汾河流域城鎮(zhèn)化用水保障程度評價

姜曉麗+楊偉

摘要：水資源是保障城市可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。文章以汾河流域城市為例，對流域內(nèi)城市用水量變化特征、用水量與城鎮(zhèn)化的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行研究，并對城鎮(zhèn)化發(fā)展的用水保障程度進(jìn)行預(yù)測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，未來汾河流域用水缺口將不斷增大，成為限制城鎮(zhèn)化可持續(xù)發(fā)展的重要因素。

Abstract： Water is one of the important factors of city sustainable development. Based on Fenhe Valley as an example， dynamic characteristics of water consumption and the correlation between water and urbanization are studied， and the guarantee extent of water is predicted for urbanization. The result shows that the water shortage will continue to increase which may affect the sustainable development in Fenhe Valley.

關(guān)鍵詞：用水量；相關(guān)關(guān)系；保障程度；汾河流域

Key words： water consumption；correlativity；guarantee extent；Fenhe Valley

中圖分類號：TV211.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）17-0231-03

0 引言

水資源是保障城市可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一，研究水資源保障能力對促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展及水資源保護(hù)有重要意義[1]。當(dāng)前學(xué)術(shù)界對于水資源的研究主要集中于用水安全[2]、水資源承載力[3]、水資源合理配置[4]以及水資源可持續(xù)利用[5]等方面。本文以山西省內(nèi)重要的城鎮(zhèn)集中區(qū)——汾河流域為案例，對其城鎮(zhèn)化發(fā)展的用水保障程度進(jìn)行評價，為促進(jìn)流域城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展提供支撐。

1 汾河流域城市用水量變化特征

1.1 城市總用水量波動發(fā)展

研究時段內(nèi)，汾河流域城市總用水量呈現(xiàn)波動發(fā)展的態(tài)勢，整體來說，可以大致分為兩個階段，即1999年～2003年的用水量波動下降階段和2003年～2011年的用水量穩(wěn)步回升階段。城市用水量的最高峰出現(xiàn)在2000年，隨后逐年下降，到了2003年，下降到最低值，這主要是因為城市節(jié)水力度不斷加大，導(dǎo)致城市用水總量下降；2003年以后，城市用水總量穩(wěn)步回升，到了2011年，城市用水總量達(dá)到43584萬m3，這主要是受生活用水量和生產(chǎn)用水量增長的共同影響。

1.2 城市人均綜合用水量平穩(wěn)發(fā)展

1999年～2011年，汾河流域城市人均日綜合用水量大致分為兩個階段：分別是顯著下降和平穩(wěn)發(fā)展階段。1999～2001年為顯著下降階段，這主要是由于采用的人口統(tǒng)計口徑出現(xiàn)變化，1999年與2000年采用的是非農(nóng)業(yè)人口作為統(tǒng)計口徑，導(dǎo)致1999年、2000年兩年的城市人均日綜合用水量明顯高于2001年以后的研究時段。2001～2011年城市人均日綜合用水量呈現(xiàn)平穩(wěn)發(fā)展的特征，基本上都集中在220-230L/（人·d）之間。

1.3 城市用水主體轉(zhuǎn)變

研究時段內(nèi)，汾河流域城市用水結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)由以生活用水為主體向以生產(chǎn)用水為主體轉(zhuǎn)變。2009年及以前，汾河流域生活用水量呈現(xiàn)高于生產(chǎn)用水量的特征，其間雖然二者均呈現(xiàn)波動性變化，但生活用水量一直高于生產(chǎn)用水量。自2010年開始，汾河流域生產(chǎn)用水量不斷提升，明顯超過流域生活用水量，在近十幾年的發(fā)展中首次成為影響區(qū)域綜合用水總量變化的最主要因素。城市生產(chǎn)用水量的快速提升與流域經(jīng)濟的加速發(fā)展密不可分。

