基于用水水平預測的云南尋甸水資源可承載能力研究

李 菊

水資源是自然生態健康以及人類生存和發展不可替代的基礎資源。在人類活動較為頻繁的區域，都不同程度地存在水資源短缺和水環境惡化問題，在許多地區已成為制約區域社會經濟發展的重要因素，甚至出現了“以水定產”的局面［1-4］。因此，自20世紀80年代聯合國教科文組織提出資源承載力的概念以來，水資源承載力研究逐漸引起政府部門和學術界的高度關注［5-7］。

我國學者結合自身的研究實踐，對水資源承載力的理解也不斷發展。施雅風等［8］認為水資源承載力是指某一時期在不破壞社會和生態系統前提下區域水資源最大可承載的農業、工業、城市規模和人口水平?；葶蠛拥龋?］認為水資源承載力是指在可預見的技術發展水平下，以可持續發展為前提，水資源優化配置后對區域社會經濟發展的最大支撐能力。夏軍等［10］認為水資源承載力指在維護生態良性循環和可持續發展前提下，某一區域特定發展階段水資源系統能夠支撐的最大社會經濟規模和人口數量。龍騰銳等［11］認為水資源承載力是指水管理和社會經濟達到最優化時區域水生態系統所能承載的最大可持續發展水平。劉曉等［12］認為水資源承載力是水資源承載水平的穩定最大值。從這幾種具有代表性的水資源承載力定義來看，均強調水資源承載力是保障自然生態健康條件下對人類社會經濟發展的最大支撐能力，即水資源承載力有其特定的經濟社會內涵和生態內涵［13-16］，但由于各地區和各時期的技術水平和經濟社會發展水平不同，水資源所能承載的經濟社會規模及水平也存在差異。在水資源承載力核算中，技術水平和經濟社會發展水平主要體現在優化配置前提下的各類用水水平上，而生產用水在用水結構中一般占主導地位，因此區域水資源承載能力很大程度上可用一定用水水平基礎上水資源所能承載的最大經濟規模來表征。

尋甸縣作為云南省省會城市昆明的郊縣，不僅承擔著向昆明調水的任務，還要保障當地社會經濟快速發展對水資源的需求，水資源系統壓力日益增加。利用單位GDP綜合耗水量評判法，結合尋甸縣經濟社會發展規劃，分析各類用水水平，構建區分是否考慮未消耗水資源重新利用的水資源承載力分析計算方法，量化研究尋甸縣不同時期水資源所能支撐的最大經濟規模，為區域發展規劃決策提供科學依據。

1 研究區概況

尋甸回族彝族自治縣位于昆明市東部，國土面積2 809.55 km2（不含由倘甸產業園區、轎子山旅游開發區托管區域），地勢中部與北部高，東南部與西部低，海拔在1 665～3 294.7 m之間。區域屬北亞熱帶濕潤季風氣候，降水和徑流時空分布不均，加之地形復雜，相對高差大，區域內氣候差異明顯，多年平均降水量約1 000 mm，雨季（5～10月）降水量占全年的80%以上，多年平均水資源量13.175億m3，其中地下水資源量3.26億m3。

