綏江流域水資源承載能力分析

林鴻敏

(廣東省水文局肇慶水文分局，廣東 肇慶 526060)

1 概述

水資源承載能力是指某一區(qū)域的水資源在一定社會(huì)歷史和科學(xué)技術(shù)發(fā)展階段，在不破壞社會(huì)和生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，最大可承載的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、城市規(guī)模和人口的能力，是一個(gè)隨社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)發(fā)展而變化的綜合指標(biāo)[1]。

綏江是北江的一級(jí)支流，地處北江下游右岸，發(fā)源于清遠(yuǎn)市連山縣的擒鴉嶺。自西北向東南流經(jīng)懷集、廣寧、四會(huì)、大旺高新區(qū)四個(gè)區(qū)(縣)，在四會(huì)市馬房匯入北江干流。流域面積為7 184 km2，河長(zhǎng)為226 km，境內(nèi)集雨面積為6 530 km2，河長(zhǎng)為197 km，河床平均坡降為0.025%，全流域多年平均徑流量為73.64億m3。綏江屬山區(qū)性河流，山地約占流域面積的70%，上游在懷集縣梁村盆地有一片平地，下游在四會(huì)市有平原地區(qū)。綏江下游有青岐涌與西江連通，洪水期可經(jīng)青岐涌流入西江，兼受西、北江洪水頂托影響。

2 水資源狀況

2.1 降水量

綏江流域多年平均降水量為1 847.7 mm，2014—2018年年降水量在1 832.9～2 283.1 mm之間，降水量最少為2017年，最多為2016年，相差24.4%；2014年、2017年、2018年與多年均值持平；2015年較多年均值偏多19.6%，2016年偏多23.7%?？梢钥闯鼋? a綏江流域除某些年份降水偏多外，其余年份降水量相對(duì)穩(wěn)定(見(jiàn)表1所示)。

表1 綏江流域近5 a(2014—2018年)年平均降水量 mm

2.2 地表水資源量

地表水資源量[2]是指河流、湖泊等地表水體中由當(dāng)?shù)亟邓纬煽梢愿碌膭?dòng)態(tài)水量，用天然河川徑流量[3]即還原后的多年平均天然河川年徑流量表示。

綏江流域境內(nèi)干流有大象(二)、四會(huì)(石狗)兩個(gè)水文站，支流古水河有祝州站。四會(huì)水文站為綏江流域出口控制站，流域面積為6 502 km2，約占綏江流域總集水面積的90.6%，適宜選作區(qū)域代表站。

綏江流域多年年平均徑流量為74.64億m3，2014—2018年之間，年平均徑流量最少為2017年64.71億m3，最多為2015年84.64億m3，相差23.5%，2014—2016年比多年均值偏多8.6%～13.7%；2017—2018年比多年均值偏少9.1%～13.1%，可以看出近年來(lái)綏江流域年平均徑流量與多年平均值相比變化較大(見(jiàn)表2、圖1)。

表2 綏江流域近5 a(2014—2018年)年平均徑流量?jī)|m3

圖1 綏江流域2014—2018年年平均徑流量比較示意

2.3 地下水資源量

根據(jù)《廣東省水資源綜合規(guī)劃技術(shù)細(xì)則》及水利部水規(guī)總院頒發(fā)《補(bǔ)充細(xì)則》的有關(guān)規(guī)定，綏江流域?qū)偕角饏^(qū)，根據(jù)山丘區(qū)地下水資源量豐富且淺層地下水開(kāi)發(fā)利用很少的實(shí)際情況，山丘區(qū)地下水資源量計(jì)算公式簡(jiǎn)化為：

山丘區(qū)地下水資源量=山丘區(qū)地下水排泄量=河川基流量。

綏江流域2014—2018年地下水資源量年均值在18.63～24.76億m3之間，地下水資源量最少為2017年18.63億m3，最多為2016年24.76億m3，相差32.9%；2014—2016年比多年均值偏多11.1%～15.1%；2017—2018年比多年均值偏少6.8%～12.8%?？梢钥闯鼋陙?lái)綏江流域地下水資源量與地表水資源量變化趨勢(shì)基本相同(見(jiàn)表3所示)。

表3 綏江流域近5 a(2014—2018年)地下水資源量?jī)|m3

2.4 水資源總量

綏江流域絕大部分為山丘區(qū)，根據(jù)《廣東省水資源綜合規(guī)劃技術(shù)細(xì)則》及水利部水規(guī)總院頒發(fā)《補(bǔ)充細(xì)則》的有關(guān)規(guī)定：

