山東省位山灌區(qū)水資源供需平衡分析

劉 璐 孫法圣 周 冉 饒亞蘭

（山東省水利勘測設計院有限公司，山東 濟南 250014）

1 位山灌區(qū)概況

位山灌區(qū)位于山東省西北部、聊城市境內(nèi)，地處東經(jīng)115°27′28.8″～116°24′43.2″、北緯36°7′48.0″～37°1′44.5″，南北長最大約 98 km，東西寬最大約85 km，土地總面積5 525 km。灌溉范圍涉及聊城市東昌府區(qū)、經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)、高新技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)、江北水城旅游度假區(qū)、茌平區(qū)、高唐縣全域，臨清市、東阿縣、陽谷縣和冠縣部分縣域，共計88個鎮(zhèn)（鄉(xiāng)、街道）。位山灌區(qū)始建于1958年，1960 年建成運行，1962 年因澇堿停灌，1970 年復灌，核定灌溉面積（水規(guī)計〔2001〕514 號）33.87 萬hm， 是全國第五大灌區(qū)、黃河中下游和山東省最大的引黃灌區(qū)。

位山灌區(qū)不僅承擔著聊城市農(nóng)田灌溉、生態(tài)補水、部分生活及工業(yè)企業(yè)供水的任務，而且肩負著引黃濟津補淀的供水任務，是雄安新區(qū)重要生態(tài)屏障——白洋淀近期生態(tài)用水的重要保障。經(jīng)過多年建設，位山灌區(qū)骨干工程配套率達87.46%，設施完好率達53.96%，生態(tài)狀況大大改善，管理體制改革深入推進，管理水平與效能有效提升，有力推動了農(nóng)業(yè)節(jié)水增產(chǎn)、農(nóng)民增收和區(qū)域環(huán)境改善，為區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展提供了可靠支撐和保障。

2 位山灌區(qū)水資源開發(fā)利用狀況分析

位山灌區(qū)多年平均降水量為557.5 mm，當?shù)氐乇硭Y源量為1.78 億m，地下水資源總量為8.30 億m，地下水可開采量為6.78 億m?？鄢貜退?，灌區(qū)多年平均水資源總量為7.89 億m。

2.1 供水量

根據(jù)《聊城市水資源公報》，對2011—2018 年位山灌區(qū)歷年供水量進行統(tǒng)計分析。結(jié)果表明，位山灌區(qū)多年平均總供水量為12.87 億m。灌區(qū)水源包括當?shù)氐乇硭こ?、跨流域調(diào)水工程、地下水工程、非常規(guī)水四大類，多年平均供水量分別為1.29 億、5.68 億、5.61 億、0.29 億m，在整個灌區(qū)供水結(jié)構中的比值分別為10.0%、44.1%、43.6%、2.3%?；鶞誓?018 年灌區(qū)總供水量為13.43 億m，比多年平均值偏多4.4%，其中上述四類水源供水量分別為1.93億、5.38 億、5.63 億、0.49 億m，分別占總供水量的14.4%、40.1%、41.9%、3.6%。

近年來，位山灌區(qū)供水總量整體呈上升趨勢，其中地表水供水量增長較多，年均增長0.19 億m，黃河水及地下水供水量相對比較穩(wěn)定，非常規(guī)水供水量逐年增長（見表1）。

2.2 用水量

根據(jù)《聊城市水資源公報》，2011—2018 年位山灌區(qū)各類用戶多年平均總用水量為12.87 億m，供用水量相等。位山灌區(qū)主要用水類型包括居民生活、城鎮(zhèn)公共、工業(yè)、農(nóng)田灌溉、林牧漁畜和生態(tài)環(huán)境用水，多年平均用水量分別為0.95 億、0.20 億、1.59億、9.16 億、0.82 億m和0.15 億m，在灌區(qū)用水結(jié)構中占比分別為7.4%、1.6%、12.3%、71.2%、6.3%和1.2%?；鶞誓?018 年位山灌區(qū)總用水量為13.44億m，其中居民生活、城鎮(zhèn)公共、工業(yè)、農(nóng)田灌溉、林牧漁畜和生態(tài)環(huán)境用水量分別為1.04 億、0.27 億、1.57 億、9.38 億、0.85 億m和0.33 億m，分別占總用水量的7.7%、2.0%、11.7%、69.8%、6.3%和2.5%。

