漢江流域水資源現(xiàn)狀及承載力研究

顧自強(qiáng) 高 飛 汪周園

(1.江西省上饒市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站;2.重慶市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心;3.長(zhǎng)江水利委員會(huì)漢江水文水資源勘測(cè)局)

面對(duì)復(fù)雜水資源問題，人們已認(rèn)識(shí)到必須從社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境等各方面綜合研究水資源管理問題，一些水資源管理的新的理念正為人們接受和認(rèn)可。在水資源承載力方面，我國(guó)的西北干旱地區(qū)表現(xiàn)的特別突出，韓梅運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式和投影追蹤評(píng)價(jià)模型展開了對(duì)西北地區(qū)水資源承載力的定量化評(píng)價(jià)［1］;為了解決浙江省金華市水資源缺水問題，L.H.Feng 構(gòu)建了一種基于信息擴(kuò)散理論風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型的分析方法［2］;基于多尺度評(píng)估旨在評(píng)估在不同的水資源供給和消費(fèi)之間的復(fù)雜關(guān)系的空間尺度和時(shí)間序列，它提供了一個(gè)可以使用的更合理的對(duì)評(píng)估結(jié)果的管理和監(jiān)管［3］;李工［4］和杜敏［5］等人針對(duì)目前的水資源利用現(xiàn)狀和存在的問題，提出了自己的建議和治理措施;以黃石港工業(yè)園區(qū)為例，肖悅［6］基于SD 模型的區(qū)域水資源承載力展開了研究，與此同時(shí)，針對(duì)目前中國(guó)漢江流域［7］、丹江口庫(kù)區(qū)［8］、淮河流域［9］、海拉爾河流域［10］以及灤河流域［11］的水資源利用現(xiàn)狀，等人展開了對(duì)水資源承載力的研究。

1 漢江流域概況

漢江是長(zhǎng)江中游最大的支流，發(fā)源于秦嶺南麓，漢江干流流經(jīng)陜西、湖北兩省，于武漢市注入長(zhǎng)江，干流全長(zhǎng)1577km。襄樊以上流向總體向東，襄樊以下轉(zhuǎn)向東南，支流延展于甘肅、四川、河南、重慶四省市。漢江流域面積約15.9 萬(wàn)km2，北部以秦嶺、外方山與黃河流域分界，東北以伏牛山、桐柏山構(gòu)成與淮河流域的分水嶺，西南以大巴山、荊山與嘉陵江、沮漳河為界，東南為江漢平原、與長(zhǎng)江無明顯分水界限。流域地勢(shì)西高東低，由西部的中低山區(qū)向東逐漸降至丘陵平原區(qū)，西部秦巴山地高程1000～3000m，中部南襄盆地及周緣丘陵高程在100～300m，東部江漢平原高程一般在23～40m 左右。

漢江流域的經(jīng)濟(jì)社會(huì)格局是上游經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后，中下游相對(duì)發(fā)達(dá)。2000年漢江流域地區(qū)生產(chǎn)總值(GDP)為2255 億元，工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值為3716 億元。2000年漢江流域耕地面積4900 萬(wàn)畝，占全國(guó)的2.53%;流域糧食產(chǎn)量1391 萬(wàn)t，占全國(guó)的3.0%;棉花產(chǎn)量為18.43 萬(wàn)t，占全國(guó)的4.2%;油料作物產(chǎn)量為135.68 萬(wàn)t，占全國(guó)的4.6%;農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值821 億元，占全國(guó)的5.92%。流域內(nèi)主要經(jīng)濟(jì)作物為棉花、油料作物、麻類、烤煙及桐油等。流域內(nèi)工業(yè)以機(jī)械、電力、建材工業(yè)為主體，石油、化工、紡織及汽車制造具有相當(dāng)規(guī)模，此外冶金、煤炭、煙草、電子、醫(yī)藥等工業(yè)亦具規(guī)模。2000年流域內(nèi)工業(yè)總產(chǎn)值2926 億元。

2 漢江流域水資源現(xiàn)狀

2.1 地表水資源

漢江流域多年平均降水總量為1426.6 億m2，相應(yīng)深度為897.2mm，相對(duì)于全國(guó)平均情況(平均深度為658mm)而言，屬于降水相對(duì)豐沛地區(qū)。降水深就兩個(gè)大區(qū)來看，丹江口以上為903.7mm，丹江口以下為887.5mm，即丹江口以上略大于丹江口以下;就六個(gè)小區(qū)來說，以皇莊以下1062.4mm 為最大，以唐白河790.9mm 為最小。

