人口及下墊面變化對(duì)漳河上游流域取用水量影響研究

楊云霄，宿　輝，魯冠華，曹文杰，段　宇，黃　順，馬　飛

（1.河北工程大學(xué)水電學(xué)院，河北 邯鄲　056002；2.海河水利委員會(huì)漳河上游管理局，河北 邯鄲　056006）

人口及下墊面變化對(duì)漳河上游流域取用水量影響研究

楊云霄1，宿輝1，魯冠華2，曹文杰1，段宇1，黃順1，馬飛1

（1.河北工程大學(xué)水電學(xué)院，河北 邯鄲056002；2.海河水利委員會(huì)漳河上游管理局，河北 邯鄲056006）

摘 要：運(yùn)用遙感和GIS技術(shù)，獲取漳河上游流域1993、2006和2010年3個(gè)時(shí)相的土地利用分類圖，對(duì)漳河上游流域下墊面特征及動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了分析，并結(jié)合近10年的人口變化情況，研究?jī)烧咦兓厔?shì)與取用水量變化之間的影響關(guān)系，結(jié)果表明：耕地面積變化的趨勢(shì)與農(nóng)田灌溉用水量的變化趨勢(shì)大致相同，人口數(shù)量增長(zhǎng)及城市化的提高是影響生活用水量變化的主要因素。

關(guān)鍵詞：人口；下墊面；取用水；變化分析；漳河上游

漳河流域?qū)傥覈?guó)水資源最短缺的地區(qū)之一。近年來(lái)，由于自然降雨減少、人類活動(dòng)加劇、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展迅速，水資源供需矛盾進(jìn)一步加劇。在人口密集的地區(qū)，人類活動(dòng)會(huì)消耗大量的水資源，并改變下墊面條件，如何科學(xué)地評(píng)估人類活動(dòng)對(duì)水資源開(kāi)發(fā)利用的影響已成為國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的研究焦點(diǎn)。通過(guò)對(duì)流域內(nèi)人口及取用水的變化進(jìn)行實(shí)地調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析，同時(shí)運(yùn)用遙感技術(shù)對(duì)流域下墊面變化規(guī)律進(jìn)行對(duì)比分析，揭示人口及下墊面變化對(duì)流域內(nèi)取用水量的影響，科學(xué)評(píng)估未來(lái)漳河上游水資源利用變化情勢(shì)，為漳河上游水資源合理開(kāi)發(fā)利用和科學(xué)配置提供基礎(chǔ)技術(shù)支撐。

1　漳河上游流域人口變化情況

漳河上游流域1980年總?cè)丝?50.9萬(wàn)人，其中城鎮(zhèn)人口58.1萬(wàn)人、占總?cè)丝诘?6.6%。1990年總?cè)丝?89.9萬(wàn)人，其中城鎮(zhèn)人口72.7萬(wàn)人、占總?cè)丝诘?8.6%。2000年總?cè)丝?18.8萬(wàn)人，其中城鎮(zhèn)人口約105.5萬(wàn)人，占總?cè)丝诘?5.2%；山西省337.9萬(wàn)人，河北省58.9萬(wàn)人，河南省22.0萬(wàn)人。截至2010年底，漳河上游總?cè)丝诩s465.2萬(wàn)人，其中城鎮(zhèn)人口約142.4萬(wàn)人，占總?cè)丝诘?0.6%；山西省376.7萬(wàn)人，河北省64.4萬(wàn)人，河南省24.1萬(wàn)人，見(jiàn)表1。對(duì)比來(lái)看，1980—2010年總?cè)丝跀?shù)逐步增加，但人口自然增長(zhǎng)率已呈下降趨勢(shì)，城鎮(zhèn)化率逐步提高，農(nóng)村人口有減少趨勢(shì)。

表1　漳河上游流域總?cè)丝诮y(tǒng)計(jì)　萬(wàn)人

2　漳河上游流域下墊面變化情況及趨勢(shì)分析

筆者采用遙感方法結(jié)合GIS等多種技術(shù)對(duì)不同時(shí)期的下墊面變化數(shù)據(jù)進(jìn)行信息提取。通過(guò)解譯流域遙感影像數(shù)據(jù)，獲取了漳河上游流域1993、2006 和2010年3個(gè)時(shí)相的土地利用分類圖，對(duì)比分析3個(gè)時(shí)期的土地利用結(jié)構(gòu)變化。通過(guò)單一土地利用類型動(dòng)態(tài)度，反映一定時(shí)期范圍內(nèi)某種土地利用類型的數(shù)量變化情況。

2.1不同時(shí)期下墊面識(shí)別

漳河上游流域下墊面變化情況通過(guò)解譯和分析1993、2006和2010年遙感圖像得出。漳河上游流域3個(gè)時(shí)期土地利用面積情況，見(jiàn)表2。

表2　1993、2006、2010年流域土地利用結(jié)構(gòu)變化km2

根據(jù)表2可知，漳河上游流域主要土地利用類型為森林、耕地，約占總面積84%；裸地次之，水域占地面積最小。

2.2下墊面變化趨勢(shì)的描述方法

土地利用動(dòng)態(tài)度可定量地描述區(qū)域土地利用變化的速度，對(duì)預(yù)測(cè)未來(lái)土地利用變化趨勢(shì)具有積極作用。單一土地利用類型動(dòng)態(tài)度主要反映某一研究區(qū)域一定時(shí)期內(nèi)某種土地利用類型的數(shù)量變化情況，其表達(dá)式為:

