陕北地区水资源需求综合预测及对策研究

周 潮

(1.西北大学 城市与环境学院,陕西 西安 710127;2.淮阴工学院 建筑工程学院 江苏 淮安 223001)

0 引言

水资源是基础自然资源,是生态环境的控制因素和战略资源,是区域综合实力的有机组成部分。我国水资源区域分配不均匀,人均量较低。同时随着社会经济发展以及工业化、城市化进程加快,工农业及生活用水量急剧增加,水资源出现了供不应求的现象,严重影响了经济社会可持续发展。特别是从 20世纪 90年代以来,一些地区污水不加处理且过量排放,不仅破坏了生态与环境,而进一步加剧了水资源短缺矛盾。因此,合理预测社会经济各部门水资源需求量,是加强水管理和制定社会发展规划的主要参考依据,是科学配置区域水资源开发利用的前提,是社会经济各部门可持性发展的保障,对我国处于工业化和城市化加速发展阶段而言,具有重要的理论和现实意义。

1 研究对象及水资源现状分析

1.1 研究对象

陕北是我国最重要的能源化工基地地区之一,也是陕西省和我国经济发展速度最快的区域之一。能源开发和深加工,带动了陕北地区经济高速增长,对水资源需要量也随之增加。随着工业的发展及城镇体系的逐步完善,污染日益严重,区域资源环境尤其水资源环境将承受更大的压力。而陕北地区属于干旱半干旱区,属于黄土高原沟壑区及丘陵沟壑区,生态环境脆弱,降水量少,蒸发量大,水资源相当缺乏。同时,目前陕北地区还存在水利设施落后、水资源开发利用方式不合理等等因素,又进一步加剧了水资源的短缺“瓶颈”问题。因此,以工业化、城镇化高速发展和区域水资源蕴含不高的陕北地区作为研究对象,合理预测区域水资源需要量,是保障陕北地区经济社会各部门持续发展的前提,是加快陕北国家级能源化工基地建设和实施保障,也为相同类型地区水资源需求量预测提供借鉴。

1.2 水资源现状

陕北地区地表水主要由地表径流和地下水补给为主的基流量组成。区域内河流均属于黄河水系,大多数河流呈自西向东和西北 -东南流向。其中延安市地表径流较多,包括洛河、延河、清涧河、仁望河及汾川河等主要河流;榆林市河流众多,主要包括无定河、窟野河、秃尾河、佳芦河等,并拥有陕西省最大的内陆河八里河和陕西省最大的内陆湖泊红碱淖。陕北地区河川径流量总计为 39.5亿 m3,占全省总量的 9.28%。

陕北黄土高原水文地质具有上覆松散岩类孔隙水与下伏碎屑岩类裂隙孔隙水双层迭置特点,补给条件差,排泄条件好,不利于地下水的储存。除风沙滩区、较宽阔的河谷川道及完整的黄土塬属稍富水区外,一般地层含水量很小,水质较复杂。区域浅层地下水资源量 28.40亿 m3/a,其中淡水23.21亿 m3/a,微咸水 4.03亿 m3/a,咸水 1.16亿 m3/a。 区域北部地下水主要靠天然降水及下渗水、凝结水补给,南部主要依靠天然降水,受季节变化影响较大。

结合区域地表水和地下水资源,该地区水资源总量为48.397×108m3/a,地下水资源量为 28.40×108m3/a,地下水与地表水重复量为 19.091×108m3/a。

表1 陕北行政分区水资源总量统计表

2 预测原则及方法选择

2.1 预测原则

2.1.1 与区域社会经济发展相适应的原则

社会经济的发展需要足够的水源,水的有效供给又保障和促进着社会经济发展。需水预测必须依据经认可的区域国民经济发展各项指标,全面考虑社会各方面的用水需求,综合分析,合理预测。

2.1.2 推行科学用水、节约用水的原

需水预测要充分考虑科学技术进步,各用水部门采用先进的用水技术、用水工艺、更新用水设备、提高水的有效利用率和重复利用率等因素,合理拟定各用水部门的用水定额。

2.1.3 统筹兼顾的原则

需水预测应首先考虑满足城乡居民生活用水,统筹兼顾农业、工业用水、生态环境用水和其它用水需求。在水资源不足地区,适当限制城市规模和耗水量大的工业、农业的发展。

2.1.4 可持续发展原则

水资源的需求必须与区域水资源条件相适应,必须考虑水资源的承载能力,服从生态环境目标,适度考虑生态环境改善用水,保证水资源的可持续利用。

2.2 预测方法选择

选择合理的预测方法,是准确预测区域社会经济发展水资源需求量的前提;预测的结果可直接做为区域水资源的开发和利用、水资源环境保护、区域水资源供求平衡及城乡统筹规划等科学依据。但由于区域所处的地理环境、区域社会经济发展水平不同及区域发展政策差异等因素,决定了不同类型地区的水资源需求量预测方法存在一定的差异。因此,国内学者以不同区域为研究[1]-[5],利用了灰色马尔科夫模型[6]、GM(1,1)模型[7]、BP神经网络[8]、温斯特指数平滑法[9]、多层递阶方法[10]等方法对不同区域水资源需求量进行了预测,为区域社经济社会可持续发展和各部门水资源需求量平衡提供了科学依据。本文针对陕北地区的特殊的地理环境和国家能源化工基地开发建设具体情况,采用一次线性回归方程、GM(1,1)模型和指标预测方法,对陕北地区经济社会各部门发展需水进行预测。