由于昆明城區水資源緊張而尋甸縣水資源相對豐富，尋甸縣成為昆明城區調水工程的主要水源區之一。根據尋甸縣水利統計資料，截至2012年底，尋甸縣共建成各類蓄水工程219件，總庫容達17 871萬m3，興利庫容10 461萬m3；引水工程15件，設計年引水量2 843萬m3；提水泵站317處，設計年提水量3 096萬m3；配套機電井5眼，設計供水能力30萬m3；泉水引用130萬m3。水利工程總設計供水能力約為16 560萬m3，占本區產水量的12.6%。尋甸縣內的調水水源清水海多年平均總入湖量為12 975萬m3，多年平均供水量為11 144萬m3，但僅向尋甸縣供水1 657萬m3，其余水量供昆明東城和航空城用水。牛欄江-滇池補水工程取水規模多年平均為5.88億m3，引水斷面德澤水庫以上集水面積4 551 km2，其中昆明市（主要為尋甸縣和嵩明縣）集水面積2 275.8 km2，約占德澤斷面以上集水面積50%，按面積比例計算，則多年平均調水量為2.94億m3。由于嵩明縣社會經濟發展程度相對較高且缺水嚴重，已無力承擔調水任務，該調出水量實際上全部計入了尋甸縣。由于清水海集水和引水流域以及德澤水庫以上集水面積50%均位于尋甸縣范圍內，在計算水資源開發利用率時應將其歸入尋甸縣，但在計算可利用水資源量時僅考慮向尋甸縣供水部分。尋甸縣水資源開發利用量為4.965億m3，占本區域水資源量的37.69%，水資源開發利用程度較高。

2 水資源可承載經濟規模核算方法與步驟

2.1 核算方法

水資源承載力核算包括現狀評價和情景預測［17］。因此，區域水資源承載能力的計算必須建立在一定的水資源利用能力和經濟社會發展水平基礎上，即對應某一發展時段來計算水資源對經濟規模的承載能力。區域水資源可承載經濟規模核算方法采用中國水利水電科學研究院在全國水資源綜合規劃項目中提出的單位GDP綜合耗水量評判法。由于實際上難以做到充分利用未消耗水，因此水資源可承載經濟規模處于從需水角度與從耗水角度計算的承載規模之間。

在水資源可利用量確定的條件下，單位GDP綜合需水量或耗水量可由區域經濟結構和用水效率計算得到，并可根據區域現有經濟基礎和發展規劃對未來經濟發展作出相應預測，確定不同發展水平下的產業結構和各產業水利用效率。從用水結構來看，生產性用水一般占總用水的絕大部分，因此承載水平的高低最終主要取決于生產用水效率的高低。區域經濟發展水平決定了產業結構、用水效率和耗水率，而該狀況下的總經濟規模又確定了生產所需耗水總量和單位GDP綜合需水量或耗水量?？晒┥a使用的水資源量結合單位GDP綜合需水量或耗水量即可計算得到經濟規模，即區域水資源的經濟承載能力。

2.2 計算步驟

（1）確定用水效率。即不同水平年下的各產業比重Pi及萬元產值用水定額Ei、利用系數Ri和耗水率Si。

（2）計算生產需水量或耗水量。依據不同水平年各產業用水凈定額、利用系數和耗水量計算得到不同承載水平下的生產需水量或耗水量Hu：

（3）計算單位GDP綜合需水量或耗水量Uc，即生產需（耗）水量除以GDP總量。

（4）計算可用于生產的水資源量，即水資源可利用總量扣除生活用水和河道外生態用水的水資源量。

（5）計算可承載的經濟規模?？捎糜谏a的水資源量除以單位GDP綜合需水量或耗水量，即可得到不同水平年的水資源可承載經濟規模。

3 可供水資源量與用水水平預測

3.1 可供水資源量預測

尋甸縣為緩解供水不足，已規劃建設一批蓄水水利工程。根據《尋甸縣水中長期供求規劃報告》（2012年11月），2013～2020年期間計劃投資51 917.9萬元新建水庫8座，擴建水庫1座，新增庫容15 44.41萬m3，年均增加可供水量1 270.7萬m3；2021～2030年期間計劃投資45 098.7萬元新建水庫21座，擴建水庫3座，新增庫容1 421.1萬m3，年均增加可供水量1 169.3萬m3。此外，在仁德鎮打兩口300 m深井作為應急水源工程。據此計算，尋甸縣2020年可供水資源量為17 830.7萬m3，2030年可供水資源量為19 000萬m3，2025年可供水資源量取2020年和2030年的平均值?？紤]向外調水水量，尋甸縣2020年和2030年區域水資源開發利用程度將分別達到47.9%和48.8%。

