山東省三大流域水資源與水環(huán)境狀況分析研究

周長春，滑永勝，游素文，李 敏，張翠翠，叢文翠

（曲阜師范大學(xué)地理與旅游學(xué)院，山東日照276826）

山東省地跨三大流域或四大流域。三大流域是指淮河流域、黃河流域和海河流域。四大流域是指把淮河流域分為兩部分，分為淮河流域和山東半島流域［1］。在水資源和水環(huán)境統(tǒng)計上，山東半島流域數(shù)據(jù)通常被歸類到淮河流域統(tǒng)計。因此，山東省通常被劃分為三大流域。

黃河、淮河、海河流域人均水資源量只有462m3，是全國平均水平的五分之一，僅為世界平均水平的十六分之一。根據(jù)1993年國際人口會議提出并經(jīng)1996年國際自然資源協(xié)會認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)一個地區(qū)水資源開發(fā)率大于50%而人均水資源量小于500m3時，屬于嚴(yán)重缺水地區(qū)。按此定義，2000年黃河流域人均633m3，但開發(fā)率達(dá)67%；淮河流域人均478m3，開發(fā)率達(dá)59%；海河流域人均292m3，開發(fā)率達(dá)94%；均屬于嚴(yán)重缺水地區(qū)［2］。

山東省各流域不僅嚴(yán)重缺水，水污染也比較嚴(yán)重。以山東半島為例，2013年，全年期評價河長3711km，其中，水質(zhì)已受到污染的Ⅳ類水質(zhì)河長為559km，占15．1%；水質(zhì)受到較重污染的Ⅴ類水質(zhì)河長為119km，占3．2%；水質(zhì)受到嚴(yán)重污染的劣Ⅴ類水質(zhì)河長為1467km，占44．4%［3］。

綜上所述，山東省各流域目前水資源利用存在的主要問題是水資源短缺和水環(huán)境惡化。因此，如何節(jié)約利用有效的水資源，切實做好水環(huán)境保護(hù)工作，以水資源的可持續(xù)利用保障山東省各流域社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，是迫切需要解決的問題。

1 山東省各流域水資源狀況

為更清晰說明山東省各流域水資源狀況，需要解釋一下幾個名詞區(qū)別。取水量是指直接從江河、湖泊或者地下通過工程或人工措施獲得的水量，通常包括蓄水、引水、提水、調(diào)水等。供水量是指各種水源工程為用戶提供的包括輸水損失在內(nèi)的毛供水量。用水量是指用水戶所使用的水量，通常是由供水單位提供，也可以是由用水戶直接從江河、湖泊、水庫（塘）或地下取水獲得。耗水量是指用水過程中所消耗的、不可回收利用的凈用水量。一般來說，取水量≥供水量，取水量≥用水量。

1．1 淮河流域

1．1．1 降雨量

1997—2013年山東省淮河流域平均降水量為673．13mm，總體呈緩慢增加趨勢，變差系數(shù)CV＝0．17（圖 1）。2002 年 的 降 水 量 最 少，為465．9mm；2003年降水量最多，為871．8mm。

1．1．2 水資源量

淮河流域水資源情況如圖2所示。

圖1 1997—2013年山東省淮河流域降水量

圖2 1997—2013年山東省淮河流域地表水資源量、地下水資源量和水資源總量

由圖2可知，1997—2013年，淮河流域平均地表水資源量為79．31億m3，總體呈現(xiàn)緩慢上升趨勢，變差系數(shù)CV＝0．39，年際波動較大。地表水資源量與降水量的相關(guān)系數(shù)為0．952，在0．01水平上顯著相關(guān)。地下水資源量為55．84億m3，少于多年平均地表水資源量，變差系數(shù)CV＝0．27，年際波動較大。地下水資源量與降水量和地表水資源量的相關(guān)系數(shù)分別是0．958和0．88，相關(guān)程度較高。受降水、地表水補(bǔ)給的影響，地下水也呈現(xiàn)緩慢上升的總體趨勢。水資源總量為106．09億m3，變差系數(shù)CV＝0．33，年際波動較大。水資源總量與降水量、地表水資源量和地下水資源量的相關(guān)系數(shù)分別是0．976、0．995和0．92，相關(guān)性極強(qiáng)。由于地表水資源量和地下水資源量總體都呈緩慢上升趨勢，因此水資源總量總體也呈緩慢增加趨勢。

