地下水漏斗区农业灌溉水源置换工程实施成效评价:以河北省为例.pdf
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1、Water Resources and Hydropower Engineering Vol.54No.10147CEditorial Department of Water Resources and Hydropower Engineering.This is an open access article under the CC BY-NC-ND license.147-159.projects in groundwater funnel areas:A case study of hebei provinceJI.Water Resources and HydropowerEngine
2、ering,2023,54(10)GUAN Baozhu,SUN Tianhe,WANG Jinxia,et al.Evaluation of the implementation effectiveness of agricultural irrigation water substitution2023,54(10):147-159.关宝珠,孙天合王金霞,等地下水漏斗区农业灌溉水源置换工程实施成效评价:以河北省为例J水利水电技术(中英文)水利水电技术(中英文)第54卷2023年第10 期地下水漏斗区农业灌溉水源置换工程实施成效评价:以河北省为例关宝珠,孙天合,王金霞3,严婷婷4,黄开兴3(
3、1.北京大学国家发展研究院,北京100871;2.河北经贸大学京津冀协同发展河北省协同创新中心,河北石家庄050061;3.北京大学现代农学院中国农业政策研究中心,北京100871;4.水利部发展研究中心,北京100038)摘要:【目的】海河流域农业生产严重依赖地下水灌溉,导致地下水严重超采,形成了面积最大的地下水漏斗区。农业灌溉水源置换工程是遇制地下水超采态势的重要措施,然而,目前对该工程的定量研究相对较少。【方法】基于历史统计资料和实地调查数据,全面评价了农业灌溉水源置换工程的实施现状,采用多期双重差分方法(DID),深入分析了该工程对压采地下水和农业产出的影响,系统提出了该工程面临的挑战
4、。【结果】结果表明:(1)2 0 14一2 0 2 2 年间,河北省陆续完成了适宜区域的工程建设,通过将纯井灌区改造成渠灌区或井渠双灌区7 5.8 7 万hm,直接减少了地下水开采量12.6 8 亿m。(2)工程降低了项目区农业灌溉成本和劳动力投入,提高了种粮积极性,使县级层面的粮食总产量增加了1.70万t,农业增加值增加1.0 9亿元,第一产业增加值增加1.59亿元;(3)尽管农业灌溉水源置换工程在压采地下水和促进农业产出方面具有显著成效,但其可持续性面临多方面挑战,突出表现为地表水源短缺、配套设施不完善以及地表水水价机制不健全等问题。【结论】下一步需完善工程及其配套设施建设、加大监管力度以
5、及建立健全地表水水价制度,逐步提升工程的运行效果和可持续性。关键词:地下水超采;灌溉水源置换;调查研究;政策评价;双重差分方法(DID)作者互动DOI:10.13928/ki.wrahe.2023.10.013开放科学(资源服务)标志码(OSID):中图分类号:TV93;T V9文献标志码:A文章编号:10 0 0-0 8 6 0(2 0 2 3)10-0 147-13Evaluation of the implementation effectiveness of agricultural irrigation water substitutionprojects in groundwate
6、r funnel areas:A case study of Hebei ProvinceGUAN Baozhu,SUN Tianhe,WANG Jinxia,YAN Tingting,HUANG Kaixing收稿日期:2 0 2 3-0 3-2 6;修回日期:2 0 2 3-0 7-2 1;录用日期:2 0 2 3-0 7-2 4;网络出版日期:2 0 2 3-0 8-0 1基金项目:国家自然科学基金项目(7 18 7 40 0 7);国家自然科学基金重大国际合作项目(418 6 112 40 0 6);国家重点研发计划项目(2 0 2 1YFC32 0 0 50 0);教育部人文社会科学
7、研究项目(19YJC790118);河北省高等学校人文社会科学研究项目-青年拔尖项目(BJ2020075)作者简介:关宝珠(1991一),女,讲师,博士,主要从事水资源管理制度与政策研究。E-mail:g u a n b a o z h u p k u.e d u.c n通信作者:王金霞(197 2 一),女,教授,博士,主要从事水资源管理制度与政策研究。E-mail:j x w a n g.c c a p p k u.e d u.c n严婷婷(198 4一),女,高级工程师,博士,主要从事水利政策研究。E-mail:y a n t t w a t e r i n f o.c o m.c n1
8、48第54卷2023年第10 期水利水电技术(中英文)关宝珠,等/地下水漏斗区农业灌溉水源置换工程实施成效评价:以河北省为例(1.National School of Development,Peking University,Beijing 100871,China;2.Hebei Coordinated Innovation Centerfor BTH Coordinated Development,Hebei University of Economics and Business,Shijiazhuang 050061,Hebei,China;3.School of Advanced
