漢江流域水資源現(xiàn)狀及承載力研究

顧自強 高 飛 汪周園

(1.江西省上饒市環(huán)境保護監(jiān)測站;2.重慶市環(huán)境監(jiān)測中心;3.長江水利委員會漢江水文水資源勘測局)

面對復雜水資源問題，人們已認識到必須從社會、經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境等各方面綜合研究水資源管理問題，一些水資源管理的新的理念正為人們接受和認可。在水資源承載力方面，我國的西北干旱地區(qū)表現(xiàn)的特別突出，韓梅運用人工神經(jīng)網(wǎng)絡模式和投影追蹤評價模型展開了對西北地區(qū)水資源承載力的定量化評價［1］;為了解決浙江省金華市水資源缺水問題，L.H.Feng 構(gòu)建了一種基于信息擴散理論風險評價模型的分析方法［2］;基于多尺度評估旨在評估在不同的水資源供給和消費之間的復雜關系的空間尺度和時間序列，它提供了一個可以使用的更合理的對評估結(jié)果的管理和監(jiān)管［3］;李工［4］和杜敏［5］等人針對目前的水資源利用現(xiàn)狀和存在的問題，提出了自己的建議和治理措施;以黃石港工業(yè)園區(qū)為例，肖悅［6］基于SD 模型的區(qū)域水資源承載力展開了研究，與此同時，針對目前中國漢江流域［7］、丹江口庫區(qū)［8］、淮河流域［9］、海拉爾河流域［10］以及灤河流域［11］的水資源利用現(xiàn)狀，等人展開了對水資源承載力的研究。

1 漢江流域概況

漢江是長江中游最大的支流，發(fā)源于秦嶺南麓，漢江干流流經(jīng)陜西、湖北兩省，于武漢市注入長江，干流全長1577km。襄樊以上流向總體向東，襄樊以下轉(zhuǎn)向東南，支流延展于甘肅、四川、河南、重慶四省市。漢江流域面積約15.9 萬km2，北部以秦嶺、外方山與黃河流域分界，東北以伏牛山、桐柏山構(gòu)成與淮河流域的分水嶺，西南以大巴山、荊山與嘉陵江、沮漳河為界，東南為江漢平原、與長江無明顯分水界限。流域地勢西高東低，由西部的中低山區(qū)向東逐漸降至丘陵平原區(qū)，西部秦巴山地高程1000～3000m，中部南襄盆地及周緣丘陵高程在100～300m，東部江漢平原高程一般在23～40m 左右。

漢江流域的經(jīng)濟社會格局是上游經(jīng)濟相對落后，中下游相對發(fā)達。2000年漢江流域地區(qū)生產(chǎn)總值(GDP)為2255 億元，工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值為3716 億元。2000年漢江流域耕地面積4900 萬畝，占全國的2.53%;流域糧食產(chǎn)量1391 萬t，占全國的3.0%;棉花產(chǎn)量為18.43 萬t，占全國的4.2%;油料作物產(chǎn)量為135.68 萬t，占全國的4.6%;農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值821 億元，占全國的5.92%。流域內(nèi)主要經(jīng)濟作物為棉花、油料作物、麻類、烤煙及桐油等。流域內(nèi)工業(yè)以機械、電力、建材工業(yè)為主體，石油、化工、紡織及汽車制造具有相當規(guī)模，此外冶金、煤炭、煙草、電子、醫(yī)藥等工業(yè)亦具規(guī)模。2000年流域內(nèi)工業(yè)總產(chǎn)值2926 億元。

2 漢江流域水資源現(xiàn)狀

2.1 地表水資源

漢江流域多年平均降水總量為1426.6 億m2，相應深度為897.2mm，相對于全國平均情況(平均深度為658mm)而言，屬于降水相對豐沛地區(qū)。降水深就兩個大區(qū)來看，丹江口以上為903.7mm，丹江口以下為887.5mm，即丹江口以上略大于丹江口以下;就六個小區(qū)來說，以皇莊以下1062.4mm 為最大，以唐白河790.9mm 為最小。

