長江流域水資源開發利用率初步研究

雷 靜 張 琳

(長江勘測規劃設計研究院 武漢 430010)

1 長江流域水資源開發利用現狀

長江流域1956～2000年平均水資源總量為9958億m3,占全國水資源總量的35.1%,其中地表水資源量為9856億m3,約占水資源總量的99%,地下水資源量與地表水資源量的不重復計算水量約102.3億m3,占水資源總量的1%。

2004年長江流域總供水量為1898.7億m3,其中地表水源供水量1802.1億m3,地下水源供水量90.5億m3,其他水源供水量6.2億m3?？傆盟繛?898.7億m3,其中農業用水量1055.4億m3,工業用水量594.2億m3,生活用水量238.9億m3,生態環境用水量10.3億m3。

根據1990～2004年同期平均水資源數量以及供用水分析,長江流域水資源開發利用率為17.6%,低于全國平均值,水資源開發利用程度還不高,但各水資源分區之間差異很大。開發利用程度最高的是太湖水系,水資源開發利用率達88.4%;其次為漢江和洞庭湖水系,分別為25.3%和15.4%;岷沱江、嘉陵江、烏江和鄱陽湖水系的水資源開發利用率在7%～13%;而金沙江的開發利用率僅為4.4%。

2 長江流域水資源開發利用率健康參考值研究方法

水資源開發利用率指流域或區域已開發利用的水資源量 (通常指供水量)與水資源總量的比值,反映流域或區域內水資源開發利用程度以及經濟社會發展與水資源開發利用的協調程度。可持續的水資源開發利用既要保持河流對人類經濟社會發展的服務功能,又受到維護河流生態環境功能的約束。水資源開發利用率是維護健康河流的重要控制指標,應控制在合理范圍內,既要滿足經濟社會發展需要,維持健全的供水、灌溉等諸多為人類服務的功能,又應在水資源承載能力范圍內。

水資源開發利用率健康參考值的主要影響因素有:自然地理及水資源條件、生態環境需水、經濟社會發展水平和環境約束等。分析水資源開發利用率的相關影響因素,選擇重要的關鍵因素建立評價指標體系對長江流域及主要水系的水資源開發利用現狀進行綜合評價與分析。評價分析的主要步驟包括:原始數據預處理;各層指標權重確定;逐層進行積和運算;對評價對象得出評價結論。

對長江流域及各主要水系的水資源可利用量進行分析,通過綜合耗水率將 “一次性用水量”轉化為實際用水量,再轉化為水資源可開發利用率,分析該數值的合理性。

在以上研究基礎上,對長江流域的水資源開發利用率健康參考值進行研究,提出長江流域水資源開發利用率健康參考值范圍。

3 長江流域水資源開發利用現狀綜合評價與分析

水資源及其開發利用評價涵蓋水資源的自然屬性、社會屬性、經濟屬性、生態屬性和環境屬性。對照水資源全屬性5方面的內涵,結合評價和實踐需要,把水資源全屬性劃分為水資源系統、水資源開發利用系統、水生態系統、水環境系統、社會經濟和水資源供需狀況六大子系統,構建水資源及其開發利用綜合評價指標體系。

陳留半晌才明白易非的意思，等他明白時，易非已經偏過頭走到陽臺的另一端去了，這時，又起風了，風從河岸吹來，猝不及防地掀起她的裙子，易非驚叫了一聲，趕緊用手按住了，輕聲說了句：“這調皮的風！”可陳留不依不饒了，他走過來，替她擋著風，罵到：“這該死的風！”可是風沒有理他們，自顧自卷起水泥地上的塵埃一溜煙似的向門口奔去，從大開著的門口出去了。