9、Agricultural Sciences,China Center for Agricultural Policy,Peking University,Beijing100871,China;4.Development Research Center of the Ministry of Water Resources,Beijing100038,China)Abstract:ObjectiveAgricultural production in Haihe River Basin heavily relies on groundwater irrigation,resulting in s
10、everegroundwater overexploitation and forming the largest groundwater funnel area.Agricultural Irrigation Water Substitution Project(AlwSP)is an important measure to curb groundwater overexploitation.However,there are relatively few quantitative studies.Methods JBased on historical statistical data
11、and field survey data,this study comprehensively evaluates the status of AIWSP,profoundly analyzes its impact on groundwater extraction and agricultural output by adopting the multi-period Difference-in-Differ-ence(DID)method,and systematically presents the challenges of AIWSP.Results JThe results s
12、how that:(1)Between 2014and 2022,the suitable region of AIWSP has been successively constructed in Hebei Province.By renovating 758 700 hm ofpure well-irrigated areas into canal-rrigated or dual-irrigation areas,AIWSP has directly reduced groundwater extraction by1.268 billion m.(2)The project reduc
13、es irrigation costs and labor input in the project areas,boosts the enthusiasm for growingcrops,and significantly increases the total grain output by 17 000 t,agricultural added value by 109 million CNY,and the prima-ry industry added value by 159 million CNY.(3)Although AIWSP has significantly redu
14、ced groundwater extraction and in-creased agricultural output,its sustainability faces various challenges,such as shortage of surface water,inadequate supportingfacilities,and vacant surface water pricing mechanisms.ConclusionJTherefore,in the future,it is necessary to improve theconstruction of the
15、 projects and their supporting facilities,strengthen regulatory efforts,and establish a sound surface waterpricing mechanism,aiming to improve the operational effectiveness and sustainability of the project.Keywords:groundwater overexploitation;irrigation water substitution;survey research;policy ev
16、aluation;dfference-in-differ-ence(DID)method0引言农业灌溉水源置换工程是治理地下水超采的关键举措。海河流域是我国重要粮食生产基地之一,流域内农作物的地下水灌溉面积占比超过7 0%1】,导致地下水严重超采。2 1世纪初海河流域每年超采浅层地下水约16 亿m32】,形成全国乃至世界上面积最大的地下水漏斗区,引发了地面沉降、地面塌陷、海水人侵等一系列生态环境问题3。为此,在海河流域启动了地下水超采综合治理项目,并将河北省选为首个试点,计划在2 0 35年实现地下水完全采补平衡,其中三分之二的压采量由农村完成4。地下水超采治理的核心思想是“一增、一减”,其中
17、,“一增”即充分利用当地和外调地表水置换城镇和农村的地下水开采;“一减”指通过改变作物种植结构、采用高效节水技术及实施水价水权等方式减少灌溉用水量。农业灌溉水源置换工程是“一增”中的关键措施4-5,通过将纯井灌区改造为渠灌区或井渠双灌区,从而减少地下水开采量,该措施的实施效果受到政策制定者的高度关注。然而,目前关于农业灌溉水源置换工程的研究偏向于定性分析政策背景、具体做法和预期节水效果,缺乏对实施成效的定量分析。首先,现有研究主要是将农业灌溉水源置换工程作为综述的一部分加以讨论。例如,YU等6 和陈飞等7 综述了河北省地下水超采综合治理措施,介绍了该工程的政策背景、具体做法、预期节水效果和投资