表1 2011—2018 年位山灌區(qū)各類水源歷年供水量 億m3

2.3 開發(fā)利用程度分析

根據(jù)《全國水資源綜合規(guī)劃技術細則》，選取地表水資源開發(fā)率、地下水開采率和水資源綜合開發(fā)利用率3 個指標對位山灌區(qū)水資源開發(fā)利用程度進行評價分析。

2011—2018 年，位山灌區(qū)平均年供水總量（不包括客水）為6.78 億m，其中地表水供水量1.29 億m，地下水供水量5.61 億m；2018 年，位山灌區(qū)地表水實際供水量1.93 億m，地下水供水量5.63 億m。據(jù)測算，位山灌區(qū)地表水開發(fā)利用率為43.0%，地下水開發(fā)利用率為80.9%，水資源綜合利用率為66.1%。因此，位山灌區(qū)水資源開發(fā)利用程度已達到非常高的程度，水資源進一步開發(fā)利用潛力不大。

3 位山灌區(qū)需水預測

3.1 經(jīng)濟社會指標預測

對灌區(qū)需水有直接影響的經(jīng)濟社會指標主要包括城鄉(xiāng)人口、生產(chǎn)總值、三次產(chǎn)業(yè)比例、農(nóng)田有效灌溉面積等。下面根根據(jù)國家及山東省經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃布局，綜合考慮未來城鎮(zhèn)化進程、人口政策等因素，結(jié)合位山灌區(qū)自身經(jīng)濟社會發(fā)展特點，對不同水平年經(jīng)濟社會發(fā)展指標進行合理預測分析。

3.1.1 人口及城鎮(zhèn)化率。2018 年，位山灌區(qū)總?cè)丝?97.8 萬人，其中城鎮(zhèn)人口163.8 萬人，城鎮(zhèn)化率41.2%。結(jié)合第七次人口普查數(shù)據(jù)，分析灌區(qū)歷年人口變化情況，充分考慮國家新的生育政策、聊城市人才引進政策等相關因素，預計“十四五”期間聊城市人口年均自然增長率為4.5‰～5.0‰。據(jù)此測算，到2025 年位山灌區(qū)總?cè)丝诳蛇_411.9 萬人。預計2026—2035 年聊城市人口年均自然增長率為3.5‰～4.0‰。據(jù)此測算，到2035 年位山灌區(qū)總?cè)丝诳蛇_428.7 萬人。

位山灌區(qū)現(xiàn)狀城鎮(zhèn)化率相對較低，今后一個時期聊城市將加快城鎮(zhèn)化發(fā)展進程。根據(jù)聊城市未來城市發(fā)展規(guī)劃，預測到2025 年位山灌區(qū)城鎮(zhèn)化率達50.0%，城鎮(zhèn)人口達206.1 萬人；到2035 年位山灌區(qū)城鎮(zhèn)化率達60.0%，城鎮(zhèn)人口達257.4 萬人。

3.1.2 經(jīng)濟發(fā)展指標預測。2018 年，位山灌區(qū)范圍內(nèi)各縣市區(qū)生產(chǎn)總值共計為2 322.0 億元，一產(chǎn)、二產(chǎn)、三產(chǎn)比值為9 ∶55 ∶36。根據(jù)《聊城市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標綱要》，預計“十四五”期間位山灌區(qū)生產(chǎn)總值年均增長率為6.0%，據(jù)此測算，到2025 年全灌區(qū)生產(chǎn)總值達3 491.2 億元；預計2026—2035 年期間位山灌區(qū)生產(chǎn)總值年均增長率為5.2%，據(jù)此測算，到2035 年全灌區(qū)生產(chǎn)總值達5 776.8 億元（見表2）。

結(jié)合近年來聊城市經(jīng)濟發(fā)展實際，根據(jù)相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，預計2025 年灌區(qū)三次產(chǎn)業(yè)比例調(diào)整為8 ∶50 ∶43，到2035 年灌區(qū)三次產(chǎn)業(yè)比例調(diào)整為6 ∶40 ∶54，一產(chǎn)、二產(chǎn)比例持續(xù)降低，服務業(yè)占比大幅提高，三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構將得到進一步優(yōu)化。