1．1．3 供用水分析

（1）供水分析

淮河流域供水情況詳見圖3。

由圖3可知，1997—2013年地表水供水量均值是35．37億m3，占總供水量的48%，變差系數(shù)CV＝0．11，年際變化較小。地表水供水量總體呈大“U”字型，趨勢線較為平穩(wěn)。地下水供水量均值是37．89億m3，占總供水量的50%，比地表水供水量略多，變差系數(shù)CV＝0．22，總體呈現(xiàn)下降趨勢。其它方式供水量包括污水處理回用、集雨工程供水量等，多年均值是1．27億m3，占總供水量的2%，總體呈現(xiàn)增加趨勢。變差系數(shù)CV＝0．64，年際變化較大?？偣┧康钠骄凳?4．36億m3，變差系數(shù)CV＝0．13，年際波動較小?？偣┧颗c地下水供水量的相關(guān)系數(shù)為0．892，受地下水供水量影響較大，與地下水供水量總體趨勢一致，呈減少趨勢。

圖3 1997—2013年山東省淮河流域地表水、地下水，其它方式和總供水量

（2）用水分析

淮河流域用水情況如圖4。

由圖4可知，1997—2013年農(nóng)業(yè)用水量均值是42．14億m3，占總用水量的55%，變差系數(shù)CV＝0．24。農(nóng)業(yè)用水量與地下水供水量、總供水量顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0．974和0．914。因此，農(nóng)業(yè)用水量的減少主要原因在于地下水供水量和總供水量的降低。工業(yè)用水量均值是14．02億m3，占總用水量的18%，變差系數(shù)CV＝0．24。工業(yè)用水量與地下水供水量、總供水量的相關(guān)系數(shù)為0．817和0．942，相關(guān)性較強(qiáng)，說明工業(yè)用水量主要受總供水量和地下水供水量影響，總體呈減少趨勢。生活用水量均值是10．12億m3，占總用水量的13%，變差系數(shù)CV＝0．12。生活用水量與地表水供水量相關(guān)性較強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)為0．838，說明生活用水量主要受地表水供水量影響，呈現(xiàn)平穩(wěn)趨勢。其它用水量自2003年開始統(tǒng)計，主要包括林牧漁畜，城鎮(zhèn)公共，生態(tài)環(huán)境等用水量。2003—2013年其它用水量均值為10．53億m3，大約占總用水量的14%，變差系數(shù)CV＝0．75。其它用水量與相應(yīng)年份地表水供水量相關(guān)性較強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)分別為0．916，說明其它用水量主要受相應(yīng)年份地表水供水影響。1997—2013年總用水量均值是73．7億m3，比總供水量略少，說明供水有剩余。總用水量與總供水量的相關(guān)系數(shù)是0．987，相關(guān)性極強(qiáng)，變差系數(shù)CV＝0．12，年際變化較小。

圖4 1997—2013年山東省淮河流域農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活、其它和總用水量

1．2 黃河流域

山東省黃河流域雖然占山東省面積較小，但作用巨大。正常年份，山東省從黃河引水為70億m3。黃河流域水資源公報沒有單獨計算山東省黃河流域降雨量、地表水資源量、地下水資源量和水資源總量，因此，本文僅對地表水和地下水取水量以及地表水和地下水耗水量進(jìn)行了分析。數(shù)據(jù)來自1998—2012年黃河流域水資源公報［4］。

1．2．1 地表水取水量和耗水量

（1）總地表水取水量和耗水量

1998—2012年山東省黃河流域總地表水取水量均值是72．03億m3，多于正常年份所分配的70億m3，變差系數(shù)CV＝0．15，年際變化較小，取水量較為穩(wěn)定，總體呈現(xiàn)緩慢增加趨勢?？偟乇硭乃烤凳?0．88億m3，低于總地表水取水量，總體呈緩慢增加趨勢，變差系數(shù)CV＝0．16，年際變化較小?？偟乇硭乃颗c總地表水取水量高度相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為1．000，在0．01水平上顯著相關(guān)。

