廣東省水庫(kù)空間分布特征研究

申詩(shī)嘉，張旭輝，袁明道，史永勝，馬妍博，楊文濱

(1.廣東省水利水電科學(xué)研究院，廣州 510635；2.廣東省大壩安全技術(shù)管理中心，廣州 510635)

1 概述

廣東省地處中國(guó)大陸最南部，陸地范圍北緯 20°09′～25°31′，東經(jīng) 109°45′～ 117°20′之間。廣東省水資源時(shí)空分布不均，調(diào)蓄保障能力不足，夏秋易洪澇，冬春常干旱，全省多年平均降水量為1 771 mm，降水時(shí)程和地區(qū)分布不均，年內(nèi)降水主要集中在4—9月，占全年降水量的75%～95%。

水庫(kù)是防汛抗旱體系的重要組成部分，在保障生產(chǎn)生活供水、應(yīng)對(duì)極端氣候?yàn)?zāi)害以及促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面發(fā)揮著重要作用[1-7]。根據(jù)廣東省水利統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全省共有7 756座水庫(kù)，水庫(kù)數(shù)量約占全國(guó)水庫(kù)總數(shù)的8.6%，列全國(guó)第四位。目前對(duì)廣東省水庫(kù)的研究主要集中在水庫(kù)大壩運(yùn)行管理[8-9]、安全評(píng)價(jià)[10]、水庫(kù)降等與報(bào)廢現(xiàn)狀[11]等相關(guān)分析，缺少對(duì)廣東省水庫(kù)空間分布較為系統(tǒng)的比較研究。本文對(duì)全省各類型水庫(kù)按地理單元開展空間分區(qū)統(tǒng)計(jì)[12-14]，從多方面開展對(duì)比研究，定量評(píng)估水庫(kù)水量和空間分布格局；揭示各地區(qū)單位面積、人均水庫(kù)數(shù)量和總庫(kù)容，以及萬元GDP總庫(kù)容分布特征[15-16]；分析評(píng)價(jià)水庫(kù)與農(nóng)業(yè)用水之間的關(guān)系，為廣東省水利工程規(guī)劃與管理提供支撐，為區(qū)域水利高質(zhì)量發(fā)展提供依據(jù)。

2 數(shù)據(jù)來源與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究收集的主要數(shù)據(jù)及其來源為：① 廣東省各類型水庫(kù)的數(shù)量、總庫(kù)容，數(shù)據(jù)來源于廣東省2022年水利統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；② 各地市土地面積、常住人口、地區(qū)生產(chǎn)總值等數(shù)據(jù)來源于《廣東統(tǒng)計(jì)年鑒2022年》；③ 各地市2022年水資源總量、用水量、人均綜合用水量、萬元GDP用水量、農(nóng)業(yè)用水總量數(shù)據(jù)來源于《2022年廣東省水資源公報(bào)》。

2.2 研究方法

1)空間平均中心

本文通過ARCGIS對(duì)研究區(qū)域的水庫(kù)開展空間統(tǒng)計(jì)分析，并分析其平均中心，其計(jì)算方法如下[17-18]：

(1)

(2)

2)統(tǒng)計(jì)及相關(guān)分析

統(tǒng)計(jì)以下指標(biāo)：各個(gè)地市的水庫(kù)數(shù)量(座)、各個(gè)地市的水庫(kù)總庫(kù)容(億m3)、各個(gè)地市的水庫(kù)密度(=水庫(kù)數(shù)量/土地面積)(座/100 km2)、各個(gè)地市的人均總庫(kù)容(m3/人)、各個(gè)地市萬元GDP總庫(kù)容(100m3/萬元GDP)以及各地市農(nóng)業(yè)用水量(億m3)。

通過SPSS進(jìn)行相關(guān)分析，其計(jì)算方法如下[19-20]：

慢性肺心病為臨床常見病、多發(fā)病，導(dǎo)致該疾病發(fā)生的原因有很多。在對(duì)患者開展臨床治療過程中，實(shí)施具有針對(duì)性的護(hù)理舉措，具有相當(dāng)重要的現(xiàn)實(shí)意義。因?yàn)槁苑尾抗δ軗p害的原因，肺心病患者機(jī)體長(zhǎng)時(shí)間處于低血氧狀態(tài)，在這種情況下，除了會(huì)導(dǎo)致紅細(xì)胞數(shù)量增多，血液粘稠度增加之外，也會(huì)令血管內(nèi)皮受損，這一點(diǎn)在急性期患者中被尤為體現(xiàn)，因?yàn)閲?yán)重感染的原因，患者缺氧情況加重，酸中毒和免疫復(fù)合物過度積累，進(jìn)一步加重血管內(nèi)皮受損程度，令膠原組織外露，血小板過度聚集和積累，激活凝血反應(yīng)鏈。

