基于水壓力綜合指數的朝陽地區水資源壓力定量評估研究

任海青

(遼寧省丹東水文局，遼寧 丹東 118000)

1 朝陽地區水資源概況

朝陽市多年降水量平均值為490mm，從南向北降水量逐步遞減，朝陽地區徑流分布也從南向北逐步減少，和降水空間分布一致，徑流補給方式主要來源于降水，徑流季節變化的差異性主要體現在河流補給量的季節變化[1]。除降水補給外，融雪補給和地下徑流補給也是兩個主要補給方式[2]。朝陽地區河流夏季豐水、冬季和秋季枯水的特點十分明顯。全市各河流補給主要來與與降水，河流年內水量分配和季節降水變化具有一致性，且季節變化十分顯著[3]。夏季豐水期集中為6-9月，汛期徑流占年總徑流的比重較大，介于55%-75%之間，非汛期徑流比重較低，秋季和冬季枯水期是朝陽缺水較為嚴重的兩個季節[4]。河流徑流季節性變化明顯。全市各中小河流季節變化較大，夏季水量較為充沛，枯水期河流斷流較為明顯，水量分配主要集中在汛期，河道汛期徑流總量占全年的比重超過90%[5]。近些年來，朝陽市水資源隨著社會經濟的快速發展，水資源壓力較大，為對朝陽地區水資源壓力進行定量評估，文章結合當前在國內許多地區應用較好的水資源綜合指數[6-15]，對朝陽地區水資源壓力進行評估，研究成果對于朝陽地區水資源保護和可持續利用具有重要的參考價值。

2 水資源綜合壓力指數計算方法

基于農業、生活、工業、水生態、水資源承載能力建立朝陽市水資源綜合壓力評估指數，該指數計算方程為：

WEF=γw(Wa+Wi+We+W1+We)/Pw

(1)

式中：WEF為各指標水足跡值，hm2；Wa為農業用水資源量，m3；Wi為工業用水資源量，m3；WC為城鎮用水水資源量，m3；W1為生活用水水資源量，m3；We為生態用水資源量，m3；γw為水資源綜合壓力指數；Pw為各資源生產能力值。首先需要對各水資源分區的水壓力指數進行計算：

WEC=0.4γWφWW/PW

(2)

式中：WEC為最大水資源承載能力對應的水資源總量，m3；ψW為水壓力系數；W為水資源總量(m3)。此外還需對各水資源分區的水生態壓力指數進行計算：

(3)

水壓力綜合指數采用Moran指數進行指標聚集表征：

(4)

其中：

(5)

(6)

(7)

式中：Ii為水資源綜合壓力指數計算值。

3 結果與討論

3.1 朝陽地區各水資源分區水量情況

朝陽市水資源三級區3個，分別為沿渤海西部諸河、西拉木倫河及老哈河、灤河山區。水資源四級區4個，分別為大凌河、小凌河、老哈河、青龍河。朝陽市各分區地表水資源量，見表1；朝陽市各分區地下水資源量，見表2。

表1 朝陽市各分區地表水資源量

表2 朝陽市各分區地下水資源量

從朝陽地區各水資源分區地表水和地下水可看出，各水資源分區地表水和地下水差異較大，朝陽地區地下水資源量總體要高于地下水資源量，近些年來，由于朝陽市加大對地下水資源量的保護，從2010年開始，近10a朝陽地區地下水開采量總體低于20%，和地表水資源開發率>50%。因此在進行水資源綜合壓力指數分析時，地表水資源量屬于朝陽地區水資源壓力指數的高壓指標，2000年以后朝陽市地表水資源由于區域用水結構的變化，地表水資源壓力指數呈現遞增變化，主要是受到地表水開發利用率的影響，從朝陽各水資源分區分布情況可看出，各分區地表水資源開發率整體從東到西呈現遞減變化。而由于地下水控制力度的加大，朝陽各水資源分區地下水開采率總體可控制在4.5%-19.8%之間，和地表水開采率較為相似，總體從東到西逐步遞減，東部地下水埋深較高，因此地下水開采率較高，而西部地下水埋深較低，使得地下水開采率較低。

3.3 水資源壓力指數突變分析結果

在朝陽地區各水資源分區地表水和地下水分析的基礎上，對朝陽地區水資源承載力、水資源供需、水生態壓力指數進行分析，并綜合得到朝陽地區水壓力的綜合指數，朝陽地區各類水資源壓力指數突變分析結果，見圖1。

水資源承載力壓力指數

水資源供需壓力指數

水生態壓力指數

水壓力綜合指數

通過分析，在95%置信區間2000年為朝陽地區水資源承載能力指數的一個突變時間點，這一時期主要是受到地下水開采率遞增變化的影響，使得朝陽地區水資源承載能力出現急劇下降的變化，后期隨著地下水開采率的降低，水資源承載壓力指數遞減變化有所減緩。而水資源供需壓力指數的突變特征時間節點主要在2005年前后，這一時期由于朝陽地區地表水資源量的減少，水庫調蓄作用增強，在保障城市生活用水的前提下，水資源供需壓力指數呈現突變增加的變化，從2015年前后，朝陽地區大型水庫供水作用明顯，使得水資源供需壓力指數有所減小。朝陽地區水生態壓力指數在2000年前后出現突變特征，這主要是因為這一時期，受到工業和城市生活用水影響，水生態壓力指數呈現突變增加的變化趨勢，水生態壓力受到不同程度的影響。在水資源承載能力、水資源供需、水生態的突變分析，對朝陽地區水壓力綜合指數進行分析，綜合分析朝陽地區水壓力綜合指數主要出現2個突變時間節點，第1個時間節點主要在2000年左右，第2個突變時間點在2010年左右，通過調查分析這兩個時間點主要是因為地下水開采率的變化影響，可見地下水開采率對于朝陽地區水壓力綜合指數影響顯著。

4 結 論

1)朝陽各水資源分區地下水開采率總體可控制在4.5%-19.8%之間，和地表水開采率較為相似，總體從東到西逐步遞減，東部地下水埋深較高，因此地下水開采率較高，而西部地下水埋深較低，使得地下水開采率較低。

2)2000年以后朝陽市地表水資源由于區域用水結構的變化，地表水資源壓力指數呈現遞增變化，主要是受到地表水開發利用率的影響，從朝陽各水資源分區分布情況可看出，各分區地表水資源開發率整體從東到西呈現遞減變化。

3)朝陽地區水壓力綜合指數主要出現2個突變時間節點，第1個時間節點主要在2000年左右，第2個突變時間點在2010年左右，通過調查分析這2個時間點主要是因為地下水開采率的變化影響，可見地下水開采率對于朝陽地區水壓力綜合指數影響顯著。