对西北地区水资源利用效率的建议
受区域自然条件影响，生态和水资源是制约西北地区发展的两大“瓶颈”因素。历史经验告诉我们，制约西部地区发展的关键不是自身的“优势”没有得到充分发挥，而是水资源贫乏、生态脆弱、基础设施条件差、人口集中度低、体制转型滞后等一系列区域劣势没有得到有效克服，导致该地区长期不得不承受资源性产品大量外流和加工制造业产品净流入的双重利益损失。同时，该地区实际经济资本增值的很大一部分也是由自然资本转化而来的。如宁夏灵武市，1990-1997年预计增加经济资本3.609亿元。单纯考虑经济资本的增加，GDP年均增长12.5%，同期自然资本减少1424万元。
为此，实施西部大开发战略的具体内容包括两个方面: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背景条件相匹配的经济结构体系。
生态环境建设的内涵非常广泛，可以理解为一切旨在保护、恢复和改善生态环境的行为的总称。对于西北地区，生态环境建设是针对各种人类活动(主要是水土资源的过渡性开发)造成的生态环境退化现象，其基本任务是限制或取消造成生态系统退化的各种人类干扰，充分利用生态系统的自我修复功能，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)，盲目建设新的生态环境。而是要根据西北不同尺度生态环境的不同特点，因地制宜，即宜林、宜灌、宜草、宜旱。此外，根据西北地区生态环境系统的脆弱性和恢复重建的艰巨性，生态环境建设首先要防止对现有生态环境的继续破坏，尽可能恢复重建被破坏的自然生态环境；经济上，西北地区以基础工业为主，农业生产以自给自足为主。特色经济不大，耗水量大的粮食作物比例过高。工业处于工业化初级阶段，大部分属于资源开发，没有形成很长的产业链。一次能源原材料大量进入市场，对区域经济发展的带动作用较弱[2]。因此，西北地区应及时抓住西部大开发的战略机遇，高起点发展交通、通讯、水利等基础设施，对传统产业进行技术改造，调整产业结构，特别是种植业结构，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及相应的加工业，重点发展高新技术产业，完善旅游设施，拓展旅游市场，建立高效、节水、无污染的经济结构体系。
2西北水资源与生态环境评价
本文所说的西北地区，包括新疆、甘肃、青海、陕西、宁夏五省区和内蒙古西部的阿拉善、伊克昭盟、乌海市，涉及内陆河流域、黄河流域、长江流域、西南流域四大一级流域，总面积339万km2，占全国面积的35%，总人口近6543.8亿。
2.1水资源评价
西北生活在腹地深处，远离海洋。再加上高山峻岭的阻隔，气候十分干燥。多年平均降水量235mm，内陆河地区降水量一般在200mm以下，但蒸发量却高达1000 ~ 2800 mm，使得西北地区水资源稀缺程度远高于全国其他地区。西北地区水资源总量为2344亿m3，仅占全国水资源总量的8%。
西北地区水资源的基本特点是:(1)干旱少雨，生态脆弱。西北地区是中国降水最少的地区，也是唯一降雨量小于农田作物需水量的地区。(2)水土矛盾突出，时空分布不平衡，调整成本高，不利于水资源的开发利用；(3)生态用水依存度高，生态用水需求刚性，水资源在国民经济中的可利用量相对较小；(4)地表水和地下水转化频繁，下游对上游开发利用方式极其敏感。
2.2生态环境评价
受区域降水等自然因素影响，西北地区绿地面积包括林地、灌木林地、疏林地等各类林地和耕地的比例远低于全国平均水平，而难利用地面积(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。
由于人为采伐和山区夏季草地的过度放牧和超载，植被面积减少了1.28万km2，退化面积比例达到24%。在平原地区，自20世纪70年代以来，人工绿洲增加了1.53万km2，增加了23%，而天然绿洲面积减少了9%。但绿洲与沙漠交错带退化严重，累计减少4.44万km2，萎缩14%，沙漠面积扩大5%。可以看出，在以水土资源开发为特征的人类活动影响下，西北地区生态呈现出明显的“两扩一缩”趋势，即荒漠化面积扩大，人工绿洲面积扩大，荒漠-绿洲过渡带面积缩小，生态环境总体上向恶化方向演变。