表2 位山灌區(qū)不同水平年經(jīng)濟指標預測結(jié)果 億元

3.1.3 農(nóng)業(yè)發(fā)展與灌溉面積指標預測。2018 年，位山灌區(qū)農(nóng)田有效灌溉面積33.66 萬hm。規(guī)劃期內(nèi)，結(jié)合聊城市各縣（市、區(qū)）土地利用總體規(guī)劃，并考慮位山灌區(qū)現(xiàn)狀水資源開發(fā)利用程度較高，下一步對灌區(qū)耕地必須嚴格實行總量控制、以水定地、以水定規(guī)模的精神，貫徹落實習近平總書記在深入推動黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展座談會上的重要講話精神，發(fā)揮水資源作為最大剛性約束的作用，根據(jù)灌區(qū)水資源狀況科學、合理確定灌區(qū)耕地規(guī)模，預計到2025 年灌區(qū)有效灌溉面積為33.87 萬hm。位山灌區(qū)灌溉面積及林牧漁畜相關指標預測結(jié)果具體見表3。

3.2 需水分析

按照生活用水、生產(chǎn)用水、生態(tài)環(huán)境用水三大類進行位山灌區(qū)需水預測分析。其中，生活用水包括居民生活用水及城鎮(zhèn)公共用水（建筑業(yè)和服務業(yè)用水）；生產(chǎn)需水包括農(nóng)業(yè)及工業(yè)用水，其中農(nóng)業(yè)包括種農(nóng)田灌溉和林牧漁畜；生態(tài)環(huán)境需水主要指河道外生態(tài)需水，包括城鄉(xiāng)環(huán)境用水及河湖生態(tài) 補水。

表3 位山灌區(qū)灌溉面積及林牧漁畜相關指標預測結(jié)果

按照相關規(guī)劃要求，可采用多種方法進行需水量預測。結(jié)合灌區(qū)實際情況，此次計算主要采用定額法，對個別行業(yè)采用趨勢法進行對比分析。

3.2.1 生活需水預測

3.2.1.1 居民生活需水預測。根據(jù)《聊城市水資源公報》，2018 年聊城市城鎮(zhèn)居民生活用水定額為92.8 L/（d·人）。未來隨著人們生活水平和生活質(zhì)量的不斷提高，城鎮(zhèn)居民生活用水定額將相應增大。此次分析計算對現(xiàn)狀年、2025 年、2035 年位山灌區(qū)城鎮(zhèn)居民生活用水定額分別取93、95、100 L/（d·人），則不同水平年灌區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)生活需水量分別為0.56 億、0.71 億、0.94 億m。由此可以看出，城鎮(zhèn)生活需水是未來位山灌區(qū)需水量的一個主要增長點。

隨著聊城市城鎮(zhèn)化進程的推進及城鄉(xiāng)一體化的快速發(fā)展，未來農(nóng)村與城鎮(zhèn)生活條件和生活水平的差距將持續(xù)縮小，農(nóng)村居民生活需水定額將增長較快。2018 年，位山灌區(qū)農(nóng)村居民生活用水定額為 52.5 L/（d ·人），預測2025 年、2035 年分別為60、 70 L/（d ·人）。根據(jù)農(nóng)村人口和農(nóng)村生活用水定額計算，預測位山灌區(qū)2025 年、2035 年農(nóng)村生活需水分別為0.47 億、0.44 億m。

3.2.1.2 城鎮(zhèn)公共需水預測。城鎮(zhèn)公共需水預測采用定額法。2018 年位山灌區(qū)建筑業(yè)萬元增加值用水量為10.0 m，第三產(chǎn)業(yè)萬元增加值用水量1.9 m。根據(jù)相關節(jié)水規(guī)劃，2025 年、2035 年建筑業(yè)萬元增加值用水量分別為9.0、8.1 m，第三產(chǎn)業(yè)萬元增加值用水量分別為1.7、1.5 m，則2025 年、2035 建筑業(yè)需水量分別為0.096 億、0.120 億m，第三產(chǎn)業(yè)需水量分別為0.26 億、0.48 億m。

