三江平原生态水利研究成果效益分析

李 智，衣起超，吴明官

（1.黑龙江农垦勘测设计研究院，黑龙江 哈尔滨150090；2.黑龙江省水利水电勘测设计研究院，黑龙江 哈尔滨150080）

0 引 言

推广应用三江平原生态水利模式研究成果5年来，在三江平原地区水田发展、防洪治涝、生态保护等诸方面取得了显著的成效，即具体推广应用“排降蓄灌”、“灌降排蓄”等建设模式的过程中，基本上实现了由典型区推广至大面积的渠灌与井灌、节水与养水、排与灌、降与蓄、排与降、灌与降等相结合的目标，从而达到了建设旱涝保收、稳产、高产、高效、优质、绿色、有机产品生产基地和水资源可持续利用的目的。今后通过建设三江连通工程（引黑济松、引松补挠工程等），三江平原将建成江河沟湖库泡等相互连通的纵横交错灌降蓄排生态水利水网体系。

该课题自从2005年底正式启动以来，经过8年多时间的努力攻关和推广应用，不仅圆满地完成了专题研究任务，而且取得了显著的经济效益、社会效益和生态环境效益，并深受三江平原地区广大用水户的欢迎、青睐和追捧。

1 概 况

粮食安全、能源安全和金融安全，被并称为当今各国经济发展的“三大安全”问题。在中国大豆及主粮的进口来源国集中程度甚至超过石油的现状之下，如何维持其自身粮食安全，如何重构其单纯以自给率为核心的安全观，急迫性正在日益加剧。粮食和能源，将是中国经济增长的软肋。粮食依赖进口将给中国经济资源造成紧张，也使中国更容易受到外部压力的打击。

黑龙江省是国家环保部继海南和吉林两省之后，已批准的第三个生态示范省。三江平原具有世界三大湿地之一，也是我国最大的湿地分布地，又是亚洲及我国重点湿地保护区。因此，在三江平原地区应该实施生态水利战略，并为生态农业服务。

国务院于2013年6月13日，《黑龙江省“两大平原——三江平原、松嫩平原”现代农业综合配套改革试验总体方案》，从该《方案》中可以看出，在保护生态环境的前提下，要实现“水资源科学开发和高效利用”的目标，全面推广应用三江平原生态水利模式研究成果是非常必要的，而且对三江平原地区乃至全省和全国，确保粮食安全、生态安全、经济社会安全、防洪治涝、水资源可持续利用等诸方面，具有重大的现实意义和深远的历史意义。

2 三江平原的战略地位

近10年，黑龙江省是全国稻谷生产发展最快的省份。黑龙江省粮食总产量已经跃居全国首位，2010年粮食总产量首次突破千亿斤，2011年粮食总产达到557 亿kg，首次成为全国粮食生产第一大省；2012年粮食总产达576 亿kg，2013年粮食总产600 亿kg，约占全国粮食总产量的1/10，占东北四省区粮食总产量的41.3%，继续保持全国领先地位，为国家粮食安全做出了重大贡献。

目前，在全省范围内，三江平原地区水稻面积增长速度最快，也是国家最大的稻米生产基地之一，从三江平原地区2006～2012年水田灌溉面积统计成果中可以看到，2012年水田实灌面积达到232.1 万hm2，占三江平原总耕地面积62.5%，7年增加了132.2 万hm2，每年增加18.9 万hm2，平均增长率为12.8%；三江平原2012年水稻总产量约200 亿kg，估计2013年水稻总产量比2012年略有增加，故2013年三江平原水稻产量占全省粮食总产量的33.2%。

3 课题研究情况

2005年10月，国家水利部正式批复了《三江平原水利综合规划任务书》，根据该任务书编写的《三江平原水利综合规划工作大纲》中，正式确定了《三江平原排降蓄灌结合的河网化建设模式研究》的科研课题。经过近3年时间的努力攻关，于2008年3月黑龙江省水利水电勘测设计研究院等单位编制完成了《三江平原排降蓄灌建设模式研究报告》。根据《三江平原排降蓄灌建设模式研究报告》和近五年来该研究成果的推广应用情况，重点进行了该研究课题的效益调查分析（经济效益、社会效益、生态环境效益等方面）工作，最终完成《三江平原生态水利模式研究》课题。

