氣候變化對(duì)河北水資源及承載力的影響

郝躍穎

（河北省衡水水文水資源勘測(cè)局，河北 衡水 053000）

氣候變化對(duì)河北水資源及承載力的影響

郝躍穎

（河北省衡水水文水資源勘測(cè)局，河北 衡水 053000）

在全球氣候變暖的大背景下，結(jié)合河北省30多年來(lái)的氣候變化特征，分析探討了河北省近年來(lái)的水資源變化情況，通過(guò)模型和理論計(jì)算得到了河北地區(qū)水資源承載力隨氣候變化的變化規(guī)律，并為當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供了幾點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的建議。

氣候變化；水資源；承載力；可持續(xù)發(fā)展

河北省地處華北平原，是我國(guó)重要的棉糧油生產(chǎn)基地，也是我國(guó)水資源非常貧乏的省份之一，目前河北省水資源缺口量達(dá)到50億～60億m3。氣候變化引起的水資源問(wèn)題直接影響了河北省的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。高祺等［1］對(duì)河北地區(qū)1961～2006年的氣候變化特征作出了分析，并探討了其對(duì)候物的影響。劉芳圓等［2］以氣溫和降水為主要?dú)夂蛞蜃?，分析了河北地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)因氣候變化產(chǎn)生的影響。晏美瓊［3］分析了氣候變化對(duì)我國(guó)水文水資源的影響結(jié)果，認(rèn)為氣候變化對(duì)陸地水資源有很大的影響。

本文在研究基礎(chǔ)上，以近年來(lái)氣候監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)河北省水資源的影響進(jìn)行了分析，同時(shí)基于資源承載力模型，對(duì)水資源承載力的變化趨勢(shì)進(jìn)行了探討，力求為當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 河北省近年來(lái)氣候變化特征

圖1 1980～2014年年均氣溫走勢(shì)

1.1 氣溫變化特征

河北省1980～2014年全省年平均氣溫的變化特征如圖1。從圖1可以看出，河北省的年平均氣溫整體呈動(dòng)態(tài)波動(dòng)的上升趨勢(shì)。擬合結(jié)果顯示，年均氣溫的傾向率達(dá)到了0．6℃/10a，可見(jiàn)最近30年氣溫增幅相當(dāng)之快，其中21世紀(jì)之前的20年增幅較快，2000年相對(duì)于1980年增加了1．9℃，這可能與改革開(kāi)放后國(guó)家大力發(fā)展工業(yè)經(jīng)濟(jì)，排放了大量二氧化碳有關(guān)。21世紀(jì)以來(lái)，隨著政府對(duì)環(huán)境保護(hù)的逐步投入，河北地區(qū)的溫度基本保持在一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡值，即11～12℃；2014年，河北省年均氣溫達(dá)到了1961年以來(lái)的最高值13℃。

1.2 年均日照時(shí)間變化特征

河北省近年來(lái)的年均日照小時(shí)數(shù)隨年代的變化特征如圖2。從圖2可以看到，20世紀(jì)80年代，年均日照小時(shí)數(shù)2700h左右，而到了21世紀(jì)頭10年，已降到了2400h，平均每10年降低100h，2011～2014年年均日照小時(shí)數(shù)已降至2356h，日照小時(shí)數(shù)的減少對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)造成了較大的影響。

圖2 年均日照小時(shí)數(shù)變化特征

1.3 降水量變化特征

河北省1980～2014年年均降水量的變化特征如圖3。從圖3可以看到，近年來(lái)，降水量整體呈動(dòng)態(tài)波動(dòng)的減少趨勢(shì)，平均每10年減少10mm。降水量的減少在一定程度上影響了河北地區(qū)的年可供水量，從而影響當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。除了降水量的減少，其在年內(nèi)的分配也大為不均，春夏秋冬四季的降水量分別占全年降水量的13%，69%，16%，2%，降水主要集中在7～8月，而近年來(lái)夏季降水量減少是全年降水量降低的主要原因。

圖3 年均降水量變化特征

2 水資源變化特征

氣候變化對(duì)水資源的影響較大，特別是年均降水量的減少更是直接影響到河北地區(qū)地表水量、地下水量及人均水資源量。圖4給出了近10年來(lái)河北地區(qū)地表水、地下水及人均水資源量的變化特征。從圖4（a）中可以看到，地表和地下水資源的變化趨勢(shì)與降雨量的變化特征類(lèi)似，均呈動(dòng)態(tài)的減少趨勢(shì)，這也表明了降水量對(duì)水資源量的影響程度。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、地下水超采及人口的不斷增加，人類(lèi)對(duì)水資源量的需求不斷擴(kuò)大，而氣溫的升高，加大了水量的蒸發(fā)，現(xiàn)有的水資源可利用量很難彌補(bǔ)人類(lèi)對(duì)水資源的訴求，據(jù)統(tǒng)計(jì)，河北地區(qū)的地下水位呈逐年下降趨勢(shì)，加劇了該地區(qū)的缺水局面。從圖4（b）發(fā)現(xiàn)，人均水資源量與降水量密切相關(guān)，但與人口數(shù)量的增長(zhǎng)也有關(guān)，人均水資源量在2004年為228m3，到了2014年人均水資源量不到130m3，下降速度很快，這對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)生活帶來(lái)了重大影響。

