承德市水資源特征及供需平衡分析

翟衛(wèi)軍

（河北省承德水文水資源勘測局，河北 承德 067000）

水資源是生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展與經(jīng)濟(jì)社會運(yùn)行、民生安全的必備基礎(chǔ)資源，近幾年來隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、城鎮(zhèn)化加劇、人口增加，水資源需求量與日俱增，我國北方地區(qū)水資源短缺已成為限制區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要因素[1~3]。近幾年來隨著首都經(jīng)濟(jì)圈生態(tài)功能區(qū)劃的推進(jìn)，承德市在生態(tài)安全、水生態(tài)文明建設(shè)領(lǐng)域具有新的定位，然而其水環(huán)境脆弱的環(huán)境格局尚未得到有效改善[4~5]。本文以2000年以來承德市水資源、用水量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析區(qū)域水資源特征，以期為區(qū)域水資源管理與開發(fā)提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

承德市地處華北平原向內(nèi)蒙古與東北地區(qū)過渡帶，政區(qū)面積為3.97萬km2，約占河北省域面積的1/5。該市高程介于212 m~2118 m，以壩上、平原、山地、土石山為主要地貌形態(tài)。受海陸位置效應(yīng)與東亞季風(fēng)影響，承德市為大陸性季風(fēng)氣候，夏季降水集中且炎熱、冬季寒冷干燥少雨，近50年來降水量介于402 mm~883 mm之間，年均氣溫為13.7℃。受地形分異作用，市內(nèi)形成多個豐水區(qū)和雨隱區(qū)。

1.2 數(shù)據(jù)來源與方法

本研究的數(shù)據(jù)來源于《河北水資源公報》(http://www.hebwater.gov.cn/a)、《 河 北 水 資 源 簡 報 》(http://www.hbsw.net/jianbaogongbao/shuiqingjianbao/)、《承德統(tǒng)計年鑒》，從中提取了承德市2000年~2017年降水量、地表水資源量、地下水資源量、水資源總量、供水量、用水量、地表水供水量、地下水供水量、農(nóng)業(yè)用水量、工業(yè)用水量、生活用水量等11項指標(biāo)數(shù)據(jù)。運(yùn)用Spss 21.0軟件進(jìn)行一元線性回歸分析和統(tǒng)計顯著性檢驗，運(yùn)用Excel 2016軟件繪制簡圖。

2 承德市水資源基本特征

2.1 人均水資源特征

承德市地處京津都市圈外圍生態(tài)保障帶，渤海水系的河流上游多位于此地，地表水資源相對豐富，同時地處北溫帶迎風(fēng)坡，降水量相對豐富，是河北省水資源充沛的地區(qū)之一。統(tǒng)計顯示，2000年~2017年承德市人均水資源占有量呈波動變化，最大值出現(xiàn)在2012年為1332 m3，最低值為2002年的528 m3，18年間其平均值為838 m3。該市人均水資源量高于河北省人均386 m3的水準(zhǔn)，但僅相當(dāng)于全國平均水平的三成；依據(jù)國家劃定的水資源紅線標(biāo)準(zhǔn)，承德市人均水資源量僅達(dá)到800 m的基準(zhǔn)值，該市水資源短缺問題可見一斑。隨著氣候變化加劇，北半球東岸中高緯度季風(fēng)略有加強(qiáng)，夏季降水有所增多，因而近18年來承德市地表水資源有所增加，人均水資源亦呈增加趨勢。

2.2 水資源結(jié)構(gòu)特征

降水是區(qū)域水資源的重要來源，也是大氣水、土壤水、地下水以及地表徑流之間循環(huán)過程中的重要環(huán)節(jié)，因而不同類型的水資源量與降水量的豐富程度密切相關(guān)。依據(jù)圖1可知，2000年~2017年承德市地表水、地下水、水資源總量與降水量之間呈現(xiàn)近似的線性特征，其person相關(guān)系數(shù)依次為0.907、0.943、0.945。該市年降水量多介于418 mm~650 mm之間，多年平均值為530.1 mm。地表水資源量的豐枯受降水多少影響，近18年來承德市地表水資源量最高值為2012年的26.22億m3，最低值為2002年的6.07億m3，平均值為 14.75億m3，變異系數(shù)為0.28，呈中等程度變異。地下水來源于地表產(chǎn)流下滲，其年際變化與地表徑流量關(guān)系密切，研究時域內(nèi)承德市地下水資源量變化區(qū)間為16.9億m3~36.7億m3，其平均水平為26.1億m3，約為地表水資源量的2倍，是承德市水資源供應(yīng)的最主要來源。全市水資源總量約為36.36億m3，枯水年份僅為19.19億m3，豐水年份可達(dá)52.45億m3，變異系數(shù)達(dá)28.3%。