（2）農(nóng)業(yè)地表水取水量和耗水量

1998—2012年山東省黃河流域農(nóng)業(yè)地表水取水量均值是62．87億m3，占地表水總?cè)∷康?7%，總體呈現(xiàn)緩慢降低趨勢，變差系數(shù)CV＝0．19，與總?cè)∷康南嚓P(guān)系數(shù)為0．943，在0．01水平上顯著相關(guān)，說明黃河取水主要用于農(nóng)業(yè)灌溉。農(nóng)業(yè)地表水耗水量均值是62．06億m3，略低于農(nóng)業(yè)地表水取水量，占總地表水耗水量的88%，變差系數(shù)CV＝0．19，總體呈現(xiàn)緩慢降低趨勢。與總耗水量的相關(guān)系數(shù)0．948，在0．01水平上顯著相關(guān)。與總地表水取水量的相關(guān)系數(shù)為0．942，在0．01水平上顯著相關(guān)。與農(nóng)業(yè)地表水取水量相關(guān)系數(shù)為1．000，在0．01水平上顯著相關(guān)。

（3）工業(yè)地表水取水量和耗水量

1998—2012年山東省黃河流域工業(yè)地表水取水量均值是4．95億 m3，占地表水總?cè)∷康?%，變差系數(shù)CV＝0．37，波動較大。工業(yè)取水量基本呈遞增趨勢。工業(yè)地表水耗水量均值是4．74億m3，占地表水總耗水量的7%，變差系數(shù)CV＝0．36，波動較大。工業(yè)地表水耗水量基本呈現(xiàn)增加趨勢，與工業(yè)地表水耗水量相關(guān)系數(shù)為1．000，在0．01水平上顯著相關(guān)。

（4）城鎮(zhèn)生活地表水取水量和耗水量

1998—2012年山東省黃河流域城鎮(zhèn)生活地表水取水量均值是3．26億m3，占地表水總?cè)∷康?%，變差系數(shù)CV＝0．45，波動較大。與工業(yè)取水量的相關(guān)系數(shù)為0．959，且在0．01水平上顯著相關(guān)。城鎮(zhèn)生活地表水取水量總體呈現(xiàn)增加趨勢。城鎮(zhèn)生活地表水耗水量均值是3．16億m3，占總地表水耗水量的4%，變差系數(shù)CV＝0．44，波動較大。與城鎮(zhèn)生活地表水取水量的相關(guān)系數(shù)為1．000，且在0．01水平上顯著相關(guān)。與城鎮(zhèn)生活地下水取水量的相關(guān)系數(shù)為0．906，在0．01水平上顯著相關(guān)。城鎮(zhèn)生活地表水耗水量總體呈現(xiàn)增加趨勢。

（5）農(nóng)村人畜地表水取水量和耗水量

1998—2012年山東省黃河流域農(nóng)村人畜地表水取水量均值是0．96億m3，占地表水總?cè)∷康?%，變差系數(shù)CV＝0．96，波動極大，總體呈現(xiàn)增加趨勢。農(nóng)村人畜地表水耗水量均值是0．93億m3，占地表水總耗水量的1%，總體呈現(xiàn)波動增加趨勢，變差系數(shù)CV＝0．97，波動極大。與農(nóng)村人畜地表水取水量的相關(guān)系數(shù)為0．998，在0．01水平上顯著相關(guān)。

1．2．2 地下水取水量和耗水量

（1）總地下水取水量和耗水量

1998—2012年山東省黃河流域總地下水取水量均值是10．88億m3，遠(yuǎn)低于地表水取水量，變差系數(shù)CV＝0．20。地下水取水量總體呈現(xiàn)下降趨勢，這可能與黃河流域部分地區(qū)地下水埋深增加有關(guān)?？偟叵滤乃烤凳?．77億m3，遠(yuǎn)低于總地下水取水量，與其趨勢一致，總體呈現(xiàn)下降趨勢，變差系數(shù)CV＝0．18。與地下水總?cè)∷康南嚓P(guān)系數(shù)為0．987，且在0．01水平上顯著相關(guān)。

