陜西省水資源現(xiàn)狀評價及未來發(fā)展趨勢預(yù)測

靳姍姍，石軍孝

（陜西省水文水資源勘測中心,陜西 西安 710000）

水為人類生命之源,也是人們生產(chǎn)、生活最為依靠的主要資源之一。然而在當(dāng)今社會,隨著現(xiàn)代化和工業(yè)化水平的不斷增高,水資源問題變得日益突出。水資源的時空分布不均、污染、資源短缺、洪澇災(zāi)害等現(xiàn)象無不嚴(yán)重威脅著人民的生存與經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展[1]。

陜西省地橫跨中國黃河和長江二大流域,西部為陜北黃土高原,約占該省國土面積的百分之四十,中部為關(guān)中平原,約占該省國土面積的24%,屬暖溫帶氣候,但較為干旱少雨；西部則是秦巴山區(qū),大約占全省國土面積的36%,屬北亞熱帶氣候,夏季炎熱多雨。秦嶺以北區(qū)域耕地面積比較高,而水資源分布占比小；秦嶺以南地區(qū)土地面積占比小,而水資源分布占比大。目前陜西省的水資源分配呈現(xiàn)了巨大的空間分配不均,在此背景下,掌握水資源現(xiàn)狀及規(guī)律,評價水資源的利用現(xiàn)狀并對未來變化趨勢做出預(yù)測,對水資源的合理利用與可持續(xù)開發(fā)意義重大[2]。

1 水資源現(xiàn)狀

了解水資源情況是處理水資源關(guān)系的重要依據(jù),是科學(xué)合理利用水資源的必要前提,因此下面將從降雨資源、地表水資源、地下水資源、水資源總量四大方面,對水資源情況展開說明。

1.1 降水資源

陜西省的2020年平均降水量約為690.6 mm,折合雨水總量為1419.82 億m3,比多年平均（1956年～2000 年）降水總量1349.16 億m3增加5.2%,比2019年降水量1561.35 億m3減少0.91%。其中,黃河流域年均降水量為574.8 mm,比多年平均降水量增加8.7%,長江流域平均降水量為903.9 mm,比多年平均降水量增加1.5%。

陜西省2020 年各行政分區(qū)降水量中,韓城市、榆林市、商洛市均比多年平均降水量偏少,韓城市偏少幅度為9.9%,榆林市偏少幅度為2.2%,商洛市偏少幅度為4.3%。其余10市（區(qū)）均比多年平均降水量偏多,其中楊凌區(qū)偏多幅度最大,達(dá)43%,漢中市偏多幅度最小,僅0.4%（見圖1）。

圖1 各行政分區(qū)降水量與多年平均值對比圖

2020 年陜西省各流域及二級地區(qū)降水量中,涇河、北洛河、龍門-三門峽（直）、閉流區(qū)均較歷年平均值顯著減少,依次為12.8%、2.4%、2.2%、4.7%,其他五處均較歷年平均值不同程度偏多,渭河偏多幅度較大,達(dá)26.3%,漢江偏多幅度最小,僅0.9%（見圖2）。

圖2 各流域分區(qū)降水量與多年平均值對比圖

1.2 地表水資源

2020年陜西省地表水資源量為385.62 億m3,相應(yīng)的年徑流深度為187.6 mm,較多年人均地表水資源量396.41 億m3下降2.7%,較2019 年地表水資源量469.71 億m3下降17.9%。其中黃河流域地表水資源量為94.53億m3,比多年平均增長了4.2%；長江流域地表水資源量為291.09 億m3,比多年平均下降了4.8%。

2020年陜西各地市（區(qū)）地表水資源量中,西安市、寶雞市、咸陽市、楊凌區(qū)、渭南市、安康市等六市（區(qū)）均較歷年平均值不同程度地偏多,楊凌區(qū)偏多幅度最高為43.7%,安康市偏多幅度最少,為8.3%；其余七城市（區(qū)）均相較于常年平均不同幅度減少,商洛市的偏少幅度最大,達(dá)31.0%,西咸新區(qū)偏少幅度最小,僅3.5%（見圖3）。