全流域平均年徑流量為591 億m3，其相應深度為371.7mm，比全國平均深度284.1mm 高出87.6mm，可見相對全國平均情況而言，漢江是徑流較豐沛河流。丹江口以上平均年徑流量為411 億m3，約占全流域的70%。丹江口以下平均年徑流量為180 億m3，約占全流域的30%。

2.2 地下水資源

地下水資源評價的對象是與降水和地表水有直接水力聯(lián)系的淺層地下水，評價方法為水均衡法。漢江流域按地貌特征，分為山丘區(qū)、南襄盆地及平原區(qū)三種類型。地下水資源量估算，山丘區(qū)用總排泄量方法，平原區(qū)用總補給量方法，南襄盆地湖北、河南省分別用山丘區(qū)、平原區(qū)的方法。全流域地下水資源總量為190 億m3，其中丹江口以上為114 億m3，占全流域約60%。漢江流域地表水資源量為567 億m3，地下水資源量為188 億m3，兩者重復水量為172 億m3，水資源總量為583 億m3。丹江口以上水資源總量為388 億m3，占全流域的66.7%，丹江口以下水資源總量為195 億m3，占全流域的33.3%。

3 漢江流域水資源承載能力

水資源承載能力是一個國家或地區(qū)可持續(xù)發(fā)展過程中各種自然資源承載力的重要組成部分，水資源短缺和缺水往往成為地區(qū)支持人口與發(fā)展的瓶頸。水資源承載能力不是無限的，當人類經(jīng)濟社會活動對水資源的需求超過了水資源所能提供支持的上限時，外界的影響超過了水資源系統(tǒng)維持其自身動態(tài)平衡和抗干擾的能力，水資源系統(tǒng)對生態(tài)系統(tǒng)的支撐也會減弱，從而造成水資源短缺和水資源的惡化。通過對漢江流域水資源承載能力進行研究和評價，根據(jù)其變化趨勢，可對區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展進行判斷，并進行區(qū)域承載能力的變化趨勢分析，以獲得適于該區(qū)域具體情況的可持續(xù)發(fā)展方式。

3.1 需水預測

3.1.1 生活需水預測

預測生活需水量時，采用人均用水指標法對城鎮(zhèn)生活需水量和農(nóng)村生活需水量分別進行預測。漢江流域面積較大，涉及陜西、湖北、河南、重慶、四川、甘肅6 省(市)的22 個地(市、州)、80 個縣(市、區(qū))，各地的各個水平年的水利用系數(shù)、城鎮(zhèn)生活用水定額和農(nóng)村生活用水定額各不相同，先分區(qū)進行計算，然后按流域進行統(tǒng)計匯總，可得漢江流域規(guī)劃水平年生活需水，見表1。

3.1.2 生產(chǎn)需水預測

①農(nóng)業(yè)需水預測

農(nóng)業(yè)需水與農(nóng)業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模、供水條件、用水技術(shù)和管理水平密切相關。對農(nóng)業(yè)需水量的預測采用定額法，根據(jù)農(nóng)業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、發(fā)展面積以及用水定額的不同，分別在不同保證率下進行預測計算。農(nóng)業(yè)需水預測分為農(nóng)田灌溉(種植業(yè))需水和林牧漁業(yè)需水兩部分，農(nóng)田灌溉需水預測又包括水田、水澆地和菜地作物的需水預測。預測成果見表2 和3。

②第二產(chǎn)業(yè)需水預測

工業(yè)分高用水工業(yè)、一般工業(yè)和火(核)電工業(yè)。工業(yè)需水預測涉及的因素較多，直接因素有萬元產(chǎn)值用水量、工業(yè)用水重復率、節(jié)水工藝設備及水的價格等。在預測工業(yè)需水量時，選取萬元產(chǎn)值用水量和工業(yè)用水重復利用率兩個綜合指標，一般情況下，隨著重復利用率的不斷提高，萬元產(chǎn)值用水量將不斷下降。建筑業(yè)在漢江流域的經(jīng)濟中占有十分重要的地位，鑒于城市化進程的加快，建筑業(yè)將在較長一段時間內(nèi)處于高增長期。綜合工業(yè)需水預測和建筑業(yè)需水預測，可得漢江流域第二產(chǎn)業(yè)需水預測成果，見表4。

