陶望雄，宋科東

(1.長安大學環(huán)境科學與工程學院，陜西 西安710054;2.山東省萊蕪市水文局，山東 萊蕪 266071)

工業(yè)革命以后，水資源短缺問題開始出現并逐漸上升成為社會經濟發(fā)展的主要矛盾。我國水資源時空分配不勻，水資源供需矛盾十分突出，生態(tài)環(huán)境惡化嚴重［1］，嚴重阻礙社會經濟發(fā)展。建設可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)文明關系人民福祉，關系民族未來。優(yōu)化國土空間開發(fā)格局、全面促進資源節(jié)約、加大大自然生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境保護以及加強生態(tài)文明制度建設是建設生態(tài)文明的最新要求［2］。研究區(qū)域水資源現狀并分析城市未來用水趨勢，對提高水資源利用效率和協調社會經濟可持續(xù)發(fā)展有重要意義。

青島市是我國重要區(qū)域性經濟中心，也是國際濱海旅游度假勝地。青島市位于山東省膠東半島西南部，屬溫帶季風氣候，略有海洋性氣候特征，多年平均降雨量705 mm，多年平均水資源總量21.5×108m3;轄區(qū)總面積11 282 km2，總人口872萬人。2010年青島市生產總值達到5 666億元，位居山東省第一位、全國第十位，但人均水資源量僅287m3，屬于嚴重缺水地區(qū)，水資源短缺現象十分嚴重，隨著社會經濟的飛速進步，水資源短缺越來越成為制約其發(fā)展的瓶頸［3］。

1 資料分析

青島市共有大小河流224條，均為季風區(qū)雨源型，多為獨立入海的山溪性小河。流域面積大于100 km2的有33條。按照水系分為大沽河、北膠萊河及沿海諸河三大水系。

青島水文站建站較早，水文監(jiān)測始于1898年，至今已經延續(xù)100多年，并且隨著水文站網的建設和完善，多年來積累了大量的水文資料。研究區(qū)雨量站、水文站較多，因此本文利用各站1956—2010年降雨量序列，采用算術平均法計算區(qū)域面降雨量;徑流資料則采用各水文站實測徑流資料系列，水資源量是從各年水資源公報收集的資料。

2 降雨特性分析

根據1956—2010年55 a的降雨量系列資料計算，青島市多年利用降雨量705 mm。

本文對區(qū)域降雨量進行趨勢、突變和年內分配特性分析。

利用滑動平均法［4］、Kendall秩次相關檢驗方法［5］和Spearman秩次相關檢驗分析［6］等方法分析面降水量序列趨勢表明，青島市年降雨量系列沒有顯著的上升或下降趨勢(見圖1)。采用Mann－Kendall非參數秩次相關檢驗法［7］進行突變分析，由圖2可以看出，青島市年降雨量系列并沒有發(fā)生顯著突變。圖3是青島市多年平均降雨量年內分布圖，利用年內分配不均勻系數［8］和集中度9等，分析降雨年內分配特性，發(fā)現年內分配很不均勻，降雨集中分布在7、8月份，其中最大四個月降雨量占全年降雨量的73%。

圖1 青島市年降雨量序列圖

圖2 青島市年降雨量序列Mann－Kendall圖

圖3 多年平均各月降雨量分布

3 水資源開發(fā)利用現狀分析

青島市多年平均水資源總量為21.5×108m3，其中地表水資源量為15.4×108m3，占水資源總量的71.6%;地下水資源量為6.1×108m3，占水資源總量的28.4%。圖4為青島市歷年水資源總量系列圖。

圖4 歷年水資源總量系列圖

青島市水資源短缺及過度開發(fā)引發(fā)了一系列生態(tài)環(huán)境問題，例如，入海徑流減少和地下水開采嚴重等導致的海水入侵，水污染嚴重導致近海魚類等資源減少等。

2010年全市取(用)水量為9.43×108m3，占當年水資源總量的60%。其中農業(yè)用水3.45×108m3，工業(yè)用水1.73×108m3，城鎮(zhèn)公共用水 1.07 ×108m3，居民生活用水 2.82×108m3，生態(tài)環(huán)境補水 0.35 ×108m3。

青島市地下水開發(fā)利用程度較高，20世紀末實際開采量達到可開采量的90%。由于長期超采地下水，在平度、即墨、城陽、膠州等地形成了多個地下水漏斗區(qū)［10］。

2010年全市水質評價結果顯示，在評價的46條河流中，評價河長1 382.8m，Ⅰ類水質的河段長占1.2%，Ⅱ類水質的河段長占20.1%，Ⅲ類水質的河段長占23.8%，Ⅳ類水質的河段長占15.0%，Ⅴ類水質的河段長占4.8%，劣Ⅴ類水質的河段長占35.1%。