2 城市用水量與城鎮(zhèn)化水平相關(guān)關(guān)系分析

2.1 城市用水量與城鎮(zhèn)化水平的相關(guān)關(guān)系分析

綜合考慮汾河流域城鎮(zhèn)化水平與城市用水量之間的關(guān)系，對其進(jìn)行回歸分析，做出城市用水量與城鎮(zhèn)化水平的散點圖進(jìn)行曲線擬合（圖2）。其三次擬合曲線變化規(guī)律為：當(dāng)城鎮(zhèn)化率在50%左右時，城市用水量較高；在快速城鎮(zhèn)化階段，節(jié)水措施和力度不斷加大，城市用水量有所下降；當(dāng)城鎮(zhèn)化水平達(dá)到較高水平時又帶動了城市用水量的提升。

城鎮(zhèn)化水平的提高必然伴隨著經(jīng)濟的不斷增長、人口規(guī)模的不斷擴大，而提供必需的城市用水量是保障城市發(fā)展、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的前提。定量計算每提高1%的城鎮(zhèn)化率，需要提供的城市用水量，對于保障城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)具有一定的指導(dǎo)意義。采用2001～2011年為研究時段，城鎮(zhèn)化率每提高1%，需要增加的城市用水量。經(jīng)過計算，汾河流域城鎮(zhèn)化水平每提高1%需要新增用水量3.99億m3。

2.2 城市人均用水量與城鎮(zhèn)化水平的相關(guān)關(guān)系

采用回歸方法模擬汾河流域城鎮(zhèn)化水平與城市人均綜合用水量之間的關(guān)系（圖3）。在城鎮(zhèn)化水平較低時，即城鎮(zhèn)化率在50%～55%之間，城市人均綜合用水量相對較高，隨后在城鎮(zhèn)化水平維持在70%左右時，城市人均綜合用水量相對穩(wěn)定。整體來說，汾河流域人均綜合用水量基本上呈現(xiàn)高位穩(wěn)定、快速下降和低位穩(wěn)定三個階段。

2.3 城市生活用水量與城鎮(zhèn)化水平的相關(guān)關(guān)系

采用回歸方法分析城鎮(zhèn)化水平和城市生活用水量數(shù)據(jù)（圖4）。隨著城市水平的提高，城市用水量的實際增加量與模擬曲線略有偏差。大致可以分為三個階段：當(dāng)城鎮(zhèn)化水平小于約74%時，城市生活用水量隨城鎮(zhèn)化水平提高的增長較慢；城鎮(zhèn)化水平在74%～76%時，城市生活用水量隨城鎮(zhèn)化水平提高增長較快；城鎮(zhèn)化水平高于76%時，城市生活用水量隨著城鎮(zhèn)化水平的提高增長又趨于緩慢。這是由于早期城鎮(zhèn)化水平較低時，城市經(jīng)濟基礎(chǔ)較為薄弱，人民生活水平較低，所以城市用水量增加不大；隨著城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，城市經(jīng)濟有所發(fā)展，人民的生活水平也隨之提高，就導(dǎo)致城市生活用水量增長較快；當(dāng)城鎮(zhèn)化水平達(dá)到較高程度，城市節(jié)水力度不斷加大，節(jié)水政策也較為完善，同時人民的節(jié)水意識也不斷提升造成城市生活用水量的增長逐漸放緩。未來汾河流域城市生活用水量會隨著城鎮(zhèn)化水平的提高緩慢上升。

2.4 城市生產(chǎn)用水量與城鎮(zhèn)化水平的相關(guān)關(guān)系

采用回歸方法分析汾河流域城鎮(zhèn)化水平與生產(chǎn)用水量數(shù)據(jù)（圖5），該三次曲線模型擬合相對較好，擬合曲線變化規(guī)律為：城鎮(zhèn)化水平低于76%時，城市生產(chǎn)用水量緩慢下降的趨勢；城鎮(zhèn)化水平高于76%之后，城市生產(chǎn)用水量呈現(xiàn)明顯上升趨勢。實際情況是：城鎮(zhèn)化水平在70%～76%之間時，城市生產(chǎn)用水量呈現(xiàn)波動變化的特征，但整體呈現(xiàn)略微下降的態(tài)勢；城鎮(zhèn)化水平高于76%之后，城市生產(chǎn)用水量大幅度提升，與擬合曲線的總體趨勢相符。

