邢臺市生態(tài)環(huán)境用水量變化特征分析

何 璇，喬 梁

(1.河北省水文水資源勘測局，石家莊 050031； 2.河北省邢臺水文水資源勘測局，河北 邢臺 054000)

生態(tài)環(huán)境用水量包括城鎮(zhèn)環(huán)境用水量和農(nóng)村生態(tài)用水量。生態(tài)環(huán)境用水是指為生態(tài)環(huán)境修復(fù)與建設(shè)或維持現(xiàn)狀生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不至于下降所需要的最小需水量[1]。本文結(jié)合邢臺市用水資料，分析生態(tài)環(huán)境變化特征和發(fā)展趨勢，為制定生態(tài)環(huán)境用水規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

1 邢臺市用水結(jié)構(gòu)特征

1.1 行業(yè)用水量

根據(jù)邢臺市2001～2015年各行業(yè)用水資料分析計算[2]，邢臺市多年平均用水量18.689 2×108m3，其中農(nóng)業(yè)灌溉用水量14.092 6×108m3，林牧漁畜用水量0.649 8×108m3，工業(yè)用水量1.977 7×108m3，城鎮(zhèn)公共用水量0.124 2×108m3，居民生活用水量1.546 6×108m3，生態(tài)環(huán)境用水量0.298 3×108m3。表1為邢臺市行業(yè)用水量統(tǒng)計表。

表1 邢臺市行業(yè)用水量統(tǒng)計表

1.2 行業(yè)用水結(jié)構(gòu)

在用水結(jié)構(gòu)分析中，以往主要考慮工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水、生活用水[3]。近年來，各地開始重視生態(tài)環(huán)境建設(shè)，開始把生態(tài)環(huán)境用水納入用水結(jié)構(gòu)中[4]。隨著城市建設(shè)發(fā)展，城市公共用水占的比重越來越大，為區(qū)別于工業(yè)用水，把城鎮(zhèn)公共用水納入用水結(jié)構(gòu)中。為了劃清農(nóng)業(yè)灌溉用水和農(nóng)村其他用水，將農(nóng)村用水中的林牧漁畜用水量單獨統(tǒng)計。河北省在統(tǒng)計用水量時，將用水結(jié)構(gòu)分為農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、林牧漁畜用水、生活用水、城鎮(zhèn)公共用水和生態(tài)環(huán)境用水。

設(shè)在一定時間尺度內(nèi)，用水系統(tǒng)中總用水量W，共有n種用水戶類型{X1，X2，……，Xn}，每一個用水戶用水量為{W1，W2，……，Wn}，則W=W1+W2+……+Wn，各部門用水量比例為：

式中：Pi為第i種行業(yè)占總用水量的比例，%；Wi為第i種行業(yè)用水量，104m3；W為各用水行業(yè)總用水量，104m3。

根據(jù)邢臺市2001～2015年用水量資料，計算各行業(yè)用水量多年平均值，分析各行業(yè)用水結(jié)構(gòu)情況。通過各用水行業(yè)用水結(jié)構(gòu)柱狀圖可以看出，農(nóng)業(yè)灌溉用水量占總用水量的75.41%，工業(yè)用水量占總用水量的10.58%，居民生活用水占總用水量的8.28%，其他行業(yè)用水均小于5%。圖1為邢臺市各用水行業(yè)用水結(jié)構(gòu)柱狀圖。

圖1 邢臺市各用水行業(yè)用水結(jié)構(gòu)柱狀圖

2 生態(tài)環(huán)境用水量變化特征分析

2.1 生態(tài)環(huán)境用水變化趨勢

要對現(xiàn)象變動趨勢進行動態(tài)分析，就要建立與長期趨勢相適應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。最常用的一種配合直線趨勢模型的方法是最小平方法，又稱最小二乘法[5]。其變化趨勢直線方程為：

Yt=a+bt

式中：Yt為時間序列的趨勢值；a為截距項；b為趨勢線斜率；t為時間標(biāo)號。

利用邢臺市2001～2015年生態(tài)環(huán)境用水量資料，分析其變化趨勢。根據(jù)變化趨勢線分析，城鎮(zhèn)公共用水量隨時間呈遞減趨勢，2001～2010年維持在一個較穩(wěn)定的水平。從2011年以后，生態(tài)環(huán)境用水大幅度增加，說明2011年后邢臺市生態(tài)環(huán)境建設(shè)力度加大。圖2為邢臺市城鎮(zhèn)公共用水量變化過程圖。

