周 潮

(1.西北大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院,陜西 西安 710127;2.淮陰工學(xué)院 建筑工程學(xué)院 江蘇 淮安 223001)

0 引言

水資源是基礎(chǔ)自然資源,是生態(tài)環(huán)境的控制因素和戰(zhàn)略資源,是區(qū)域綜合實力的有機組成部分。我國水資源區(qū)域分配不均勻,人均量較低。同時隨著社會經(jīng)濟發(fā)展以及工業(yè)化、城市化進(jìn)程加快,工農(nóng)業(yè)及生活用水量急劇增加,水資源出現(xiàn)了供不應(yīng)求的現(xiàn)象,嚴(yán)重影響了經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。特別是從 20世紀(jì) 90年代以來,一些地區(qū)污水不加處理且過量排放,不僅破壞了生態(tài)與環(huán)境,而進(jìn)一步加劇了水資源短缺矛盾。因此,合理預(yù)測社會經(jīng)濟各部門水資源需求量,是加強水管理和制定社會發(fā)展規(guī)劃的主要參考依據(jù),是科學(xué)配置區(qū)域水資源開發(fā)利用的前提,是社會經(jīng)濟各部門可持性發(fā)展的保障,對我國處于工業(yè)化和城市化加速發(fā)展階段而言,具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

1 研究對象及水資源現(xiàn)狀分析

1.1 研究對象

陜北是我國最重要的能源化工基地地區(qū)之一,也是陜西省和我國經(jīng)濟發(fā)展速度最快的區(qū)域之一。能源開發(fā)和深加工,帶動了陜北地區(qū)經(jīng)濟高速增長,對水資源需要量也隨之增加。隨著工業(yè)的發(fā)展及城鎮(zhèn)體系的逐步完善,污染日益嚴(yán)重,區(qū)域資源環(huán)境尤其水資源環(huán)境將承受更大的壓力。而陜北地區(qū)屬于干旱半干旱區(qū),屬于黃土高原溝壑區(qū)及丘陵溝壑區(qū),生態(tài)環(huán)境脆弱,降水量少,蒸發(fā)量大,水資源相當(dāng)缺乏。同時,目前陜北地區(qū)還存在水利設(shè)施落后、水資源開發(fā)利用方式不合理等等因素,又進(jìn)一步加劇了水資源的短缺“瓶頸”問題。因此,以工業(yè)化、城鎮(zhèn)化高速發(fā)展和區(qū)域水資源蘊含不高的陜北地區(qū)作為研究對象,合理預(yù)測區(qū)域水資源需要量,是保障陜北地區(qū)經(jīng)濟社會各部門持續(xù)發(fā)展的前提,是加快陜北國家級能源化工基地建設(shè)和實施保障,也為相同類型地區(qū)水資源需求量預(yù)測提供借鑒。

1.2 水資源現(xiàn)狀

陜北地區(qū)地表水主要由地表徑流和地下水補給為主的基流量組成。區(qū)域內(nèi)河流均屬于黃河水系,大多數(shù)河流呈自西向東和西北 -東南流向。其中延安市地表徑流較多,包括洛河、延河、清澗河、仁望河及汾川河等主要河流;榆林市河流眾多,主要包括無定河、窟野河、禿尾河、佳蘆河等,并擁有陜西省最大的內(nèi)陸河八里河和陜西省最大的內(nèi)陸湖泊紅堿淖。陜北地區(qū)河川徑流量總計為 39.5億 m3,占全省總量的 9.28%。

陜北黃土高原水文地質(zhì)具有上覆松散巖類孔隙水與下伏碎屑巖類裂隙孔隙水雙層迭置特點,補給條件差,排泄條件好,不利于地下水的儲存。除風(fēng)沙灘區(qū)、較寬闊的河谷川道及完整的黃土塬屬稍富水區(qū)外,一般地層含水量很小,水質(zhì)較復(fù)雜。區(qū)域淺層地下水資源量 28.40億 m3/a,其中淡水23.21億 m3/a,微咸水 4.03億 m3/a,咸水 1.16億 m3/a。 區(qū)域北部地下水主要靠天然降水及下滲水、凝結(jié)水補給,南部主要依靠天然降水,受季節(jié)變化影響較大。

結(jié)合區(qū)域地表水和地下水資源,該地區(qū)水資源總量為48.397×108m3/a,地下水資源量為 28.40×108m3/a,地下水與地表水重復(fù)量為 19.091×108m3/a。

表1 陜北行政分區(qū)水資源總量統(tǒng)計表

2 預(yù)測原則及方法選擇

2.1 預(yù)測原則

2.1.1 與區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展相適應(yīng)的原則

社會經(jīng)濟的發(fā)展需要足夠的水源,水的有效供給又保障和促進(jìn)著社會經(jīng)濟發(fā)展。需水預(yù)測必須依據(jù)經(jīng)認(rèn)可的區(qū)域國民經(jīng)濟發(fā)展各項指標(biāo),全面考慮社會各方面的用水需求,綜合分析,合理預(yù)測。

