水資源緊缺地區(qū)承載能力評價思路與應(yīng)用研究

張育德，回曉瑩，張永杰

（中水北方勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，300222，天津）

為落實“抓緊對全國各縣進行資源環(huán)境承載能力評價，抓緊建立資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預(yù)警機制”重要指示，貫徹“四水四定”原則，全國范圍內(nèi)都在開展水資源承載能力評價研究。開展水資源承載能力評價也是摸清區(qū)域現(xiàn)狀水資源超載狀況、預(yù)測規(guī)劃水平年不同情形下水資源承載能力、合理調(diào)配區(qū)域水資源、進行水資源統(tǒng)一管理的重要支撐和依據(jù)。

一、水資源承載能力內(nèi)涵及影響因素

1.水資源承載能力的內(nèi)涵

多位學(xué)者在不同時期提出了水資源承載能力的定義解釋，說法雖有所不同，但基本理念和涉及因素基本一致。區(qū)域規(guī)劃中的水資源承載能力是指在可預(yù)見的時期內(nèi)，在滿足合理河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境用水和保護生態(tài)環(huán)境的前提下，綜合考慮來水情況、工況條件、用水需求等因素，水資源所能承載經(jīng)濟社會的最大負荷。水資源承載能力一般從水量、水質(zhì)兩方面進行分析，水量承載能力是指在滿足合理生態(tài)用水的前提下，允許經(jīng)濟社會取用的最大水量；水質(zhì)承載能力是指在滿足水域使用功能水質(zhì)要求的前提下，允許進入河湖水域的最大污染物負荷量。

2.影響因子

（1）水資源量

水資源系統(tǒng)是水資源承載能力的主體，其可利用水資源量大小是影響承載能力的內(nèi)因。水資源承載能力的主要決定因素為水資源量，水資源量不僅包含本區(qū)域自產(chǎn)水資源量，還包括工程實現(xiàn)的外調(diào)水資源量。

（2）經(jīng)濟社會發(fā)展水平

經(jīng)濟社會發(fā)展水平不同，其人口數(shù)量、經(jīng)濟體量、產(chǎn)業(yè)布局、社會科技水平、水資源利用效率、污水處理及再生利用水平、用水定額及人均水資源需求量等均有所不同，相同的水資源量在不同經(jīng)濟社會發(fā)展水平下，可體現(xiàn)出不同的承載能力。

（3）社會管理

社會管理是文明發(fā)展的體現(xiàn)，水資源開發(fā)的主體是人，社會管理就是約束人的行為。社會管理行為對水資源的開發(fā)方式、開發(fā)程度、保護程度、用水對象、用水效率均有不同程度的約束，因而對水資源承載能力有很大影響。

（4）水利工程

水利工程是水資源利用的主要手段，只有通過因地制宜修建不同的水利工程，才能實現(xiàn)水資源的開發(fā)利用。水利工程的方式、布局、規(guī)模均能夠影響水資源的開發(fā)利用程度，從而影響區(qū)域水資源的承載能力。

二、水資源承載能力評價技術(shù)路線

系統(tǒng)收集整理經(jīng)濟社會發(fā)展指標、水資源調(diào)查評價、水資源公報、水資源有關(guān)規(guī)劃等基礎(chǔ)資料，開展區(qū)域水資源及其開發(fā)利用現(xiàn)狀評價；根據(jù)流域及區(qū)域水資源稟賦條件、允許開發(fā)利用上限、用水總量控制指標要求、水資源調(diào)配能力以及經(jīng)濟社會發(fā)展布局等，建立水資源承載能力指標體系和評價模型，按照評價方法確定不同情形下區(qū)域不同分區(qū)水資源承載能力；根據(jù)水資源承載能力成果計算不同方案下不同分區(qū)水資源可承載的人口、GDP、工業(yè)增加值、灌溉面積等經(jīng)濟社會發(fā)展負荷；綜合考慮負荷情況及不同方案下的水資源承載能力，進行現(xiàn)狀和規(guī)劃水平年水資源承載狀況評價；根據(jù)綜合承載狀況提出調(diào)控措施和建議。技術(shù)路線見圖1。