3.2 用水水平預測

3.2.1 生活需水

尋甸縣2012年末總人口為41.31萬人，其中城鎮人口8.93萬人。參照《尋甸縣國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》，人口自然增長率取6.0‰，考慮金鎖、塘子、先鋒、羊街四片工業園區及其區域農業人口的城市化，預測不同水平年人口數量。同時，結合《云南省地方標準用水定額》（DB53/T 168-2013）確定不同水平年生活用水定額，預測生活需水量（見表1）。

3.2.2 第一產業需水

尋甸縣2012年總耕地面積25 687 hm2，其中，糧食主產區萬畝以上的壩子有仁德、果馬、雞街。千畝以上的壩子有七星、河口、功山、柯渡、先鋒、尹武、可郎、擺宰。根據近5 a的《尋甸縣國民經濟和社會發展統計年鑒》分析，尋甸縣耕地面積年均遞減率為0.28%。

根據2012年的統計年鑒，尋甸縣（不含兩區托管部分）有效灌面為18 393 hm2，以此作為現狀年農田灌溉面積控制。按年均0.28%遞減率計，則2020，2025年和2030年耕地灌溉面積分別為17 987，17 733 hm2和17 487 hm2。根據尋甸縣水利規劃，2020，2025年和2030年規劃新增灌溉面積2 240、807 hm2和1 073 hm2，則2020，2025年和2030 年灌溉面積分別為 20 226，20 780 hm2和 21 606 hm2。2012年尋甸縣農田綜合灌溉定額為25.33 m3/hm2，2020，2025年和2030年農田綜合灌溉定額分別取24.16，23.47 m3/hm2和22.78m3/hm2。區域現狀的灌溉水利用系數為0.50，隨著灌區工程配套節水改造的實施，2020，2025年和2030年尋甸縣灌溉水利用系數將分別達到0.58，0.62和0.65。

根據《尋甸縣國民經濟和社會發展統計年鑒》和《尋甸縣畜牧業“十一五”完成情況及“十二五”規劃》，尋甸縣2012年末大牲畜為20.32萬頭，2013～2020年和2020～2030年期間大牲畜年增長率分別為4.0%和3.0%。2012年末小牲畜為60.90萬頭，2013～2030年期間年增長率為2.4%。2012年末家禽175.58萬只，2013～2030年期間年增長率分別為2.8%。用水定額根據《云南省地方標準用水定額》（DB53/T 168-2013）確定。

尋甸縣各水平年第一產業需水量預測見表2。

3.2.3 第二產業需水

根據《尋甸縣國民經濟和社會發展統計年鑒》，尋甸縣2012年全部工業總產值為38.30億元，工業增加值8.92億元。全縣工業用水量1 494萬m3，萬元工業總產值用水量39.0 m3。結合《尋甸縣國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》和《尋甸特色產業園區總體規劃〔修編〕》（2012～2030年），預計2020年，工業園區總產值達250億元，占全縣工業產值的比重達到80%以上，工業增加值達到85.76億元；預計2030年，工業園區總產值達560億元，占全縣工業產值的比重達到90%以上，工業增加值達到203.03億元。預測至2020年，全縣工業總產值達300億元；工業增加值可達102.9億元；2025年，工業總產值466億元，工業增加值163.9億元；2030年工業總產值616億元，工業增加值223.3億元。隨著生產水平和技術水平的提高，工業用水定額也將在一定程度上減小，2020，2025年和2030年萬元工業總產值用水量分別取35.0，30.0 m3/萬元和25.0 m3/萬元，結合各階段水利用系數，可預測2020，2025年和2030年工業需水量。