式中:K為研究時(shí)段內(nèi)某種土地利用類型動(dòng)態(tài)度；Ua，Ub分別為研究期初及研究期末某種土地利用類型的數(shù)量；T為研究時(shí)段長(zhǎng)，當(dāng)T的時(shí)段設(shè)定為年時(shí)，K的值就是該研究區(qū)內(nèi)某種土地利用類型的年變化率。

2.3下墊面變化趨勢(shì)分析

通過(guò)對(duì)漳河上游流域單一土地利用類型年變化分析，得出1993—2010年間不同時(shí)期土地利用面積的變化情況，土地面積減少用“-”表示，見(jiàn)表3。

表3　1993—2006、2006—2010、1993—2010年3期漳河上游流域下墊面變化情況

1993—2010年間，森林、城鎮(zhèn)與建設(shè)用地、水域呈增加趨勢(shì)，其中森林面積變化最大，增加656.8 km2；城鎮(zhèn)與建設(shè)用地次之，增加72.01 km2；水域面積增加23.53 km2。耕地和裸地均呈減少趨勢(shì)，其中耕地減少量最大，減少411.23 km2；裸地次之，減少341.11 km2。

1993—2010年間，城鎮(zhèn)與建設(shè)用地的年變化率最大且有上升趨勢(shì)，由1993—2006年的1.31%上升到2006—2010年的3.01%；耕地年變化率呈減少趨勢(shì)，由1993—2006年的-0.58%下降到2006—2010年的-0.31%。

3　漳河上游流域取用水情況

1980—2010年間，漳河上游流域總用水量（指毛水量）在5.03億～7.23億m3變化，2000年達(dá)到7.23億m3，其中地表水用水量3.99億m3、地下水用水量3.24億m3。2010年總用水量為7.06億m3，其中地表水3.44億m3、地下水3.54億m3、中水利用0.08億m3。

根據(jù)漳河上游水資源綜合規(guī)劃統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2000年漳河上游流域水資源套省分區(qū)用水量見(jiàn)表4。

表4　2000年漳河上游流域用水量萬(wàn)m3

根據(jù)海河流域水資源公報(bào)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2010年漳河上游流域水資源套省分區(qū)用水量見(jiàn)表5。

表5　2010年漳河上游流域用水量萬(wàn)m3

根據(jù)2000和2010年用水量表對(duì)比分析，2010年較2000年總用水量減少1 747萬(wàn)m3，但生活用水量增加1 181萬(wàn)m3，農(nóng)田灌溉相對(duì)減少較多為3 349萬(wàn)m3，其中地下水用水量增加3 001 萬(wàn)m3。

4　結(jié)論

（1）漳河上游流域2000—2010年間總用水量呈減少趨勢(shì)，2010年較2000年總用水量減少1 747萬(wàn)m3。主要減少用水量為農(nóng)田灌溉用水，林牧漁畜及工業(yè)用水量基本持平，用水量增加部分主要是生活用水、生態(tài)環(huán)境用水和新增中水利用等。

（2）由下墊面分析可知，漳河上游流域1993—2010年間耕地面積減少量最大，減少面積為411.23 km2，耕地面積變化的趨勢(shì)與農(nóng)田灌溉用水量的變化趨勢(shì)大致相同，可見(jiàn)耕地面積的減少、農(nóng)業(yè)灌溉方式和灌溉設(shè)施的改進(jìn)等是造成農(nóng)田灌溉用水量減少的主要原因。由于上游山西省采取退耕還林、大力建設(shè)農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水設(shè)施以及改變農(nóng)作物種植方式等一系列措施，漳河上游流域農(nóng)田灌溉用水量將進(jìn)一步減少，但由于耕地年變化率呈減少趨勢(shì)，農(nóng)田灌溉用水量減少趨勢(shì)也將放緩。

（3）2000—2010年間人口數(shù)量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，總?cè)丝谠黾?6.4萬(wàn)人，人口數(shù)量變化及城市化的趨勢(shì)與生活用水量的變化趨勢(shì)大致相同，人口數(shù)量的增加、城鎮(zhèn)化率逐步提高以及農(nóng)村人口趨于減少等是造成相對(duì)應(yīng)期間居民生活用水量增加的主要影響因素。從1980—2010年總?cè)丝趤?lái)看，人口總量雖在增長(zhǎng)但增長(zhǎng)率呈下降趨勢(shì)且下降趨勢(shì)較為明顯，未來(lái)一段時(shí)間漳河上游地區(qū)人口總量將趨于穩(wěn)定，居民生活用水量增長(zhǎng)趨勢(shì)也將逐步放緩。

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中圖分類號(hào)：TV211.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-7328（2016）02-0047-03

DOI:10.3969/j.issn.1004-7328.2016.02.016

收稿日期：2015—12—15

作者簡(jiǎn)介：楊云霄（1989—），女，碩士研究生，主要從事水工結(jié)構(gòu)及環(huán)境保護(hù)方面的研究工作。