (图 1) ,春秋两 季内蒙古水分亏缺严重 ;夏季蒙东地区降水量大于
蒸散量 ,水分有少量盈余 ;冬季随着蒸散量的降低 , 全区水分亏缺量均有减少 ,大兴安岭山地略有盈余 。
图 1 内蒙古不同季节的气候水分平衡 Fig. 1 Climate water balance of seasons in InnerMongolia
负载 指数
级别
19. 01 Ⅰ 26. 98 Ⅰ 202. 50 Ⅰ 10. 33 Ⅰ 7. 85 Ⅱ 8. 10 Ⅱ 0. 76 Ⅴ 3. 34 Ⅲ 3. 08 Ⅲ 18. 29 Ⅰ 33. 43 Ⅰ 7. 13 Ⅱ 4. 36 Ⅲ
2. 2 水资源承载能力评价 内蒙古自治区水资源承载力研究 ,需首先树立
本研究首先从资源平衡关系入手 ,以 1 km ×1 km栅格为单元 ,分析了天然状态下内蒙古的水土资 源平衡状况 ,揭示了自然降水条件下水分需求量与 降水量的平衡关系 ;在此基础上 ,采用负载指数与承 载力模型 ,定量计算了人为调控下内蒙古的水资源 利用潜力与承载能力 ,揭示了内蒙古自治区水资源 支撑能力和保证程度 。
1. 2 作物水分平衡 作物水分平衡是指一定时间内 ,某种作物的水
分收支关系〔7, 8〕。本文采用作物需水量与降水量之 差对小麦 、玉米等主要作物的水分平衡进行了计算 。
作物水分平衡研究表明 ,天然状态下 ,自然降水 不能满足作物生长发育的需求 ,水分亏缺是内蒙古
作物水分平衡的主要特征 。以玉米为例 (图 2) ,天 然降水条件下 ,整个生育期内降水不能满足玉米生 长发育的需求 ,作物基本处于水分亏缺状态 ,只有蒙 东局部地区水分有少量盈余 。全区作物亏水量呈由 东向西 、自北向南逐渐增加的趋势 ,水分亏缺最严重 的地区位于阿拉善高原与河套平原 。
摘 要 : 从资源平衡关系入手 ,定量计算了天然状态下内蒙古的水土资源平衡 ,揭示了内蒙古自然 降水与作物水分需求的平衡关系 ;采用负载指数与承载力模型 ,计算了内蒙古的水资源利用潜力与 承载能力 ,揭示了调控下内蒙古水资源支撑能力和保证程度 。结果表明 :内蒙古高原气候干旱 ,水 分亏缺是自然降水条件下水土资源平衡的主要特征 ;内蒙古水资源承载力有限 ,当人均综合用水量 达到较高水平时 ,平水年全区承载力接近超载临界值 ,偏枯水年全区水资源超载严重 ;内蒙古水资 源承载能力盟市差异显著 ,水资源普遍短缺是区域人口发展的限制性特征 。
水资源量的人均意识 ,确定地区人口 、资源与环境协 调发展应保持的最基本的人均水资源量 。也就是在 确定人均综合用水定额的基础上 ,结合区域水资源 量 ,对区域可以容纳的人口数量做一估计 ,以此权衡 未来人口规模的合理控制问题 。
水资源负载指数可以清晰地刻画区域水资源的 开发利用前景 。水资源负载指数的物理意义是区域 水资源量与人口和国内生产总值决定的水资源需求
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量的关系 ,反映了区域水资源的利用水平及今后水 资源开发的难易程度〔11〕,计算公式为 :
C = K P·G /W ,
(1)
式中 : C是水资源负载指数 ; P 为人口 , 万人 ; G为国 内生产总值 , 亿元 ; W 是水资源总量 , 亿 m3 ; K为与 降水有关的系数 。
人口 / 104人
213. 89 209. 33 41. 60 447. 26 309. 30 135. 97 269. 70 163. 84 93. 97 270. 60 176. 03 17. 96 2 379. 60
GD P / 108元
405. 6Байду номын сангаас 450. 19 67. 63 242. 48 238. 15 278. 46 213. 26 83. 23 100. 68 155. 30 151. 37 36. 55 2 150. 41
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3期 杨艳昭等 :内蒙古水土资源平衡及其水资源承载能力
2 水资源承载能力评价