该研究成果首先直接应用于《三江平原水利综合规划》中，并于2009年7月编制完成了《三江平原水利综合规划总报告》和有关附件，并经过上级有关部门多次审查后已批复，其中的一个附件就是《三江平原排降蓄灌建设模式研究报告》。同时，该研究成果在三江平原地区正在广泛推广应用。

4 水田发展概况

4.1 发展战略

黑龙江省水田发展战略：在稳定西部、优化中部、发展东部的基础上，为了确保粮食安全，实现全省粮食生产能力达到750 亿kg 和水旱田灌溉面积达到0.08 亿hm2（其中水田面积为400 万hm2左右）的目标。迄今为止，纵观全省，唯独东部三江平原和北部地区还有地、有水，具有发展水田灌溉面积的潜力。但是目前，黑龙江省北部高纬、高寒地区，应该进一步选定高寒地区水稻优势品种（高产、优质、早熟、极早熟水稻）的前提条件下，逐步分期分批实施水田灌溉面积北扩新战略。因此，在现有的条件下，唯独三江平原地区具有大力发展水田的潜力。

新中国成立以来，经过五十多年的开发建设，陆续开垦了大片荒原，三江平原地区耕地面积已经达到371.4 万hm2，约占全省总耕地面积的28%左右，已成为国家的重要商品粮基地。

4.2 水田发展情况

三江平原防洪治涝骨干工程体系的建设，为发展灌区创造了外部环境，由于井灌区采取了灌降蓄排的模式，使水田灌区得到了迅速发展。2005年，三江平原水田实灌面积达到99.86 万hm2，占总耕地面积26.9%；到2012年水田实灌面积达到232.05 万hm2，占总耕地面积62.5%，平均增长率为12.8%。

三江平原采取灌降蓄排模式后，水田面积尤以农垦发展最快。2005年底，三江平原农垦水田实灌面积68.39 万hm2，占水田总面积的68.5%；到2012年水田实灌面积达到142.34 万hm2，占水田总面积的61.3%，7年增加了73.95 万hm2，每年增加10.56 万hm2，平均增长率为11.04%，主要增加的就是井灌区。2005年底，三江平原农垦井灌水田实灌面积54.46 万hm2，到2012年井灌水田实灌面积达到119.92万hm2，7年增加了65.46 万hm2，每年井灌增加9.35 万hm2，平均增长率为11.94%。

三江平原地区水田发展始于20 世纪70年代，井灌种稻始于20 世纪80年代，2006—2013年稳定快速发展，是该地区粮食生产最大贡献者。以垦区粮食总产登上4 个50亿kg 台阶分析：井灌从无到有（1947—1995年）时期，平均年发展速度0.21 万hm2，垦区粮食总产量用了48年达到50 亿kg；井灌发展徘徊（1996—2005年）时期，平均年发展速度4.47 万hm2，垦区粮食总产量用了10年达到100 亿kg；井灌再发展（2006—2009年）时期，平均年发展速度7.37 万hm2，垦区粮食总产量用了4年达到150 亿kg；井灌快速发展（2010—2011年）时期，平均年发展速度14.73 万hm2，垦区粮食总产量仅用了2年达到200 亿kg。2013年垦区粮食总产量为212.1 亿kg，比上年增加1.6 亿kg，增长0.7%，产量占全省的35.3%，预计商品粮达到200 亿kg。

4.3 可发展水田面积

三江平原地区多年平均河川年径流量为116.3 亿m3（不含过境水资源），灌溉保证率P=75%相应的年径流量为59.91 亿m3，其中：灌溉期（5—8月）地表径流量约38.34 亿m3。平原区多年平均地下水资源量为67.04 亿m3，其中地下水可开采量为66.42 亿m3。因此，三江平原本地区灌溉期水资源可利用量为60.72 亿m3左右。