我省可采用下式估算水資源總量：

W總=W河川+W總補(bǔ)-W重復(fù)

(1)

式中W總為年水資源總量；W河川為年河川徑流量；W總補(bǔ)為年地下水總補(bǔ)給量(或總排泄量)；W重復(fù)為年河川徑流量和地下水總補(bǔ)給量之間的重復(fù)計(jì)算量。

在評(píng)價(jià)分區(qū)內(nèi)地下水評(píng)價(jià)類型區(qū)為單一山丘區(qū)時(shí)，地下水資源量為多年平均地下水總排泄量，可以近似地用多年平均年河川基流量表示，而河川基流量已全部包含在河川徑流量中，所以全部屬于重復(fù)計(jì)算量，即:

W總補(bǔ)=W河基=W重復(fù)

(2)

式中W河基為河川基流量。

將(2)式代入(1)式得：

W總=W河川。

可見(jiàn)單一山丘區(qū)的評(píng)價(jià)分區(qū)可以用多年平均年河川徑流量作為水資源總量。

因此,綏江流域水資源總量=綏江多年平均年河川徑流量。

綏江流域多年平均水資源總量為74.46億m3。

3 需水預(yù)測(cè)

需水量包括生活、生產(chǎn)、城鎮(zhèn)公共和生態(tài)需水量4個(gè)方面[4]。需水預(yù)測(cè)以2018年為基準(zhǔn)年，采用用水定額預(yù)測(cè)法進(jìn)行計(jì)算，即對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)和各用戶用水定額進(jìn)行預(yù)測(cè)[5]，然后進(jìn)行兩者乘積，最后還應(yīng)進(jìn)行需水預(yù)測(cè)結(jié)果的綜合分析和評(píng)價(jià)，以期預(yù)測(cè)結(jié)果的合理性和現(xiàn)實(shí)可行性。

3.1 社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)預(yù)測(cè)

社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)預(yù)測(cè)包括人口與城鎮(zhèn)化預(yù)測(cè)、工業(yè)發(fā)展指標(biāo)預(yù)測(cè)、農(nóng)業(yè)發(fā)展及土地利用指標(biāo)預(yù)測(cè)、建筑業(yè)發(fā)展指標(biāo)預(yù)測(cè)、第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展指標(biāo)預(yù)測(cè)等。

秸稈生物反應(yīng)堆試驗(yàn)地點(diǎn)分為兩處，一處位于朱林鎮(zhèn)紅旗圩村申豐鄉(xiāng)村大世界的現(xiàn)代蔬菜產(chǎn)業(yè)園，另一處位于金壇市直溪鎮(zhèn)呂坵村。紅旗圩處做了西瓜品種早佳8424、甜瓜品種DFM應(yīng)用試驗(yàn)，呂坵村做了紅香芋品種為脫毒紅香芋的應(yīng)用試驗(yàn)，兩處都是鋼架大棚。試驗(yàn)均用稻草秸稈為材料，方法采用行內(nèi)內(nèi)置式反應(yīng)堆。供試菌種和疫苗均來(lái)自山東天合生物工程技術(shù)有限公司生產(chǎn)。

通過(guò)分析綏江流域近5 a的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)，結(jié)合實(shí)際情況合理分析，對(duì)2020年及2030年的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

1) 人口與城鎮(zhèn)化預(yù)測(cè)

人口與城鎮(zhèn)化預(yù)測(cè)是需水預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)。區(qū)域人口發(fā)展取決于兩方面因素：一是人口自然增長(zhǎng)，即人類繁衍的需要，人口數(shù)量會(huì)在原有基礎(chǔ)上有一定的自然增長(zhǎng)；二是機(jī)械增長(zhǎng)，即由于社會(huì)和經(jīng)濟(jì)等因素而產(chǎn)生遷徙目的地的人口增長(zhǎng)。

人口預(yù)測(cè)計(jì)算采用如下公式：

R預(yù)測(cè)=R基準(zhǔn)(1+P)n

(3)

