張曉強(qiáng)，張偉科，王志瑤

(1.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系/西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710069；2.邯鄲學(xué)院地理與旅游系，河北 邯鄲 056005)

基于人水關(guān)系的邯鄲市水資源承載能力評價(jià)

張曉強(qiáng)1，張偉科2，王志瑤1

(1.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系/西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710069；2.邯鄲學(xué)院地理與旅游系，河北 邯鄲 056005)

邯鄲市是一個(gè)水資源極度匱乏的城市，水資源可利用量不足，供需矛盾相當(dāng)突出。采用近幾年邯鄲市水資源、人口、經(jīng)濟(jì)等相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，通過水資源基礎(chǔ)評價(jià)、基于水資源負(fù)載指數(shù)的水資源開發(fā)利用潛力評價(jià)和基于人水關(guān)系的水資源承載力評價(jià)三個(gè)方面的內(nèi)容，輔以GIS技術(shù)，對水資源承載力進(jìn)行評價(jià)。研究結(jié)果表明，邯鄲市水資源先天不足，空間分布不均且季節(jié)性變化大，該市入市水量和降水量有逐漸減小的趨勢，加之地下水的嚴(yán)重超采，整個(gè)邯鄲市的自然擁有水量正逐漸減少。但同時(shí)邯鄲市的需水量卻隨邯鄲市的發(fā)展而不斷地增加水資源負(fù)載指數(shù)和承載指數(shù)都比較大，說明水資源開發(fā)程度較高，開發(fā)潛力小，水資源處于超載狀態(tài)。要實(shí)現(xiàn)邯鄲市的可持續(xù)發(fā)展，必須在節(jié)約用水、合理配置的基礎(chǔ)上，合理從外市調(diào)水及開發(fā)出新的可利用水資源，以提高邯鄲市的水資源承載力，保證邯鄲市經(jīng)濟(jì)社會的健康可持續(xù)發(fā)展。

邯鄲市；水資源評價(jià)；水資源負(fù)載指數(shù)；水資源承載指數(shù)

水資源承載力是一個(gè)國家或地區(qū)發(fā)展過程中各類自然資源承載力的重要部分，它對一個(gè)國家或地區(qū)的綜合發(fā)展和發(fā)展規(guī)模有著舉足輕重的影響。作為可持續(xù)發(fā)展和水資源安全戰(zhàn)略研究之中的一個(gè)基礎(chǔ)性問題，水資源承載力研究引起了人們高度重視，成為水資源科學(xué)中的一個(gè)焦點(diǎn)和關(guān)鍵性研究問題，并出現(xiàn)了很多研究方法和評價(jià)指標(biāo)體系，大致分為經(jīng)驗(yàn)評估算法、指標(biāo)體系評價(jià)法、復(fù)雜系統(tǒng)分析法3大類[1-4]。華北地區(qū)人均水資源量僅為全國平均值的1/7，世界平均值的1/27，遠(yuǎn)低于國際水資源緊缺標(biāo)準(zhǔn)1 000 m3[5]。同時(shí)該區(qū)也是全國范圍內(nèi)重要的經(jīng)濟(jì)、社會、文化中心，在全國具有非常重要的地位[6、7]。承載著全國約10℅的人口、糧食和GDP[3]。邯鄲市位于華北地區(qū)南部，針對邯鄲市具體情況，對其水資源承載能力做出評價(jià)，明確的說明邯鄲市水資源利用情況。基于對邯鄲市水資源的評價(jià)，期望能為邯鄲市水資源利用及保護(hù)提供理論依據(jù)和具體的指導(dǎo)，為政府科學(xué)管理規(guī)劃邯鄲市未來發(fā)展提供可行的決策支持。

1 研究方法

首先對邯鄲市水資源進(jìn)行基礎(chǔ)評價(jià)，以便了解邯鄲市的水資源背景和基礎(chǔ)。然后通過水資源負(fù)載指數(shù)和承載指數(shù)兩個(gè)指標(biāo)，對邯鄲市現(xiàn)狀年的水資源利用及開發(fā)進(jìn)行評價(jià)。綜合上述兩方面的內(nèi)容，對邯鄲市水資源進(jìn)行整體評價(jià)。其中對水資源負(fù)載指數(shù)和承載指數(shù)的計(jì)算采用如下計(jì)算模型。