18、情况。其次,地下水超采治理措施中,季节性休耕等种植结构调整措施研究相对较多8-9】,针对农业灌溉水源置换工程的研究较为缺乏,且研究区域较小。王术礼等10 1分析了该工程的方案设计,定性讨论了节水效果,然而研究区域仅是河北省馆陶县。最后,尽管已有研究分析了水坝、南水北调等水利工程的经济效益,但尚未有研究分析农业灌溉水源置换工程的经济效益。陈海山等 发现三峡水利工程显著提高了易洪涝地区的经济发展水平;STROBL等12 发现大坝对下游区的农业生产力有显著的正向影响,但对紧邻区没有显著影响。杨云彦13 和ROGERS等14 基于文献综述指出,南水北调工程有利于缓解水资源时空分配不均的局面,有可能推动
19、城市化进程和促进区域协调发展。鉴于农业灌溉水源置换工程和南水北调等水利工程既有共性也有差异,有必要加强对前者的经济效益研究本研究的目标是全面深人分析农业灌溉水源置换工程的实施进展、取得的成效和存在的挑战,重点关水利水电技术(中英文)149第54卷2023年第10 期关宝珠,等/地下水漏斗区农业灌溉水源置换工程实施成效评价:以河北省为例注工程在地下水压采方面的成效及其对农业产出的影响。本文首次对农业灌溉水源置换工程的实施进展、成效和挑战开展全面深入分析,采用因果识别方法分析工程对农业产出的影响,以期为河北省进一步改进和推广该工程提供有价值的参考和指导,也为其它干旱半干旱地区治理地下水超采提供借鉴
20、经验1工程概况1.1工程基本情况农业灌溉水源置换工程是河北省最早采取的地下水超采治理措施之一,旨在通过新建或改善水利设施,使得具备地表水灌溉条件的地区能够充分利用地表水资源,从而实现压减地下水开采量的目标。该工程资金主要来源于中央政府和省级政府,一般由县级水利部门牵头实施,委托水利水电勘测设计研究院进行工程设计,设计方案经市级和省级政府审批通过后,以公开招标的方式择优选取有资质的企业进行施工建设,工期通常为一年以上,建成后多交由村集体运营维护。在地下水超采治理试点阶段(2 0 14一2 0 16 年),该工程资金来源以中央投资为主、地方自筹为辅,省级以上资金占比达95%以上,地方自筹则多为农户
21、投工投劳、以劳折资的形式,农户投劳时主要负责一些基本的开挖回填工作。进人常规治理期后(2 0 17 年至今),虽然该工程仍主要依赖于省级以上财政资金的支持,但地方自筹的力度正在逐渐加大,市、县两级拓宽了融资渠道,不断探索市场化、多元化的投人模式,包括用水户自筹、市场融资以及吸引民间资本等。在技术层面,该工程的选址和设计通常优先考虑以下因素,如靠近地表水源、有一定地表水灌溉设施基础、地下水超采严重或地下水质下降、耕地成方连片、工程不占或较少占用耕地以及当地民众的参与积极性和接受程度较高等。该工程主要通过实施河渠清淤疏浚、渠系建筑物改造、坑塘建设等,充分利用南水北调工程通水后城市返还农业的水量及引
22、黄、引卫等外来水量,将纯井灌区改造成渠灌区或井渠双灌区1.2工程实施进展在地下水超采治理试点阶段(2 0 14一2 0 16 年),该工程得到了大力推进,随着进人常规治理期(2 0 17年至今),该工程的建设和投资规模逐渐减少(见表1),河北省自2 0 14年开始实施该工程,当年河渠清淤3446 km,建设坑塘116 4座,新增蓄水能力合计2.79亿m,引水量6.7 3亿m,总投资37.2 9亿元。此后,工程的建设规模开始下降,2 0 15和2 0 16 年的河渠清淤整治长度与上一年相比分别下降了13%和32%,建设坑塘数量分别下降了7 8%和33%,引水量分别下降了50%和34%;工程投资规
23、模出现波动,2015年略有上升,2 0 16 年则下降了17%。进入常规治理期后,该工程的建设和投资规模开始进一步下降,与2 0 16 年相比,2 0 17 年河道清淤整治长度下降了2 7%,坑塘数量、引水量和投资规模均下降了45%以上。2 0 18 一2 0 2 0 年,虽然该工程仍在持续实施,但新增河渠清淤整治长度和坑塘数量均低于试点阶段。值得注意的是,自2 0 2 1年起,虽然政府部门未公开该工程建设和投资的相关数据,但可以通过该工程的改造灌溉面积和新增压采能力推测出,近两年该工程的建设和投资有所增加从地级市尺度来看,该工程主要在超采最严重的衡水、沧州、邯郸和邢台4个地级市实施。4地市的
24、各项工程指标占全省的比例超过了8 5%,其中,衡水和沧州两地市占比超过一半,如图1所示。在工程建设方面,4地市的河渠整治长度占全省的比例为87%,其中,沧州和衡水占比分别为33%和2 5%;4地市的坑塘数量占全省96%,其中,衡水和沧州占比分别为48%和34%。在工程引水量方面,4地市占全省的比例为8 7%,其中,衡水和沧州占比分别为31%和2 8%。在工程投资规模方面,4地市占全表1河北省2 0 14一2 0 2 0 年农业灌溉水源置换工程实施情况Table 1Implementation of AIWSP in Hebei Province of 20142020渠系整治小型蓄引提引水量年
25、份投资/亿元河渠清淤整治长度/km河渠蓄水能力/亿m3坑塘数量/座坑塘蓄水能力/亿m/亿m20143.4460.8711641.926.7337.2920153.0030.712580.483.3942.7920162.0481720.312.2535.5320171.495901.1918.992018338530.858.322019742120.071.342020307注:根据各年度河北省地下水超采综合治理实施计划整理,下同。150水利水电技术(中英文)第54卷2023年第10 期关宝珠,等/地下水漏斗区农业灌溉水源置换工程实施成效评价:以河北省为例省的比例高达92%,衡水和沧州占比分
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