全流域平均年徑流量為591 億m3，其相應(yīng)深度為371.7mm，比全國(guó)平均深度284.1mm 高出87.6mm，可見相對(duì)全國(guó)平均情況而言，漢江是徑流較豐沛河流。丹江口以上平均年徑流量為411 億m3，約占全流域的70%。丹江口以下平均年徑流量為180 億m3，約占全流域的30%。

2.2 地下水資源

地下水資源評(píng)價(jià)的對(duì)象是與降水和地表水有直接水力聯(lián)系的淺層地下水，評(píng)價(jià)方法為水均衡法。漢江流域按地貌特征，分為山丘區(qū)、南襄盆地及平原區(qū)三種類型。地下水資源量估算，山丘區(qū)用總排泄量方法，平原區(qū)用總補(bǔ)給量方法，南襄盆地湖北、河南省分別用山丘區(qū)、平原區(qū)的方法。全流域地下水資源總量為190 億m3，其中丹江口以上為114 億m3，占全流域約60%。漢江流域地表水資源量為567 億m3，地下水資源量為188 億m3，兩者重復(fù)水量為172 億m3，水資源總量為583 億m3。丹江口以上水資源總量為388 億m3，占全流域的66.7%，丹江口以下水資源總量為195 億m3，占全流域的33.3%。

3 漢江流域水資源承載能力

水資源承載能力是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)可持續(xù)發(fā)展過程中各種自然資源承載力的重要組成部分，水資源短缺和缺水往往成為地區(qū)支持人口與發(fā)展的瓶頸。水資源承載能力不是無限的，當(dāng)人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)對(duì)水資源的需求超過了水資源所能提供支持的上限時(shí)，外界的影響超過了水資源系統(tǒng)維持其自身動(dòng)態(tài)平衡和抗干擾的能力，水資源系統(tǒng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的支撐也會(huì)減弱，從而造成水資源短缺和水資源的惡化。通過對(duì)漢江流域水資源承載能力進(jìn)行研究和評(píng)價(jià)，根據(jù)其變化趨勢(shì)，可對(duì)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行判斷，并進(jìn)行區(qū)域承載能力的變化趨勢(shì)分析，以獲得適于該區(qū)域具體情況的可持續(xù)發(fā)展方式。

3.1 需水預(yù)測(cè)

3.1.1 生活需水預(yù)測(cè)

預(yù)測(cè)生活需水量時(shí)，采用人均用水指標(biāo)法對(duì)城鎮(zhèn)生活需水量和農(nóng)村生活需水量分別進(jìn)行預(yù)測(cè)。漢江流域面積較大，涉及陜西、湖北、河南、重慶、四川、甘肅6 省(市)的22 個(gè)地(市、州)、80 個(gè)縣(市、區(qū))，各地的各個(gè)水平年的水利用系數(shù)、城鎮(zhèn)生活用水定額和農(nóng)村生活用水定額各不相同，先分區(qū)進(jìn)行計(jì)算，然后按流域進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，可得漢江流域規(guī)劃水平年生活需水，見表1。

3.1.2 生產(chǎn)需水預(yù)測(cè)

①農(nóng)業(yè)需水預(yù)測(cè)

農(nóng)業(yè)需水與農(nóng)業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模、供水條件、用水技術(shù)和管理水平密切相關(guān)。對(duì)農(nóng)業(yè)需水量的預(yù)測(cè)采用定額法，根據(jù)農(nóng)業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、發(fā)展面積以及用水定額的不同，分別在不同保證率下進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算。農(nóng)業(yè)需水預(yù)測(cè)分為農(nóng)田灌溉(種植業(yè))需水和林牧漁業(yè)需水兩部分，農(nóng)田灌溉需水預(yù)測(cè)又包括水田、水澆地和菜地作物的需水預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)成果見表2 和3。

②第二產(chǎn)業(yè)需水預(yù)測(cè)

工業(yè)分高用水工業(yè)、一般工業(yè)和火(核)電工業(yè)。工業(yè)需水預(yù)測(cè)涉及的因素較多，直接因素有萬(wàn)元產(chǎn)值用水量、工業(yè)用水重復(fù)率、節(jié)水工藝設(shè)備及水的價(jià)格等。在預(yù)測(cè)工業(yè)需水量時(shí)，選取萬(wàn)元產(chǎn)值用水量和工業(yè)用水重復(fù)利用率兩個(gè)綜合指標(biāo)，一般情況下，隨著重復(fù)利用率的不斷提高，萬(wàn)元產(chǎn)值用水量將不斷下降。建筑業(yè)在漢江流域的經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位，鑒于城市化進(jìn)程的加快，建筑業(yè)將在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)處于高增長(zhǎng)期。綜合工業(yè)需水預(yù)測(cè)和建筑業(yè)需水預(yù)測(cè)，可得漢江流域第二產(chǎn)業(yè)需水預(yù)測(cè)成果，見表4。