3.西北内陆地区水与生态结构的关系及其驱动力
我国西北内陆地区高山高原和山前盆地交替出现的地形特征，形成了干旱区独特的水循环系统。上部山区降水相对丰富，蒸发消耗低，是主要径流形成区，沿途河流径流量增加。山口以下是平原区，降水稀少，大部分地区基本不产径流，是径流排泄区，在此期间蒸发和渗漏不断，最终消失。其中，平原盆地中上游沿河两岸属于径流消耗和地表-地下水强烈转换区，平原盆地下游和人工生态系统周边地区属于径流耗散区。
3.1自然状态下水分状况与生态结构的关系
水和热是区域生态系统演化的两个最重要的控制因素，对区域生态系统结构和演化的具体制约取决于两个因素的“短板”。对于山区来说，高海拔地区主要受热量控制，低海拔地区以水为主。两种因素的交替作用导致山地生态景观垂直带谱的发展，依次为冰川雪带、高山砾石荒漠和高山草甸(以冰雪为主，冰雪为辅)；亚高山和山地草甸(雨雪混合补给)、林带、山地草原(以降雨补给为主)。对于平原地区，由于热量相对充足，生态结构几乎完全受水分条件控制，河流两岸依次形成绿洲、过渡带和沙漠；植被等级和盖度由高到低逐渐演变。
支撑生态系统的供水水源包括降水水资源和径流水资源，前者是降雨或降水形成径流过程中生态系统直接利用的有效水，后者是径流运动过程中或经过人工调节后生态系统利用的有效水。其中，地带性植被所在的自然生态系统完全消耗降水，非地带性植被所在的自然生态系统以消耗径流为主，降水为辅，在地带性和非地带性的交错过渡带，以消耗降水为主，径流为辅。
山区河流是地下水排泄的基准面，一般有地下水补给，所以内陆河流和山区的生态系统基本上是由降水水资源支撑的。有效降水的利用决定了地带性植被的发育程度，也影响了降水-径流系数的变化。在平原地区，降水量从盆地边缘向中心逐渐减少，降水量仍不足以支持植被的生长，因此沙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，是内陆河的归宿，故山口径流是平原非地带性植被的重要供水来源。由于径流的影响，内陆河平原沿河岸形成非地带性生态群落，如林地、高覆盖度草地、湿地等，形成绿洲。河流径流向两岸侧渗，形成一定影响范围的地下水。潜水蒸发的加入“激活”了受潜水影响区域内降水的“有效功能”，降水和地下潜水共同补充了这一功能，在非地带性绿洲生态和地带性荒漠生态之间形成了一个宽得多的过渡带。过渡带的植被主要是(中)低盖度的草地，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，地下水的消失导致径流终止，弱降水成为唯一的水源，植被基本消失，开始进入广阔的沙漠地区。以上分析表明，河流径流是支撑流域植被生态系统最重要的水源，降水仅起辅助作用。即使在以降水为主要水源的过渡带，径流也起着关键作用。由于缺少径流补充，降水无法独立支持植被生长，被沙漠吞噬，成为无效蒸发。因此，平原地区降水的有效性需要河流径流(客水)的帮助。
3.2人类活动影响下的水分条件与生态演替的关系
人类活动从两个方面深刻影响着中国西北地区的生态状况及其演变。一是人类活动直接改变土地覆被，如土地利用、放牧开垦、水土保持等。，而且这种活动的程度和范围是比较直观的；二是区域水分条件变化引起的生态演替，包括三个方面。首先是全球温室效应引起的降水和温度变化，导致区域生态系统向高或低水平方向演替。在石亚峰院士主编的研究报告《西北地区气候由暖干向暖湿转变的评估》中，对这一问题进行了深入研究，将西北地区分为基本过渡带、轻度过渡带和未过渡带。第二下垫面的变化引起流域产水量变化引起的生态系统演变；三是大规模水资源开发利用引起的生态环境变化。对于西北地区，据中国工程院分析，这种趋势性变化可能会在一定程度上影响生态演变，但不会从根本上改变西北地区生态环境的整体状况，且由于尺度问题，尚未形成统一认识；第二种情况，由于西北内陆河流域的产水区基本在山区，虽然目前山区的人类活动范围比较狭窄，而且当地下垫面的变化对出口的径流没有造成太大的影响，但为了维护流域“水塔”的安全，应严格控制山区人类活动对下垫面的破坏，保证流域水循环过程的稳定；第三种情况是西北内陆河流域水情驱动的生态演替最突出的表现。
