基于水资源可持续利用的区域需水预测分析（王鹤鸣,李明良,王玉民）

关键词: 水资源; 可持续利用; 需水预测; 承德市

中图分类号: TV213.4 文献标识码: A 文章编号: 1004- 7328( 2007) 03- 0009- 03

河北省属于资源型缺水省份, 多年来的社会经济发展是依靠过度利用水资源和破坏生态环境来支撑的, 并已经引发众多生态环境问题, 如湿地减少、地面沉降、海咸水入侵等, 在承德市则集中表现在湿地减少、水质恶化等, 以往的发展模式已经不符合经济社会可持续发展和水资源可持续利用的原则。水资源可持续利用即要用有限而宝贵的水资源来支撑经济的发展, 同时也不能仅仅强调社会经济的发展而过度开采水资源, 忽略生态失衡产生的众多无法恢复的生态环境问题。

1 水资源及其时空分布特征

承德市位于河北省东北部、燕山山脉东段长城北侧, 东经115°54"" ～119°20"" 、北纬40°12"" ～42°40""之间。东部与辽宁省交界, 北部同内蒙古自治区接壤, 南临唐山、秦皇岛和天津市, 西部与北京和张家口地区毗邻。总面积为39 808.87 km2。

承德市多年平均降水量为533.1 mm, 水资源总量为37.01 亿m3, 其中地表水36.00 亿m3、地下水17.11 亿m3。按照流域分析, 滦河流域27.22 亿m3,潮白蓟运河流域7.09 亿m3, 辽河流域2.7 亿m3。承德市水资源时空分布特征为: ①在地域上分布不均, 总的趋势是从北向南、从上游向下游递增; ②年内分配极不均匀, 汛期高度集中, 占全年水资源量的70%左右; ③年际变化异常悬殊, 通过对1945—2000 年资料进行统计, 最大年径流量为最小年径流量的12 倍。

2 区域需水分析

2.1 水资源可持续利用的需水分析原则

以社会经济发展指标为依据, 贯彻可持续发展的原则, 统筹兼顾社会、经济、生态、环境等各部门发展对水的需求。考虑水资源紧缺对需水量增长的制约作用, 全面贯彻节水的方针。考虑社会主义市场经济体制、经济结构调整和科技进步对未来需水的影响。重视现状基础调查资料, 结合历史情况进行规律分析和趋势分析, 力求需水预测符合各水资源分区的特点。合理配置水资源, 统筹安排生活、生产、生态环境用水量, 并贯彻生活、二产、三产业用水量优先的原则, 合理安排用水量。

2.2 分项需水计算

水资源需求分为生活需水、生产需水和生态需水三大类。其中, 生活用水包括城镇生活用水和农村生活用水, 生产用水包括一产( 农业) 用水、二产( 工业和建筑业) 用水和三产( 商饮业和服务业)用水, 生态用水包括河道内用水和河道外用水。

2.2.1 生活需水

生活需水包括城镇生活需水和农村生活需水。预测方法采用人均日用水定额法。此方法考虑的因素是用水人口和用水定额。用水定额以现状用水调查数据为基础, 分析历年变化情况, 考虑不同水平年城镇居民人均收入水平、水价水平、需水管理、节水器具推广与普及情况及生活用水习惯等, 拟定相应的用水定额。

预测的时段为2000—2030 年, 其结果显示,未来承德市人口增长的主要特征将集中体现在以下两个方面: 人口自然增长率将逐阶段下降; 随着近年来城镇化程度的提高, 城镇化率呈现逐阶段提高的趋势。

经预测, 承德市2000—2010 年人口增长率为7‰ , 2010—2020 年为5‰ , 2020—2030 年为5‰; 2010 年全市城镇化率为29.6%, 2020 年为39.4%, 2030 年为48.5%, 略低于海河流域和全国平均水平。

2.2.2 产业结构预测

结合《承德市国民经济和社会发展第十个五年计划》、海河流域和全国平均水平及承德市经济发展现状, 对承德市的产业结构进行了预测, 预测结果详见表1, 产业结构的预测主要对需水预测中的指标预测起到了一定的控制作用。该结果符合国家对产业结构的宏观调控政策, 有利于提高水资源开发利用的经济效益, 进一步体现了水资源的可持续利用原则。

