承德市水資源供需平衡及演變情勢分析

張向宇

承德市水資源供需平衡及演變情勢分析

張向宇

(河北省承德水文水資源勘測局， 河北 承德 067000)

本文闡述了國內外水資源演變的研究現狀，強調了水資源與社會經濟發展之間的供需平衡關系。以承德市水資源供需平衡分析為例，通過系統分區平衡計算、分層次逐級匯總協調方法，綜合考慮社會、經濟、環境和資源的相互關系，分析不同發展時期的水資源供需狀況。同時，對各水平年水資源開發利用演變情勢進行分析。結果表明，承德市水資源是緊缺的，通過產業結構調整與措施，來提高水資源開發利用率，以保障社會經濟的可持續發展和水資源的可持續利用。

水資源； 供需平衡； 演變情勢； 承德市

水資源是社會經濟發展中不可缺少的一種寶貴資源。在我國北方，水資源已成為社會經濟發展的主要制約因素。一方面，社會經濟發展需要有水資源作為支撐；另一方面，社會經濟發展又對水資源系統產生了壓力。同時，社會經濟系統與水資源——生態環境系統之間具有相互聯系、互相制約、相互促進的復雜關系，水資源科學管理與保護又需要社會經濟發展提供保證。

由于自然環境的變化與人類活動的參與，在全球氣候條件變化下，加速了水循環模式與水資源開發狀況的變化，致使水資源規律發生根本的改變。水資源規律的變化引發了水資源、水生態、水環境等相關問題，同時也制約了社會經濟的發展。因此，研究水資源的供需平衡與演變情勢規律，可以科學地探索水資源的開發模式與合理優化配置[1]。

1 國內外研究現狀

在國外，水資源研究主要是界定于氣候條件下、耦合生態環境及統計分析演變規律來進行模型研究。如，Michael A Raw lins[2]將模型用于加拿大的北極地區，發現水資源對氣候變化較土地利用變化敏感；Boulain N[3]將耦合的生態模型的水文模型應用于小尺度流域；Mark D Tome 等[4]應用簡單的降水與潛在蒸發的關系并與生態水文模型結合辨別氣候變化與人類活動對水資源演變的影響。由此可以看出，國外研究主要是將演變模型的優勢用于水資源規律的演變研究。

在國內，主要的研究是流域水資源演變規律和趨勢、水資源演變驅動因子分析兩個主要分方向。如，王苓如等[5]采用增量情景設置方法，分析氣候變化情景下洪澤湖以上流域水資源的演變趨勢；仇亞琴等[6]以三川河流域為例，定量分析了降水、人工取用水以及下墊面條件這三個主要驅動因子對流域水資源演變的影響；王啟優[7]利用41個水資源代表站自建站以來的原始觀測序列來分析甘肅省地表水資源的變化規律以及對其演變趨勢進行超長期預測。國內的研究主要是從單一水資源的變化規律逐漸向復雜條件下水資源模型優化的演變規律方向研究。

2 研究區概況

承德市位于河北省東北部，燕山山脈東段長城北側，東經115°54′～119°20′，北緯40°12′～42°40′。2015年常住人口353.01萬，全年實現生產總值1358.6億元，比上年增長5.5%[8]。三次產業比重由上年的15.7∶52.9∶31.4調整為16.8∶51.1∶32.1。

承德市境內氣候屬于溫帶向暖濕帶過渡，半干旱半濕潤大陸季風型山地氣候，冬長寒冷干燥少雪，夏短炎熱多降雨，春季干旱少雨。全市溫度由北往南遞增，多年平均氣溫為7.5℃。夏季受大陸低氣壓和副熱帶高壓控制，濕潤的氣候為本區高山抬升形成降水，多年平均降水深533.1mm，降水總量為212.2078億m3, 總趨勢由北向南逐步遞增。境內主要有灤河、潮河、遼河、大凌河四大水系，年產水量37.6億m3，是京津唐的重要供水水源地。

3 研究方法分析

未來水資源的供需狀況既是歷史與現狀發展趨勢的合理外延，也是人口增長、經濟發展、科技水平提高和水資源開發利用等相互作用的動態變化結果。在本次水資源供需分析中，采用大系統分解與協調的理論與方法，將整個系統分成市、縣、流域及流域三級區、計算分區四個層次，綜合考慮水資源與社會、經濟、環境之間的相互影響與相互制約的關系，各分區間的非均衡增長和層次間的相互聯系與制約等特點。通過建立水資源供需分析模型，按照整個系統規劃與管理運行的目標進行協調與計算分析。