1.1 水資源負(fù)載指數(shù)模型

水資源負(fù)載指數(shù)的物理意義是地區(qū)降水量、人口數(shù)和農(nóng)業(yè)灌溉面積決定水資源的需求量，能夠反映目前水資源的利用程度，并判斷未來水資源開發(fā)的難易程度[8-11]。由于邯鄲市經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)用水不能反映該地區(qū)的水資源利用情況，因此水資源負(fù)載指數(shù)不能直接應(yīng)用上述指標(biāo)，結(jié)合研究成果引入降水系數(shù)，經(jīng)過變更后的水資源負(fù)載指數(shù)公式為：

(1)

式中：：C為水資源負(fù)載指數(shù)；δ為降水系數(shù)；P為人口，人；G為GDP，萬元；W為平年水資源總量，104m3。

其中降水系數(shù)的計(jì)算公式為

式中：M為年平均降水量，mm。

1.2 水資源承載指數(shù)模型

水資源承載指數(shù)比較準(zhǔn)確地反映了地區(qū)水資源的人口承載能力與實(shí)際人口之間的關(guān)系，并且比較明確，易于進(jìn)行不同期間，不同地區(qū)間的水資源承載力的比較分析[8-11]。水資源承載指數(shù)計(jì)算公式為

(2)

式中：V為人均需水量，m3；U為人均可供水量，m3。

2 結(jié)果分析

2.1 邯鄲市水資源基礎(chǔ)評價(jià)

邯鄲市處于華北平原南部，河北省最南端，西依太行山脈，東接華北平原，屬暖溫帶半濕潤半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，雨熱同期。全市多年平均降雨量為548.8 mm，降水主要集中在6-8月份[12]。夏季濕潤多雨，冬季寒冷干燥。市內(nèi)重要河流有馬頰河、漳河、衛(wèi)河、溢陽河、留壘河、洛河等。多年地表水資源總量為6.21億 m3。邯鄲市地表水不能滿足需求，需開采大量地下水，多年地下水平均水資源總量為14.55億 m3?？鄢貜?fù)計(jì)算的邯鄲市多年平均水資源總量為16.7億 m3。

現(xiàn)狀年邯鄲市總用水量為 18.48 億 m3，主要為農(nóng)業(yè)用水量、工業(yè)用水量、生活總用水量。其量分別為12.96 億 m3、3.31 億 m3、2.21 億 m3，分別占用水總量的70.1%、17.9%、12.0%?，F(xiàn)狀年邯鄲市用水總量遠(yuǎn)大于多年平均水資源總量[13-16]。

2.2 邯鄲市水資源潛力的負(fù)載指數(shù)評價(jià)

2.2.1 計(jì)算結(jié)果

將研究區(qū)的上述各個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)帶入公式(1)，計(jì)算各研究區(qū)的水資源負(fù)載指數(shù)，其結(jié)果如表1所示：

表1 水資源負(fù)載指數(shù)計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)及結(jié)果

圖1 邯鄲市水資源負(fù)載指數(shù)分級圖

2.2.2 等級劃分

由上表可以得出，邯鄲市水資源負(fù)載指數(shù)介于0.377～16.522之間，總體上利用程度都較高，開發(fā)難度大。由于受到節(jié)水開源、工程措施和許多非工程措施等方面的影響，使水資源量具有相對的彈性，從而在一定程度上影響水資源負(fù)載指數(shù)的大小。因此文章結(jié)合邯鄲地區(qū)的實(shí)際情況和計(jì)算結(jié)果而劃分水資源負(fù)載指數(shù)，劃分標(biāo)準(zhǔn)為：水資源負(fù)載指數(shù)大于1.5，等級為Ⅰ。水資源負(fù)載指數(shù)為1.0～1.5，等級為Ⅱ。水資源負(fù)載指數(shù)為0.5～1.0，等級為Ⅲ。水資源負(fù)載指數(shù)小于0.5，等級為Ⅳ。因此上述計(jì)算結(jié)果的劃分結(jié)果如表2所示：

表2 邯鄲市水資源負(fù)載指數(shù)劃分結(jié)果

對上述劃分結(jié)果用GIS作圖表示如圖1所示。

2.2.3 結(jié)果分析

(1)Ⅰ級區(qū)(橙紅色)

水資源負(fù)載指數(shù)為16.522的邯鄲市區(qū)，該區(qū)面積為460 km2，占邯鄲市總面積(12 066 km2)的3.81℅。人口為1 481 461人，總?cè)丝诘?5.375℅，人口密度和對水資源的需求量都很大，對水資源的利用程度很高，開采潛力小，需從外界調(diào)水。

(2)Ⅱ級區(qū)(橙黃色)

水資源負(fù)載指數(shù)介于1.0～1.5之間，主要包括永年、邯鄲縣、廣平、雞澤和峰峰礦區(qū)?？偯娣e為2 313 km2，占邯鄲市總面積的19.16℅。人口為2 469 041人，占邯鄲市總?cè)丝诘?5.626℅，水資源利用程度高，開發(fā)潛力小，開發(fā)困難。