2.1.2 推行科學(xué)用水、節(jié)約用水的原

需水預(yù)測要充分考慮科學(xué)技術(shù)進(jìn)步,各用水部門采用先進(jìn)的用水技術(shù)、用水工藝、更新用水設(shè)備、提高水的有效利用率和重復(fù)利用率等因素,合理擬定各用水部門的用水定額。

2.1.3 統(tǒng)籌兼顧的原則

需水預(yù)測應(yīng)首先考慮滿足城鄉(xiāng)居民生活用水,統(tǒng)籌兼顧農(nóng)業(yè)、工業(yè)用水、生態(tài)環(huán)境用水和其它用水需求。在水資源不足地區(qū),適當(dāng)限制城市規(guī)模和耗水量大的工業(yè)、農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

2.1.4 可持續(xù)發(fā)展原則

水資源的需求必須與區(qū)域水資源條件相適應(yīng),必須考慮水資源的承載能力,服從生態(tài)環(huán)境目標(biāo),適度考慮生態(tài)環(huán)境改善用水,保證水資源的可持續(xù)利用。

2.2 預(yù)測方法選擇

選擇合理的預(yù)測方法,是準(zhǔn)確預(yù)測區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展水資源需求量的前提;預(yù)測的結(jié)果可直接做為區(qū)域水資源的開發(fā)和利用、水資源環(huán)境保護、區(qū)域水資源供求平衡及城鄉(xiāng)統(tǒng)籌規(guī)劃等科學(xué)依據(jù)。但由于區(qū)域所處的地理環(huán)境、區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展水平不同及區(qū)域發(fā)展政策差異等因素,決定了不同類型地區(qū)的水資源需求量預(yù)測方法存在一定的差異。因此,國內(nèi)學(xué)者以不同區(qū)域為研究[1]-[5],利用了灰色馬爾科夫模型[6]、GM(1,1)模型[7]、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[8]、溫斯特指數(shù)平滑法[9]、多層遞階方法[10]等方法對不同區(qū)域水資源需求量進(jìn)行了預(yù)測,為區(qū)域社經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展和各部門水資源需求量平衡提供了科學(xué)依據(jù)。本文針對陜北地區(qū)的特殊的地理環(huán)境和國家能源化工基地開發(fā)建設(shè)具體情況,采用一次線性回歸方程、GM(1,1)模型和指標(biāo)預(yù)測方法,對陜北地區(qū)經(jīng)濟社會各部門發(fā)展需水進(jìn)行預(yù)測。

3 需求量預(yù)測

3.1 指標(biāo)選擇

根據(jù)陜北地區(qū)經(jīng)濟社會現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢,將區(qū)域水資源需求量分成由農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活和生態(tài)水資源需求量四個部分,對這四個部門的需水量進(jìn)行預(yù)測,基本上能體現(xiàn)陜北地區(qū)將來用水發(fā)展趨勢。所以本文通過分類用水定額法、人均綜合用水量法,基于現(xiàn)狀年用水量狀況對陜北地區(qū) 2020年水資源需求做出綜合預(yù)測。如農(nóng)業(yè)需水量通過綜合分析擬定的農(nóng)田灌溉用水定額,工業(yè)需水量按行業(yè)萬元產(chǎn)值用水量預(yù)測,生活需水量通過預(yù)測不同水平年的人口數(shù)量與平均定額來計算需水量(2020年城鎮(zhèn)人均綜合用水量 300 L/d?人);生態(tài)環(huán)境需水是指為了維持特定的生態(tài)環(huán)境服務(wù)功能,在實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護與建設(shè)目標(biāo)下,生態(tài)系統(tǒng)所需要的徑流性水資源量。(表2 )

陜北地區(qū) 2020年農(nóng)田毛灌溉定額以 2010年現(xiàn)狀灌溉定額為基礎(chǔ),在 P=75%代表年預(yù)測為：2020為 240m3/畝。

表2 陜北地區(qū) 2010、2020生活用水定額表

3.2 需求量預(yù)測

3.2.1 水資源總需求量預(yù)測

根據(jù)陜北地區(qū)人口、社會經(jīng)濟水平綜合預(yù)測數(shù)據(jù),以2009年有關(guān)部門公布的用水情況,根據(jù)陜北地區(qū)水田灌溉定額和居民生活用水定額,利用一次線性回歸方程和 GM(1,1)模型預(yù)測區(qū)域 2020人口數(shù)量和工業(yè)萬元產(chǎn)值,結(jié)合上述相關(guān)指標(biāo)定額,對區(qū)域水資源需求量進(jìn)行預(yù)測。

表3 2020年需水預(yù)測情況匯總表(P=75%)

