西安市用水結構變化及驅動力分析

張 靜,秦公偉

(1.陜西理工學院歷史文化與旅游學院,陜西漢中 723001;2.陜西理工學院生物科學與工程學院,陜西漢中 723001)

西安市用水結構變化及驅動力分析

張 靜1,秦公偉2

(1.陜西理工學院歷史文化與旅游學院,陜西漢中 723001;2.陜西理工學院生物科學與工程學院,陜西漢中 723001)

分析20世紀50年代以來西安市用水結構的變化及造成這種變化的主要驅動力。結果表明:20世紀50年代以來,西安市總用水量不斷增加,農業是用水大戶,但自90年代初期開始,農業用水量開始下降,工業用水量和生活用水量持續上升,到21世紀初期,工業用水量依然保持較高的增長速率,生活用水量緩慢增長。耕地面積的減少和節水灌溉面積的增加是農業用水量減少的主要原因;人口增長、居民生活水平的提高是生活用水量增加的主要原因;工業產值的迅速增長是工業用水量迅速遞增的原因。最后,提出充分利用中水資源、調整產業結構的節水措施。

水資源管理;用水結構;驅動力;西安市

水是生命之源,是重要的自然資源和戰略資源[1],是人類賴以生存的基本條件。隨著社會經濟的發展和人口的增長,對水的需求量不斷增加,水資源供需平衡面臨著嚴峻的考驗。20世紀50年代以來,西安市經濟飛速發展,環境污染日益嚴重,水荒狀況進一步加劇。解決水資源區域配置問題,需要合理確定用水結構。用水結構的合理確定與科學預測是制定水資源發展利用規劃的前提和基礎,對實現區域水資源的合理配置乃至社會經濟的協調發展均具有重要意義[2]。本研究擬根據西安市水資源和水環境狀況,分析西安市用水結構變化的規律及其驅動力。

1 研究區自然概況

西安市位于關中地區中部,轄4縣10區,總面積9983km2,2003年全市總人口716.58萬人,其中農業人口403.70萬人,2003年末實有耕地面積27.589萬hm2,人均占有耕地面積0.07hm2。

西安市屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候區,四季分明,夏季炎熱多雨,冬季寒冷少雨雪。降水量年際變化很大,多雨年和少雨年的雨量最大差值可達590mm;降水的季節分配也極不均勻,有78%的雨量集中在5—10月,其中7—9月的雨量占全年雨量的47%,且時有暴雨出現。

西安市的主要河流有渭河、涇河、灞河、灃河、澇河、黑河、石川河,都屬于黃河流域渭河水系,占全市水系總面積的98.5%(還有1.5%屬長江流域)。西安市境內的河流除渭河的支流涇河、石川河以外,其余均發源于秦嶺北麓(包括驪山)的山區。秦嶺北麓的河流受地質構造影響,短且多,表現為釣鉤狀水系,大體由山區河流和平原河流兩種類型組成。山區河流河谷狹窄,谷坡陡峻,河床比降大,水流湍急,支流較多,主要靠大氣降水和基巖裂隙水補給;平原河流河床寬淺,比降較小,支流較少,部分靠地下水補給,起輸水和補給地下水的作用[3]。

2 西安市用水結構的變化

1949年以來,西安市以地下水為水源的供水業有了很大的發展。截至1987年底,西安市先后進行了4期城市供水工程建設,供水能力可達56萬m3/d。西安市現有地下水水源9處,配水廠12座,年供水量為1.93億m3,供水范圍達120 km2,供水人口156萬人,供水普及率達92.6%,其中工業用水占60%,生活用水占40%,人均生活用水量為128L/d[4]。

西安市供水總量由1952年的6.3萬m3增加到1985年的19330萬m3。20世紀70年代以前,西安市生活用水量大于工業用水量;70年代中期以后,與生活用水量的增長幅度相比,西安市工業用水量增加顯著。1974年,西安市工業用水量是7142萬m3,生活用水量是6026萬m3,之后工業用水量在供水總量中所占比例很大。西安市生活用水量由1952年的5.4萬m3增加到1985年的7295萬m3,而工業用水量由1952年的0.3萬m3增加到1985年的10995萬m3。可見,西安市的工業用水量1985年是1949年的36 650倍,而生活用水量1985年是1949年的1350.93倍。