3 需求量预测

3.1 指标选择

根据陕北地区经济社会现状和未来发展趋势,将区域水资源需求量分成由农业、工业、生活和生态水资源需求量四个部分,对这四个部门的需水量进行预测,基本上能体现陕北地区将来用水发展趋势。所以本文通过分类用水定额法、人均综合用水量法,基于现状年用水量状况对陕北地区 2020年水资源需求做出综合预测。如农业需水量通过综合分析拟定的农田灌溉用水定额,工业需水量按行业万元产值用水量预测,生活需水量通过预测不同水平年的人口数量与平均定额来计算需水量(2020年城镇人均综合用水量 300 L/d◦人);生态环境需水是指为了维持特定的生态环境服务功能,在实现生态环境保护与建设目标下,生态系统所需要的径流性水资源量。(表2 )

陕北地区 2020年农田毛灌溉定额以 2010年现状灌溉定额为基础,在 P=75%代表年预测为：2020为 240m3/亩。

表2 陕北地区 2010、2020生活用水定额表

3.2 需求量预测

3.2.1 水资源总需求量预测

根据陕北地区人口、社会经济水平综合预测数据,以2009年有关部门公布的用水情况,根据陕北地区水田灌溉定额和居民生活用水定额,利用一次线性回归方程和 GM(1,1)模型预测区域 2020人口数量和工业万元产值,结合上述相关指标定额,对区域水资源需求量进行预测。

表3 2020年需水预测情况汇总表(P=75%)

3.2.2 各城镇水资源需求量预测

根据陕北地区城镇化和城镇发展战略,在将来十年内,陕北地区城镇化进程在现状发展的基础上将进一步加快,并把城镇建设作为社会经济发展中心任务;通过实施中心城市超前发展,使榆林、延安两个一级中心城市的规模迅速提升,并发展建设具有实力、辐射作用强的二级中心城市。根据陕北地区城镇化水平综合预测规模,2020年区域总人口控制在700万人左右,其中城镇人口约 420万人,城镇化水平提高到60%以上。结合上述确定的指标,预测城镇 2020年总用水量为 4.6×108m3。

表4 2020年陕北地区各城镇需水预测 亿m3

4 实施对策与措施

陕北地区的水资源蕴含量较低,且生态环境脆弱,随着区域的发展,其水资源需求量将超过区域水资源可开采量。如果无节制的开采水资源,必将会导致生态环境恶化和其他社会问题。因此,在大力发展和建设陕北能源化工基地时和促进区域经济社会发展时,应采取措施既要满足区域水资源需水量的要求,又能保证区域生态环境不会受到破坏,促进区域经济又快又好的发展。

4.1 节水为本

解决陕北能源化工基地的水资源“瓶颈”问题,必须坚持节水型社会的理念。到 2020年,应该使节水灌溉面积达到100%,灌溉水利用系数提高到 0.6以上;工业用水重复利用率达到 75%,万元工业增加值取水量降至 100m3;城市供水管网平均漏损率降至 8%左右,节水器具普及率达到 100%,城市污水处理率达到 80%,其中回用率达到 50%,初步建成节水型社会;新建项目节水要全部达到国家标准。

4.2 合理配置水资源

对陕北能源化工基地水资源区域分配应以长远的战略眼光进行统筹,协调多个利益冲突团体间的关系。既要防止黄河中上游水资源分配的较多,又要防止分配到下游到的水资源减少,对下游地区社会经济发展而且黄河水流量的降低直接加剧“水沙不平衡”现象。协调生态用水与社会经济用水的分配,按可持续发展的原则处理开发与保护的关系,优先保障城乡居民生活用水,协调生态用水与工农业生产用水之间的关系,促进生态环境同社会经济的协调发展,实现整体效益最大化。协调区域内水资源的时空调蓄能力,修建水利工程,增加本地水资源的时空调蓄能力是改善区域生态环境的有效途径,改善灌区的配套建设。

4.3 水源地保护

随着陕北地区工农业的快速发展、人口的增加,人畜用水和工业用水矛盾也越来越尖锐;同时部分地下水受到不同程度的污染,可作为水源地的水资源日益减少。因此,应加强水源地的保护与利用。通过提倡生态农业科学种田,按规划有序开发旅游业、餐饮业、工业及房地产业,按水资源及环境承载力控制总量,同步建立行之有效的污水治理及其他环保措施,严格控制污水排放总量。

同时,在陕北能源化工基地建设中,应着重建设与保护瑶镇水库、采兔沟水库、李家梁水库、中营盘水库、龙口水库、王圪堵水库、大柳塔水库等。在水源地周边加强绿化、加强水质检验、遏制任何形式的污染、加强水源地的管理工作,做到群防群治,保证城乡居民的生产生活用水。此外,也要加强对地下水资源的勘探、开发利用,对于跨流域调水工作也应当加以重视。

4.4 健全法规体系

完善相应法律法规,加大依法治水、管水力度,通过全面征收水资源费、鼓励节约用水、严格控制开采地下水、保护水环境、保护性开发地下水和调整水价等内容的法律及措施制定和实施,逐步调整水价,引导供水企业进入市场,对推动社会经济和生态环境的健康快速发展有着极其重大的作用。

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