榆林市水資源承載能力分析

武 斌，姬文娜

（1.陜西省榆林市國家水土保持重點建設(shè)工程領(lǐng)導小組辦公室，陜西 榆林 719000；2.陜西省榆林市淤地壩建設(shè)辦公室，陜西 榆林 719000）

榆林市水資源承載能力分析

武 斌1，姬文娜2

（1.陜西省榆林市國家水土保持重點建設(shè)工程領(lǐng)導小組辦公室，陜西 榆林 719000；2.陜西省榆林市淤地壩建設(shè)辦公室，陜西 榆林 719000）

為解決榆林市水資源供需矛盾，統(tǒng)籌水資源與其他規(guī)劃的關(guān)系，結(jié)合榆林市供水現(xiàn)狀及水資源開發(fā)利用情況，建立基于配置的水資源承載能力評價模型，分析榆林市水資源承載能力。通過對評價因素的分析探討和水資源配置的評價分析，結(jié)果表明：榆林市2020年取用水總量為113586.58×104m3，小于12100×104m3的三條紅線總量控制指標和可供水量；2030年取用水總量為144769.8×104m3，小于166200×104m3的三條紅線總量控制指標和可供地表水。2020、2030年取用地表水、地下水等各項指標均在用水效率（Index）之內(nèi)，符合水資源承載能力要求，這將為實現(xiàn)榆林水資源的可持續(xù)利用和優(yōu)化配置提供科學參考。

榆林；水資源；供需；承載能力；分析

1 榆林市水資源開發(fā)利用情況

位于陜西省北部的榆林市總面積43578km2，人口377.69萬人。多年平均降水量401 mm，水面蒸發(fā)1211 mm，干旱指數(shù)為3.0。榆林市境內(nèi)河流主要為黃河水系，集中面積在100 km2以上河流共有109條。榆林市地表水供水工程設(shè)施主要有蓄水工程、引水工程、取排水泵站等，截至2013年末，已建成水庫107座、塘壩194座、引水工程781處、取水泵站100處，年設(shè)計供水能力68656×104m3。其中榆陽區(qū)地表水、地下水源供水量最大，其次是神木縣、橫山區(qū)。現(xiàn)狀年2013年，從水源結(jié)構(gòu)來看，全市地表水供水比重占到了58%，而地下水供水比重占到42%，其他水源供水量極小，僅有0.1%。從供水情況來看，經(jīng)濟基礎(chǔ)較好的北六縣總供水量為70777×104m3，占全市供水量的87.7%，而南六縣總供水量為9953×104m3，占全市總供水量的12.3%。

1.2 供、用水情況分析

榆林市的供水量隨著社會經(jīng)濟發(fā)展有較快的增長，特別是1990～1995年期間和2010～2013年期間，供水量呈現(xiàn)出跳躍性增加的趨勢，這與當?shù)氐纳鐣?jīng)濟發(fā)展對水資源的需求增長密不可分。在過去的三十多年間，榆林市的人均用水量出現(xiàn)一定程度的上下波動，這主要受到人口增長、社會經(jīng)濟發(fā)展等因素的共同作用。而單位GDP用水量和萬元工業(yè)增加值用水量呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢，這主要隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科技水平的提高，節(jié)水設(shè)施的運用及用水結(jié)構(gòu)的變化使得用水水平出現(xiàn)了顯著提高。而城鎮(zhèn)生活用水量的增加也說明了人民生活水平的不斷提高。近幾年農(nóng)田灌溉用水量指標的增加，說明進一步加大農(nóng)田節(jié)水措施、優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)十分必要。

為了改善榆林市水生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用和優(yōu)化配置，需要開展榆林市水資源承載能力研究，為實現(xiàn)全市“十三五”水資源的科學規(guī)劃以及榆林市各城鎮(zhèn)、主要工業(yè)區(qū)水資源供需平衡提供科學的建議方案。