采用先提出各分項評價指標隸屬度分級標準(閾值),再按隸屬度函數計算各指標隸屬度的方法對原始數據進行無量綱化預處理。按離差權重賦值法確定六大子系統內部的指標權重;六大子系統之間的權重采用協商權重法,主要是基于專家的參與后確定。按式 (1)計算綜合指標值,其中si為評價對象i的綜合指標,zij為對象i第j個指標的標準值,ωj為子系統內部各指標的權重,ωi為子系統之間的權重,m為對象總數。

按照以上方法得到2000年長江流域及各水資源二級區水資源及其開發利用的綜合評價指標,該指標在一定程度上反映了水資源系統的健康狀況。

長江流域現狀水資源開發利用綜合評價為 “有潛力”,流域水資源開發利用整體處于健康狀況。各主要水系除太湖水系評價為 “基本平衡”外,其余各大水系均評價為 “有潛力”或 “潛力大”。

4 長江流域水資源可開發利用率分析

水資源可利用量按地表水資源可利用量與淺層地下水資源可開采量相加再扣除兩者之間重復計算量估算。長江流域大部分為山丘區,地下水絕大部分與地表水重復,不重復量相對很小,地下水可開采量與地表水可利用量的不重復量更小,不重復量占水資源可利用量總量的比例極其微小,可忽略不計。因此,對地下水可開采量不進行估算。

將水資源可利用量轉化為對應的水資源可開發利用率時,需要將無重復利用量的 “一次性用水量”轉化為包括重復利用量的實際供 (用)水量,轉化系數為水資源系統的用水消耗系數,即一條河流自上而下所有反復在河流取水的用水戶不能排入河流的總消耗量與總供水量或總用水量的比值。故水資源可開發利用率計算公式可表達為:

長江流域地表水資源量中,可供河道外使用水的一次性最大水量,即地表水資源可利用量為2827億m3,地表水資源可利用率為28.7%。將水資源可利用量按對應的用水消耗系數轉化為實際用水量,除以水資源總量,則長江流域對應的水資源可開發利用率為38.9%。

5 長江流域水資源開發利用率健康參考值研究

長江流域水資源開發利用率健康參考值設定綜合考慮以下主要因素:

①國際上普遍采用以30%的水資源總量為合理利用程度和以40%的水資源總量為最大利用上限的公認指標。

②當水資源開發利用率小于30%時,綜合評價值與水資源開發利用率基本呈線性關系;當水資源開發利用率在30%～50%之間時,隨水資源開發利用率的增大,綜合評價值也增大,但增幅逐漸變小;當水資源開發利用率大于50%時,綜合評價值隨水資源開發利用率變化的增幅繼續變小,逐漸保持恒定。

可將水資源開發利用程度分為三個等級,相應的水資源開發利用也分為三個階段:水資源開發利用率小于30%時,水資源開發處于初始階段,該階段水資源開發利用程度低,工農業及整個經濟處于耗水型,河流健康狀況較好,水資源開發潛力較大;水資源開發利用率在30%～50%之間時,水資源開發處于發展階段,該階段水資源開發已具有一定的規模,經濟類型由耗水型逐步向節水型過渡,河流生態環境系統健康狀況面臨較大壓力;水資源開發利用率大于50%時,水資源開發處于飽和階段,該階段水資源開發利用程度已接近極限,工農業及整個經濟處于節水型,河流生態環境系統健康狀況面臨惡化的巨大壓力。

③長江流域大部分支流水系在水資源開發利用達到水資源可利用量情況下,其對應的水資源可開發利用率在30%～40%之間,以水資源可利用量估算成果來看,水資源開發利用率達30%～40%為長江流域水資源合理開發利用的上限區間。

綜合考慮以上因素及相關的研究成果,設定長江流域水資源開發利用率健康參考值分級標準為:當水資源開發利用率小于30%時,河流健康狀況為 “健康”;當水資源開發利用率在30%～40%之間時,河流健康狀況為 “亞健康”;當水資源開發利用率大于40%時,河流健康狀況為 “不健康”。