計算單元供需分析，根據用戶需水要求，考慮供需關系的互相影響，逐時段分析計算。供需成果在流域三級區基礎上進行平衡協調，全市成果按流域片和行政區進行綜合匯總分析和協調。

4 水資源供需平衡分析

4.1 水資源基本供需平衡分析

水資源供需分析，是以系統分析的理論與方法，綜合考慮社會、經濟、環境和資源的相互關系，分析不同發展時期、各規劃方案的水資源供需狀況。在此基礎上，綜合評價各方案對社會、經濟和環境發展的作用與影響，規劃工程的必要性及合理性，為制定水資源中長期供求計劃及有關對策措施提供依據。

基本供需方案為中等節水方案，是在不考慮地表水蓄水工程增加的情況下的供水方案。用2000年基準年用水量，以及2010年、2020年、2030年規劃用水量分別作用于1956—2000年水資源系列上，逐月求出各分區的可供水量和缺水量，得到各用水水平年情況下，逐個分區長系列的水量供需分析成果，見下表。

規劃水平年基本供需方案各流域供需分析

經調研得知，缺水主要是由水資源年內分配不均勻，部分月份水量較小，不能滿足用水量的要求造成的。為了更好地研究各區域的缺水情況，以便采取不同的措施，逐步達到供需平衡。將各分區長系列的供需分析成果按缺水量從小到大進行排序，分別求得各個分區、各個水平年不同頻率的缺水量及可供水量。全市在2000年基準水平年用水情況下，多年平均可供水量為99158萬m3，缺水量為6695萬m3。到2030年用水水平時，多年平均用水量增大到196976萬m3，可供水量為163463萬m3，缺水量為33513萬m3。可見，在不考慮地表水蓄水工程增加的情況下，可供水量不能滿足經濟發展的需要。

4.2 水資源產業結構調整后供需平衡分析

從規劃的角度考慮，通過產業結構調整，再經各分區供需分析調算，得出基本平衡方案的供需分析結果，見圖1～圖4。

圖1 灤河流域需水量與供水量對照

圖2 遼河流域需水量與供水量對照

圖3 潮白薊運流域需水量與供水量對照

圖4 全區總計需水量與供水量對照

通過供需措施和產業調整，承德市多年平均水資源量(包括入境量)為38.2億m3，規劃到2030年用水水平上，多年平均需水量為17.58億m3，可供水量為17.22億m3，總凈消耗量為11.74億m3。水資源凈消耗率為30.7%，水資源開發利用率為45.0%，缺水量0.36億m3，占總需水量的2.0%。潮白薊運河流域由于水量豐富，縣城較少，水資源開發利用率為26.3%。灤河流域水資源開發利用率為49.6%。遼河流域的水資源開發利用率為45.9%。各流域多年平均的水資源凈消耗率控制在1/3以內，水資源開發利用率控制在1/2以內。且上述各河缺水主要表現為農業缺水，在大部分的年份中，農業有一部分缺水是可以承受的，所以此供需分析是一個全區水量供需基本平衡的方案。

5 未來水資源演變情勢分析

為了對承德市今后水資源開發利用情況有所認識，并在不同階段采取積極的應對措施，以保障社會經濟的可持續發展和水資源的可持續利用，有必要對各水平年水資源開發利用演變情勢進行分析。

在對水資源進行了綜合分析的基礎上，規劃未來水平的用水水平，并假設1956—2000年發生的天然來水量在未來重演的情況下，合理調整承德市產業結構，大力開展節約用水措施，增加必要的蓄水工程(到2030年，全區共需有效蓄水工程23.3億m3)，并保證各用水戶做到達標排放，排放后的水經河流自凈后不影響下游正常使用的情況下，經計算機程序嚴格按從上游到下游的順序進行演算，得出全市各計算分區、各用水水平年長系列的出境水量站水資源量比例見圖5， 水資源開發利用情況見圖6。

圖5 出境水量占水資源量比例

圖6 水資源開發利用率

多年平均情況下，從三個大的流域來講，未來水平年各流域均有65%～85%的資源量出境。從各個河流來看，未來水平年出境量為50%～96%，既滿足了本流域或河流的生態環境用水要求，又在一定程度上滿足了下游的用水要求。但是總的來說，出境量呈遞減趨勢，在未來水平年，仍需要有效地挖掘節水潛力，抑制需求。