表1 尋甸縣生活需水預測成果

表2 尋甸縣第一產業需水預測成果

尋甸縣2012年建筑施工面積588 789 m2，參照云南省地方標準《用水定額》（DB53/T168-2013），取用水定額1.4 m3/m2，凈用水量為82.43萬m3。根據尋甸縣發展規劃，2020年前為建設高峰期，之后逐步放緩，因此，2020，2025年和2030年建筑施工面積分別取2012年的1.5，1.3倍和1.2倍。各水平年取用水定額仍取1.4 m3/m2，結合各階段水利用系數，則可預測2020，2025年和2030年建筑業需水量。

尋甸縣各水平年第二產業需水量預測見表3。

3.2.4 第三產業需水

第三產業需水主要考慮旅游服務業和公共服務業。2012年尋甸縣接待旅客36萬人次，綜合用水定額取150 L/（人次·d），則2012年旅游業凈需水量5.4萬m3。根據《尋甸縣旅游十二五發展規劃》，旅游人次年均增長12.0%，至2020年接待89.13萬人次；2021～2030年將在2020年的基礎上年均增長10.0%，則2025年接待143.55萬人次，2030年接待231.19萬人次。新建鳳龍灣文化旅游城規劃2020年接待350萬人次游客，2025年接待475萬人次，2030年接待600萬人次，旅游服務業用水按每人次在園區居住2 d計，用水定額按200 L/（人·d）。參照《云南省地方標準用水定額》（DB53/T168-2013），公共服務業按城鎮人口用水定額50 L/（人·d）計算。尋甸縣各水平年第三產業需水量預測見表4。

3.2.5 生態環境需水

生態環境需水僅需考慮河道外生態環境用水，即城鎮綠地灌溉及其道路噴灑需水。根據《尋甸縣國民經濟和社會發展第十二個五年規劃》，2011年建成區綠化覆蓋率保持40%以上、綠地率保持35%以上、人均公共綠地面積保持10 m2以上。2012年建成區面積約3.8 km2，綠地面積約為1.33 km2。規劃“十二五”末期城鎮人口人均公共綠地面積需達到12 m2，未來人均公共綠地面積按不低于12 m2/人的要求，由此可得到各水平年的城鎮公共綠地面積。參照云南省地方標準《用水定額》（DB53/T168-2013），市內、小區綠化、道路綠化澆灌3 L/（m2·次），尋甸縣需要澆灌的旱季約為半年，按3 d澆灌一次，年均澆灌60 d，定額0.18 m3/（m2·a）。城市道路和廣場面積約占建成區面積的5%，澆灑用水定額取2.0 L/（m2·次），年均澆灑按60 d計，定額0.12 m3/（m2·a）。尋甸縣各水平年河道外生態環境需水量預測見表5。

表3 尋甸縣第二產業用水量預測成果

表4 尋甸縣第三產業用水量預測成果

表5 尋甸縣河道外生態需水量預測成果 萬m3

3.3 用水消耗率

結合尋甸縣各類用水的實際耗水水平，確定尋甸縣各水平年各類用水耗水率。由表6可知，生態環境、農業灌溉、畜牧養殖、建筑業用水消耗率較高，工業用水消耗率較低，但隨著用水效率的提高將不斷增高；集中供水的城鎮生活用水和第三產業用水消耗率較低，而分散供水的農村生活用水和畜牧養殖用水消耗率較高，但隨著未來集中供水程度的提高，其用水消耗率將隨之降低。

表6 尋甸縣各類用水消耗率

4 尋甸縣水資源可承載經濟規模核算

將第一產業、第二產業、第三產業需水量相加，得到生產需水量，再將生產需水量結合其用水消耗率，即可得到生產耗水總量。根據水資源承載能力計算步驟，先根據各規劃水平年規劃GDP總量、生產需水量和生產耗水總量，計算得到單位GDP需水量和耗水量。由表7可知，尋甸縣單位GDP需水量和耗水量在2020～2030年期間逐步下降，主要與尋甸縣在缺水壓力下大幅提高規劃生產用水效率有關。