4 城市未來發(fā)展需水量預測

水資源的消耗主要受人口、富裕水平(GDP)和技術進步等因素的影響［11］。根據2001—2010年的10 a用水資料統(tǒng)計，青島市水資源消耗主要項目有:農田灌溉、林牧漁業(yè)用水、工業(yè)用水、城鎮(zhèn)生活用水和農村生活用水等，其中林牧漁業(yè)用水和工業(yè)用水近年來比較穩(wěn)定，林牧漁業(yè)用水穩(wěn)定在0.66×108m3，工業(yè)用水則穩(wěn)定在 2.1×108m3;農田灌溉和農村生活用水不斷減少，且農田灌溉減少幅度較大，從2001年的6.02×108m3減少到 2010年的 2.86×108m3，平均每年減少0.32×108m3，而農村生活用水減少幅度較小，平均每年減少約0.04×108m3;城鎮(zhèn)生活用水增加較快，平均每年減少 0.23 ×108m3。

根據青島市“十二五”規(guī)劃，重點發(fā)展糧油、蔬菜、漁業(yè)、畜牧、果茶、苗木花卉六大產業(yè)和休閑農業(yè)。農田灌溉用水量大幅減少的原因是耕地面積的銳減，根據統(tǒng)計顯示，全市耕地面積從2001年的46.74×104hm2減少到2006年最低值41.29×104hm2，此后開始穩(wěn)步緩慢增加，到2010年達到42.04×104hm2。2006—2010年農田灌溉用水量比較穩(wěn)定，約為3.4×108m3，因此，在未來 2015—2020年農田灌溉用水量不會再有大幅降低，將穩(wěn)定在3.4×108m3這一水平。

圖5 青島市各種用途用水量圖

圖6 青島市GDP與城鎮(zhèn)居民生活用水量關系圖

根據歷年GDP與總用水量、城鎮(zhèn)居民生活用水量等資料相關分析發(fā)現，青島市生產總值(GDP)與城鎮(zhèn)居民生活用水量關系密切，如圖6所示。其表達式為:

式中:GDP為青島市生產總值，億元，W為城鎮(zhèn)居民生活用水量，108m3。

這就表明，城鎮(zhèn)居民生活用水量是一個區(qū)域社會經濟發(fā)展狀況的直接反應。一個區(qū)域的發(fā)展與否首先應該看該地區(qū)的城鎮(zhèn)居民生活用水量增加與否。

根據青島市“十二五”規(guī)劃的要求，到2015年GDP爭取達到10 000億元。根據上述公式，按照2015年GDP達到10 000億元來計算，那么屆時城鎮(zhèn)居民生活用水量將達到5.7×108m3，根據“十八大”精神，2020年比2010年翻一番，則2020年城鎮(zhèn)居民生活用水量將達到6.4×108m3。

農村生活用水與農村人口關系密切。根據統(tǒng)計表明，近5年來，青島市農村人口穩(wěn)定在300萬左右，農村生活用水量則穩(wěn)定在0.78×108m3。由于城鎮(zhèn)化的不斷提高，可以預測，未來2015—2020年農村人口將略微減少，但由于生活習慣等難以在短期內改變，因此農村生活用水量大約穩(wěn)定在0.8×108m3左右。

綜合以上，到2015年全市總需水量將達到12.66×108m3，而到2020年需水量至少為13.36×108m3。青島市多年水資源量為21.5×108m3，但是扣除多年平均入海流量10×108m3，屆時若沒有足夠的水利設施，青島市將面臨缺水狀態(tài)，年缺口達2×108m3。

5 對策

開源節(jié)流。針對水資源缺乏問題，要采用開源節(jié)流的方法解決，主要是節(jié)流。城鎮(zhèn)居民用水量逐漸占據青島市總用水量的主要部分，因此首先要控制城市規(guī)模。一個區(qū)域的水資源是有限的，對城市發(fā)展規(guī)模的制約作用十分明顯，因此也應當有與資源相適應的城市規(guī)模。青島市靠近膠州灣，可以適當利用海水，發(fā)展海水淡化工程等，增加水的來源。

分質供水。即根據生產生活的需要，區(qū)別供水，分別供應相應水質的水。城鎮(zhèn)綠化用水大可不必用較好水質的水，可以利用“中水”灌溉;街道灑水等公共景觀用水也可以相應降低水質標準。

以水養(yǎng)水。利用水循環(huán)規(guī)律，大氣水、地表水和地下水“三水”統(tǒng)觀統(tǒng)管，發(fā)展人工引滲，增加有用水源［12］?！叭苯y(tǒng)觀統(tǒng)管，人工引滲，不僅能夠控制海水入侵，還能提供干凈、有效的水源。青島市多年平均入海水量接近10×108m3，就是說這些水資源沒有得到利用就白白流入大海，應當加強引水入滲。

循環(huán)、節(jié)約用水。生產生活中循環(huán)用水，能夠大大提高用水效率、節(jié)約水資源。樹立節(jié)水觀念，構建節(jié)水型社會。

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［2］http://paper.people.com.cn/rmrb/html/2012 － 11/09/nw.D110000renmrb_20121109_1－02.htm.

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