式中R預(yù)測(cè)為預(yù)測(cè)水平年的人口數(shù)，萬(wàn)人；R基準(zhǔn)為采用基準(zhǔn)年的人口數(shù)，萬(wàn)人；P為人口增長(zhǎng)率，%；n為預(yù)測(cè)水平年和現(xiàn)狀水平年間隔年數(shù)。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)流域各區(qū)(縣)近5 a的人口增長(zhǎng)率(見(jiàn)圖2)，綏江流域各個(gè)區(qū)(縣)人口增長(zhǎng)率比較緩慢，2015年之后人口增長(zhǎng)率開(kāi)始呈遞減趨勢(shì)，根據(jù)近5 a人口平均自然增長(zhǎng)率，選取流域內(nèi)2019—2030年人口增長(zhǎng)率為0.47%，預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。根據(jù)《肇慶市“十三五”經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展指標(biāo)體系及其目標(biāo)值》城鎮(zhèn)化率每年遞增1.992%，進(jìn)行綏江流域城鎮(zhèn)化率的預(yù)測(cè)，各行政分區(qū)2020年、2030年城鎮(zhèn)化率預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5，其中大旺高新區(qū)轄區(qū)內(nèi)只設(shè)1個(gè)街道辦事處，城鎮(zhèn)化率達(dá)到100%。

圖2 綏江流域各個(gè)區(qū)(縣)人口增長(zhǎng)率示意

表4 人口預(yù)測(cè)結(jié)果萬(wàn)人

表5 城鎮(zhèn)化率預(yù)測(cè)結(jié)果

根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，2020年綏江流域總?cè)丝跒?90.94萬(wàn)人，其中城鎮(zhèn)人口為87.87萬(wàn)人，農(nóng)村人口為103.07萬(wàn)人，城鎮(zhèn)化率為46.0%；到2030年，流域內(nèi)總?cè)丝跒?00.11萬(wàn)人，其中城鎮(zhèn)人口為110.03萬(wàn)人，農(nóng)村人口為90.07萬(wàn)人，城鎮(zhèn)化率為55.0%。

各預(yù)測(cè)年工業(yè)增加值的預(yù)測(cè)采用模型法，公式如下：

R預(yù)測(cè)=R基準(zhǔn)(1+P)n

(2)

式中R預(yù)測(cè)為預(yù)測(cè)水平年的工業(yè)增加值數(shù)；R基準(zhǔn)為采用基準(zhǔn)年的工業(yè)增加值數(shù)；P為工業(yè)增加值增長(zhǎng)率，%；n為預(yù)測(cè)水平年和現(xiàn)狀水平年間隔年數(shù)。

根據(jù)《肇慶市“十三五”經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展指標(biāo)體系及其目標(biāo)值》，肇慶市“十三五”期間2020年規(guī)模以上工業(yè)增加值年均增長(zhǎng)率為11.5%。綏江流域的年均增長(zhǎng)率采用與肇慶市相同的年均增長(zhǎng)率。同時(shí)，結(jié)合《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》，將2020—2030年的年均增長(zhǎng)率依然定為11.5%，預(yù)測(cè)結(jié)果如表6所示。

表6 工業(yè)增加值預(yù)測(cè)結(jié)果 億元

3.2 用水需求預(yù)測(cè)

1) 生活需水預(yù)測(cè)

生活需水根據(jù)需水對(duì)象細(xì)分為城鎮(zhèn)居民生活需水和農(nóng)村居民生活需水兩類。采用人均日用水量方法(定額法)進(jìn)行預(yù)測(cè)。以近5 a的人均用水量指標(biāo)平均值為基準(zhǔn)值，結(jié)合綏江流域用水總量控制目標(biāo)和近5 a用水指標(biāo)的變化趨勢(shì)，預(yù)測(cè)2020年和2030年的用水指標(biāo)目標(biāo)值，再征求專業(yè)部門的意見(jiàn)，綜合分析選定用水指標(biāo)(見(jiàn)表7)。

表7 生活需水定額預(yù)測(cè)結(jié)果 L/d

在人口預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，根據(jù)用水定額可預(yù)測(cè)出預(yù)測(cè)年的生活需水量，預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表8所示。

表8 生活需水預(yù)測(cè)結(jié)果 億m3

2) 生產(chǎn)需水預(yù)測(cè)

①工業(yè)需水預(yù)測(cè)