表7 尋甸縣單位GDP需水量和耗水量

將可供水量扣除生活需水量和生態環境需水量，即可得到生產可供水量。然后，根據單位GDP需水量和耗水量及各水平年生產可供水量，分別計算可承載經濟規模。由表8可知，2020，2025年和2030年按需水可承載經濟規模均小于規劃經濟規模，說明即使考慮未消耗水二次利用，按規劃用水效率仍不能支撐規劃經濟規模。

表8 尋甸縣可承載經濟規模

5 結語

協調好水資源與發展規模的關系，做好水資源優化配置，是解決水資源短缺問題有效途徑。在水資源短缺區域，水資源承載能力是制定區域發展規劃的重要依據。從需水角度和耗水角度的研究結果表明：2020年水資源可承載經濟規模為172.52億～328.06億元，2025年水資源可承載經濟規模為248.78億～486.66億元，2030年水資源可承載經濟規模為319.66億～592.81億元；各規劃年水資源可承載經濟規模均比當年規劃經濟規模小，說明即使考慮未消耗水二次利用，按規劃用水效率仍不能支撐規劃經濟規模。鑒于尋甸縣現狀水平年水資源開發利用程度較高，并在規劃水平年進行了充分挖潛，故應進一步提高用水效率，并在滇中引水工程建成實現向昆明供水后，適當減少尋甸縣向昆明城區調水量，否則難以滿足尋甸縣規劃經濟規模對水資源的需求。

［1］ 溫榮平.河北省水資源承載能力及地下水超采綜合治理［J］.水利科技與經濟，2016，22（1）：73-78.

［2］ 熊鷹，李靜芝，蔣丁玲.基于仿真模擬的長株潭城市群水資源供需系統決策優化［J］.地理學報，2013，68（9）：1225-1239.

［3］ 趙亞萍.長三角地區城市建設用地擴展的水資源約束［J］.中國人口.資源與環境，2016，26（5）：123-128.

［4］ 劉佳駿，董鎖成，李澤紅.中國水資源承載力綜合評價研究［J］.自然資源學報，2011，22（2）：258-269.

［5］ 王傳武.對水資源承載力幾個基本問題的新認識［J］.水文，2009，29（2）：24-27.

［6］ 余衛東，閔慶文，李湘閣.水資源承載力研究的進展與展望［J］.干旱區研究，2003，20（1）：60-66.

［7］ 杜娟，駱華松，胡志丁.云南省水資源承載力評價［J］.水資源與水工程學報，2010，21（1）：46-50.

［8］ 施雅風，曲耀光.烏魯木齊河流域水資源承載力及其合理利用［M］.北京：科學出版社，1992：48-63.

［9］ 惠泱河，蔣曉輝，黃強，等.水資源承載力評價指標體系研究［J］.水土保持通報，2001，21（1）：30-34.

［10］ 夏軍，朱一中.水資源安全的度量：水資源承載力的研究與挑戰［J］.中國農業大學學報，2002，17（3）：262-269.

［11］ 龍騰銳，姜文超，何強.水資源承載力內涵的新認識［J］.水利學報，2004（1）：38-45.

［12］ 劉曉，陳雋，范琳琳，等.水資源承載力研究進展與新方法［J］.北京師范大學學報：自然科學版，2014，50（3）：312-318.

［13］ 王建華，姜大川，肖偉華，等.水資源承載力理論基礎探析：定義內涵與科學問題［J］.水利學報，2017，48（12）：1399-1409.

［14］ 姚治君，王建華，江東，等.區域水資源承載力的研究進展及其理論探析［J］.水科學進展，2002，13（1）：111-115.

［15］ 張麗，董增川，張偉.水資源可持續承載能力概念及研究思路探討［J］.水利學報，2003，34（10）：108-112.

［16］ 孫富行，鄭垂勇.水資源承載力研究思路和方法［J］.人民長江，2006，37（2）：33-36.

［17］ 黨麗娟，徐勇.水資源承載力研究進展及啟示［J］.水土保持研究，2015，22（3）：341-348.