3.2.2 生產(chǎn)需水預測

3.2.2.1 農(nóng)業(yè)需水預測。農(nóng)田灌溉需水量預測采用灌溉面積乘以灌溉定額計算。根據(jù)《2018 年聊城市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算分析成果報告》，采用首尾測算分析法，即直接用灌入田間可被農(nóng)作物吸收利用的水量（凈灌溉用水量）與灌區(qū)從水源取用的用于農(nóng)田灌溉總水量（毛灌溉用水量）的比值來計算灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)，分析得到2018 年位山灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)為0.518。結(jié)合規(guī)劃期內(nèi)灌區(qū)實施的各項續(xù)建配套及節(jié)水灌溉措施，預測2025 年位山灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)提高至0.550，2035 年提高至0.586。結(jié)合灌區(qū)歷年統(tǒng)計資料，采用非充分灌溉定額進行灌溉需水預測。經(jīng)綜合測算，基準年、2025 年、2035 在平水年（50%）情況下農(nóng)田灌溉需水量分別為11.87 億、 11.24 億、10.55 億m，在枯水年（75%）情況下農(nóng)田灌溉需水量分別為12.25 億、11.60 億、10.89 億m（見表4）。

根據(jù)位山灌區(qū)歷年用水統(tǒng)計資料，林牧漁畜需水量基本保持動態(tài)平衡，因此，此次不同水平年灌區(qū)林牧漁畜需水量均采用現(xiàn)狀實際用水量 0.91 億m。

3.2.2.2 工業(yè)需水預測。山東省海河流域工業(yè)需水量預測一般采用用水趨勢法。鑒于灌區(qū)內(nèi)各縣（區(qū)）近幾年工業(yè)用水年增長率較低，并考慮未來工業(yè)園區(qū)建設等規(guī)劃情況，此次規(guī)劃平均年用水增長率按1.0%～2.0%測算。相對于基準年，截至2025 年位山灌區(qū)平均年用水增長率為1.5%，預測2025 年位山灌區(qū)工業(yè)需水量為1.74 億m；相對于2025 年，2035年位山灌區(qū)平均年用水增長率為1.0%，預測2035 年位山灌區(qū)工業(yè)需水量為1.92 億m（見表5）。

表4 不同水平年位山灌區(qū)農(nóng)田灌溉需水量預測結(jié)果 億m3

3.3 生態(tài)環(huán)境需水預測

河道外生態(tài)需水量主要包括城鄉(xiāng)環(huán)境用水及城鎮(zhèn)河湖補水等。結(jié)合生態(tài)文明建設，并參考《山東省節(jié)水型社會建設技術指標》，綠化需水定額、河湖需水定額、環(huán)境衛(wèi)生需水定額分別為2 500 ～3 000、 3 000 ～3 500、220 ～250 m/hm。根據(jù)聊城市城建統(tǒng)計公報及城市建設規(guī)劃，經(jīng)分析，基準年、2025 年、2035 年位山灌區(qū)生態(tài)環(huán)境需水量分別為0.32 億、0.41億、0.49 億m（見表5）。

3.4 總需水量

根據(jù)以上分析，平水年位山灌區(qū)不同水平年（2018 年、2025 年、2035 年）總需水量分別為15.95 億、15.84 億、15.85 億m，枯水年總需水量分別為16.33 億、16.20 億、16.19 億m，全灌區(qū)總需水量基本穩(wěn)定（見表5）。

4 位山灌區(qū)供水分析預測

供水預測包括地表水預測、地下水預測、非常規(guī)水源利用預測和外流域調(diào)水預測。在供水分析預測中，一方面要考慮各水源可利用量上限控制及用水總量控制指標上限控制；另一方面要考慮更新改造、續(xù)建配套現(xiàn)有水利工程可能增加的供水能力，規(guī)劃建設的供水工程增加的供水能力等，經(jīng)綜合分析確定可供水量（見表6）。

4.1 地表水供水預測

位山灌區(qū)地表水源主要包括徒駭河、馬頰河等河流雨洪資源利用及引金堤河、衛(wèi)運河水量，通過歷年地表水供水情況分析，基準年當?shù)氐乇硭剿昕晒┧繛?.32 億m，未來在區(qū)域水資源用水總量控制指標內(nèi)，結(jié)合當?shù)赜旰橘Y源利用工程建設等措施，預計位山灌區(qū)2025 年、2035 年水平年可供水量分別為1.41 億、1.46 億m。