2 水資源承載能力評價體系研究

根據(jù)榆林市社會經(jīng)濟發(fā)展情況，本研究將水資源承載力研究與優(yōu)化配置相結(jié)合，將承載能力作為優(yōu)化配置的基礎(chǔ)條件，又根據(jù)優(yōu)化配置后的輸出結(jié)果，評價得到區(qū)域的水資源承載能力，配置的目標是滿足榆林市2020年和2030年社會、經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境等部門的需水要求，缺水量最小，并盡可能使社會、經(jīng)濟、生態(tài)效益最大化。用目標函數(shù)表示即為：

其中，F(xiàn)1表示水資源配置產(chǎn)生的效益，f1、f2、f3分別代表了社會、經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境效益，F(xiàn)2表示缺水總量，ω1、ω2、ω3分別代表社會、經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境部門的缺水量。

1.4統(tǒng)計學分析 文中所有數(shù)據(jù)采用SPSS 13.0軟件進行統(tǒng)計學處理,統(tǒng)計方法采用X2檢驗,P<0.05為差異有顯著有統(tǒng)計學意義。

配置水量要符合用水效率要求，其中人均用水量、萬元工業(yè)增加值用水量、工業(yè)用水重復利用率、農(nóng)田灌溉畝均用水量、農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)等用水效率等指標（Index）在配置中應(yīng)達到中下及以上標準時，方可認為其符合水資源承載能力要求。

當滿足上述所有約束條件后，則認為配置是合理的，進行結(jié)果輸出；反之則說明配置的結(jié)果不滿足承載能力要求，需要調(diào)整社會、經(jīng)濟發(fā)展規(guī)模，修改需水量，重新進行配置，直至滿足所有的約束條件后輸出。

3 榆林市水資源承載能力分析

3.1 評價模型構(gòu)成因素及分解

根據(jù)評價體系，將評價模型分解為可供水量、需水量、污水排放及回收等因素，分別展開論述。

3.1.1 可供水量預測

根據(jù)榆林市社會經(jīng)濟發(fā)展，不可以被利用的水量為非汛期河道內(nèi)生態(tài)需水量，而難于被利用的水量為汛期難于控制利用的洪水量。經(jīng)分析計算，2020年，榆林市水資源可供水總量為160209.97×104m3，2030年，榆林市水資源可供水總量為164538.63×104m3。

3.1.2 需水量預測分析

本次需水量預測，采用定額法預測需水量。經(jīng)過分析匯總計算，2020年榆林市三次產(chǎn)業(yè)需水量為15.42×108m3，占總需水量的91.3%，生活需水量11.26×108m3，占總需水量的6.7%，生態(tài)需水量為3410×104m3，占總需水量的2.0%；2030年三次產(chǎn)業(yè)需水量為20.22×108m3，占總需水量的91.3%，生活需水量1.40×108m3，占總需水量的 6.3%，生態(tài)需水量為 4976×104m3，占總需水量的2.4%。

根據(jù)規(guī)劃項目初步計算出的需水量來看，兩個規(guī)劃水平年的需水量均超過了三條紅線總量控制目標2020年121000×104m3，2030年166200×104m3，也超過了榆林市水資源可用供水量總和，現(xiàn)有的水資源無法承載全部規(guī)劃的項目，必須通過壓減產(chǎn)業(yè)規(guī)模、降低水耗等措施來對需水量進行調(diào)整。

3.1.3 污水排放及回收

考慮到不同水平年處理工藝及處理效率的不同，選取不同的廢污水收集處理綜合損失系數(shù)，其中，工業(yè)園區(qū)一般都要求建設(shè)廢污水處理站，廢污水回用系數(shù)綜合取值0.8；城區(qū)廢污水量相對集中，再生利用便利，2020年取值0.6，2030年取值0.7；重點鎮(zhèn)的廢污水回用系數(shù)2020年和2030年分別取值0.4和0.6；其他區(qū)域水量分散，綜合回用困難，只考慮少量回用于生態(tài)環(huán)境，兩個水平年分別取值0.2和0.3。經(jīng)過分析計算，2020年榆林市廢污水排放14008萬m3，回收可利用6357萬m3。2030年榆林市廢污水排放20717萬m3，回收可利用11765萬m3。