根據(jù)2014—2018年《肇慶市水資源公報(bào)》，大旺高新區(qū)每萬(wàn)元工業(yè)增加值毛用水量為20 m3，廣寧縣為55 m3，懷集縣為80 m3，四會(huì)市為15 m3?？梢钥闯隽饔騼?nèi)各區(qū)(縣)的用水效率相差較大，主要原因是各區(qū)(縣)的工業(yè)種類和生產(chǎn)工藝不同，高新區(qū)和四會(huì)市的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)比價(jià)發(fā)達(dá)，工藝先進(jìn)，用水效率高；廣寧縣和懷集縣以造紙業(yè)、陶瓷業(yè)和礦業(yè)為主，用水需求大。通過(guò)分析近5 a的萬(wàn)元工業(yè)增加值用水指標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2014年至2018年各個(gè)區(qū)(縣)的萬(wàn)元工業(yè)增加值用水指標(biāo)基本保持穩(wěn)定，所以2020年各個(gè)區(qū)(縣)的用水指標(biāo)取近5 a數(shù)據(jù)的平均值；根據(jù)最嚴(yán)格水資源管理制度，確定各個(gè)區(qū)(縣)的用水總量控制目標(biāo)和工業(yè)增長(zhǎng)值預(yù)測(cè)目標(biāo)，確定各個(gè)區(qū)(縣)2030年的萬(wàn)元工業(yè)增加值用水定額指標(biāo)如表9所示，經(jīng)計(jì)算后確定預(yù)測(cè)年工業(yè)需水結(jié)果見(jiàn)表10所示。

表9 工業(yè)用水定額預(yù)測(cè)結(jié)果 m3/萬(wàn)元增加值

表10 工業(yè)用水預(yù)測(cè)結(jié)果 億m3

②農(nóng)業(yè)需水預(yù)測(cè)

農(nóng)業(yè)需水預(yù)測(cè)包括農(nóng)田灌溉需水預(yù)測(cè)、林牧漁畜需水預(yù)測(cè)。根據(jù)《肇慶市水資源綜合規(guī)劃總報(bào)告》，肇慶市用水定額以0.8%的速度緩慢增加，由于農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)措施所提高的用水效率近期內(nèi)對(duì)肇慶市農(nóng)業(yè)用水節(jié)約程度不會(huì)很明顯，預(yù)測(cè)時(shí)2020年和2030年各行政區(qū)根據(jù)實(shí)際情況以低于現(xiàn)有灌溉定額預(yù)測(cè)計(jì)算。預(yù)測(cè)到2030年肇慶市全市農(nóng)田灌溉面積為13.01 hm2，農(nóng)業(yè)灌溉需水總量為12.7億m3；魚塘面積4.06 hm2，魚塘補(bǔ)水3.76億m3；林果灌溉面積5.4萬(wàn)hm2，林果需水總量0.85億m3。農(nóng)業(yè)需水預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表11所示。

表11 不同水平年綏江各行政區(qū)農(nóng)業(yè)用水需水預(yù)測(cè) 億m3

3) 城鎮(zhèn)公共和生態(tài)環(huán)境需水預(yù)測(cè)

根據(jù)《肇慶市水資源公報(bào)》2014—2018年綏江流域城鎮(zhèn)公共用水和生態(tài)環(huán)境用水量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，城鎮(zhèn)公共用水量和生態(tài)環(huán)境用水量在總用水量中所占比例很小，且基本保持穩(wěn)定。根據(jù)近5 a城鎮(zhèn)公共用水量和生態(tài)環(huán)境用水量變化趨勢(shì)并結(jié)合實(shí)際情況，2020年和2030年預(yù)測(cè)結(jié)果如表12所示。

表12 城鎮(zhèn)公共需水和生態(tài)環(huán)境需水預(yù)測(cè)結(jié)果 億m3

3.3 總需水分析

根據(jù)以上分析，綏江流域2020年的總需水量為10.62億m3，到2030年的總需水量13.19億m3，與2018年總用水量8.24億m3相比分別增加28.9%和60.1%?？傆盟枨蟛粩嘣鲩L(zhǎng)，其中生活和工業(yè)用水需求增長(zhǎng)較快，分析成果見(jiàn)表13所示。