根據邢大韋等[5]的研究,1980—2000年,關中地區農業用水比例減少了15.56%,工業用水比例增加了9.43%,城市生活用水比例增加了4.48%,農村生活用水比例增加了3.55%。西安市是關中地區主要用水、耗水大戶,關中地區用水量的變化在一定程度上反映了西安市用水結構的變化。20世紀80年代到21世紀初,西安市工業用水量和生活用水量逐年增加。一個區域的水資源量是有限的,工業用水量和生活用水量的增加勢必導致農業用水量的減少。根據肖玲等[6]的研究,21世紀以來西安市工業用水量和生活用水量緩慢增長,2010年西安市總用水量為30.14億m3,其中農業用水量為14.14億m3,占總用水量的47.78%;工業用水量9.3億m3,占總用水量的30.85%;生活用水量3.9億m3,占總用水量的12.94%。總的來說,自20世紀80年代以來,西安市工業用水量和生活用水量大幅度增加,但工業用水量的增加更為顯著。資源的有限性使農業用水量占總用水量的比例不得不有所降低。除了工業、農業和生活用水,還有環境用水和生態用水,但西安市實際的供水量為21.049億m3,可見,西安市屬于嚴重的資源型缺水城市,且用水結構不合理。

供水產銷差率是評估供水企業管理水平和運行效益的重要指標。管網漏損率可理解為產銷差率[7]。本研究計算了1952—1985年的西安市供水產銷差率,見圖1。

圖1 1952—1985年西安市供水產銷差率

從圖1可看出,西安市供水產銷差率波動性較大,各年管網漏損情況有一定差異性。西安市供水產銷差率均值是6.03%,只有1969年、1970年、1980年這3a超過了10%。20世紀60年代中后期,西安市供水產銷差率開始上升,到1970年出現高峰,70年代初期又開始下降。

目前,西安市正通過調整水價來推廣使用節水器具,培育和強化市民的節水意識。2006年,西安市節水器具推廣率達到60%,人均生活日用水量控制在205L,年生活節水量達到500萬m3,同時城市管網漏損率降低到10%,節水量達2.75億m3;到2010年,西安市節水器具推廣率達到80%,城市人均生活水量控制在225 L/d,則年生活節水量達到1500萬m3,同時城市管網損失率降低到8%,節水量達5.704億m3[8]。

西安市在工業用水方面要限制和淘汰高耗水項目,推廣使用先進的節水工藝和設備,提高水的重復利用率[8]。20世紀80年代中期,西安市工業萬元產值耗水量已下降到49 m3,工業用水重復利用率達到76%;2006年西安市工業萬元產值耗水量低于42 m3,工業用水重復利用率達到80%;2010年西安市工業萬元產值耗水量低于40m3,工業用水重復利用率達到84%。

3 西安市用水結構變化的驅動力

3.1 農業用水

按用水類別的用水量和耗水量排序,農業用水居首位,其次是工業用水,最后是城市生活和農村生活用水量[5]。目前,農業是西安市主要用水大戶,因此,保證農業用水的零增長是實現水資源永續利用的核心。1949年以來,西安市農業灌溉用水量總體上呈增加態勢,但年均增長率逐年變小。隨著農作物面積的增加,1950—1995年西安市農業用水量增長速度較快;1997以后,西安市農業用水量增長變緩,年均增長率為1.5%,這與農業產業結構調整、城市規模擴大、耕地面積減少以及農業節水灌溉技術推廣等因素有關。2002年底,西安市農田節水灌溉面積16.685萬hm2,占有效灌溉面積的78.3%;2006年,西安市農田節水灌溉面積達到20.267萬hm2(其中噴灌、微灌和滴灌節水灌溉面積達到1.467萬hm2),農業灌溉水的利用系數達到0.7,節水2.5億m3;2010年,西安市農田節水灌溉面積達到21.333萬hm2(其中采用噴灌、微灌和滴灌等節水灌溉技術的面積達到2萬hm2),農業灌溉水的利用系數達到0.75,節水3.2億m3[9]。

西安市的耕地面積由1949年的增加轉為后來的減少,主要有4個方面原因:①1949年剛恢復生產,國家大力推進農業建設,進行耕地資源的整理和復墾,使耕地面積增加;②西安市進行了4輪城市總體規劃,旨在打造國際化、市場化、人文化和生態化的西安,市區面積逐年擴大,已由20世紀90年代末的1964km2增加到現在的3547km2;③西安市人口迅速增長,城市化進程加快,城市基礎設施用地和建設用地增加;④西安市開展生態保護工程建設,退耕還林還園,使得林地和園地面積有所增加。