2.2.3 第一产业( 农业) 需水

第一产业需水主要包括种植业灌溉需水、林果和草场灌溉需水、渔塘补水以及牲畜需水。其中,灌溉需水预测采用定额法, 涉及3 个关键指标: 各种类型作物的净灌溉定额、灌溉水利用系数和灌溉面积。牲畜需水也是采用日用水定额法。

在预测灌溉需水量时, 因为当年降水对灌溉需水量的大小影响很大, 所以分别对特殊干旱年( 95%) 、中等干旱年( 75%) 和平水年( 50%) 进行了预测, 其中中等干旱年和平水年的用水净灌溉定额是在特殊干旱年净灌溉定额的的基础上分别考虑了一部分有效降水。

首先, 根据各种类型农作物的需水特性, 确定其净灌溉定额; 其次, 再分析灌溉水利用系数, 根据“净灌溉定额除以灌溉水利用系数”得到毛灌溉定额; 最后, 根据每种类型作物的预测指标进行需水预测。根据各地水资源特点, 严格控制水田的发展规模, 并在一定程度上限制水浇地的发展。

2.2.4 第二产业( 工业与建筑业) 需水

第二产业包括工业和建筑业。工业需水预测是一项比较复杂的工作, 涉及的因素较多。工业需水的变化与今后工业发展布局、产业结构的调整和生产工艺水平的改进等因素密切相关。本次主要采用了定额法来预测需水, 所以正确预测工业需水定额相当关键。

工业需水定额预测的影响因素有: ①行业生产性质及产品结构; ②用水水平、节水程度; ③企业生产规模; ④生产工艺、生产设备及技术水平; ⑤用水管理与水价水平; ⑥自然因素与取水( 供水)条件。本次预测对规模以上工业、规模以下工业和火核电用水定额分别进行了预测。

建筑业需水预测方法同工业需水预测, 其用水定额是在河北省用水定额的基础上确定的, 因为建筑业节水潜力较小, 所以认为建筑业用水定额各个水平年不变。

2.2.5 第三产业( 商饮业与服务业) 需水

第三产业包括商饮业和服务业, 用水定额的确定是以河北省用水定额( 试行) 作为参考, 综合分析加以确定的。

2.2.6 生态环境需水

生态环境需水量是指为改善生态环境质量或维护生态环境质量不至于进一步下降时生态环境系统所需要的水量。从生态环境需水量的定义可以看出, 生态环境需水量具有相对性, 不同的生态环境、不同的生态环境保护策略( 如改善策略、维持策略等) 下的生态环境需水量是不同的。

本次需水预测, 仅考虑了河道外用水中的城镇生态环境美化用水, 包括绿化用水、城镇河湖补水、环境卫生用水等, 对其他河道外用水以及河道内用水可在规划时控制河流出境水量的比例, 从而间接对生态环境需水予以考虑。

生态环境需水预测以城镇人口为基础, 采用城镇人口人均用水定额法。3 个区城镇生态环境美化净用水定额为24 m3/城镇人口, 耗水率80%, 用水定额为30 m3/城镇人口; 其他8 个县城镇生态环境美化净用水定额为16 m3/城镇人口, 耗水率80%,用水定额为20 m3/城镇人口。

2.2.7 需水总量

经预测, 平水年(P=50%) 2000 基准年全市需水量为100 790 万m3, 2010 年为128 615 万m3, 2020年为150 647 万m3, 2030 年达到168 876 万m3。对于中等干旱年和特殊干旱年的需水量也分别进行了预测。

2.3 需水分析

根据国民经济发展趋势分析, 未来30 年全市经济将呈现较快速度发展, 人均GDP 呈现较快增长, 从而带动需水量的增长。从人口情况分析, 全市总人口呈现稳步增长的趋势, 其中城镇人口受国家政策的影响增加较快, 农村人口呈现下降趋势。而生活需水与人口变化呈现相似的特点, 总需水量呈上升趋势, 农村生活需水量变化不大。