内陆河流域平原地区降水稀少，山口径流是区域自然生态系统和社会经济系统的主要水源。人类对水资源的开发利用改变了原有的自然水循环过程，在流域“四水”转化的大格局中形成了一个由供给—使用—消耗—排放组成的人工水旁路循环。旁路循环的形成一方面降低了自然水循环的通量，同时改变了水资源的时空分布和自然条件下的水质状况。由于人工侧枝水循环与自然主循环之间水通量的动态依赖性，人工生态区径流用水量的增加必然导致自然生态区和过渡带可利用的径流水资源减少。当径流水资源和降水水资源之和小于地表植被正常生长所需的用水量时，植被盖度降低，生态系统退化，新的稳定状态只能维持到变成需水量较少的植被类型。这是对内陆河流域平原地区人为取水导致自然生态退化的科学解释。
需要指出的是，由于干旱区生态系统空间结构的存在和内陆河流域水迁移的独特规律，决定了当进入天然绿洲和过渡带的径流水资源减少时，首先受到影响的是过渡带，而不是天然绿洲。这是因为，内陆河离开山口后，径流水资源补充了天然绿洲和过渡带生态系统，主要以地下水蒸发的形式存在。地下径流首先流经天然绿洲层，被地表植被捕获，导致进入过渡带的径流水资源衰减很大。西北内陆河流域近20年来生态系统的演变也表明，当人工绿洲扩大，径流水资源消耗增加时，天然绿洲相对稳定，而过渡带面积明显减少。
4 .西北地区水资源的合理开发、高效利用和保护
从以上分析可以看出，西北地区主要面临四大问题:水资源背景条件差、生态系统脆弱退化、社会经济发展落后、人力资本基础薄弱。实施西部大开发战略的目的是在协调经济发展与区域资源、生态关系的基础上，实现区域社会净福利的快速增长，缩小与东部地区的差距。从上述西部大开发战略的两大实施内容来看，生态环境建设和社会经济发展都必须以水资源消耗为基础。因此，在水资源总量严重短缺的约束下，如何协调好生态用水与国民经济用水、地区间用水和部门间用水的关系，即建立合理高效的水资源开发、利用和保护体系，是西部大开发战略成败的关键。
4.1建立合理的水资源开发体系。
总的来说，西北地区水资源合理开发体系主要包括三个部分:一是与传统径流水资源相比，全国水资源的开发程度必须严格限制在允许开发限度内，以保证基本生态用水得到满足；第二，水资源开发利用的途径必须是减少水资源的无效损失，即提高水资源开发效率；三是扩大传统水资源开发范围，即开发替代性水资源。
在流域水循环的统一框架下，国民经济用水和生态环境用水之间存在着强烈的竞争和动态互补关系。西北地区生态环境背景条件差，抗干扰能力弱。此外，绿洲生态高度依赖径流水资源。因此，必须将国民经济取水占自然水循环通量的比例严格控制在一定限度内，并预留必要的生态用水。中国工程院重大咨询项目《西北地区水资源配置、生态环境建设与可持续发展战略研究》提出，“在西北干旱内陆干旱区，生态环境和社会经济系统用水量分别为50%，……社会经济平均用水量折算为用水量的70%，未来内陆河流最高开发利用率不超过70%”。需要注意的是，预留生态用水量应该按照用水量口径计算，但在实际操作过程中，能够得到有效监督和管理的是国民经济的用水量。因此，在将国民经济允许用水量折算为允许用水量时，应充分注意节水措施引起的耗水率变化，防止因计算偏差而对生态环境造成挤占。
开发效率是评价水资源开发方式合理性的重要标准。开发效率的比较主要是通过不同开发模式下无效损失的比例来判断。用水的有效性主要取决于在用水过程中是否实现了必要的生态和经济服务功能。常见的无效水分流失主要有水面蒸发、裸土蒸发、盐碱地蒸发、沙漠戈壁蒸发等。基于开发效率的准则，未来西北内陆地区应采用山地水库代替平原水库，以减少库面无效蒸发，并采用地表水与地下水联合利用和适度开采地下水，以减少潜水无效蒸发。实施管道供水，减少输水过程中的水面蒸发，增加雨水的就地利用，减少产水汇流过程中的无效损失，加大国际河流的开发利用，等等。当然，发展方式效率的提高要考虑经济条件等因素的制约。