6 長江流域水資源開發利用率健康狀況評價

按水資源開發利用率健康參考值分級標準對長江流域及主要支流水系現狀開發利用率 (1990～2004年平均水資源開發利用率)以及預測到2030年的水資源開發利用率進行評價,評價結果如表1所示。

表1 長江流域水資源開發利用率健康狀況評價

在現狀開發利用水平下(1990年～2004年),長江流域水資源開發利用率為17.6%,按水資源開發利用率健康參考值評價為“健康”,各主要支流水系除太湖水系外,均評價為“健康”,水資源開發利用潛力較大。

預測到2030年,長江流域水資源開發利用率將達到28%,按水資源開發利用率控制標準評價為“健康”,各主要支流水系(不含太湖水系)除漢江評價為“不健康”外,均評價為“健康”。從總體上來說,流域內水資源開發利用在滿足各類服務功能的同時,仍能維持較好的生態環境狀況,但是局部地區供水不足、污染嚴重、生態環境惡化的情況仍將存在。

7 結語

上述對長江流域水資源開發利用率進行了初步研究,提出了長江流域水資源開發利用率健康參考值的分級標準。從研究成果看,現階段長江流域水資源開發利用總體上處在合理范圍,開發利用率較低,河流總體上處于健康狀態,長江流域水資源開發還有較大的潛力,可以為流域經濟社會的發展提供支撐和保障。

1 楊桂山,翁立達,李利鋒主編.長江保護與發展報告2007[M].武漢:長江出版社,2007.

2 王國新主編.水資源學基礎知識[M].北京:中國水利水電出版社,2003.

3 郭培章,宋群主編.中外流域綜合治理開發案例[M].北京:中國計劃出版社,2001.

4 陳家琦.可持續的水資源開發與利用[J].自然資源學報,1995,10(3):252-258.

5 馮尚友.水資源持續利用與管理導論[M].北京:科學出版社,2000.

6 左其亭,陳曦.面向可持續發展的水資源規劃與管理[M].北京:中國水利水電出版社,2003.

7 水利部國際合作與科技司主編.水資源及水環境承載能力——水資源及水環境承載能力學術研討會論文集[M].北京:中國水利水電出版社,2002.

8 侯春梅,張志強,遲秀麗.《聯合國世界水資源開發報告》呼吁加強水資源綜合管理[J].地球科學進展,2006,21(11):1206-12.

9 Bisw as A k.Water for sustainable Development in the 21st Century[J].Water International,1991,16(4):219-224.

10 Water,a Shared Responsibility,The United Nations World Water Development Report 2 [R/OL].http://www.unesco.org/water/wwap/wwdr2/pdf,2006-04-28.

11石虹.淺談全球水資源態勢和中國水資源環境問題[J].水土保持研究,2002,9(1):145-150.

12來海亮,汪黨獻,吳滌非.水資源及其開發利用綜合評價指標體系[J].水科學進展,2006,17(1):95-101.

13黃濤珍.水資源可持續開發利用影響因素及機理分析[J].水電能源科學,2004,22(2):6-8.

14水利部水利水電規劃設計總院,全國水資源綜合規劃技術工作組.全國水資源綜合規劃部分技術文件匯編.2004

15鐘華平,王建生,徐澎波,耿雷華.地表水資源可利用量計算原則[J].水利水電技術,2004,35(2):9-11.

16王建生,鐘華平,耿雷華等.水資源可利用量計算[J].水科學進展,2006,17(4):549-553.

17儲德義.對地表水資源可利用量的幾點認識[J].水資源研究,2004,7:25-26.

18劉昌明,陳志愷主編.中國水資源現狀評價和供需發展趨勢分析[M].北京:中國水利水電出版社,2001.

19 楊曉華,楊志峰,酈建強,陸桂華,金菊良.區域水資源開發利用程度綜合評價的最佳逼近模型[J].系統工程理論與實踐,2006,(6):120-125.

20 李朝霞.區域水資源可持續利用指標體系研究 [J].河海大學學報(自然科學版),2007,35(1):81-85.