由于國家政策和西安市土地政策法律等行政手段的實施,西安市未利用土地正在逐年減少,土地利用率得到提高。水田、水澆地、有效灌溉面積由1949年初的逐年增加到20世紀80年代后的下降,尤其是高耗水的水田面積下降尤為顯著,由1975年的1.356萬hm2下降為2003年的4430hm2,減少了67.33%,說明西安市耕地類型由高耗水型向低耗水型轉變[10]。

3.2 生活用水

生活用水量的增加不僅受人口數量的影響,也受經濟發展水平的影響。隨著人民生活水平的提高、人口的增長,生活用水總量將不斷增長。據統計,1999年西安全市人均水資源量323m3,相當于陜西省水資源人均占有量的29%,全國人均占有量的15%,遠低于維持一個地區經濟和社會發展所需人均占有水資源量1 000m3的標準。1992年,西安市區人均生活用水量僅有137L/d,至1999年底,人均生活用水增至242.14L/d。水資源的嚴重匱乏一直是制約西安市經濟發展的關鍵因素[9]。

3.2.1 人口因素

西安市計劃生育工作卓有成效,從20世紀70年代以來,人口自然增長率一直低于全國和全省水平,但由于人口遷移增長仍保持相當規模,故人口增長速度高于全國和全省增長速度。與1982年相比,1990年全國人口增長 12.45%,陜西省人口增長13.76%,西安市人口增長15.14%。龐大的人口基數,尤其是日益膨脹的城區和市區人口給城市建設帶來壓力。西安市總人口由1949年的227.33萬人增加到2007年的764.25萬人。其中,1949年西安市農業人口183萬人,非農業人口44.33萬人;2007年西安市農業人口是410.40萬人口,非農業人口353.85萬人。

據葉文宇等[11]的研究,2015年西安市綜合生活需水量為3.1928億～3.6964億m3,占西安市水資源總量的11.98%。西安市城市生活需水量中,非農業人口的人均需水量顯著高于農業人口的人均需水量。而從總人口的構成看,西安市非農業人口占總人口的比例隨著城市化的提高會逐年增加。人口結構將影響生活用水總量。如何規劃西安市未來幾十年生活用水量及可利用水資源量的分配,建立合理的水資源水價體系,已成為西安市亟需解決的社會焦點問題。

3.2.2 城市綠化用水

西安市 2000—2007年公共綠化面積情況見表1。

表1 西安市2000—2007年公共綠化面積變化情況

從表1看出,自21世紀以來,西安市公共綠化面積增長顯著,由2000年的4116hm2增加到2007年的8670hm2,年均增長率為15.81%,人均公共綠地面積由2000年的5.12m2增長到2007年的7.61m2,年均增長率為8.36%。城市公共綠化面積的提高,勢必加劇城市環境建設水資源量的需求。

3.2.3 城市服務業用水及其他行業用水

城市服務與管理用水主要用于洗車業、公共浴池以及綠化、澆灑道路和景觀噴水等。洗車業是一個高耗水的行業。2005年底,西安市大大小小的洗車行800多家,這些洗車行直接利用自來水沖洗車輛,而洗車污水則直接排入下水道,不僅浪費了珍貴的水資源,還污染了地下水。每年洗車行業要“洗掉7個興慶湖”[12]。西安市第一家中水洗車點每天洗車約80輛,每輛約用0.05m3水,每天用水4 m3。若使用自來水,每天水費為68元,月水費為2 040元;而使用中水,每天水費為4.96元,月水費約為148.8元,僅為使用自來水的7%[13]。經過整治,西安市共關閉了401個水資源浪費嚴重的洗車行,并推廣了節水洗車技術[12]。但是隨著生活水平的提高,城市私家車和公用汽車會越來越多,用水量將持續增加。

吳繼強等[14]曾對西安市主城區76家不同等級的賓館酒店用水量進行了調查,這些酒店日總用水量約為16483m3,從而推知西安市賓館酒店用水量約1.8億m3。若采用適當的節水器具和節水技術,節水率可達到30%,每年可節約水量600萬m3,節約水費2190萬元。但吳繼強等[14]調查的76家賓館酒店中,只有11%的賓館酒店使用了節水器具。賓館酒店節水意識不強,水的重復利用率不高,大部分用水一次用完后即通過下水管道直接排出。節水器具使用程度低不僅浪費了水資源,也帶來了大量水污染。