圖1 水資源承載能力評價技術(shù)路線

三、水資源承載能力評價思路

1.評價思路

按照“一個核心、一個抓手、兩個結(jié)合、兩組方案”的思路進行水資源承載能力評價，其中“一個核心”指以水定需，強化水資源的剛性約束作用；“一個抓手”指水資源供需分析與配置，將供水與需水結(jié)合起來，水量與工程結(jié)合起來；“兩個結(jié)合”指結(jié)合全國水資源承載能力評價工作大綱和當?shù)匾延兴Y源評價類成果；“兩組方案”指基于用水總量控制指標的方案和基于水資源可利用量的方案。

（1）基于用水總量控制指標的水資源承載能力評價思路

基于用水總量控制指標的水資源承載能力評價，是以用水總量控制指標以及地表水、地下水分項控制指標作為水資源承載能力的上限，以此開展的水資源承載狀況評價。該情形下水資源承載能力評價應(yīng)遵循的基本原則是：不突破區(qū)域用水總量控制指標以及地表水、地下水分項指標要求，但進行分區(qū)間、行業(yè)間調(diào)整，即只調(diào)空間分配和行業(yè)結(jié)構(gòu)。

承載能力評價分為需求端和供給端進行，其中需求端思路：一是優(yōu)先滿足剛性用水需求，包括城市、農(nóng)村生活用水需求，城市道路澆灑、城鎮(zhèn)綠化等河道外生態(tài)用水需求；二是合理預(yù)測工業(yè)用水需求，根據(jù)現(xiàn)狀和未來工業(yè)園區(qū)及園區(qū)內(nèi)主要用水企業(yè)分布情況、相關(guān)批復(fù)的工業(yè)發(fā)展規(guī)劃或產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃成果，合理預(yù)測未來區(qū)域工業(yè)用水需求和用水分布；三是抑制已超載的農(nóng)業(yè)用水，統(tǒng)籌考慮各縣（市、區(qū)）農(nóng)業(yè)節(jié)水水平，以目前要求的退減面積作為初始值，逐步迭代、測算，提出合理的農(nóng)業(yè)用水量和用水分布。

供給端思路：一是基于目前已有及規(guī)劃的供水工程體系，包括已有工程和規(guī)劃工程；二是每個分區(qū)的地下水供水量按照3個條件控制，要小于現(xiàn)狀開采量、要小于地下水可開采量、要滿足用水總量控制指標中地下水指標要求；三是本地地表水供水量結(jié)合《河湖生態(tài)環(huán)境需水計算規(guī)范》（SL/T 712—2021）等的要求，一方面控制區(qū)域內(nèi)各河流地表水開發(fā)利用程度，另一方面總地表水供水量要滿足用水總量控制指標要求，但空間分布可調(diào)。

根據(jù)上述需求端、供給端要求進行綜合平衡分析，提出不同水平年各縣（市、區(qū)）分水源用水總量方案，作為基于用水總量控制指標情形下的水資源承載能力。

（2）基于水資源可利用量的水資源承載能力評價思路

基于水資源可利用量的水資源承載能力評價，是以評價范圍內(nèi)當?shù)厮Y源及調(diào)入水資源為基礎(chǔ)，以最大開發(fā)利用程度為上限，開展區(qū)域水資源承載狀況評價，以可利用量作為評價指標，包括地表水資源可利用量、地下水資源可開采量。該情形下水資源承載能力評價應(yīng)遵循的基本原則是：考慮突破區(qū)域用水總量指標，同時進行分區(qū)間、行業(yè)間的調(diào)整，既調(diào)整總量，又調(diào)整空間分配和行業(yè)結(jié)構(gòu)。