圖3 各行政分區(qū)徑流深與多年平均值對比圖

2020 年陜西省各流域及二級區(qū)地表水資源量中,涇河、渭河等均較歷年平均值不同程度地偏多,渭河偏多幅度最高,達(dá)到了21.3%,而涇河偏多幅度最少,僅7.7%；其他七區(qū)均較常年平均不同程度的減少,閉流區(qū)減少幅度最高,達(dá)到了29.%,而伊洛河減少幅度最小為0.7%（見圖4）。

圖4 各流域分區(qū)徑流深與多年平均值對比圖

1.3 地下水資源量

2020 年,陜西省平原區(qū)的淺層地下水資源量53.21億m3,比上年增長了3.92 億多立方米。其中黃河流域44.28 億m3,比上年增長5.50 億m3；長江流域8.93 億m3,比上年下降1.58億m3。

2020年,陜西省山丘區(qū)地下水資源量為101.50 億m3,較上年增長3.60 億m3,其中黃河流域33.06 億m3,較上年增長5.17 億m3；長江流域68.44 億m3,比上年下降約1.57 億m3。

2020年,陜西省地下水資源量為146.71 億m3,比多年平均值增長12.2%,黃河流域地下水資源量為71.27 億m3,比多年平均值增長4.7%,長江流域地下水資源量75.44 億m3,比多年平均值增長20.3%。

1.4 水資源總量

2020年,陜西省水資源總量為419.62億 m3（包括：地表水資源量385.62 億m3,地下水資源量146.71 億m3,地下水資源與地表水資源利用重疊統(tǒng)計量112.71億m3）,比上年下降了15.3%,較多年平均值下降了0.9%。其中黃河流域水資源總量123.61億m3,比多年平均增長了6.0%,長江流域水資源總量296.01億m3,比多年平均下降約3.5%。

1.5 水資源變化趨勢分析

以2011 年～2020 年陜西省近十年度的水資源量統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),繪制降水量、地表水資源量、地下水資源量和水資源總量,隨年份的變化（見圖5）。

圖5 2011年～2020年陜西省水資源變化趨勢

從圖5可以看出,各類水資源量隨時間基本呈下降趨勢,2017年各類水資源量最大,之后一直保持下降趨勢年止2016年。2016年之后,各類水資源量呈一年增加、一年下降的波動趨勢。

2 水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

2.1 供水量

2020年,陜西省各類供水工程的總供水量為90.56 億m3,包括地表水供應(yīng)總量55.69 億m3,占總供水量的61.49%,地下水供應(yīng)總量30.92 億m3,占總供水量的34.15%,其他水源地供應(yīng)總量3.95 億m3,占總供水量的4.36%。

2020年陜西省地表水供給量中,蓄、引、提工程和人工乘載水供給量分別為23.64 億m3、23.59 億m3、8.46億m3、0.0016 億m3,分別為當(dāng)年總供水量的26.10、26.05%、9.34%、0.0018%（見圖6）。

圖6 2020年陜西省各類工程供水量對比圖

2.2 用水量

2020年,陜西省各部門的總用水量為90.56 億m3,比上年減少了1.99 億m3,下降了2.15%,當(dāng)中地表水用水量為55.69 億m3,比上年少了2.78 億m3,下降了4.75%。

2020年陜西省各部門用水量中,農(nóng)灌用水45.12 億m3,占總用水量的49.82%；林牧漁畜用水10.48 億m3,占總用水量的11.58%；工業(yè)用水10.87 億m3,占總用水量的12.00%；城鄉(xiāng)居民生活用水量13.56 億m3,占總用水量的14.97%；城鎮(zhèn)公共（包含建筑業(yè)和服務(wù)業(yè)）用水量5.33 億m3,占總用水量的5.88%；城市生態(tài)環(huán)境用水5.20 億m3,占總用水量的5.75%（見圖7）。