西北地区在提高传统水资源开发效率的同时，应充分重视替代水资源的开发，如污水处理及回用、苦咸水利用、雨水利用等。对于大气水的开发，如实施大规模人工增雨措施，各地对增雨效果的认识和对降水的影响还存在一定的差异，应进一步加强野外研究、业务试验和科学研究。
4.2建立水资源合理利用模式
西北地区水资源合理利用模式应具备三个基本特征。一是水资源利用的社会公平性，即一定范围内(像一个流域)不同地区的人们在生活和生产过程中应享有相对公平的水资源使用权；二是水资源利用的高效率，即在用水过程中，水资源的无效损失要尽可能少；三是水资源利用的高效性，即提高单方水的经济产出和生态服务功能。
水资源的社会属性决定了水资源利用的社会公平是其合理利用的重要标志之一，包括区域间公平、代际公平和弱势群体的水安全，其中区域间公平可以用人均用水量相等和接近缺水等指标表征，代际公平可以用深层地下水开采和浅层地下水超采等指标表征，弱势群体的水安全体现在基本水安全上，具体有两个标准。一是基本用水和水费占家庭支出的比例不能过高；二是尽可能减少区域吃水困难人口比例。水资源利用的社会公平主要通过合理配置和管理来实现。
提高用水效率是中国长期节水工作的中心内容，其中农业用水包括渠系改造、田间工程、微灌等。在工业上，主要是针对提高水的重复利用率、处理回用率、工艺改进等。在生活中，就像节水器具的普及，节水意识的提高。农业用水是西北地区的主要用水户，因此提高农业用水效率也是节水的主要内容。对于农业节水，我们应该充分重视两个问题。一个是节水量的计算。就资源而言，节约的水仅指通过措施减少的无效蒸发部分。因此，节水量的估算应在水循环过程中的蒸发项中客观评价，不能用减少的资源转化量或减少的用水量来代替。例如，在黑河流域中游，从1999到2003年，中游的张掖市采取了一系列节水措施，在正义峡断面减少用水量4.8-5.8亿m3，增加排水量2.55亿m3。从资源角度看，节水量应为2.55亿m3。二、水分利用效率提高引发的相关生态问题主要表现在两个方面。一是节水措施(如渠道衬砌)改变了原有的水循环过程，减少了地表水对地下水的补给，可能对周边生态环境造成一定影响；其次，客观评价节水量的再利用，是用于满足国民经济用水需求的增量，还是回归生态环境，需要建立在是否满足区域基本生态用水的客观评价基础上。
提高水资源利用效率是西北地区水资源合理利用的最重要内容，包括形成高效用水的经济结构和高效用水的生态结构。高效用水经济结构的形成是调整第三产业结构和用水比例，根据当地特点分阶段提高二、三产业比重和用水量，适当减少农业用水。二是要调整种植结构和用水量，加快形成粮、经、草三元种植结构，改变农业生产方式，特别是在工业化基础和特色薄弱的地区，重点发展特色农业、生态农业、经济作物和畜牧业，充分发挥区域农产品质量好的优势，以替代进口产品和出口产品为目标，如优质乳制品、长绒棉、低污染特色农产品(如荞麦、杂豆)、花卉植物等。在一定比例自给的基础上，通过实施“以生态换粮食、以林畜产品换粮食、以经济作物换粮食”的替代战略，解决区域粮食政策，以谋求包括经济效益、社会效益、生态效益在内的综合效益，增加农牧民收入。在这个过程中，要充分结合“强政府”和“强市场”的功能，以市场需求为导向，强化政府宏观调控和基础设施建设的作用。此外，由于城市化是降低人均综合用水量的有效途径，西北地区未来应重点发展中小城镇。高效的生态用水结构表现在合理的生态建设目标和生态布局规划，以及选择适宜的生态建设措施。
4.3形成完善的水资源保护体系
完善的西北水资源保护体系包括三个方面:一是在上游产水区建立以水土保持和水源涵养为核心的水资源保护体系；二是在用水区域中游建立以用水和排污总量控制为主要内容的水平衡体系；三是在下游用水地区建立生态用水安全和高效利用体系。
西北地区的河流径流基本上来源于山区。山区生态安全是维持流域正常水循环的根本保障。要无条件保证山区植被的稳定和安全，严格控制开山开垦、天然林采伐和山地游牧，实施天然林草封育乃至生态移民，增强水土保持和水源涵养能力，以保持“水塔”的水源涵养和调节能力，确保进入绿洲的径流水资源稳定，防止人类赖以生存和发展的水资源基础大幅增加。