(3)

r取值-1～1，r>0，正相關(guān)；r<0，負(fù)相關(guān)；|r|接近1相關(guān)性好，接近0相關(guān)性差。

3 分析研究結(jié)果

3.1 研究區(qū)水庫(kù)分布

3.1.1水庫(kù)數(shù)量與蓄水量

廣東省共有7 756座水庫(kù)，由水庫(kù)空間分布格局來看，全省水庫(kù)空間分布整體較均衡(見圖1)。廣東省不同類型水庫(kù)數(shù)量及庫(kù)容占比見圖2及表1所示，其中大型水庫(kù)40座，占比0.52%，中型水庫(kù)337座，占比4.34%，小型水庫(kù)7 379座，占比95.14%；全省水庫(kù)總庫(kù)容為450.62×108m3，其中大型水庫(kù)總庫(kù)容293.33×108m3，占全省總庫(kù)容的65.09%，中型水庫(kù)總庫(kù)容94.30×108m3，占全省總庫(kù)容的20.93%，小型水庫(kù)總庫(kù)容62.99×108m3，占全省總庫(kù)容的13.98%。

表1 廣東省不同類型水庫(kù)數(shù)量及庫(kù)容占比

圖1 廣東省水庫(kù)空間分布格局示意

a 水庫(kù)數(shù)量占比

廣東省水庫(kù)數(shù)量較多，但中、小型水庫(kù)占水庫(kù)數(shù)量的98.4%，對(duì)水資源的調(diào)控仍以大型水庫(kù)為主。由于珠江三角洲城市群人口高度聚集，廣東省人均總庫(kù)容較低，為355.3 m3，僅為我國(guó)人均庫(kù)容(746 m3)的47.6%，為發(fā)達(dá)國(guó)家水平的10.48%[21]。

對(duì)全省的水庫(kù)進(jìn)行空間統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算全省不同類型水庫(kù)的地理平均中心，其結(jié)果如圖3所示，可知全省水庫(kù)、大型水庫(kù)及中型水庫(kù)的地理中心點(diǎn)均位于廣州市，為珠江三角洲及粵港澳大灣區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供重要支撐作用。大型水庫(kù)的地理中心位于全省水庫(kù)地理平均中心的北偏東方向，其結(jié)果表明粵北方向上的大型水庫(kù)相對(duì)較多；而中型水庫(kù)的地理平均中心相較于全省水庫(kù)地理平均中心稍偏西南，但趨勢(shì)不顯著，其結(jié)果表明中型水庫(kù)在全省分布較均衡，粵西方向的中型水庫(kù)稍多于粵東及粵北。

圖3 廣東省水庫(kù)地理平均中心示意

3.1.2各地市水庫(kù)空間分布

a 各類型水庫(kù)數(shù)量

從空間分布來看(見圖4b)，各地市水庫(kù)數(shù)量呈現(xiàn)由沿海向內(nèi)陸逐漸增加的趨勢(shì)，其中粵北“山區(qū)”(包括韶關(guān)、河源、梅州、清遠(yuǎn)和云浮)水庫(kù)數(shù)量明顯高于其他區(qū)，“珠三角區(qū)”(包含廣州、深圳、珠海、佛山、惠州、東莞、中山、江門和肇慶)水庫(kù)數(shù)量和較低。

廣東省各地市水庫(kù)總庫(kù)容分布不均(見圖5)，呈現(xiàn)從沿海到內(nèi)陸、低海拔向高海拔地區(qū)逐漸增加的趨勢(shì)。河源市總庫(kù)容最高，為164.17億m3，占全省總庫(kù)容的36.4%，其中新豐江水庫(kù)位于河源市東源縣，總庫(kù)容為138.96億m3[22-23]；珠海市、中山市、佛山市、東莞市、汕頭市等幾個(gè)地市總庫(kù)容較低，均低于5億m3。

a 各類型水庫(kù)總庫(kù)容

對(duì)比廣東省“珠三角區(qū)”“山區(qū)”“東翼”和“西翼”各個(gè)區(qū)的水庫(kù)總庫(kù)容(見圖5)，粵北“山區(qū)”水庫(kù)總庫(kù)容顯著高于其他三個(gè)區(qū)，而“珠三角”區(qū)和“東翼”(包括汕頭、汕尾、潮州和揭陽(yáng))水庫(kù)總庫(kù)容較低。

由廣東省各地市水庫(kù)密度來看，各地市水庫(kù)密度總體在2～10座/100 km2之間，最高的3個(gè)地市是汕頭、深圳和揭陽(yáng)，分別為9.30座/100 km2、9.012座/100 km2和8.96座/100 km2；而中山市水庫(kù)密度最低，為1.79座/100 km2(見圖6)。