三江平原地区可发展的水田灌溉面积，暂按综合平均净灌溉定额6 180 m3/hm2、综合灌溉水利用系数0.7、平均毛灌溉定额8 829 m3/hm2，初步估算的结果为68.77 万hm2。暂按井灌区平均净灌溉定额5 400 m3/hm2、灌溉水利用系数0.84、平均毛灌溉定额6 450 m3/hm2，初步估算的平原区地下水最大可灌溉水田面积为34.7 万hm2。

总而言之，按上述的常规算法估算，三江平原本地区灌溉期水资源可利用量只能发展水田灌溉面积为68.77 万hm2，而到2005年底，三江平原水田实灌面积99.86 万hm2（含过境水资源的水田灌溉面积），其中井灌面积67.37 万hm2，远远超过了平原区地下水最大可灌溉水田面积。因此，2012年三江平原水田实灌面积已达到232.1 万hm2（含过境水资源的水田灌溉面积），其中井灌面积179.2 万hm2，所增加的井灌面积144.49 万hm2相应的效益，就是大力推广应用该研究成果的结果。

5 经济效益

5.1 节水与养水效益

三江平原由于采用了“灌降蓄排”的灌溉模式，井灌区发展速度很快，促进了当地经济的快速发展，取得了显著的经济效益。统计2000—2005年6年间三江平原平均灌溉面积97.18 万hm2，其中井灌面积65.68 万hm2，而2006—2012年7年间三江平原平均灌溉面积169.14 万hm2，其中井灌面积124.13 万hm2，总效益由2000—2005年平均212.24 亿元，增加到2006—2012年平均365.73 亿元，平均年增加153.49 亿元。

以上水田发展中所取得的可观经济效益，最重要的是需要大量的水资源来支撑，否则不可持续。按常规算法估算，三江平原本地区灌溉期水资源可利用量只有60.72 亿m3左右，而到2012年，实灌水田面积已达到232.1 万hm2（含过境水资源的水田灌溉面积），其中井灌面积179.2 万hm2；估算的水田灌溉实际用水量达到175.05 亿m3，其中井灌水田用水量就达到115.57 亿m3（相应的地下水平均利用水深0.645 m，适当考虑孔隙率60%时，地下水位变化幅度在1.075 m 左右），占总用水量的66%（约2/3），远超常规法的可利用量，但还没有出现明显的环境、地质等问题，这主要是采用了灌降蓄排的生态水利模式的缘故，否则后果不堪设想。

5.2 洪涝水资源化效益

三江平原为了保障国家粮食安全，采用了“灌降蓄排”的生态水利模式，大力发展水田灌溉，充分利用排水沟道蓄水，最大限度地利用降水，减少灌溉取水量，减少了成本，增加了效益，估算每公顷排水沟可蓄水120 m3，整个生育期可循环蓄有效降水750 m3，暂按井灌区30%采用此技术，效益面积35.98 万hm2，年增加可用水量2.7 亿m3，洪涝水资源利用效果显著。

另外，采用“灌降蓄排”技术，可以增加地表洪涝水的补给。灌溉期抽地下水灌溉,地下水位降低，腾出地下库容,可以接纳雨季洪涝水；沿江河两岸井灌，在江河枯水期抽地下水灌溉，不仅可以提高灌溉保证率，也可以接纳汛期洪涝水，使雨洪资源变害为利。沿江河两岸井灌，降低地下水位，还可以获得更多的冬春江河凌汛补给（大江河不受封冻影响），增加过境水资源的利用量。此次调查离松花江8 km 的宝山农场，从1998—2005年统计每年3—4月获得松花江水由地下水形式特殊补给平均30 cm 以上，最大年份达60 cm 以上。

5.3 中低产田改造效益

“灌降蓄排”技术不仅解决了三江平原地区大面积发展水稻生产的水资源问题，而且可以有效解决三江平原地区低湿耕地涝渍旱碱综合治理工程与技术的难题，其关键在于可控制降低地下水位，达到综合治理低湿耕地涝渍旱碱；解放低湿地与耕地中残留荒地、撂荒地；提高土地利用率；提高土壤通透性，提高自然固氮能力；提高地温，活化土壤，培肥地力；提高土壤承载力，有利耕作。水旱作物稳产高产，高效低碳生产，提高土地生产力；可减轻或防治地区潜育化、沼泽化、盐碱化，改善优化生态环境。初步估算三江平原由于采取了“灌降蓄排”技术，地下水位降低，减少了洪涝灾害，估算改善涝渍面积33.33 万hm2，按每公顷增产效益850 元估算，年中低产田改造效益约3.5 亿元。