承載能力評價也分為需求端和供給端分別進行，其中需求端剛性用水需求、工業(yè)用水需求評價思路與基于用水總量控制指標的水資源承載能力評價思路相同；農(nóng)業(yè)用水需求不同，為多方位考慮，即在嚴格節(jié)水的前提下，擬定不同灌溉面積及其需水方案，提出合理的農(nóng)業(yè)用水量和用水分布。

供給端思路，與基于用水總量控制指標的水資源承載能力評價相比，同樣是基于目前已有及規(guī)劃的工程體系，不同的是每個分區(qū)的地下水供水量按照2個條件控制，要小于現(xiàn)狀開采量和地下水可開采量；本地地表水供水量結(jié)合《河湖生態(tài)環(huán)境需水計算規(guī)范》等要求，以區(qū)域內(nèi)各河流適宜水資源開發(fā)利用程度為控制指標，主要研究哪些河流或區(qū)域尚有水資源開發(fā)利用潛力。

根據(jù)需求端、供給端要求分兩種情形分別進行綜合平衡分析，提出不同規(guī)劃水平年、不同分區(qū)分水源水資源配置方案，作為該情形下的水資源承載能力。根據(jù)水資源承載能力成果計算不同方案下不同分區(qū)水資源可承載的人口、GDP、工業(yè)增加值、灌溉面積等經(jīng)濟社會發(fā)展負荷。

2.評價指標

按照上述兩種情形下的水資源承載能力評價思路，參考《全國水資源承載能力監(jiān)測預(yù)警技術(shù)大綱》，同時考慮到一般水資源緊缺地區(qū)用水總量控制指標趨緊，本次選擇用水總量、地下水開采量和河流開發(fā)利用率三個指標作為水資源承載能力的評價指標，其中用水總量指標和地下水開采量指標用于表征基于用水總量控制指標情形下的水資源承載能力，地下水開采量和河流開發(fā)利用率指標用于表征基于水資源可利用量情形下的水資源承載能力。

用水總量W僅用來表征基于用水總量控制指標情形下的水資源承載能力，W≥1.2W0為嚴重超載，W0≤W＜1.2W0為超載，0.9W0≤W＜W0為臨界狀態(tài)，W＜0.9W0為不超載，其中W0為確定的區(qū)域用水總量控制指標。

地下水開采量G既用來表征基于用水總量控制指標情形下的水資源承載能力，又用來表征基于水資源可利用量情形下的水資源承載能力，G≥1.2G0為 嚴 重 超 載，G0≤G＜1.2G0為 超 載，0.9G0≤G＜G0為臨界狀態(tài)，G＜0.9G0為不超載，其中G0為在基于用水總量控制指標情形下的水資源承載能力評價時確定的區(qū)域地下水控制指標，在基于水資源可利用量情形下的水資源承載能力評價時為平原區(qū)地下水可開采量。

河流開發(fā)利用率R僅用來表征基于水資源可利用量情形下的水資源承載能力，根據(jù)《河湖生態(tài)環(huán)境需水計算規(guī)范》，考慮水資源緊缺地區(qū)所處區(qū)域及河流大小等因素，因地制宜，合理確定開發(fā)利用率上限R0。R≥1.1R0為嚴重 超載，R0≤R＜1.1R0為超載，0.9R0≤R＜R0為臨界狀態(tài)，R＜0.9R0為不超載。

四、博州水資源承載能力評價

1.基本情況

博爾塔拉蒙古自治州（以下簡稱“博州”）位于新疆維吾爾自治區(qū)天山西段北麓，面積約2.7萬km2。境內(nèi)主要有博爾塔拉河（以下簡稱“博河”）、精河兩大水系和艾比湖、賽里木湖兩大湖泊。其中博河水系主要河流有博河、烏爾達克賽河、哈拉吐魯克河、保爾德河、大河沿子河、阿恰勒河等，精河水系主要河流有精河、托托河等。