圖1 承德市水資源基本特征

3 承德市用水特征

3.1 水資源供需特征

圖2 承德市水資源占供需變化

圖2 直觀反映了承德市供水結(jié)構(gòu)差異。近18年來承德市年均用水量約為12億m3，其中地表水供給量約為2.73億m3，地下水供給量達(dá)9.48億m3，地下水資源供給結(jié)構(gòu)占78%，而地表水資源僅為22%。長期以來過度依賴地下水資源供給，導(dǎo)致地下水開采超出生態(tài)閾值，不僅對居民飲水健康造成威脅，還導(dǎo)致地面沉降等系列環(huán)境問題。近18年來，該市水資源供給結(jié)構(gòu)變化，地下水供給呈緩慢減少趨勢，并且達(dá)到統(tǒng)計顯著水平；相反地，地表水資源供給量介于2.4億m3~3.2億m3之間，其供給結(jié)構(gòu)呈線性升高趨勢，這種變化有利于降低地下水開采強(qiáng)度。從供需平衡的角度分析，2000年~2017年承德市水資源供給與需求基本平衡略有缺口，18年來用水缺口由35.5萬m3呈線性升高至647.1萬m3，需要注意的是，該市用水缺口逐漸增大，供需平衡形勢嚴(yán)峻。

3.2 用水結(jié)構(gòu)特征

按照河北省水資源信息網(wǎng)公布的主要用水結(jié)構(gòu)類型，計算了2000年~2017年承德市用水結(jié)構(gòu)及其變化趨勢，如圖3。近18年來全市用水結(jié)構(gòu)并不穩(wěn)定，農(nóng)業(yè)用水量大，約占總用水量的70%以上，其中2000年~2010年農(nóng)業(yè)用水結(jié)構(gòu)穩(wěn)定在0.75~0.77之間，但在2010年~2017年間比重下降，介于0.70~0.74之間，下降趨勢達(dá)到統(tǒng)計顯著水平。隨著人口增加、城市化推進(jìn)、人民生活水平提高，生活用水量急劇增加，從2000年的10.9%升高至2016年的17.9%。全市工業(yè)用水量呈波動變化，但趨勢并不顯著，近18年來穩(wěn)定于12%左右。綜上分析，承德市用水結(jié)構(gòu)十分不均衡，農(nóng)業(yè)用水量約占3/4，工業(yè)和生活用水占1/4，但這種結(jié)構(gòu)逐漸趨于優(yōu)化。

圖3 承德市用水結(jié)構(gòu)變化

4 水資源開發(fā)潛力分析

水資源開發(fā)潛力表征區(qū)域水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及其未來可開發(fā)潛力,通常采用水資源開發(fā)利用率來衡量，其計算公式如下：

式中：Wd、Wn分別表示區(qū)域水資源開發(fā)量和水資源總量。R為開發(fā)利用率，其值介于0~1之間，按照國際生態(tài)學(xué)會通用標(biāo)準(zhǔn)，將R劃分如下：未開發(fā) (R=0)、低開發(fā) (01)；則其對應(yīng)的水資源開發(fā)潛力依次為：優(yōu)越開發(fā)潛力、較高開發(fā)潛力、中等開發(fā)潛力、低開發(fā)潛力、無潛力[3~4]。

圖4 承德市人均水資源開發(fā)利用率

由圖4可知，進(jìn)18年來承德市水資源開發(fā)利用率呈降低的趨勢，源于生態(tài)文明建設(shè)需要。隨著水資源問題日益突出，政府環(huán)境部門加強(qiáng)了承德市的水資源保護(hù)，將其列為京津都市圈的生態(tài)保障區(qū)，規(guī)范區(qū)域水資源利用與強(qiáng)化水生態(tài)保護(hù)。尤其地表水資源的開發(fā)利用率持續(xù)走低趨勢(yb=-0.0103x+21.077)，而針對地下水資源的開發(fā)利用率明顯降低(yc=-0.0021x+4.5016)。各年份以及各類型水資源的開發(fā)潛力存在差異，其中2002年全市水資源開發(fā)程度最高，達(dá)到0.69，屬于高程度開發(fā)；而2008年最低，僅為0.23，屬于中等程度開發(fā)。2000年~2017年全市水資源總量與地下水資源的開發(fā)利用率多介于0.2~0.7之間，達(dá)到中等和高開發(fā)等級，說明全市水資源開發(fā)利用潛力一般；而地表水資源的開發(fā)利用率介于0.09~0.37之間，屬于低開發(fā)或中度開發(fā)等級，說明該市地表水資源具有較好的利用潛力。

5 結(jié)論

新世紀(jì)以來承德市水資源總量與人均水資源占有量均呈弱增加趨勢，這對于緩解水資源緊缺具有一定積極作用，然而水資源供需日益失衡的形勢依舊嚴(yán)峻。該市水資源來源與用水供給均以地下水資源為主，隨著區(qū)域水生態(tài)文明建設(shè)推進(jìn)，更應(yīng)注重協(xié)調(diào)用水結(jié)構(gòu)、保持水源供給與生態(tài)涵養(yǎng)同頻。近18年來，該市水資源開發(fā)利用程度持續(xù)走低，這對于維護(hù)區(qū)域水生態(tài)環(huán)境和地下水環(huán)境具有重要意義，然而其水資源供需格局不合理，今后應(yīng)加強(qiáng)區(qū)域水資源配置與規(guī)劃。