3.3 工業用水

自1949年以來,西安市工業用水量總體呈上漲趨勢,由1985年的10 995萬m3上升到 2007年的103373萬m3,平均每年增長38%。2007年西安市工業用水重復利用率為75.6%,相對應的工業生產總值由1985年的57.58億元增加到2007年的1763.73億元,工業總產值由1985年的30.83億元增加到2007年的772.51億元(按2007年可比價計算)。

隨著國民經濟的發展,城市人口的增加,西安市工業用水和城市生活用水每年上升5.82%。1993年,西安市工業用水量為6.3859億m3;2002年,西安市重點企業用水總量為59361.91萬m3,其中新鮮水為13578.22萬m3,重復用水45783.69萬m3,重復利用率為77.13%。

工業用水量增長主要有2個方面的原因:①工業總產值不斷增長;②工業萬元產值耗水量增加。假定工業萬元產值耗水量不變,隨著工業產值的增加,耗水量將隨之增加。盡管與國外相比,西安市工業萬元產值耗水量還有很大下降空間,但需要不斷進行技術革新和強化管理,這是一個比較復雜和緩慢的過程。在一個較長的時間內,即便工業萬元產值耗水量有所下降,但相對于快速增長的工業總產值而言,對工業用水量的影響還是比較小的。而工業用水量的增長必然增加更多的工業廢水。如,造紙業是高耗水項目,截至2007年底,西安市30家造紙企業每年向渭河流域排放污染物COD約1.8131萬m3,排放生產廢水約4919萬m3[15]。這些廢水污染了水資源和水環境,造成西安市水質性缺水。

4 結 論

a.20世紀50年代以來,西安市用水結構變化的整體趨勢為:總用水量不斷增加;農業是用水大戶,但自90年代初期,農業用水量開始下降;工業用水量和生活用水量持續上升,到21世紀初期,工業用水量依然保持較高的增長速率,生活用水量增長緩慢,其占總用水量的比重相對穩定。

b.耕地面積的減少和節水灌溉面積的增加是農業用水量減少的主要原因。城市化水平的提高和農業產業結構的調整將影響農業用水量的變化。

c.人口增長、居民生活水平的提高是生活用水量增加的主要原因,城市環境建設和服務業的發展使公共用水量增加,這些共同引起了西安市生活用水量的增加。

d.工業產值的迅速增長使工業用水量迅速遞增,工業節水技術的應用和工業用水重復利用率及萬元工業增加值用水量水平的提高,對工業用水量的增長具有負面驅動作用。

e.預計未來西安市用水結構總體趨勢是:總用水量在一定范圍內會逐年增加,但工業用水量基本保持穩定的低速增長態勢,農業用水量和其占總用水量的比重仍將持續下降,生活用水量中居民生活用水量將隨著人口的低速增長和生活水平的提高在一定程度上保持較低的增長率,但是城市服務業用水比重將隨著城市規模的擴大和城市環境的改善而持續增加。

f.充分利用中水資源,調整產業結構,合理規劃水資源,成為西安市節約水資源的重要措施。

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Driving forces of change of water consumption structure in Xi'an City

ZHANG Jing1,QIN Gong-wei2
(1.Department of History and Culture,Shaanxi University of Technology,Hanzhong723001,China;2.School of Bioscience and Engineering,Shaanxi University of Technology,Hanzhong723001,China)

The change of the water consumption structure of Xi'an City since the 1950s and itsmajor driving forceswere analyzed.The results show that the total water consumption in Xi'an City has continuously increased since the 1950s.Agricultural water use has decreased,and industrial and domestic water use has continuously increased since the early 1990s.In the early 21st century,the industrial water use maintained a high increase rate,while the domestic water use increased slowly.The main cause of the decrease in agricultural water use was a reduction of cultivated land and an increase in the area of water-saving irrigation.The increase of population and improvement of people's lives are the main causes of the increase of domestic water use.The rapid increase in industrial output has increased the industrial water use.Some water-saving measures are proposed,including reclaimed water utilization and industrial structure adjustment.

water resources management;water consumption structure;driving force;Xi'an City

TV213.4

A

1004-6933(2012)04-0087-04

10.3969/j.issn.1004-6933.2012.04.020

陜西理工學院專項科研基金(SLGQD0620)

張靜(1981—),女,講師,碩士,主要從事資源開發與環境評估研究。E-mail:zj2003y@yahoo.com.cn

2011-05-23編輯:彭桃英)