圖7 2020年陜西省各部門用水量對比圖

2.3 耗水量

2020年,陜西省水資源的實際消耗量為52.22億m3,年均耗水率57.66%,其中,地表水耗水量32.22億m3。

2020年陜西省各用水部門,農(nóng)業(yè)（含林牧漁畜）耗水最多,為35.60 億m3,占總耗水量的68.17%；工業(yè)耗水量4.97億m3,占總耗水量的9.52%；居民（包括城鎮(zhèn)居民和農(nóng)村居民）生活耗水量7.20 億m3,占總耗水量的13.79%；城鎮(zhèn)公共（包括建筑業(yè)和服務(wù)業(yè)）耗水量1.70億 m3,占總耗水量的3.26%；城市生態(tài)環(huán)境耗水2.75 億m3,占總耗水量的5.27%。

3 水資源供需發(fā)展預(yù)測

3.1 供水量預(yù)測

依據(jù)2011年～2020年陜西省10年間供水量數(shù)據(jù),分別采用高斯函數(shù)、玻爾茲曼函數(shù)、冪函數(shù)模型對地表水、地下水、其他水源三類供水量進(jìn)行擬合預(yù)測[3-6]（見圖8）。

圖8 不同類型供水量擬合曲線

從圖8（a）可以看出,地表水供水量從2011年～2020年呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,通過高斯函數(shù)模型擬合預(yù)測,發(fā)現(xiàn)到2025年,地表水供水量能達(dá)到54.72 億m3；到2030年,地表水供水量依舊維持在54.72 億m3左右。從圖8（b）可以看出,地下水供水量從2011年～2020 年同樣呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,通過玻爾茲曼函數(shù)模型擬合預(yù)測,發(fā)現(xiàn)到2025年,地下水供水量能達(dá)到30.9 億m3；到2030年,地下水供水量依舊維持在30.9 億m3左右。從圖8（c）可以看出,其他水源供水量從2011年～2020年呈現(xiàn)逐年增長的趨勢,通過冪函數(shù)模型進(jìn)行擬合預(yù)測,發(fā)現(xiàn)到2025年,其他水源供水量能達(dá)到6.9 億m3；到2030年,其他水源供水量能達(dá)到11.3億m3。

3.2 需水量預(yù)測

需水量包括用水量和耗水量兩部分,依據(jù)2011年～2020年陜西省10年間陜西省總用水量和總耗水量數(shù)據(jù),分別采用洛倫茲和高斯函數(shù)模型對其進(jìn)行擬合預(yù)測（見圖9）。

圖9 需水量擬合曲線

從圖9（a）可以看出,全省總用水量從2011 年～2020 年呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,通過洛倫茲函數(shù)模擬進(jìn)行擬合預(yù)測,發(fā)現(xiàn)到2025 年,總用水量能達(dá)到87.9 億m3；到2030年,總用水量能到到87.4 億m3。從圖9（b）可以看出,全省總耗水量從2011 年～2020 年呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,通過高斯函數(shù)對其進(jìn)行擬合預(yù)測,發(fā)現(xiàn)到2025 年,總耗水量能達(dá)到51.1 億m3；到2030 年,總耗水量維持在51.1 億m3左右。

比較2025 年與2030 年水資源供需發(fā)展預(yù)測結(jié)果見表1,從表中可以看出,與2025 年相比,2030 年總供水量有所增加,而總需水量有所減小。兩個年份總需水量均大于總供水量,水資源問題依然面臨較為嚴(yán)重的考驗。

表1 水資源供需發(fā)展預(yù)測結(jié)果

4 結(jié)語

以2020 年陜西省水資源的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對該年度降水資源、地表水資源、地下水資源和水資源總量變化的狀況進(jìn)行了系統(tǒng)分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),其中降水資源量最大,地表水資源量與水資源總量較為接近,略小于后者,地下水資源量最小。同時在2011 年～2020 年間,各類水資源均呈現(xiàn)波動形下降趨勢。根據(jù)水資源供需發(fā)展預(yù)測結(jié)果,未來10 年水資源需求量大于供給量,水資源問題依然較為嚴(yán)峻。