長株潭地區2015—2030年水資源趨勢分析與預測

鄧婕+劉文+于曉華+劉佳琦

一、前言

水是生命之源，在經濟和人民生活中地位極為重要。作為一個嚴重干旱缺水的國家，其人均淡水資源僅是1/4的世界平均水平，其也是最貧乏全球人均水資源國家之一。隨著我國經濟發展速度快速增長和水資源開發活動的大力開展，水資源的保護壓力越來越大，同時，不斷出現新的生態環境等各種不利于人類生存發展的問題。

我國對水資源進行了大量的研究，主要是從城市水資源短缺程度與風險評價體系、城市水資源短缺測度與分類、城市水資源配置理論與方法、水資源沖突與協調四個方面進行了研究。在國外，學者們認為在理論和技術方法革新的基礎上，通過多維調控水資源與水循環過程，保證水的質量、生態及環境安全，滿足自然和諧的發展需求，視線可持續發展，這也是研究水資源的關鍵因素。

湖南省“長株潭”地區水資源總量雖然相對較豐，然而由于時空分布不均和不盡合理的利用方式，與水資源可持續利用的要求相悖。因此研究長株潭地區的水資源就具有了重大的意義。

二、主要問題

長株潭地區位于湘江流域下游，該區多年平均本地產水量為35.21億立方米，上游來水量為701.9億立方米，多年平均水資源總量為737.1億立方米。湘江岸邊污染帶仍未得到有效控制，長株潭三個城市都存在飲用水源安全隱患，其水污染情況嚴重，所以長株潭地區的水資源現狀嚴峻。

城市生活用水也同樣存在浪費現象。據長沙市節約用水辦公室資料的《湖南水資源浪費污染嚴重守著江河湖泊缺水喝》中表明顯示，僅長沙市一天的自來水浪費量就高達10萬噸之多。

通過調查工業用水情況發現，僅僅有<30%的水資源是重復利用的，因此，造成較大體積的耗水量，所以導致長株潭地區工業需水量大。

通過對工業用水進行調查我們發現有色金屬的污水排放量雖不是最多，但其污染含量遠遠高于其他企業，這個是污染的根本。在就是廢水中的有害物質懸浮物含量最高，可知企業對于懸浮物的排量大，同時對懸浮物的處理也很少。

三、建模分析

3.1水資源預測模型

需水量主要由生活用水、工業用水、農業用水及其他用水構成，從經濟、人口、政治、社會等影響關系下手，居于不同角度下的指標體系，得到如下模型：

3.3模型檢驗

將仿真值與實際值進行對比，得到總人口模型、GDP模型與總需水模型的誤差均在2%以內，模型的AIC值與F值均在范圍內，殘差值均大于0.01。表3-2、表3-3及表3-4結果如下：

3.4仿真結果及方案

選擇2011年為案例，模擬分析長株潭城市經濟發展水平、水資源使用情況及群人口情況，以la為模擬步長，直至2030年均為模擬時間。采取擬合歷史數據和初始化處理方案進行主要變量的初始值的計算，通過其它規劃確定其它部分變量的變化率。根據控制變量的確定原則，提取敏感決策變量17個，結合系統目標變量和模擬過程的變化，擾動分析模型。通過調整組合幾種變量，建立四種發展方案，分別是傳統發展型、節水型、協調型和發展經濟型。

（1）傳統發展模式：在現代經濟發展的現狀中，人口及現狀用水的增長情況的正常運行下，分析供需水資源的趨勢。觀察維持現有發展的各決策變量指標值。

（2）發展經濟型模式：為了突出經濟發展的重要作用，以傳統發展模式為基礎，進而促使各產業的增長值及增長率大幅度提高；擴大產業的規模性，進而增加生產所需的用水量。為此，加大水資源的開發力度，促使水利投資率的大幅度提升。隨著經濟水平的不斷發展，日益提高我國的生活水平及質量，因此，略有增長生活用水，同時城鄉人定額的生活用水也隨之提高。

（3）節水型模式：本方案以提升管理及節水技術水平為宗旨，提倡節水型的生產及生活方式，模擬方案旨在提高節水技術水平和管理水平，提倡節水型生活方式和節水型生產方式，消除供需水資源過程中產生的矛盾。具體表現在下列幾方面，①減少平均灌溉畝的用水增長率，②降低城鄉定額人均生活用水，③減少定額萬元產業增加值用水定額增長率，④降低在模型中的消耗率，⑤提高有效灌溉水的利用率等其它決策變量。

（4）協調型模式：以節水型模式為基礎，由于考慮到短缺的水資源及受污染的水環境可能影響經濟水平的發展，因此，調整了產業結構及經濟發展的速度，在滿足生產及生活用水的前提下盡量節水，使生態用水量明顯增加同時提升了污水重復利用率及處理率；由于需要大量資金供應污水重復利用及處理的需求，因此，促使水利投資率也有所增加。