5.4 经济效益估算

三江平原水田的发展，尤其井灌采用了“灌降蓄排”技术，灌溉面积增加较快，取得了可观的经济效益。“灌降蓄排”技术实施后，2006—2012年平均井灌面积124.13 万hm2，相对该研究成果实施前2000—2005年平均井灌面积65.68 万hm2，增加了58.45 万hm2，增加粮食产量48.22 亿kg，年增加效益120.55 亿元。中低产田增产效益3.5 亿元，合计年可增加经济效益124.05 亿元。

6 生态环境效益

三江平原地区从2005—2010年地下水位观测资料中可以看出，长观井2007—2009年间大部分井水位在上升；在2006—2007年、2009—2010年间大部分井水位以下降为主；在2005—2006年间水位上升与下降井数基本持平，因此，可以说明地下水位没有持续下降趋势。

初步统计结果：绝大部分观测井水位呈现上升趋势或水位降幅小于0.3 m/a，只有极少数观测井水位下降，降幅一般略大于0.3 m/a。地下水位下降较大的区域主要分布在同江市和抚远县，该区地面高程较低，且受黑龙江、乌苏里江和松花江补给影响，地下水位下降后，当外江水位升高时很快得到恢复。地下水位下降区域地下水埋深一般5～8 m，含水层厚度一般30～100 m，下降井5年间累计降幅一般小于1 m，降幅远远小于含水层厚度的1/2。总之，现阶段该区域不可能形成超采或造成不良地质问题。

从降雨情况看，三江平原除2010年、2007年两年为平水年份外，其余4年都是枯水年份。在分析时段内，以枯水年为主，是地下水位下降的主要因素之一，待连续丰水年或两江一湖灌区建成后，地下水位将会逐步回升。而开采强度最大，处于弱承压区，近年来随地下水开采稳定，地下水位也趋稳定，如：位于挠力河地区降水条件和激发补给条件差些，出现地下水埋深超过允许埋深（20～30 m），可以通过合理调整水旱作物结构或增设地上引蓄工程（如：引松补挠工程），增加灌溉和地下水补给，使地下水位控制在允许埋深之内。而现在即使弱承压典型区创业农场地下水下降突显,埋深十几米，仍不足巨厚含水层（厚度约150 m）的10%,是在地下水允许埋深之内，且随着农场及周边水稻发展稳定,地下水位趋于稳定,且近两年降水稍多而地下水位明显回升。

三江平原采取“灌降蓄排”生态模式，使地下水位有所下降，而保障了所增加的千万亩水稻灌溉，成为三江平原粮食生产最大贡献者；也使该地区植被根深叶茂，繁荣昌盛；对湿地疏干作用不大，反而增加湿地生物量，甚至变为湿地森林，增加生态效益与人工湿地；不会产生污水等劣性水倒灌，却是产生江河水倒灌，激发了江河过境水、其他地表水的大量激发补给，增加可利用水资源（尤其过境水）；地下水位下降，尚未发现地层塌陷开裂，却腾出巨大地下库容，可调节水资源，做到变害为利，趋利避害；减少地下水蒸发，减轻地下水污染，保护地下水；由于增加补给，增加地下水流动掺气，降低地下水中二价铁锰含量，改善水质；地下水位下降,防治涝渍盐碱，改良土壤。

7 综合分析

三江平原本地区灌溉期水资源可利用量为60.72 亿m3，其中：灌溉期地下水可开采量为22.38 亿m3，占可利用量37%；灌溉期（5—8月）地表径流量约38.34 亿m3，占可利用量63%。