3.2.2 各城鎮(zhèn)水資源需求量預(yù)測

根據(jù)陜北地區(qū)城鎮(zhèn)化和城鎮(zhèn)發(fā)展戰(zhàn)略,在將來十年內(nèi),陜北地區(qū)城鎮(zhèn)化進(jìn)程在現(xiàn)狀發(fā)展的基礎(chǔ)上將進(jìn)一步加快,并把城鎮(zhèn)建設(shè)作為社會經(jīng)濟發(fā)展中心任務(wù);通過實施中心城市超前發(fā)展,使榆林、延安兩個一級中心城市的規(guī)模迅速提升,并發(fā)展建設(shè)具有實力、輻射作用強的二級中心城市。根據(jù)陜北地區(qū)城鎮(zhèn)化水平綜合預(yù)測規(guī)模,2020年區(qū)域總?cè)丝诳刂圃?00萬人左右,其中城鎮(zhèn)人口約 420萬人,城鎮(zhèn)化水平提高到60%以上。結(jié)合上述確定的指標(biāo),預(yù)測城鎮(zhèn) 2020年總用水量為 4.6×108m3。

表4 2020年陜北地區(qū)各城鎮(zhèn)需水預(yù)測 億m3

4 實施對策與措施

陜北地區(qū)的水資源蘊含量較低,且生態(tài)環(huán)境脆弱,隨著區(qū)域的發(fā)展,其水資源需求量將超過區(qū)域水資源可開采量。如果無節(jié)制的開采水資源,必將會導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化和其他社會問題。因此,在大力發(fā)展和建設(shè)陜北能源化工基地時和促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展時,應(yīng)采取措施既要滿足區(qū)域水資源需水量的要求,又能保證區(qū)域生態(tài)環(huán)境不會受到破壞,促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟又快又好的發(fā)展。

4.1 節(jié)水為本

解決陜北能源化工基地的水資源“瓶頸”問題,必須堅持節(jié)水型社會的理念。到 2020年,應(yīng)該使節(jié)水灌溉面積達(dá)到100%,灌溉水利用系數(shù)提高到 0.6以上;工業(yè)用水重復(fù)利用率達(dá)到 75%,萬元工業(yè)增加值取水量降至 100m3;城市供水管網(wǎng)平均漏損率降至 8%左右,節(jié)水器具普及率達(dá)到 100%,城市污水處理率達(dá)到 80%,其中回用率達(dá)到 50%,初步建成節(jié)水型社會;新建項目節(jié)水要全部達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 合理配置水資源

對陜北能源化工基地水資源區(qū)域分配應(yīng)以長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略眼光進(jìn)行統(tǒng)籌,協(xié)調(diào)多個利益沖突團體間的關(guān)系。既要防止黃河中上游水資源分配的較多,又要防止分配到下游到的水資源減少,對下游地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展而且黃河水流量的降低直接加劇“水沙不平衡”現(xiàn)象。協(xié)調(diào)生態(tài)用水與社會經(jīng)濟用水的分配,按可持續(xù)發(fā)展的原則處理開發(fā)與保護的關(guān)系,優(yōu)先保障城鄉(xiāng)居民生活用水,協(xié)調(diào)生態(tài)用水與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水之間的關(guān)系,促進(jìn)生態(tài)環(huán)境同社會經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展,實現(xiàn)整體效益最大化。協(xié)調(diào)區(qū)域內(nèi)水資源的時空調(diào)蓄能力,修建水利工程,增加本地水資源的時空調(diào)蓄能力是改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境的有效途徑,改善灌區(qū)的配套建設(shè)。

4.3 水源地保護

隨著陜北地區(qū)工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展、人口的增加,人畜用水和工業(yè)用水矛盾也越來越尖銳;同時部分地下水受到不同程度的污染,可作為水源地的水資源日益減少。因此,應(yīng)加強水源地的保護與利用。通過提倡生態(tài)農(nóng)業(yè)科學(xué)種田,按規(guī)劃有序開發(fā)旅游業(yè)、餐飲業(yè)、工業(yè)及房地產(chǎn)業(yè),按水資源及環(huán)境承載力控制總量,同步建立行之有效的污水治理及其他環(huán)保措施,嚴(yán)格控制污水排放總量。

同時,在陜北能源化工基地建設(shè)中,應(yīng)著重建設(shè)與保護瑤鎮(zhèn)水庫、采兔溝水庫、李家梁水庫、中營盤水庫、龍口水庫、王圪堵水庫、大柳塔水庫等。在水源地周邊加強綠化、加強水質(zhì)檢驗、遏制任何形式的污染、加強水源地的管理工作,做到群防群治,保證城鄉(xiāng)居民的生產(chǎn)生活用水。此外,也要加強對地下水資源的勘探、開發(fā)利用,對于跨流域調(diào)水工作也應(yīng)當(dāng)加以重視。

4.4 健全法規(guī)體系

完善相應(yīng)法律法規(guī),加大依法治水、管水力度,通過全面征收水資源費、鼓勵節(jié)約用水、嚴(yán)格控制開采地下水、保護水環(huán)境、保護性開發(fā)地下水和調(diào)整水價等內(nèi)容的法律及措施制定和實施,逐步調(diào)整水價,引導(dǎo)供水企業(yè)進(jìn)入市場,對推動社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的健康快速發(fā)展有著極其重大的作用。

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