根據(jù)1956—2016年降水系列分析，博州多年平均降水量305 mm，折合水量75.9億m3。根據(jù)1956—2016年徑流系列分析，博州多年平均地表水資源量24.04億m3，多年平均地下水資源量14.96億m3，重復(fù)水資源量12.49億m3，水資源總量26.51億m3。

2.水資源開發(fā)利用存在的問題

（1）水資源天然稟賦差

博州多年平均水資源量26.51億m3，扣除賽里木湖外僅22.7億m3，平均徑流深不足100 mm；水資源空間分布差異大，平原少、山區(qū)多，所有地表徑流基本均產(chǎn)于山區(qū)。用水高峰期博河部分河段經(jīng)常斷流，7、8月份更為突出。

（2）現(xiàn)狀用水超載嚴重

博州2030年用水總量控制指標為14.28億m3，據(jù)調(diào)查統(tǒng)計現(xiàn)狀用水總量為16.63億m3，超2.35億m3。全州博樂市、精河縣地下水超采嚴重，現(xiàn)有兩個大型嚴重超采區(qū)，地下水超采引發(fā)了地下水水位下降、泉水流量衰減、湖泊濕地萎縮等一系列環(huán)境地質(zhì)問題。

（3）河湖生態(tài)需水保障難度大

現(xiàn)有水資源承載能力難以支撐生態(tài)環(huán)境用水需求。灌溉用水嚴重擠占河湖生態(tài)用水，導(dǎo)致博河、精河等干支流的生態(tài)流量保障不足，引發(fā)河道斷流、入湖水量減少、生物多樣性銳減等一系列問題，對河湖健康產(chǎn)生了較大影響。

3.水資源承載能力評價

（1）基于用水總量控制指標的水資源承載能力評價成果

根據(jù)新疆維吾爾自治區(qū)水利廳《關(guān)于印發(fā)新疆用水總量控制方案的函》（新水函〔2018〕6號），博州2030年用水總量控制指標為14.28億m3，其中地表水控制指標11.54億m3，包含地下水控制指標3.65億m3。

按照上述評價思路與方法，在考慮已有工程以及水安全保障規(guī)劃等近期已編、在編規(guī)劃中的規(guī)劃工程后，嚴格用水總量控制指標約束，維持現(xiàn)狀工程供水任務(wù)并考慮規(guī)劃工程實施情況下，2035年博州水資源承載能力為14.09億m3，可滿足預(yù)測的2035年生活、工業(yè)用水需求，但需退減部分灌溉面積，僅能承載312萬畝（1畝=1/15 hm2，下同）灌溉面積，較現(xiàn)狀減少78萬畝。

（2）基于水資源可利用量的水資源承載能力評價成果

根據(jù)《河湖生態(tài)環(huán)境需水計算規(guī)范》，針對西北內(nèi)陸水資源開發(fā)利用強度高的地區(qū)，河流生態(tài)流量按全年值的30%～40%保證，則河流的開發(fā)利用率應(yīng)不高于60%～70%，考慮到生態(tài)環(huán)境保護的重要性，博州河流新建工程斷面和整個流域開發(fā)利用率按不超過60%控制。地下水按照不超過用水總量中明確的地下水控制指標及不超過可開采量兩種方案控制。

按照上述評價思路與評價方法，維持現(xiàn)狀工程供水任務(wù)并考慮規(guī)劃工程實施情況下，地下水按照不超過用水總量中明確地下水控制指標計算時，2035年博州水資源承載能力為15.16億m3，可滿 足預(yù) 測的2035年 生活、工業(yè)用水需求，但需退減部分灌溉面積，僅能承載332萬畝灌溉面積，較現(xiàn)狀減少58萬畝；地下水按照不超過可開采量計算時，2035年博州水資源承載能力為17.03億m3，可滿足2035年生活、工業(yè)及農(nóng)業(yè)用水需求，灌溉面積維持現(xiàn)狀。兩種情形下，博河、精河河流開發(fā)利用率均未超過60%。