本次特别考虑了生态环境用水, 把改善和恢复生态环境需水考虑到水资源可持续利用中来。

第一产业占总需水量的70%以上, 属于用水量最大的产业, 整体上呈现需水增加的趋势, 由于综合考虑了农业发展、农民增效和水资源可持续利用, 需水增长的规模得到了有效控制。另外, 通过对用水定额进行合理预测, 第二产业和第三产业需水增长规模也得到了有效控制。

2.3.1 需水趋势及需水构成分析

需水总量在未来30 年呈现逐年增加的趋势,平水年份从2000 年的10.1 亿m3 到2030 年的16.9亿m3, 增加67%。其中, 生活、二产、三产和生态的需水量呈不断增长的趋势, 而一产( 农业) 需水量呈不断减小的趋势, 但仍然是用水中的大户。从用水构成来看, 生产用水所占比重较大, 2000年为9.0 亿m3, 2030 年为14.4 亿m3, 分别占总需水量的85.7%和85.2%。其中, 一、二、三产业需水占总需水的比例分别从2000 年的77.4%、9.2%、3.0%变化到2030 年的60.4%、14.5%、10.2%。该结果与产业结构的预测相一致, 符合水资源可持续利用的原则。

2.3.2 人均需水量分析

全市人均需水量, 平水年从2000 基准年到2030 年分别为341、404、446、471 m3。《21 世纪中国水供求》中, 对于人均需水量的预测, 全国2000 年人均需水量为450～478 m3, 2010 年为474～499 m3; 海河流域2000 年为351～370m3, 2010 年为355～373 m3。承德市接近海河流域水平, 需水预测结果较合理。

2.3.3 单位GDP 需水量分析

全市单位GDP 需水量, 平水年从2000 基准年到2030 年分别为0.062、0.033、0.020、0.013 m3/元。《21 世纪中国水供求》中, 对于单位GDP 需水量的预测, 2000 年全国单位GDP 需水量为0.116～0.124 m3/元、海河流域为0.084～0.089 m3/元, 2010年全国为0.062～0.066 m3/元、海河流域为0.044～0.046 m3/元。通过与全国和海河流域单位GDP 需水量进行对照, 承德市略偏小, 这与近年来在节水方面取得的巨大成绩以及产业结构调整偏重于需水量较小的第三产业尤其是旅游业有很大关系。所以, 从单位GDP 需水量的角度来看, 需水量预测基本合理。

2.3.4 单位面积灌溉需水量分析

全市平水年从2000 基准年到2030 年单位面积灌溉需水量分别为6 148.5、5 455.5、5 323.5、5 259m3/hm2。《21 世纪中国水供求》中, 全国平水年单位面积灌溉水量2000 年为7 485 m3/hm2、2010 年为7 080 m3/hm2; 海河流域2000 年为4 245 m3/hm2、2010 年为4 020 m3/hm2。通过对照分析, 承德市单位面积灌溉水量低于全国平均水平, 而高于海河流域, 可见农业灌溉仍有一定的节水潜力。另外, 虽然农业用水指标各水平年有所增加, 但是随着农业节水措施的不断加强, 农业单位面积灌溉水量呈不断减小的趋势。

3 结论

利用水资源可持续利用的理念, 分析计算了承德市未来30 年分行业需水情况。这种方法摈弃了原有的单纯依靠国民经济发展规划进行需水分析的思路, 避免了过分夸大需水规模的弊病, 同时考虑了环境用水的问题, 对恢复和改善当地的生态环境具有重要的作用。这种方法调整了各个行业用水次序, 优先保证生活用水( 包括畜牧用水) 和二三产业用水, 最后考虑第一产业用水,严格控制农业灌溉面积, 积极调整产业结构, 既保证了经济社会的快速发展也实现了水资源可持续利用的目标。该方法对其他类似地区具有应用推广价值。

作者简介: 王鹤鸣( 1974- ) , 男, 工程师, 主要从事水文水资源勘测分析工作。

来源：《海河水利》2007年3期