（2）農(nóng)業(yè)地下水取水量和耗水量

1998—2012年山東省黃河流域農(nóng)業(yè)地下水取水量均值是7．06億m3，占總地下水取水量的65%，變差系數(shù)CV＝0．13，與總地下水取水量的相關(guān)系數(shù)為0．799，在0．01水平上顯著相關(guān)。農(nóng)業(yè)地下水取水量與地下水總?cè)∷孔兓厔莼疽恢拢渤蕼p少趨勢。農(nóng)業(yè)地下水耗水量均值是5．76億m3，占總地下水耗水量的75%，變差系數(shù)CV＝0．13，低于農(nóng)業(yè)地下水取水量，與其相關(guān)系數(shù)為0．999，在0．01水平上顯著相關(guān)。農(nóng)業(yè)地下水耗水量與農(nóng)業(yè)地下水取水量變化趨勢基本一致。

（3）工業(yè)地下水取水量和耗水量

1998—2012年山東省黃河流域工業(yè)地下水取水量均值是2．18億m3，占總地下水取水量的20%，總體呈現(xiàn)減少趨勢，變差系數(shù)CV＝0．63，波動較大。工業(yè)地下水耗水量均值是0．96億m3，占總地下水耗水量的12%，變差系數(shù)CV＝0．58，波動較大。工業(yè)地下水耗水量低于工業(yè)地下水取水量，相關(guān)系數(shù)為0．944，在0．01水平上顯著相關(guān)，與其變化趨勢相一致，總體呈現(xiàn)減少趨勢。

（4）城鎮(zhèn)生活地下水取水量

1998—2012年山東省黃河流域城鎮(zhèn)生活地下水取水量均值是1．17億m3，占總?cè)∷康?1%，變差系數(shù)CV＝0．39，波動較大。與城鎮(zhèn)生活地表水取水量一樣，城鎮(zhèn)生活地下水取水量總體也呈現(xiàn)增加趨勢，相關(guān)系數(shù)0．909，在0．01水平上顯著相關(guān)。城鎮(zhèn)生活地下水耗水量均值是0．65億m3，占總地下水耗水量的8%，變差系數(shù)CV＝0．49，波動較大。城鎮(zhèn)生活地下水耗水量低于城鎮(zhèn)生活地下水取水量，相關(guān)系數(shù)是0．976，在0．01水平上顯著相關(guān)。

（5）農(nóng)村人畜地下水取水量和耗水量

1998—2012年山東省黃河流域農(nóng)村人畜地下水取水量均值是0．46億m3，占總地下水取水量的4%，變差系數(shù)CV＝1．37，波動極大，總體呈下降趨勢。與地表水取水量對比可以看出，兩者取水量正好互補(bǔ)，地下水取水量少的年份，地表水取水量較多。但2003年無論地下水取水量還是地表水取水量都較少。農(nóng)村人畜地下水耗水量均值是0．40億m3，占總地下水耗水量的5%，變差系數(shù)CV＝1．42，波動極大，總體呈下降趨勢。農(nóng)村人畜地下水耗水量接近取水量，相關(guān)系數(shù)是0．993，在0．01水平上顯著相關(guān)。

1．3 海河流域

海河流域水資源狀況分析如淮河流域，數(shù)據(jù)來自1998—2012年海河流域水資源公報［5］。

1．3．1 降雨量

1998—2012年海河流域平均降水量為173．84億m3，變差系數(shù)CV＝0．23。從數(shù)據(jù)來看，降水大致5～6a一個短周期變化，近年來降水有所增多。總體呈現(xiàn)緩慢增加趨勢（圖5）。