圖2 邢臺市生態(tài)環(huán)境用水量變化趨勢線

2.2 生態(tài)環(huán)境用水構(gòu)成

生態(tài)環(huán)境用水包括城鎮(zhèn)環(huán)境和農(nóng)村生態(tài)。 城鎮(zhèn)環(huán)境用水分為城鎮(zhèn)綠地灌溉用水、環(huán)境衛(wèi)生清潔用水和河湖補水，河湖補水分為補水類型河湖補水和換水類型河湖補水[6]。農(nóng)村生態(tài)用水指人工措施對湖泊、洼地的補水。

通過對邢臺市城鎮(zhèn)環(huán)境用水和農(nóng)村生態(tài)用水對比分析，分別計算城鎮(zhèn)環(huán)境和農(nóng)村生態(tài)用水在生態(tài)環(huán)境用水中所占比例，計算公式如下：

式中：K城鎮(zhèn)環(huán)境為城鎮(zhèn)環(huán)境用水占總用水量比例，%；K農(nóng)村生態(tài)為農(nóng)村生態(tài)用水占總用水量的比例，%；W城鎮(zhèn)環(huán)境為城鎮(zhèn)環(huán)境用水量，104m3/a；W農(nóng)村生態(tài)務(wù)為農(nóng)村生態(tài)用水量，104m3/a；W生態(tài)環(huán)境為生態(tài)環(huán)境總用水量，104m3/a。

利用邢臺市2001～2015年生態(tài)環(huán)境用水資料統(tǒng)計，邢臺市多年平均生態(tài)環(huán)境用水量0.298 3×108m3。其中城鎮(zhèn)環(huán)境用水量0.211 3×108m3，占城鎮(zhèn)公共用水量的70.8%；農(nóng)村生態(tài)用水量0.087 0×108m3，占城鎮(zhèn)公共用水量的29.1%。表2為邢臺市生態(tài)環(huán)境用水量統(tǒng)計表。

表2 邢臺市生態(tài)環(huán)境用水量統(tǒng)計表

3 生態(tài)環(huán)境用水變化趨勢分析

3.1 城鎮(zhèn)環(huán)境用水量

城鎮(zhèn)水環(huán)境是一個人工自然復(fù)合系統(tǒng)，對其進行合理規(guī)劃建設(shè)和維護，使其具有較強的抵御外界干擾和自我修復(fù)生態(tài)的能力[7]。城鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境用水對恢復(fù)城鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境發(fā)揮了重要作用。

利用邢臺市2002～2015年城鎮(zhèn)環(huán)境用水量資料，繪制其變化過程線。通過過程線可以看出，在2002～2011年時段內(nèi)，城鎮(zhèn)環(huán)境用水量維持在一個較低水平，用水量主要為城鎮(zhèn)綠地灌溉用水和街道清洗用水等，從2011年開始，河道補水、人工湖補水增大，使得城鎮(zhèn)環(huán)境用水量增大。圖3為邢臺市城鎮(zhèn)環(huán)境用水量變化過程線。

圖3 邢臺市城鎮(zhèn)環(huán)境用水量變化趨勢線

3.2 農(nóng)村生態(tài)用水量

生態(tài)環(huán)境是人們賴以生存的基礎(chǔ)條件，也是經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和社會不斷進步的基礎(chǔ)[8]。近些年來，伴隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境的急劇惡化已經(jīng)嚴(yán)重制約農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展，并將造成愈來愈大的危害。解決農(nóng)村生態(tài)環(huán)境問題，是建設(shè)小康社會的一個重要環(huán)節(jié)。

利用邢臺市2002～2015年城鎮(zhèn)環(huán)境用水量資料，繪制其變化過程線。通過過程線可以看出，2002和2003年農(nóng)村環(huán)境用水量為零，2004～2012年用水量較小，相對較穩(wěn)定。2013年以后，農(nóng)村生態(tài)用水大幅度增加，是因為河湖補水量增大所致。圖4為邢臺市農(nóng)村生態(tài)用水量變化趨勢線。

圖4 邢臺市農(nóng)村生態(tài)用水量變化趨勢線

4 結(jié) 論

根據(jù)邢臺市2001～2015年用水量資料，采用統(tǒng)計法和趨勢法分別對用水結(jié)構(gòu)和用水量變化趨勢進行分析。

邢臺市多年平均生態(tài)環(huán)境用水量0.319 6×108m3。其中，城鎮(zhèn)環(huán)境用水量0.226 4×108m3，占生態(tài)環(huán)境用水量的71.0%；農(nóng)村生態(tài)用水量0.093 2×108m3，占生態(tài)環(huán)境用水量的29.0%。邢臺市生態(tài)環(huán)境用水量呈逐年增加趨勢，2011年以前維持在一個相對穩(wěn)定的水平，2011年以后生態(tài)環(huán)境用水增加幅度較大，主要是河湖補水用水量增大。

通過對邢臺市生態(tài)環(huán)境用水量變化特征影響分析，為制定和完善生態(tài)環(huán)境用水規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。