圖6 廣東省各地市水庫(kù)密度示意

3.2 水庫(kù)空間分布特征

3.2.1水庫(kù)與人口經(jīng)濟(jì)特征分析

分析對(duì)比廣東省各地市的常住人口、人均總庫(kù)容和萬元GDP總庫(kù)容(見圖7)，廣東省常住人口總體呈沿海向內(nèi)陸逐漸減小的趨勢(shì)，珠三角區(qū)人口顯著高于其他區(qū)，而人均總庫(kù)容和萬元GDP總庫(kù)容從空間分布上總體呈與常住人口相反的趨勢(shì)，由沿海向內(nèi)陸呈增加趨勢(shì)，其中珠三角區(qū)各地市人均總庫(kù)容和萬元GDP總庫(kù)容顯著低于其他地區(qū)。人均總庫(kù)容最高的地市為河源市，為5 778.80 m3/人，其次是惠州市和汕尾市，分別為474.11 m3/人和467.82 m3/人；而珠三角區(qū)的佛山、中山、廣州、深圳、珠海等地市人均總庫(kù)容較低。

圖7 廣東省各地市水庫(kù)總庫(kù)容、人均總庫(kù)容及萬元GDP總庫(kù)容的空間分布示意

萬元GDP總庫(kù)容最高的地市為河源市、清遠(yuǎn)市和韶關(guān)市，分別為1 288.63 m3、240.10 m3和200.85 m3。根據(jù)廣東省2022年水資源公報(bào)，全省萬元地區(qū)生產(chǎn)總值用水量為32.7 m3，若僅以水庫(kù)作為水資源供給來源，由各地市萬元GDP 總庫(kù)容分布結(jié)果(見圖8)可知，全省各地市除河源市、清遠(yuǎn)市以及韶關(guān)市、汕尾市以及惠州市外，其他各市的萬元GDP 總庫(kù)容均小于用水量，顯然水庫(kù)蓄水不能滿足當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展用水。

a 人均綜合用水量

3.2.2水庫(kù)與農(nóng)業(yè)用水特征分析

根據(jù)廣東省各個(gè)地區(qū)2022年農(nóng)業(yè)用水?dāng)?shù)據(jù)，全省各地市平均農(nóng)業(yè)用水總量為10.41億m3，除茂名市外各地市的農(nóng)業(yè)用水總量均在20億m3以下，農(nóng)業(yè)用水量較高的地市有茂名市、江門市以及湛江市，分別為20.2億m3、17.7億m3和17.3億m3。對(duì)比各個(gè)地市的總庫(kù)容與農(nóng)業(yè)用水量(見圖9)，廣州市、汕頭市、佛山市、東莞市、中山市、茂名市以及云浮市的水庫(kù)總庫(kù)容均小于農(nóng)業(yè)用水量，水庫(kù)蓄水不能滿足當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)灌溉用水。

a 農(nóng)業(yè)用水量及總庫(kù)容

對(duì)各地市的農(nóng)業(yè)用水量、總庫(kù)容、小型水庫(kù)總庫(kù)容和中型水庫(kù)總庫(kù)容相關(guān)分析，其結(jié)果見表2。從表2中可以看出，農(nóng)業(yè)用水總量和小型水庫(kù)總庫(kù)容呈顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)較高為0.730，與中型水庫(kù)總庫(kù)容的相關(guān)系數(shù)為0.494，呈顯著相關(guān)，而農(nóng)業(yè)用水總量與各地市水庫(kù)總庫(kù)容未顯性相關(guān)性。由以上結(jié)果可知，小型水庫(kù)以及中型水庫(kù)對(duì)各地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、灌溉具有重要的支撐作用。

表2 農(nóng)業(yè)用水總量與庫(kù)容相關(guān)分析

4 結(jié)語

對(duì)全省各類型水庫(kù)按地理單元開展空間分區(qū)統(tǒng)計(jì)，從多方面開展對(duì)比分析，研究水庫(kù)數(shù)量、庫(kù)容與地理分區(qū)、人口、經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)之間的關(guān)系，研究結(jié)果表明：

1)廣東省水庫(kù)數(shù)量以小型水庫(kù)為主，占比95.14%，但水庫(kù)庫(kù)容主要以大型水庫(kù)為主，占全省總庫(kù)容的65.09%；從空間分布來看，各地市水庫(kù)數(shù)量和庫(kù)容呈現(xiàn)由沿海向內(nèi)陸逐漸增加的趨勢(shì)，其中粵北“山區(qū)”水庫(kù)數(shù)量和總庫(kù)容最高，“珠江三角區(qū)”水庫(kù)數(shù)量和總庫(kù)容最低。

2)廣東省人均總庫(kù)容整體較低，為全國(guó)平均水平的47.6%。各地市人均總庫(kù)容和萬元GDP總庫(kù)容從空間分布上總體呈現(xiàn)與常住人口相反的趨勢(shì)，由沿海向內(nèi)陸總體呈增加趨勢(shì)。全省各地市除河源市、清遠(yuǎn)市以及韶關(guān)市、汕尾市以及惠州市外，其他各市的萬元GDP 總庫(kù)容均小于用水量，水庫(kù)蓄水不能滿足當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展用水。

3)農(nóng)業(yè)用水總量和小型水庫(kù)總庫(kù)容、中型水庫(kù)總庫(kù)容均呈現(xiàn)較強(qiáng)的相關(guān)性，各地的中、小型水庫(kù)對(duì)地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、灌溉具有重要的支撐作用。