表1 漢江流域未來水平年生活需水預測

表2 漢江流域農(nóng)田灌溉需水預測

表3 漢江流域林牧漁需水預測

③第三產(chǎn)業(yè)需水預測

第三產(chǎn)業(yè)分為商飲業(yè)和服務業(yè)，依據(jù)目前的產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及在不同地區(qū)的產(chǎn)業(yè)配額，預測結(jié)果見表5。

表4 漢江流域第二產(chǎn)業(yè)需水預測

表5 漢江流域第三產(chǎn)業(yè)需水預測

3.2 可供水量預測

可供水量是指在一定開發(fā)利用水平下，不同計算水平年在不同保證率下各類工程設施提供的設計供水量。可供水量的預測實質(zhì)上是預計本區(qū)新增供水工程項目的數(shù)量、類別及其供水能力。根據(jù)漢江流域目前的實際供水能力，結(jié)合漢江流域河流水系、地形地貌、社會發(fā)展狀況及新增供水工程規(guī)劃與實施等因素，進行未來水平年不同保證率下的可供水量預測。

根據(jù)長江流域水資源綜合規(guī)劃成果，分病險水庫加固改造工程、灌溉工程、在建及規(guī)劃水庫工程、在建及規(guī)劃引水工程、在建及規(guī)劃提水工程、淺層地下水開采潛力、集雨工程以及污水處理再利用工程逐項統(tǒng)計供水量，可得保證率P=75%下的分區(qū)可供水量預測結(jié)果，見表6。

4 漢江流域水資源承載能力估算與評價

對漢江流域各分區(qū)流域內(nèi)生產(chǎn)生活和可供水量進行預測的基礎上，采用最大可支撐人口計算模型，可得漢江流域未來水平年的水資源承載能力分析成果，漢江流域未來水平年水資源承載能力成果見表7。

根據(jù)表7 分析，隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展和進步，人民的生活品質(zhì)會逐步提高，人均生活用水量將隨之有所增加;根據(jù)預測，在2000年至2030年期間，漢江流域的經(jīng)濟增長較為顯著，從而帶動了各行業(yè)用水量的迅速上漲，因在此期間人口數(shù)量的增長趨緩，所以人均GDP用水量也在不斷增加。

對漢江流域的三個分區(qū)，可承載的人口數(shù)量以丹江口以下流域最大，丹江口以上流域次之，唐白河流域最小。丹江口以上流域和唐白河流域的可承載人口數(shù)量的變化相近，均為在2010年至2020年期間，可承載人口數(shù)量增幅較大，在2020年至2030年期間增幅較小;丹江口以下流域的可承載人口數(shù)量的變化剛好與之相反。

表6 漢江流域未來規(guī)劃水平年可供水量

表7 漢江流域未來水平年水資源承載能力成果表

5 小 結(jié)

水資源可利用量是綜合規(guī)劃區(qū)域水資源的節(jié)約、保護、配置、開發(fā)、利用和治理措施的條件，又是進行水資源承載能力分析的基礎。因此，也是我國水資源綜合規(guī)劃中的水資源調(diào)查評價的重要內(nèi)容。漢江流域作為我國南北水資源優(yōu)化配置的主要水源地，其水資源量既要滿足流域內(nèi)經(jīng)濟社會發(fā)展對水資源的需求，又要滿足南水北調(diào)中線工程的調(diào)水需求，供需矛盾比較突出，因此，明確漢江流域水資源可利用量，是實現(xiàn)流域水資源優(yōu)化配置和可持續(xù)利用的前提條件。

因此，首先應該對水資源實行統(tǒng)一管理、統(tǒng)籌規(guī)劃、綜合開發(fā)，促進并實施資源的最優(yōu)化配置;其次是改變過去以需定供的模式，由傳統(tǒng)的供水管理轉(zhuǎn)向需水管理;最后為了保護和改善生態(tài)環(huán)境，在水資源配置上，建立和強化保障生態(tài)用水觀念，必須在保證生態(tài)環(huán)境用水的前提下，合理規(guī)劃經(jīng)濟社會用水，實現(xiàn)水資源與環(huán)境、社會、經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展。

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