按常规算法估算，三江平原本地区灌溉期水资源可利用量60.72 亿m3（不含过境水资源），全部用来发展水田灌溉面积为68.77 万hm2（上限值），实际上该可利用量中应该扣除城乡生活用水及工业用水量等。因此，2012年三江平原水田实灌面积165.38 万hm2（含过境水资源的水田灌溉面积），其中井灌面积179.19 万hm2，所增加的井灌面积144.49 万hm2，就是该研究成果的效益面积。

该研究成果推广前后经济效益对比结果，井灌水田灌溉面积平均每年增加了58.45 万hm2，年增加粮食产量接近于50 亿kg，约占国家粮食增产500 亿kg 规划目标的10%，占全省粮食增产100 亿kg 规划目标的50%，年平均增加综合经济效益约124.05 亿元，若效益分摊系数暂取30%，则水利分摊的年经济效益约37.22 亿元。预计到规划水平年水田灌溉面积和经济效益的增加更显著，如 暂按2012年井灌水田面积179.19 万hm2估算，所增加的井灌水田面积144.53 万hm2，年增加粮食产量超过100 多亿kg，约占国家粮食增产500 亿kg 规划目标的20%，可完成全省粮食增产100 亿kg 规划任务。

三江平原地区经过几十年的生态建设，尤其是近10年来，天然林保护工程，黑龙江、乌苏里江国境界河国土防护工程，平原绿化工程，废弃地植被恢复与重建及生态退耕等实施以来，三江平原生态功能保护区界江沿岸10 km左右范围内初步得到保护，该地带现有湿地保存率达到100%，水土流失治理率近20%，改造中低产田150 万hm2，退耕还湿、还草、还林面积达50 万hm2，改良草场面积40万hm2。

三江平原生态功能保护区内工业污染防治力度不断加强，主要污染物排放总量得到有效控制，基本实施“一控双达标”。工业废水排放达标率达90%以上，工业废气中经过消烟除尘和净化处理的达90%以上。强化了农村环境污染治理，发展生物有机肥、农家肥等，推广清洁生产，逐步改善农村能源结构。

目前，三江平原地区由于受经济利益的驱动，盲目扩大井灌水稻，其结果局部地区地下水严重超采，甚至出现了地下水位降落漏斗区，已超过环境容纳量和地下水资源的承载能力，使湿地的水源进一步减少，补给能力进一步降低，湿地进一步衰退。

因此，为了扭转这一局面，既确保三江平原地区国家商品粮基地的粮食安全，又保护生态环境，正在进行的生态省建设中，将发展水田灌溉面积的重点向过境水资源丰富的国境界河湖实施战略转移，并通过建设三江连通工程，三江平原将建成江河沟湖库泡连通的纵横交错灌降蓄排水网体系，以实现该区域水土资源分布与生产力布局的相互平衡。

在生态省建设规划中，将三江平原建设成为湿地生态区，因此，大力发展水田后，将增加人工季节性湿地，既有利于发展绿色水稻生产、提高粮食产量（米质优良）、以稻治涝、改良中低产田，又有利于湿地补水和缓解该地区由于盲目发展井灌水稻而引起的局部区域地下水超采问题。

通过三江平原生态水利研究，“排降蓄灌”是主要模式，实践己证明其中以打井种稻为主要的井灌工程形成的“灌降排蓄”是理想模式，效益最明显，已产生巨大经济效益、社会效益和环境效益。比仅采取明沟“排”、沟渠“排灌”、沟渠库（地上）“排灌蓄”、甚至比增加水平地下排降（沟管洞缝）的“排降蓄灌”和仅旱作井灌的“灌降排蓄”水利优越得多。通过巩固、完善、提高，可率先实现生态水利建设，成为我省生态水利建设先导示范区。至今“降”的态势如何，“降”多少为宜，其在不同水文地质条件中与“灌”、“排”、“蓄”的相互关系，应采取什么其他工程技术与措施，实现“排降蓄灌”生态水利等，待以后的课题中继续研究。

［参 考 资 料］

［1］ 三江平原生态水利模式研究［M］.哈尔滨：东北林业大学出版社，2016，6.

［2］ 黑龙江省水利水电勘测设计研究院.三江平原生态水利模式研究成果简要报告［R］.2013，12.