表13 2020年、2030年總需水預(yù)測(cè) 億m3

4 可供水量

目前肇慶市的城鎮(zhèn)生活用水基本上由自來(lái)水供給，主要是以江河及其引水渠道或水庫(kù)為水源，隨著村村通自來(lái)水的普及，農(nóng)村生活用水大部分由自來(lái)水工程供水，少部分取用井水、山溪、泉水為水源。工業(yè)用水中，城鎮(zhèn)工業(yè)用水由自來(lái)水和企業(yè)自備供水設(shè)施供給，農(nóng)村工業(yè)用水主要由企業(yè)自備供水進(jìn)行解決，企業(yè)自備供水的水源直接提取江河地表水，只有小部分是提取地下水。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城鄉(xiāng)居民生活水平的提高，特別是為解決邊遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)村的供水，自來(lái)水工程的供水量必須同步增加。通過(guò)統(tǒng)計(jì)《肇慶市水資源公報(bào)》近5 a綏江流域的供水量情況(見(jiàn)圖3所示)，同時(shí)結(jié)合《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》肇慶市相關(guān)規(guī)劃內(nèi)容，以2018年供水量為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，分析未來(lái)流域的供水能力增長(zhǎng)情況，預(yù)測(cè)2020年和2030年可供水量如表14所示。2020年和2030年的供水量數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)是在2018年的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前正在建設(shè)的供水工程和準(zhǔn)備建設(shè)的供水工程的供水能力，同時(shí)，對(duì)部分用水量需求較大的地方，參考現(xiàn)有的供水工程，預(yù)測(cè)需要規(guī)劃建設(shè)的供水工程的供水能力，預(yù)測(cè)相應(yīng)年的供水量。

圖3 綏江流域2014—2018年供水現(xiàn)狀示意

表14 可供水量預(yù)測(cè)結(jié)果億m3

5 水資源承載能力

根據(jù)2014—2018年《中華人民共和國(guó)水文年鑒》(北江區(qū))，得出2014—2018年綏江流域供需水量及水資源量情況(見(jiàn)表15所示)。從水源利用分析，綏江流域供水主要以地表水源利用為主，主要通過(guò)蓄水工程供水和河道內(nèi)引提水供水。從供需來(lái)看，供水能夠滿足需水要求，且水資源利用程度[7]較低，利用程度為10.5%～13.5%。水資源開(kāi)發(fā)利用率是指流域或區(qū)域用水量占水資源總量的比率，體現(xiàn)的是水資源開(kāi)發(fā)利用的程度。

表15 水資源開(kāi)發(fā)利用程度 億m3

根據(jù)用水預(yù)測(cè)及供水預(yù)測(cè)，綏江2020年的需水量為10.62億m3，可供水量為11.12億m3；2030年的相應(yīng)需水量為13.19億m3，可供水量為13.52億m3；從水資源量來(lái)看，綏江流域水資源比較充足，能滿足發(fā)展需求，存在一定的富裕度。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述分析，可以看出綏江流域的供水水源主要以地表水源為主，供水工程主要有蓄水工程供水和河道內(nèi)引提水供水。目前該流域的水資源開(kāi)發(fā)利用程度相對(duì)偏低。從供需現(xiàn)狀看，該流域的水資源總量能夠滿足本地區(qū)的社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源的需求。通過(guò)對(duì)流域轄區(qū)內(nèi)的人口增長(zhǎng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及城市建設(shè)所需的用水總量進(jìn)行預(yù)測(cè)，同時(shí)對(duì)該地區(qū)的供水能力建設(shè)進(jìn)行預(yù)測(cè)，得出綏江流域的供水能力能夠滿足該地區(qū)未來(lái)發(fā)展所需的用水量。但由于農(nóng)業(yè)用水占的比重最大，供水以地表水為主，降雨的時(shí)空分布不均勻使得農(nóng)業(yè)供水風(fēng)險(xiǎn)較高，汛期豐富的水資源量得不到充分利用。

通過(guò)用水結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)可以看出，從2015年起該流域內(nèi)工業(yè)用水量和居民生活用水量呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明執(zhí)行最嚴(yán)格水資源管理制度，已經(jīng)達(dá)到嚴(yán)控用水總量，起到節(jié)約用水的效果。企業(yè)通過(guò)生產(chǎn)工藝的改良，提高了用水效率，居民也養(yǎng)成了節(jié)約用水的好習(xí)慣。

本文分析所得綏江流域的水資源總量情況、流域內(nèi)的用水總量、需水總量的變化趨勢(shì)，能夠?yàn)橄嚓P(guān)部門制定水資源開(kāi)發(fā)利用方案和執(zhí)行最嚴(yán)格水資源管理制度提供一定的技術(shù)支撐。