3 城市用水保障程度預(yù)測

3.1 城市綜合用水量預(yù)測

對于汾河流域城市用水量的預(yù)測依據(jù)城市用水人口規(guī)模的發(fā)展變化和單位人均綜合用水量指標(biāo)，預(yù)測未來流域范圍內(nèi)城市用水的總需求量。流域內(nèi)城市用水人口規(guī)模呈現(xiàn)穩(wěn)定增長的態(tài)勢；依據(jù)汾河流域城市人均綜合用水量指標(biāo)，因其具有良好的穩(wěn)定性，發(fā)展變化的趨勢也比較顯著，可以用于未來人均綜合用水量預(yù)測，同時城市人均綜合用水量參照全國城市人均綜合用水量指標(biāo)[6]。參照國家有關(guān)的政策法規(guī)及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)汾河流域1999～2011年城市總用水量和人均綜合用水量的變化，預(yù)測汾河流域2020年、2030年的城市用水總量（表1）。

根據(jù)汾河流域1999～2011年城市實際人均綜合用水量指標(biāo)的變化特征，預(yù)測城市綜合用水量需求時，以2011年為基準(zhǔn)年，城市人均綜合需水量90.30m3/a為基準(zhǔn)，按照發(fā)展趨勢確定定額指標(biāo)，在預(yù)測期內(nèi)逐漸降低，預(yù)測2020年、2030年人均綜合用水量分別是94.03m3/a和90.53m3/a，城市總用水量預(yù)測值分別是4.59億m3和4.85億m3。

3.2 未來汾河流域城市用水量保障程度分析

根據(jù)研究時段內(nèi)汾河流域用水量指標(biāo)的變化預(yù)測汾河流域2020年、2030年的城市發(fā)展需水量。未來一段時間，城市綜合需水量、城市生產(chǎn)需水量有明顯提升，城市生活需水量則呈現(xiàn)下降的態(tài)勢，符合流域產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展和節(jié)水設(shè)施不斷完善的現(xiàn)實特征。

未來汾河流域城市用水保障程度逐步降低。汾河流域城市多年平均水資源總量為7.24億m3。根據(jù)山西省多年平均水資源數(shù)據(jù)估算，山西省多年平均水資源可利用量約占多年平均水資源總量的67.7%[7]，為4.90億m3。

由上述預(yù)測可知，汾河流域城市綜合需水量呈現(xiàn)比較明顯的上升態(tài)勢，到2020年，城市需水量將達(dá)到4.59億m3，到2030年將達(dá)到4.85億m3，若從供需平衡的角度來看，汾河流域城市多年可利用水資源量基本上可以滿足流域內(nèi)城市生產(chǎn)、生活的要求，但如果包括15%的生態(tài)用水需求，到2020年，城市需水量將達(dá)到5.28億m3，2030年將達(dá)到5.58億m3，屆時，汾河流域城市發(fā)展的用水缺口將分別達(dá)到0.38億m3和0.68億m3。用水缺口的不斷增大必將影響汾河流域城市的可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)論

本文以汾河流域為例，研究水資源對流域城鎮(zhèn)化發(fā)展的保障程度。研究時段內(nèi)，流域城市綜合用水量波動發(fā)展，而人均用水量則較為穩(wěn)定，用水結(jié)構(gòu)從以生活用水為主逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨a(chǎn)用水為主。城市用水量與城鎮(zhèn)化水平存在較為明顯的相關(guān)關(guān)系，據(jù)此，對未來汾河流域城鎮(zhèn)發(fā)展用水量進(jìn)行預(yù)測，并對流域城鎮(zhèn)發(fā)展的用水保障程度進(jìn)行分析，未來汾河流域用水缺口將不斷增大，將成為限制城鎮(zhèn)化可持續(xù)發(fā)展的重要因素。

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