3.2 基于承載力的水資源配置方案

榆林市2020年地表水供水量為53448.1×104m3，地下水供水量為 54087.9×104m3，中水供水量為 1645.9×104m3，分別占總供水量的47.1%、47.6%和5.3%；地下水供水量中，礦井疏干水18767.9×104m3，巖溶水 3190.3×104m3，分別占地下水供水量的34.7%和5.9%。2030年榆林市地表水供水量為71339×104m3，地下水供水量為63503×104m3，中水供水量為9927×104m3，分別占總供水量的49.3%、43.8%和6.9%。地下水供水量中，礦井疏干水 21290×104m3，巖溶水 4495×104m3，分別占地下水供水量的33.6%和7.1%。

對榆林市當?shù)刈援a(chǎn)的地表水和地下水量配置情況進行統(tǒng)計，可以看出，2020年配置當?shù)氐乇硭?7277.74×104m3，配置地下水 54087.96×104m3，其中疏干水 13261.30×104m3，疏干水主要用于吳堡以上右岸和無定河流域。無定河流域配置水量最大，為 53276.23×104m3，其中配置地表水 26613.2×104m3，地下水26663.13×104m3；其次是吳堡以上右岸，配置水量為31085.45×104m3，其中配置地表水 9434.84×104m3，地下水21650.61×104m3；馬蓮河、蒲河、洪河僅配置地下水，水量為986.48×104m3；北洛河南城里以上配置水量最少為 486.05×104m3，配置地表水 5.7×104m3，地下水 480.35×104m3。

2030年配置地表水 41198.01×104m3，配置地下水63433.08×104m3，其中疏干水 15362.49×104m3，疏干水主要用于吳堡以上右岸和無定河流域。此外，無定河流域配置水量最大，為 57806.3×104m3，其中配置地表水 28242.71×104m3，地下水29563.59×104m3，其次是吳堡以上右岸，配置水量為36912.71×104m3，其中配置地表水 11732.85×104m3，地下水25179.86×104m3；馬蓮河、蒲河、洪河配置水量為 1630.09×104m3，主要配置的是地下水；北洛河南城里以上配置水量最少為882.75×104m3，主要配置的是地下水。

3.3 榆林市水資源承載能力綜合評價

根據(jù)用水承載能力評價體系，各項指標結(jié)果落在哪一區(qū)間，并給出相應(yīng)的評語，只有滿足中下及以上的方可認為其符合水資源承載能力要求。

根據(jù)評價模型分析計算，榆林市2020年水資源量可持續(xù)承載力的各項指標中，取用水總量為113586.58×104m3，小于12100×104m3的三條紅線總量控制指標，取用地表水資源量53448.1×104m3，小于地表水的可供水量 76884.7×104m3，地下水資源可采水量54087.9×104m3，小于地下水可開采量76559.4×104m3，各項指標均在用水效率（Index）之內(nèi)，符合水資源承載能力要求。

同理，根據(jù)榆林市2030年水資源承載能力評價模型分析計算知，榆林市2030年水資源量可持續(xù)承載力的各項指標中，取用水總量為144769.8×104m3，小于166200×104m3的三條紅線總量控制指標，取用地表水資源量71409.61×104m3，小于地表水的可供水量76884.7×104m3，地下水資源可供水量63433.1×104m3，小于地下水可開采量 76559.4×104m3。各項指標均在用水效率（Index）之內(nèi)，符合水資源承載能力要求。

從水資源開發(fā)利用程度來看，受黃河干流、支流分水指標[1]孫立娟，王連廣，侯薇.低壓管道輸水灌溉技術(shù)在松原灌區(qū)中的應(yīng)用[J].陜西水利,2015,(06):165-167.