多年平均情況下，2010年、2020年和2030年水平年全市水資源開發利用率分別為34.0%、40.2%、45.0%。從各個河流來看，水資源開發利用率高于40%的河流有閃電河、伊遜河、興洲河、武烈河、老牛河、瀑河和遼河南，其中武烈河2030年水資源開發利用率將高達70.1%。與全國水資源開發利用率18%相比，承德市的水資源開發利用率高于全國平均水平，且呈遞增趨勢。在未來水平年，仍需要有針對性地調整產業結構，加大農業節水灌溉投資力度，限制高耗水工業的發展等。

作為京津水源地上游地區，有必要在預測的基礎上，對潘家口水庫以及密云水庫在各水平年的入庫量進行統計。潘家口水庫以上，2010年、2020年、2030年水平年多年平均水資源總量(包括入境量)分別為252703萬m3、252719萬m3、252659萬m3，出境水量(即入庫量)分別為167962萬m3、154410萬m3、143044萬m3，分別占水資源總量的66.5%、61.1%、56.6%。出境水量呈下降趨勢， 2000—2010年年均遞減率為1.05%，2010—2020年年均遞率為0.84%，2020—2030年年均遞率為0.76%。密云水庫以上多年平均水資源總量為53687萬m3，2010年、2020年、2030年水平年出境水量(即入庫量)分別為44108萬m3、42320萬m3、41117萬m3，分別占水資源總量的82.25%、78.8%、76.6%，出境水量呈下降趨勢。2000—2010年年均遞率為1.1%，2010—2020年年均遞減率為0.67%，2020—2030年年均遞率為0.45%。不會對水庫的蓄水造成較大的影響。

6 結 語

從承德市水資源供需的分析來看，承德市的水資源是緊缺的，并已部分地成為制約經濟發展的要素之一。隨著水資源開發利用率的提高, 水資源開發利用的難度越來越大。因此，建議首先要對現有用水戶加強管理，減少污染，達標排放，使水資源最大限度地達到可持續利用。然后就是要合理規劃社會經濟發展，大力開展節約用水，同時規劃興建相應的蓄水供水工程，合理調度。這樣才能使本區的水資源基本滿足社會經濟發展的需要，也不會對下游京津兩大水源地造成過大的影響。

[1] 王喜峰，周祖昊，賈仰文.水資源演變研究現狀及進展[J].水電能源科學，2010，28(8)：20-23.

[2] MICHAEL A Rawlins.Characterization of the Spatial and Temporal Variability in Pan-Arctic,Terrestrial Hydrology[D].Canada:University of New Hampshire,2006.

[3] BOULAIN N,CAPPELAERE B,SEGUIS L,et al.Water Balance and Vegetation Change in the Sahe l:A Case Study at the Water shed Scale with an Eco-hydro logical Model[J].Journal of Arid Envir oments,2009(73):1125-1135.

[4] MARK D Tomer,KEITH E Schilling.A Simple Approach to Distinguish Land-use and Climate-change Effects on Watershed Hydrology[J].Journal of Hydrology,2009(376):24-33.

[5] 王苓如，薛聯青，王思琪,等.氣候變化條件下洪澤湖以上流域水資源演變趨勢[J].水資源保護，2015，31(3):57-62.

[6] 仇亞琴，周祖昊，賈仰文,等.三川河流域水資源演變個例研究[J].水科學進展，2006，17(6)：865-872.

[7] 王啟優.甘肅省近60年來水資源演變及趨勢預測研究[J].氣象水文海洋儀器，2008(3)：72-78.

[8] 承德市統計局.承德市2015年國民經濟和社會發展統計公報[R].承德：2015.

Analysis on water resources supply and demand balance and evolution situation in Chengde

ZHANG Xiangyu

(HebeiChengdeHydrologyandWaterResourcesSurveyBureau,Chengde67000,China)

Research status quo of water resources evolution at home and abroad is described. The supply and demand balance relationship between water resources and social economic development is emphasized. Supply and demand balance analysis on water resources in Chengde is adopted as an example. Methods are coordinated through system partitioning balance calculation and layer-by-layer cascade summarization. Mutual relationships among society, economy, environment and resources are considered comprehensively. Water resources demand and supply condition at different development stages is analyzed. Meanwhile, the evolution situation of water resources development and utilization in all level years is analyzed. Results show that water resources are scarce in Chengde, the development and utilization efficiency of water resources is improved through industrial structure adjustment and measures, thereby ensuring the sustainable development of social economy and the sustainable utilization of water resources.

water resources; balance between supply and demand; evolution situation; Chengde

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.06.004

TV213

A

2096-0131(2017)05- 0014- 04