4.2 地下水供水預測

統(tǒng)計分析位山灌區(qū)現(xiàn)狀地下水機井數(shù)量、規(guī)模等指標，灌區(qū)基準年地下水可供水量為5.57 億m。未來充分考慮地下水用水總量控制指標限制及地下水壓采計劃，分析得到灌區(qū)規(guī)劃2025 年、2035 年地下水可供水量將會有小幅上升，主要集中在灌區(qū)淺層地下水分布條件的部分縣（市、區(qū)），可供水量分別為6.05 億、 6.38 億m。

4.3 非常規(guī)水源利用預測

位山灌區(qū)非常規(guī)水源利用主要指城市污水集中處理回用（再生水回用），根據(jù)灌區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀污水處理廠分布及處理能力情況。基準年再生水回用可供水量約為0.51 億m。未來，結(jié)合各地污水處理廠建設規(guī)劃，并考慮相關規(guī)劃中對不同產(chǎn)業(yè)中水回用率的要求，預測位山灌區(qū)2025、2035 年再生水回用量將分別達到0.80 億、1.10 億m。

4.4 外調(diào)水供水預測

位山灌區(qū)外調(diào)水主要指黃河水及南水北調(diào)東線一期長江水。外調(diào)水可供水量參照相關分水指標測算，各水平年采用同一水量。其中，引黃指標水量為5.60 億m，南水北調(diào)一期長江水指標水量為 1.20 億m。

4.5 總可供水量

根據(jù)上述不同水源可供水量分析預測成果，位山灌區(qū)基準年在平水年、枯水年、特枯年情況下的可供水量分別為14.20 億、13.51 億、13.14 億m。規(guī)劃年可供水總量略有增加，2025 年、2035 年在平水年（50%）情況下總供水量分別為15.06 億、15.74 億m；在枯水年（75%）總供水量分別為14.33 億、14.98 億m；遭遇特枯年（95%）情況下，總供水量分別為13.93 億、14.57 億m。由此可以看出，由于位山灌區(qū)當?shù)氐乇硭晒┧空急炔桓撸虼?，不同頻率可供水量總量相差不大。

表5 位山灌區(qū)不同水平年各種保證率下需水量預測結(jié)果 億m3

表6 位山灌區(qū)不同水平年各類水源不同頻率可供水量預測結(jié)果 億m3

表7 位山灌區(qū)不同水平年水資源供需平衡結(jié)果

5 位山灌區(qū)水資源供需平衡分析

根據(jù)以上需水預測和可供水量預測結(jié)果，對位山灌區(qū)進行水資源供需平衡分析。如表7 所示，平水年份，不同水平年缺水量分別為1.75 億、0.78 億、0.11億m，缺水率分別為10.97%、4.92%、0.69%；枯水年份（75%頻率）不同水平年缺水量分別為2.82 億、1.87億、1.21 億m，缺水率分別為17.27%、11.54%、7.47%。平水年份基準年缺水率較高，規(guī)劃年灌區(qū)缺水率均在5%以內(nèi)，基本達到了供需平衡，所以規(guī)劃年灌區(qū)可供水量可滿足灌區(qū)發(fā)展需水要求。

6 結(jié)論

以2018 年為基準年，在分析位山灌區(qū)現(xiàn)狀水資源開發(fā)利用狀況的基礎上，分別對2025 年、2035 年位山灌區(qū)供需水量進行了合理預測。通過灌區(qū)不同水平年水資源的供需分析結(jié)果可知，位山灌區(qū)現(xiàn)狀年缺水率較高，灌區(qū)水資源不足以滿足現(xiàn)有有效灌溉面積的灌溉需求；隨著灌區(qū)內(nèi)節(jié)水改造及相關灌溉工程建設完善，規(guī)劃2025 年、2035 年基本可實現(xiàn)批復的33.87 萬hm有效灌溉面積（水規(guī)計〔2001〕514 號）的水資源供需平衡。此次分析成果可為位山灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造工程提供科學依據(jù)，促進灌區(qū)水資源的優(yōu)化配置，并可為類似灌區(qū)改造工程建設提供參考。