[2]熊偉.自壓管道輸水在自流灌區(qū)節(jié)水灌溉中的應(yīng)用[J].甘肅水利水電技術(shù)，2003，39(1)：49-53.

[3]萬暉.長距離明渠輸水系統(tǒng)運行調(diào)度控制方式研究[D].河海大學，2006.

[4]張志學.明渠冬季輸水可行性分析——基于新疆某小型引水工程[J].水利科技與經(jīng)濟，2013,19(08):65-66.

[5]楊培峰.低壓管道輸水灌溉工程設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題[J].甘肅水利水電技術(shù)，2016，52(10):62-65.限制，各區(qū)縣所在的黃河各支流的地表水開發(fā)利用程度普遍不高。與之對應(yīng)的是區(qū)域的地下水開發(fā)利用程度已達到一個較高的標準，其中，2020年尚處于相對均衡區(qū)，到2030年已開發(fā)利用程度已達到80.6%，進一步開發(fā)則接近超采。從區(qū)縣情況來看，除府谷縣的地下水（主要是巖溶水）尚有一定開發(fā)利用潛力外，其他區(qū)域均已處于地下水開采程度偏高的區(qū)域，橫山、靖邊、定邊三地已接近超采。

從人均用水量來看，榆林市2020年人均用水量273.7 m3/人，2030年為312.1 m3/人，其中南六縣人均用水量較小，基本處于高水平，而北六縣則一般在中或者中上水平。從萬元工業(yè)增加值來看，榆林市萬元工業(yè)增加值用水量2020年為13.1m3/萬元，2030年為10.4 m3/萬元。各區(qū)域數(shù)值略有不同，主要受到當?shù)毓I(yè)園區(qū)規(guī)劃的產(chǎn)業(yè)影響。其中，除清澗縣外，其他區(qū)域的萬元工業(yè)增加值2030年均較2020年有一定的提高，只有清澗縣，因其規(guī)劃在2020年～2030年間將在工業(yè)園區(qū)建設(shè)4×1000 MW發(fā)電機組工程，由于火電項目屬高耗水項目，故使該區(qū)域的萬元工業(yè)增加值指標變大。從農(nóng)業(yè)用水效率來看，農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)2020年采用0.55，對于農(nóng)田灌溉畝均用水量來說，北六縣處于中下水平，南六縣處于中等水平；2030年提高農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)后，畝均用水量北六縣處于中等水平，而南六縣處于中上水平。綜合來看，榆林市的水資源利用效率水平基本處于中上水平。但由于受到黃河分配耗水指標及三條紅線總量控制指標的影響，配置后，2020年和2030年榆林市水資源進一步開發(fā)利用的潛力十分有限，特別是地下水，有多個區(qū)域的用水已接近超采的邊界線。為了實現(xiàn)社會經(jīng)濟的進一步發(fā)展，需要提出相應(yīng)的對策來提高水資源承載能力。

4 結(jié)語

針對榆林市水資源開發(fā)利用矛盾以及經(jīng)濟社會發(fā)展，經(jīng)過分析計算，榆林市2020年和2030年總需水量為113586.58×104m3和144769.8×104m3，小于對應(yīng)水平年 12100×104m3和 166200×104m3的三條紅線總量控制指標，從水資源開發(fā)利用程度來看，受黃河干流、支流分水指標限制，各區(qū)縣所在的黃河各支流的地表水開發(fā)利用程度普遍不高，2020年全市尚處于相對均衡區(qū)，到2030年已開發(fā)利用程度已達到80.6%，進一步開發(fā)利用的潛力十分有限。從水環(huán)境承載指標來看，經(jīng)過高效節(jié)水、加大污水回用力度等措施后，榆林市各區(qū)縣的排放的污染物未超出區(qū)域水功能區(qū)納污能力要求，可以達到區(qū)域水環(huán)境承載能力的要求。

TV213.4

B

1673-9000（2017）05-0030-02

2017-04-18

武斌（1982-），男，陜西榆林人，工程師，主要從事小流域綜合治理工作。