来自内陆河流的径流很快被人为地引用在出口处。在中游二元水循环过程中，地表水和地下水不断转化，在各种生产活动中不断消耗水，同时水化学特征也发生变化。为保证区域水资源的可持续利用和下游基本生态环境用水，需要建立以中游用水和排污总量控制为主要内容的水资源平衡体系，其中中游用水平衡包括中游实际用水总量与允许用水总量的平衡， 中游地区内部经济用水与生态用水的平衡，经济部门之间的平衡，行政区域用水的平衡。 此外，由于西北地区水环境容量较小，内陆河流域无渗漏区，需要将区域排污总量严格控制在水环境容量之内。
下游用水区生态用水安全与高效利用体系建设包括两点。一种是制定一定标准条件下的生态用水保障措施，包括中游一定水量的排放和下游生态用水的实现和维护，如黑河流域通过国务院制定的跨省调水方案；此外，下游地区生态水的高效利用包括在充分考虑立地承载力的基础上，选择适宜的树种和草种，规划合理的生态景观格局，发展生态经济。
5西北地区水资源合理开发利用的保障措施建议
西北地区水资源的合理开发利用必须加强以下五项保障措施的建设。
5.1建立新的资源和生态价值
西北地区受自然条件制约，社会资本总量比例很不协调。当前，以生态建设为中心的西部大开发战略，就是要在生态系统服务功能和价值的基础上，大幅提升区域自然资本的“短板”，同时实现人力资本和经济资本的增值，最终实现区域社会总财富的增加和经济社会的可持续发展。因此，在西部大开发战略中，应树立新的资源价值观和生态价值观，充分认识水资源、生态和生态环境用水的价值意义，一方面在水资源配置中预留必要的生态用水，另一方面协调水资源价格与价值的匹配关系。
5.2加强流域和区域水资源的合理配置。
西北地区水资源的合理配置分两个层次进行。在区域发展层面，以水为中心进行发展指标的总体平衡。区域发展规划和生产力布局应以水资源的安全供给和可持续利用为基本前提。兼顾灭虫兴利、当前与长远、局部与全局，合理配置社会经济用水和生态环境用水。在水资源开发利用层面，结合供水发展生态林和经济林，发展饲草料基地和灌溉草地，增加林牧业比重。对已确定为保护范围的脆弱生态区，要实施生态拯救工程，通过改造建设水利工程为其提供水源。在黄土高原，原则上应以就地利用水资源为主，以发挥水土保持等生态建设的多重效益。在完成以上两个层次协调关系的基础上，自上而下制定基于流域水资源总量控制的不同层次的合理配置方案，并坚决执行。
5.3实行流域水资源统一管理。
为了实现西北地区水资源的合理开发利用，迫切需要加强以流域为基础的水资源统一管理。对于西北内陆地区来说，流域水资源统一管理的当务之急是成立真正能履行管理职责的流域管理机构，完成各级水资源使用权的初次分配，建立完善的计量、监测和管理体系，为取水部门控制用水和排污总量。在此基础上，实行统一规划、统一调度、统一发放取水许可证、统一征收水资源费、统一管理水量水质。对于黄河流域西北地区，一是加强流域水资源管理，二是探索建立上下游利益补偿机制。
5.4全面建设节水防污型社会
建设节水型社会是西北地区水资源可持续利用的根本途径。西北地区节水型社会建设应以提高水资源利用效率和效益为目标，以水资源管理为主要内容，将现代水权和水价理论与区域实践相结合，在积极培育和强化公众节水意识的基础上，建立总量控制与定额管理相结合的水资源管理体系和合理的水价形成机制，形成政府调控、市场引导、公众参与的节水型社会运行机制。通过调整产业结构、调控经济手段、加强用水需求管理、推广新技术新工艺，建设包括农业、工业、服务业和生活节水在内的节水型社会，不断提高区域水资源和水环境承载能力，以水资源优化配置满足经济社会发展用水需求，以水资源可持续利用保障经济社会发展可持续发展。
5.5加快骨干水利工程建设
在统一规划、合理配置西北水资源的基础上，加快重大调水工程的研究、规划和建设，加大国际河流开发力度，切实做好提高流域水资源开发利用和向其他流域调水工程建设的前期规划和论证工作。因地制宜在内陆河流域修建一批山地水库，增加径流调蓄能力，解决灌区大面积春旱问题；黄河流域水资源严重短缺，支流开发滞后。在加快支流主要控制性水库建设的同时，加强南水北调西线工程前期工作，加快建设步伐。