圖4 水資源變化特征

3 水資源承載力分析

本文采用目標(biāo)優(yōu)化方法，建立起可反映衡水市水資源與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)相互影響的數(shù)學(xué)計(jì)算模型［4］，即：

式中 Wrcc為最優(yōu)條件下的區(qū)域水資源承載力；為區(qū)域水資源對(duì)所有用水對(duì)象的支持能力。

某一階段科學(xué)技術(shù)水平下的水資源功效系數(shù)WU是一個(gè)定常數(shù)，那么在水資源量Wa一定的條件下，可以得到本區(qū)域水資源在此生活水平下能夠承受的最大人口數(shù)量POP′i，即：

式中 Bi為n種水源對(duì)i對(duì)象的配水系數(shù)；ri為第i方面的理想人均需求量。當(dāng)Wa、WU、r一定時(shí)，此時(shí)水資源系統(tǒng)的人口載量即為POP：

基于上述分析可得相對(duì)水資源承載指數(shù)RCI：

式中 Pa為某階段區(qū)域的實(shí)際人口數(shù)量；Pk為該階段區(qū)域水資源所能承載的最大人口數(shù)量。兩者之比值即為水資源的承載指數(shù)RCI，可以作為評(píng)價(jià)該區(qū)域水資源的承載力狀況。

依據(jù)上述理論計(jì)算得到了近10年來(lái)河北地區(qū)不同生活水平下的最大可承載人口數(shù)量如圖5。從圖5可以看出，如果以溫飽水平要求，現(xiàn)有的水資源量可基本滿足當(dāng)前人口的需求；若以小康水平要求，只有在少數(shù)枯水年時(shí)不能達(dá)到需求，則只有在豐水年時(shí)才能滿足于當(dāng)前人口的需求；當(dāng)以富裕水平作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則現(xiàn)有的水資源量難以滿足當(dāng)前人口的需要。

圖5 不同生活水平下可承載最大人口數(shù)

為進(jìn)一步分析評(píng)價(jià)水資源承載力，計(jì)算得到了各生活水平下的RCI，如圖6。從圖6可以看出，不論平水年還是枯水年，河北省水資源承載力均十分脆弱，只有在溫飽情況下，才勉強(qiáng)不會(huì)超載（RCI＜1），其他情況下基本為超載情況，即不能達(dá)到水資源可持續(xù)發(fā)展的要求，若以目前全國(guó)基本步入小康生活水平而言，其RCI指數(shù)在2014年達(dá)到了1．3，表明了河北省水資源情況的緊迫性，必須采取有效措施以應(yīng)對(duì)當(dāng)前狀況。

圖6 不同生活水平RCI指數(shù)

4 建議及措施

為應(yīng)對(duì)目前河北省水資源短缺和不可持續(xù)發(fā)展的狀況，提高水資源承載力，可采取以下措施：①進(jìn)行“開(kāi)源節(jié)流”；②調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；③完善水利法律法規(guī)，健全水法體系；④積極向社會(huì)宣傳水資源緊缺形式；⑤保護(hù)好現(xiàn)有的水資源，避免其遭受污染；⑥降低城市自來(lái)水管網(wǎng)跑、冒、滴、漏的現(xiàn)象，減少輸水過(guò)程中的水資源浪費(fèi)。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）河北省近幾十年來(lái)的年均溫度呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，年均日照小時(shí)數(shù)及降水量則呈逐漸減小的特征，表明了該地區(qū)氣候惡化的整體趨勢(shì)。

（2）河北地區(qū)地表、地下及人均水資源量呈整體降低趨勢(shì)，這與降水量減少、人口增加及社會(huì)發(fā)展相關(guān)。

（3）目前，河北地區(qū)的水資源量?jī)H能滿足溫飽生活水平，在小康和富裕水平下，RCI指數(shù)基本大于1，即呈超載情況。

［1］高祺，車(chē)少靜，韓軍彩．河北省氣候變化特征及其對(duì)物候的影響［J］．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（32）：18319-18323．

［2］劉芳圓，肖嗣榮，劉寒，等．河北地區(qū)氣候變化及其對(duì)農(nóng)業(yè)的影響［J］．地理與地理信息科學(xué)，2014，30（4）：122-126．

［3］晏美瓊．氣候變化對(duì)陸地水文水資源影響的研究與進(jìn)展［A］．云南省水利學(xué)會(huì)2015年度學(xué)術(shù)年會(huì)論文集［C］．2015．

［4］趙彥紅．河北省水環(huán)境現(xiàn)狀及水環(huán)境承載力研究［D］．石家莊：河北師范大學(xué)，2005．

（責(zé)任編輯：尹健婷）

Effects of climate change on water resources and carrying capacity of Hebei

HAO Yue-ying
（Hengshui Provincial Bureau of Hydrology and Water Resource，Hengshui 053000，China）

According the climating change characteristics of Hebei Province over the past 30 years in the background of global warming， this paper analyzes the recent change of water resources in Hebei Province．Through the model and theoretical calculation，the variation law of water resources carrying capacity with climate change in Hebei area is obtained，and some corresponding suggestions is provided for the sustainable development of local social economy．

climate change；water resources；carrying capacity；sustainable development

TV211；V213．4

：B

：1672-9900（2017）02-0044-04

2017-02-09

郝躍穎（1982-），女（漢族），河北保定人，工程師，主要從事水文水資源研究與分析工作，（Tel）18931636269。