粵西地區多水源- 多用戶復雜體系水資源承載力研究

劉建梅，徐輝榮，徐洪軍，謝麗莉，劉 宇，鄺韻琪

(廣東省水利電力規劃勘測設計研究院有限公司，廣東 廣州 510635)

1 研究區概況

粵西地區水資源配置研究區域主要包括湛江、茂名、陽江、云浮四市，位于廣東省西部，國土面積4.04萬km2，占廣東省總面積22.5%。區域整體地勢北高南低，諸河大體自北向南入海，區域最高點為漠陽江與鑒江分水嶺的鵝凰嶂，海拔高程1337m。四市共轄23個縣(市、區)，2018年常住人口1873萬人，占廣東省總人口16.5%，城鎮化率44.2%；生產總值(GDP)8299億元，占廣東省的8.2%；耕地面積為1421萬畝，占全省耕地面積的36%。

區域人均水資源量少，開發利用程度較高，水資源供需矛盾突出?；浳鞯貐^多年平均降雨量介于1200～3000mm之間，其中云浮市、湛江市多年平均年降雨量分別為1520、1550mm，是我省年降雨量最低的兩個地級市，包含了我省降水、年徑流深“三高六低”地區里面的兩個低值區，分別為粵西雷州半島低值區、西江下游河谷地區。湛江市人均水資源量僅為1270m3，茂名市為1840m3，屬于中度缺水城市。湛江、茂名、云浮的水資源開發利用率分別達到29.4%、23.7%、21.3%，整體處于較高水平。區域內集雨面積1000km2以上的河流共7條，其中最大的河流為鑒江，現狀開發利用率27.8%，開發利用率最高的是九洲江，達到49.3%，超過國際公認的40%警戒線。研究區河流水系河短源淺，水資源短缺且地形條件受限，水庫調蓄能力不高，導致區域內旱災頻發，資源性缺水問題長期存在。

研究區四市社會經濟發展戰略地位優越?；浳餮睾Ｕ拷?、茂名、陽江三市岸線、土地、海洋、旅游等資源豐富，具有環境容量大、生態系統優、人口承載力較高、開發密度低、區域海陸兼備、地理位置優越等特點，已列入我國區域發展總體戰略的環北部灣城市群，是我國西部大開發戰略中唯一的沿海區域，同時是我國與東盟國家海上陸地均有連接的獨特區域，是廣東省“一核一帶一區”發展格局的西翼，戰略地位突出。云浮市位于粵北城鎮群培育區和粵西城鎮群交界，是珠三角與粵西北、大西南乃至東盟地區溝通聯系的咽喉與要塞，是珠江—西江經濟帶、粵桂黔高鐵經濟帶的重要節點城市，是廣佛肇清云韶經濟圈一體化發展的重要組成部分[1- 2]。

2 粵西地區水資源承載力分析技術路線及方法

2.1 粵西地區規劃供水水源工程布局

根據湛江、茂名、陽江、云浮市供水工程現狀及規劃，結合本地水資源特點及2035年需求分布，擬定規劃供水布局。充分利用水庫調蓄，引提補水，形成“蓄引提結合、長藤結瓜”的多水源-多用戶交叉互補的粵西地區供水保障體系。湛江市以九洲江、鑒江、南渡河為主水源形成九洲江及雷州半島供水系統，分為九洲江供水區、鑒江供水區和南渡河及南部供水區。茂名市以鑒江、儒洞河、黃華江為主水源形成鑒江及沿海諸河供水系統，懷鄉引水工程將西江上游黃華江水源引至鑒江上游供信宜用水，因此茂名市分為鑒江供水區、沿海供水區和西江-鑒江聯合供水區。陽江市以漠陽江、儒洞河等為主水源形成漠陽江及沿海諸河供水系統，分為漠陽江供水區和沿海供水區。云浮市沿西江分布，以西江為主要水源形成西江供水系統，分為西江供水區、羅定江供水區、新興江供水區。詳見表1。

表1 粵西地區規劃供水布局

圖1 研究區多年平均降雨量、徑流深情況示意圖

2.2 研究區水源-用戶供需關系梳理

對研究區的水源-用戶建立拓樸關系圖，將水源(九洲江、南渡河、鑒江、漠陽江、羅定江、新興江等主要河流水系)、各主要供水工程(含大中型及重要小型蓄水工程136座、主要引提調水工程68座、分散概化工程等)、取水口及各用水戶(含城鄉供水、灌溉、生態等269個)概化為節點，形成“水資源配置網絡節點圖”(如圖2所示)。

圖2 研究區水資源配置網絡節點示意圖

2.3 模型構建

建模平臺選用MIKE BASIN[3]，該軟件相較于其他水資源配置模型具有計算速度快、建模相對容易、伸縮性好、普適性強等優點，克服了傳統計算方法中，區域水資源配置分區概化造成的水源與用戶不匹配，從而導致的可供水量偏大、無法客觀反應缺水狀況等問題。在多水源-多用戶交叉運行的復雜供水體系水資源配置中具有很大的優勢，對多水源用戶設置供水水源的優先次序，對多用戶的水源設置不同用戶的優先次序，從而對區域的水資源配置起到聯合調度的基本方案，目前應用在國內很多區域水資源配置中[4- 9]。