为探讨内蒙古水资源的支撑能力与保证程度 , 采用“水资源的承载人口数 ”这一综合性指标计算 了内蒙古各盟市的水资源承载能力 ,揭示了人为调 控下内蒙古自治区的水资源支持能力和保证程度 。
近年来内蒙古的水资源供需平衡态势表明 ,内 蒙古人均水资源量为 2 081 m3 /人 ,与全国人均水平 持平 ,排名 11位 ,处于中游水平 。内蒙古全区平均 年产水模数仅为 4. 4万 m3 / km2 ,远低于全国的平均 水平 29. 5万 m3 / km2 ,仅比全国最缺水省份宁夏回 族自治区的 1. 9 万 m3 / km2 略高〔10〕,为我国最缺水 的省份之一 。全区 6个盟市人均水资源量在联合国 水资源安全警戒线 1 000 m3 以下 。本文以盟市为 单元 ,采用负载指数与承载力模型 ,计算了内蒙古的 水资源利用潜力与承载能力 ,探讨了内蒙古水资源 的利用水平 、开发潜力及未来承载能力 ,揭示了水资 源承载能力的空间格局与地域差异 。 2. 1 水资源开发利用前景分析
尔盟水资源负载指数超过 10,乌海市高达 202. 50, 今后水资源进一步开发的条件很困难 。通辽市 、鄂 尔多斯市和阿拉善盟水资源负载指数介于 5～10之 间 ,现状水资源开发程度很高 ,潜力不大 。兴安盟和 锡林郭勒盟水资源负载指数在 2～5之间 ,开发利用 中等 ,潜力较大 。只有呼伦贝尔市水资源负载指数 小于 1,开发利用程度低 ,潜力很大 。
气候水分平衡研究结果表明 ,内蒙古年降水量 介于 50～450 mm ,蒸散量却在 1 000～3 000 mm 之 间 。由此导致年均降水量小于蒸散量 ,水分亏缺是 内蒙古气候水分平衡的基本特征 。就空间分布规律 而言 ,以大兴安岭 - 阴山 - 贺兰山为界 ,此线以东 、
3收稿日期 : 2007 - 07 - 30; 修订日期 : 2007 - 12 - 02 基金项目 : 国家自然科学基金项目 (40771204) ;中国博士后科学基金 (2006039) 作者简介 : 杨艳昭 (1977 - ) ,女 ,辽宁人 ,博士后 ,助理研究员 ,主要从事资源开发与区域发展研究工作. Email: yangyz@ igsnrr. ac. cn
水资源负载指数计算表明 (表 2) ,整体而言 ,内 蒙古自治区水资源负载指数为 4. 36,属于水资源开 发利用条件中等 ,水资源利用程度中等 ,具有一定开 发潜力的地区 。但是由于水资源时空分布不均 ,盟 市间水资源利用程度与开发潜力差异显著 。呼和浩 特市 、包头市 、乌海市 、乌兰察布市 、赤峰市和巴彦淖
关 键 词 : 水土平衡 ; 水资源 ; 承载力 ; 内蒙古 中图分类号 : TV213 文献标识码 : A 文章编号 : 1000 - 6060 (2008) 03 - 0436 - 06 (436～441)
水资源是人类生产 、生活的基础性自然资源 ,是 战略性经济资源和区域综合实力的重要组成部分 , 还是生态环境的控制性因素之一 。内蒙古自治区总 面积 118. 3 ×104 km2 ,占国土面积的 12. 3% ,而水资 源量仅占全国的 1. 86% , 且存在着时空上的不均 衡 ,水资源空间分布和产业布局的不匹配对全区的 可持续发展产生了潜在的威胁 。区内水资源丰富的 东部四盟市的年 GDP产值占全区 30% ,其余 70% 左右的 GDP是由水资源短缺的中西部产生的 。在 目前的经济规模和发展速度下水资源短缺已经成为 中西部地区发展的主要制约因素〔1 - 6〕,水资源条件 能否满足发展的需要成为亟待考虑的问题 。
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3期 杨艳昭等 :内蒙古水土资源平衡及其水资源承载能力
干 旱 区 地 理 31卷
1. 3 农田水分平衡 农田水分平衡是指一定时间内 ,作物根系层范
围一定深度内水分的收支关系〔9〕,它充分考虑了作 物生长发育过程中土壤水的调蓄作用 。本研究运用 农田水分平衡模型 、采用降水量与土壤前期含水量 之和作为来水 、作物需水为主要支出项计算了内蒙