表1 漢江流域未來水平年生活需水預(yù)測(cè)

表2 漢江流域農(nóng)田灌溉需水預(yù)測(cè)

表3 漢江流域林牧漁需水預(yù)測(cè)

③第三產(chǎn)業(yè)需水預(yù)測(cè)

第三產(chǎn)業(yè)分為商飲業(yè)和服務(wù)業(yè)，依據(jù)目前的產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及在不同地區(qū)的產(chǎn)業(yè)配額，預(yù)測(cè)結(jié)果見表5。

表4 漢江流域第二產(chǎn)業(yè)需水預(yù)測(cè)

表5 漢江流域第三產(chǎn)業(yè)需水預(yù)測(cè)

3.2 可供水量預(yù)測(cè)

可供水量是指在一定開發(fā)利用水平下，不同計(jì)算水平年在不同保證率下各類工程設(shè)施提供的設(shè)計(jì)供水量?？晒┧康念A(yù)測(cè)實(shí)質(zhì)上是預(yù)計(jì)本區(qū)新增供水工程項(xiàng)目的數(shù)量、類別及其供水能力。根據(jù)漢江流域目前的實(shí)際供水能力，結(jié)合漢江流域河流水系、地形地貌、社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r及新增供水工程規(guī)劃與實(shí)施等因素，進(jìn)行未來水平年不同保證率下的可供水量預(yù)測(cè)。

根據(jù)長(zhǎng)江流域水資源綜合規(guī)劃成果，分病險(xiǎn)水庫(kù)加固改造工程、灌溉工程、在建及規(guī)劃水庫(kù)工程、在建及規(guī)劃引水工程、在建及規(guī)劃提水工程、淺層地下水開采潛力、集雨工程以及污水處理再利用工程逐項(xiàng)統(tǒng)計(jì)供水量，可得保證率P=75%下的分區(qū)可供水量預(yù)測(cè)結(jié)果，見表6。

4 漢江流域水資源承載能力估算與評(píng)價(jià)

對(duì)漢江流域各分區(qū)流域內(nèi)生產(chǎn)生活和可供水量進(jìn)行預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，采用最大可支撐人口計(jì)算模型，可得漢江流域未來水平年的水資源承載能力分析成果，漢江流域未來水平年水資源承載能力成果見表7。

根據(jù)表7 分析，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，人民的生活品質(zhì)會(huì)逐步提高，人均生活用水量將隨之有所增加;根據(jù)預(yù)測(cè)，在2000年至2030年期間，漢江流域的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)較為顯著，從而帶動(dòng)了各行業(yè)用水量的迅速上漲，因在此期間人口數(shù)量的增長(zhǎng)趨緩，所以人均GDP用水量也在不斷增加。

對(duì)漢江流域的三個(gè)分區(qū)，可承載的人口數(shù)量以丹江口以下流域最大，丹江口以上流域次之，唐白河流域最小。丹江口以上流域和唐白河流域的可承載人口數(shù)量的變化相近，均為在2010年至2020年期間，可承載人口數(shù)量增幅較大，在2020年至2030年期間增幅較小;丹江口以下流域的可承載人口數(shù)量的變化剛好與之相反。

表6 漢江流域未來規(guī)劃水平年可供水量

表7 漢江流域未來水平年水資源承載能力成果表

5 小 結(jié)

水資源可利用量是綜合規(guī)劃區(qū)域水資源的節(jié)約、保護(hù)、配置、開發(fā)、利用和治理措施的條件，又是進(jìn)行水資源承載能力分析的基礎(chǔ)。因此，也是我國(guó)水資源綜合規(guī)劃中的水資源調(diào)查評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。漢江流域作為我國(guó)南北水資源優(yōu)化配置的主要水源地，其水資源量既要滿足流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源的需求，又要滿足南水北調(diào)中線工程的調(diào)水需求，供需矛盾比較突出，因此，明確漢江流域水資源可利用量，是實(shí)現(xiàn)流域水資源優(yōu)化配置和可持續(xù)利用的前提條件。

因此，首先應(yīng)該對(duì)水資源實(shí)行統(tǒng)一管理、統(tǒng)籌規(guī)劃、綜合開發(fā)，促進(jìn)并實(shí)施資源的最優(yōu)化配置;其次是改變過去以需定供的模式，由傳統(tǒng)的供水管理轉(zhuǎn)向需水管理;最后為了保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境，在水資源配置上，建立和強(qiáng)化保障生態(tài)用水觀念，必須在保證生態(tài)環(huán)境用水的前提下，合理規(guī)劃經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水，實(shí)現(xiàn)水資源與環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

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