通過模擬模型仿真的結果顯示，直至2020年，預計長株潭城市總人口數約達到1500×104；直至2030年，總人口>1600×104。

從上述表格看出，在傳統模式下，長株潭城市群的水資源及水環境問題日益加重。在發展經濟型模式下為了適應經濟的快速發展加大了對水資源的需求，因此，其水資源及環境問題嚴重超過傳統發展模式，因此，說明這也不是一種可持續發展的模式。在節水型的模式中，其節水措施雖然可有效改善供需矛盾，但是依然沒有改善水污染問題，實施節水措施對緩解供需矛盾非常有效，但依然沒有改善水環境污染問題。在協調型模式中，其GDP減少值均顯著低于前三種方案，且大幅度提升了城市承載人口的數量，高達1647.9×104人。

四、方法對策

株潭城市節水信息技術不僅僅可以共享節水信息資源，還可科學化地提升節水策略，有利于加強節水管理，通過用水審計、節水經濟激勵、立法、公眾宣傳等也可以加強和規范節水管理。

長株潭城區的雨水利用，可以推廣城市綠地草坪直接利用滯蓄技術，即對于綠地草坪直接采用雨水進行澆灌，還可以收集道路雨水應用于城市雜用水；將雨水利用與天然洼地和公園的河湖等濕地保護和濕地恢復相結合。培養節約用水、合理用水的習慣，避免浪費用水；避免將生活垃圾以及其他污染物直接投入水源，避免污染物污染水源，建立環保意識。endprint

工業節水可以從以下幾個方面入手：系統節水、管理節水、工藝節水、廠際間供調補缺。

改進傳統的農業漫灌方式，采用先進的滴灌、噴灌節水技術，不僅可以進行灌溉，節約水量，不會產生深層滲漏，提高了水的利用率，同時，噴灌供水管道占地非常小，因此可提高土地利用率，還可以節省勞力。減少化肥和農藥的使用量，防止對水域造成污染。

堅持以人為本，加大水利投入，加強污水處理能力及廢水利用，嚴格控制排污加快第二水源配置計劃的落實?！伴L株潭”地區大部分城市鄉鎮都是以湘江干流地表水為主要水源，供水渠道單一，若取水段水質污染嚴重或遇到重大旱情，地區供水將會受到嚴重威脅。為了做到有備無患，政府應該加快規劃跨地區的水資源引用方案；充分利用現代先進技術，如雨洪資源化技術、節水灌溉技術、污水處理利用技術?？稍偕彩且环N第二水源，加快改進污水處理設備，提高污水凈化效率，為提高水資源管理水平提供技術支撐?？偨Y：本文應用系統動力學的原理和方法，以株潭城市群為研究對象，建立水資源供需系統仿真模擬模型，通過對比不同的模型對該城市群的水資源供需情況的影響，得到以下結論：

（1）隨著長株潭城市群城鎮化與工業化的飛速發展，不斷加大對水資源的需求，致使城市的水資源供求問題日益緊張。主要表現為呈逐年上升的需水總量，顯著改變了用水結構，顯著減少農田灌溉需水量，快速增長工業需水量，第三產業需水量平穩增加，逐漸減少農村生活需水量，小幅度增長城鎮生活需水量。

（2）在協調型模式下，整個仿真模擬的運行狀態較好，是最有利于長株潭城市群水資源開發的方案。即使2030年總需水量高達105.1×108m3時，長株潭城市群依然能富余5.4×108m3供水量。在模擬期間就可滿足社會需求，說明可享受最大的經濟及綜合效益。

（3）為實現水資源可持續利用和落實“兩型社會”建設目標，必須堅持發展經濟、開發資源、提升效率、維護環境并重的水資源開發和利用政策，提高區域水資源時空調控和城鄉供水保障能力；嚴格市場準入及限制行業盲目發展，構建節水型產業體系；加快水資源循環利用，根據水資源的承載能力實行以水定產發展模式；同時增強保護污染防治和水生態，保障水質安全；此外，進一步增強節水意識，樹立保護水資源就是維持經濟發展的觀念。

由于水資源供需系統具有一定復雜性，因此，要解決長株潭城市群的水資源供需問題，必須深入剖析對長株潭城市群的社會、資源、經濟、環境之間的關系。一方面要把水資源供需系統大范圍推廣，不僅僅是應用于湘江流域，還應推廣至整個長江流域；另一方面，要根據水資源分布和經濟社會發展狀況，探討不同區域的缺水的相關問題。但是由于本研究的指標監測時間較短，還應長期監測模擬系統的相關指標及數據，深入研究水價的影響、空間配水及分配生態、生產和生活用水之間的關系。endprint