圖5 1998—2012年山東省海河流域降水量、地表水資源量、地下水資源量和水資源總量

1．3．2 水資源量

1998—2012年，山東省海河流域平均地表水資源量為14．94億m3，變差系數(shù)CV＝0．85。地表水資源量較少且波動較大，供給不夠穩(wěn)定，總體呈現(xiàn)增加趨勢（圖5）。地表水資源量大致5～6a一個短周期變化。與降水量的相關(guān)系數(shù)為0．842，在0．01水平上顯著相關(guān)。平均地下水資源量為29．47億m3，變差系數(shù)CV＝0．3。相對于地表水資源量，地下水資源量較大且波動較小，供給較為穩(wěn)定。地下水資源量總體也呈現(xiàn)增加趨勢，也大致5～6a一個短周期變化（圖5）。與降水量的相關(guān)系數(shù)為0．968，在0．01水平上顯著相關(guān)。相對于地表水資源量，地下水資源量與降雨量的關(guān)系更為密切。與地表水的相關(guān)系數(shù)為0．817，且在0．01水平上也顯著相關(guān)。水資源總量為38．21億 m3，變差系數(shù)CV＝0．54，波動較大。水資源總量總體呈現(xiàn)上升趨勢，也大致5～6a一個短周期變化（圖5）。與降水量的相關(guān)系數(shù)為0．939，在0．01水平上顯著相關(guān)。與地表水資源量的相關(guān)系數(shù)為0．967，且在0．01水平上顯著相關(guān)。與地下水資源量的相關(guān)系數(shù)為0．861，且在0．01水平上顯著相關(guān)。

1．3．3 供用水分析

（1）供水分析

淮河流域供水情況詳見圖6。

由圖6可知，1998—2012年，總供水量的均值是63．99億m3，變差系數(shù)CV＝0．10，年際波動較小。總供水量基本呈現(xiàn)逐年降低趨勢。地表水供水量均值是42．45億m3，占總供水量的66%，變差系數(shù)CV＝0．11，年際變化較小。地表水供水量總體呈現(xiàn)波動降低趨勢，與總供水量的相關(guān)系數(shù)為0．857，且在0．01水平上顯著相關(guān)。地下水供水量均值是21．18億m3，占總供水量的33%，變差系數(shù)CV＝0．16。地下水供水量總體呈下降趨勢，這可能與海河流域地下水埋深增加有關(guān)。與總供水量的相關(guān)系數(shù)為0．626，在0．05水平上顯著相關(guān)。其它水源供水量包括污水處理回用、集雨工程和海水淡化供水量等。其它水源供水量均值是0．36億m3，占總供水量的1%，變差系數(shù)CV＝0．55，年際變化較大，說明供水極不穩(wěn)定?？傮w呈現(xiàn)緩慢增加趨勢。

圖6 1998—2012年山東省海河流域總供水量、地表水供水量、地下水供水量和其它水源供水量

（2）用水分析

海河流域用水情況如圖7。

由圖7可知，1998—2012年總用水量均值是63．55億m3，略低于總供水量，變差系數(shù)CV＝0．09，年際變化較小。和總供水量的變化趨勢基本一致，總體呈現(xiàn)降低趨勢。總用水量與總供水量的相關(guān)系數(shù)是0．988，在0．01水平上顯著相關(guān)。2001年后，總用水量與總供水量一致，即供水沒有剩余，說明用水非常緊張。農(nóng)業(yè)用水量年均值是51．74億m3，占總用水量的82%，變差系數(shù)CV＝0．09，波動較小，總體呈現(xiàn)降低趨勢。農(nóng)業(yè)用水量與總用水量、總供水量的相關(guān)系數(shù)分別為0．972和0．950，在0．01水平上顯著相關(guān)。工業(yè)用水量均值是5．53億m3，占總用水量的9%，變差系數(shù)CV＝0．36，波動較大，總體呈現(xiàn)降低趨勢。生活用水量均值是5．28億m3，占總用水量的8%，變差系數(shù)CV＝0．12，波動較小，總體呈現(xiàn)增加趨勢。生態(tài)環(huán)境用水量均值是0．48億m3，占總用水量的1%，變差系數(shù)CV＝0．32，總體呈現(xiàn)增加趨勢。

圖7 1998—2012年山東省海河流域總用水量、農(nóng)業(yè)用水量、工業(yè)用水量、生活用水量和生態(tài)環(huán)境用水量

2 山東省各流域水環(huán)境狀況

2．1 淮河流域

2007—2013年，山東省淮河流域水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率基本相差不大，7a平均達(dá)標(biāo)率46．99%，變差系數(shù)CV＝0．08，波動較?。▓D8）。水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率低于50%，說明水污染和水體富營養(yǎng)化較為嚴(yán)重。