2.4 承載力模擬

本研究主要采用系統分析法[3，10]，基于區域水資源與經濟社會發展布局時空匹配情況，模擬該區域水資源承載力。采用現狀基準年2018年，對水源工程、輸水工程有關參數進行率定及驗證。各灌區農業灌溉保證率按照原設計標準采用75%～90%，生活工業保證率按97%。來水序列分析采用1956—2016年實測水文資料，需水預測基于用水總量紅線指標約束下的社會發展情況，參考相關區域發展規劃、城市總體規劃以及工業園區建設現狀及規劃等，在“節水優先、生態優先”前提下，預測研究區需水量及其空間分布，模擬2035年粵西地區的水資源承載力?；浳鞯貐^水資源承載力分析技術路線如圖3所示。

圖3 研究區水資源配置模型構建技術路線

3 粵西地區2035年水資源承載力分析

充分考慮現狀工程的供水能力、挖潛及規劃供水工程的供水能力，在2035年的需水條件下，粵西地區四市規劃供水體系多年平均總需水量88.8億m3，可供水量74.2億m3，總缺水量14.6億m3，缺水率16.5%。各市供水分區2035年供需平衡情況見表2。

表2 研究區2035年各供水片區供需平衡成果表 單位：億m3

湛江市2035年多年平均需水量為30.5億m3，可供水量為23.3億m3，多年平均缺水量為7.2億m3，缺水率23.5%，缺水區域主要分布在九洲江供水區、南渡河及南部供水區。九洲江是湛江雷州半島重要水源，由鶴地水庫調蓄保障九洲江生態流量和承擔雷州青年運河灌區146.6萬畝灌溉任務，可供水量極其有限，九洲江下游生態控制斷面缸瓦窯的生態基流月保證率為84%。南渡河及以南區域是我省水資源最為貧乏的區域之一，資源性缺水導致地表可供水量微乎其微，長期開采深層地下水彌補供水不足，但光熱資源豐富，農業發展潛力大。多年來地下水局部超采嚴重、深層地下水開采量大，需盡快退減。因此，湛江市作為省域副中心城市及粵西沿海經濟帶重要增長極，社會經濟保持較快發展的同時，水資源供需矛盾將進一步加劇。

茂名市2035年多年平均需水量為29.6億m3，可供水量為24.3億m3，多年平均缺水量為5.2億m3，缺水率17.7%。缺水問題比較突出的是鑒江供水區及沿海供水區，主要是市轄區的茂南區、電白區。鑒江供水區水源主要來自高州水庫和鑒江梯級，除城鄉供水外，還需保障高州灌區118萬畝的農田灌溉，灌溉任務較重，隨著經濟社會進一步發展，鑒江供水區生活工業需水逐步增加，供需矛盾逐漸凸顯。沿海供水區水源均為沿海小河，資源性缺水嚴重，通過實施水東灣引羅工程、濱海新區供水工程，提高本地資源開發利用率。農業灌溉及河道生態用水均存在被擠占現象，加上近年茂名市人口增加快、產業集聚效應明顯，亟需尋找外調水源支撐區域發展。西江-鑒江聯合供水區的信宜市缺水比例超過10%，但總缺水量不大，可通過加大節水力度、恢復信宜懷鄉引水工程設計規模、適度加大區域內水資源開發力度，并在分散地區輔以一定的地下水，滿足信宜市用水需求。

陽江市2035年多年平均需水量為14.4億m3，可供水量為13.5億m3，多年平均缺水量為1億m3，缺水率6.8%。缺水區域主要分布在沿海，以陽西縣缺水情況最為突出。陽西縣主要供水水源為儒洞河、豐頭河等，河流短淺，水資源利用條件較差，區域內農業灌溉任務較重。

云浮市2035年多年平均需水量為14.3億m3，可供水量為13.1億m3，多年平均缺水量為1.2億m3，缺水率8.6%。云浮市缺水區域主要在云安區和羅定市，位于羅定江中上游或漠陽江上游，集雨面積小，地勢較高。羅定市及周邊鄉鎮由羅定江上游引水入金銀河水庫供水，人口較為集中且隨著社會經濟的進一步發展，缺水矛盾將日益突出。

4 結論

(1)研究區地處環北部灣城市群，是廣東省“一核一帶一區”發展新格局的重要經濟增長極。區域內工業生活擠占農業、河道生態用水等現象日益凸顯，退減超采地下水、深層地下水，優先保障農業、河道生態用水后，粵西地區水資源承載力無法滿足區域2035年社會經濟發展需要，亟需解決資源性缺水問題。

(2)研究區是廣東省重要的糧食生產基地、果蔬生產集中地以及茶葉、藥材、花卉等熱帶、亞熱帶特色農業的發展重點區域，有限的水資源肩負省內兩大灌區雷州青年運河灌區、高州灌區的灌溉保障，以占全省20.4%的水資源量支撐36%的耕地、近30%的稻谷產量，農業需水量大，資源性缺水問題導致旱災頻發，嚴重影響粵西地區農業穩產增產。

(3)利用MIKE BASIN平臺構建粵西地區水資源配置模型，基于研究區水源-用戶空間拓撲關系，可以減少傳統水資源配置方法分區工程打捆概化計算導致的誤差。還可以隨著工作深度的要求，繼續細化水源工程與用戶以利于工程項目不同設計階段成果銜接，具有可拓展、效率高、設計成果可積累、易傳承等優勢，可作為區域水資源配置工程前期工作的有力工具之一。

(4)針對區域2035年水資源承載力不足問題，有必要進一步深入剖析并研究對策，利用跨流域調水、區域水資源優化配置、建立水資源管控體系等措施[11]，從“控需”和“優配”兩個途徑逐步提高水資源承載力[12]，促進水資源時空調配與區域經濟發展布局均衡。