2．2 黃河流域

除2007年外，2008—2010年山東黃河流域水質(zhì)達(dá)標(biāo)率呈現(xiàn)降低趨勢，2010—2013年呈現(xiàn)增加趨勢。7a平均水質(zhì)達(dá)標(biāo)率45．91%，稍低于淮河流域平均水質(zhì)達(dá)標(biāo)率，說明黃河流域水污染和水體富營養(yǎng)化比淮河流域略微嚴(yán)重。變差系數(shù)CV＝0．32，波動較大（圖8）。

2．3 海河流域

山東三大流域當(dāng)中，海河流域水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率最低，7a平均水質(zhì)達(dá)標(biāo)率7．2%，污染最為嚴(yán)重。變差系數(shù)CV＝1．31，波動極大（圖8）。

由于山東省降水量是由東南沿海向西北內(nèi)陸逐漸降低，因此，隨著降水量的減少，從淮河流域、黃河流域到海河流域，也就是由南至北，水質(zhì)污染越來越嚴(yán)重。

圖8 2007—2013年山東省淮河、黃河和海河流域水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率

3 結(jié) 論

（1）受降水總體增加的影響，淮河流域1997—2013年地表水資源量、地下水資源量以及水資源總量總體呈現(xiàn)緩慢上升趨勢。然而，總供水量和總用水量總體卻呈現(xiàn)減少趨勢。地下水供水量占總供水量的50%，略高于地表水供水量的48%，其它方式供水量僅占2%。用水量中，最大的是農(nóng)業(yè)用水量為55%，其次為工業(yè)用水量占18%，再次為其它用水量占14%，生活用水量最少占13%?？傆盟勘瓤偣┧柯陨?，說明供水有余力。

（2）黃河流域地表水取水量狀況決定了地表水耗水量狀況，地下水取水量決定了地下水耗水量狀況。多年平均地表水取水量高于黃河水利委員會正常年份所分配的70億m3。無論地表水取水量還是地下水取水量，都大于地表水耗水量或地下水耗水量，說明取水有剩余。

（3）海河流域降雨量、地表水資源量、地下水資源量和水資源總量總體均呈現(xiàn)增加趨勢，且存在一個5～6a短周期變化。總供水量和總用水量基本呈現(xiàn)逐年降低趨勢。2001年后，總用水量與總供水量一致，即供水沒有剩余，說明用水非常緊張。

（4）山東省由南向北，隨著降水量的減少，水功能區(qū)水質(zhì)污染越來越嚴(yán)重。

本文擬通過廣泛宣傳，增強(qiáng)各級政府、企業(yè)和公眾對水資源保護(hù)的責(zé)任心和法制觀念，充分認(rèn)識水資源的危機(jī)性和水污染的嚴(yán)重危害性。樹立節(jié)水意識，從我做起，促使公眾自覺保護(hù)水資源，節(jié)約用水，減少污染，以實現(xiàn)山東省各流域水資源與社會經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

［1］郝真．山東省水資源優(yōu)化配置研究［D］．濟(jì)南：山東師范大學(xué)，2011（4）：14．

［2］汪易森．南水北調(diào)－解決北方缺水的唯一途徑［J］．中國國家地理，2005（3）：80－83．

［3］淮河水利委員會．淮河流域水資源公報（1997—2013）［EB／OL］． （1998—2014）［2015－07－10］，http：／／www．hrc．gov．cn／smodel？model＝00000000000000006576＆folder＝2089．

［4］黃河水利委員會．黃河流域水資源公報（1998—2012）［EB／OL］．（1999—2013）［2015－07－10］，http：／／www．yellowriver．gov．cn／other／hhgb／．

［5］海河水利委員會．海河流域水資源公報（1998—2012）［EB／OL］．（1999—2013）［2015－07－10］，http：／／www．hwcc．gov．cn／hwcc／wwgj／xxgb／．

［6］山東省水利廳．山東省水資源公報（2007—2013）［EB／OL］．（2008—2014）［2015－07－10］，http：／／www．sdwr．gov．cn／zwgk／szygb／．