(3)Ⅲ級區(qū)(淺綠色)

水資源負(fù)載指數(shù)介于0.5～1.0之間，主要地區(qū)包括武安、磁縣、臨漳、魏縣、大名、館陶、邱縣、成安、肥鄉(xiāng)和曲周?？偯娣e為8 075 km2，占邯鄲市總面積的66.9℅。人口為5986419人，占邯鄲市總?cè)丝诘?2.132℅。水資源的利用程度較高，開采潛力較小，開發(fā)較困難。

(4)Ⅳ級區(qū)(綠色)

水資源負(fù)載指數(shù)為0.377的涉縣，該縣面積為1 499 km2，占邯鄲市總面積的12.42℅。人口為402 381人，是邯鄲市總?cè)丝诘?.176℅。該縣水資源利用程度中等，可開發(fā)，有一定難度。

2.3 邯鄲市水資源潛力的承載指數(shù)評價(jià)

2.3.1 計(jì)算結(jié)果

將研究區(qū)的上述各個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)帶入公式(2)，計(jì)算各研究區(qū)的水資源承載指數(shù)，其結(jié)果如表3所示：

2.3.2 等級劃分

由上表可以得出，邯鄲市水資源承載指數(shù)介于0.819～4.096之間，總體上大部分都勉強(qiáng)處于平衡或處于超載狀態(tài)。按照水資源超載型、人水平衡型、水資源盈余型三種一級類型，過度超載(橙紅色)、超載(橙黃色)、平衡略超載(淺綠色)、平衡略有余(綠色)、盈余(無)5種二級類型劃分。具體的劃分標(biāo)準(zhǔn)為：水資源承載指數(shù)大于1.5為水資源超載一級類型，0.5～1.5之間為水資源平衡一級類型，小于0.5為水資源盈余一級類型。其中水資源超載一級類型中，水資源負(fù)載指數(shù)在1.5～2.5之間為水資源超載二級類型，大于2.5為水資源過度超載二級類型。水資源平衡一級類型中，水資源負(fù)載指數(shù)在0.5～1.0之間為水資源平衡中略有余二級類型，在1.0～1.5之間為平衡中略超載二級類型。依據(jù)該分類標(biāo)準(zhǔn)上述計(jì)算結(jié)果具體劃分結(jié)果如表4所示：

表3 水資源承載指數(shù)計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)及結(jié)果

表4 邯鄲市水資源承載指數(shù)劃分結(jié)果

對上述劃分結(jié)果用GIS做圖表示如圖2所示：

圖2 邯鄲市水資源承載指數(shù)分級圖

2.3.3 結(jié)果分析

(1)水資源超載區(qū)

水資源承載指數(shù)介于1.5～4.1之間，大于邯鄲市平均的水資源負(fù)載指數(shù)。主要包括臨漳、大名、館陶、廣平、成安、肥鄉(xiāng)、曲周、雞澤、永年和邱縣，總面積為5 911 km2，占邯鄲市總面積的48.989℅。人口為4 935 607人，占邯鄲市總?cè)丝诘?0.184℅。該大區(qū)又可分為兩種水資源承載狀況二級區(qū)，水資源承載系數(shù)介于1.5～2.5之間，主要有臨漳、大名、館陶、廣平、成安、肥鄉(xiāng)、曲周、雞澤，屬水資源超載二級區(qū)(橙黃色)。水資源承載系數(shù)大于2.5，包括永年和邱縣，屬水資源過度超載二級區(qū)(橙紅色)。從整體上看，該大區(qū)位于邯鄲市東部，與西部相比降水量偏少且該大區(qū)為山前平原，農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，農(nóng)業(yè)用水量巨大，加之人口主要集中在該區(qū)，使得該區(qū)水資源嚴(yán)重超載。

(2)水資源平衡區(qū)

水資源承載指數(shù)介于0.5～1.5之間，小于邯鄲市平均的水資源負(fù)載指數(shù)。主要包括磁縣、邯鄲市區(qū)、武安、涉縣、邯鄲縣、魏縣和峰峰礦區(qū)，總面積為6 115 km2，占邯鄲市總面積的50.680℅。人口為5 113 761人，占邯鄲市總?cè)丝诘?3.075℅。該大區(qū)也可分為兩種水資源承載狀況二級區(qū)，水資源承載系數(shù)介于0.5～1.0之間，主要包括磁縣和邯鄲市區(qū)，屬基本平衡中略有余二級區(qū)(綠色)。水資源承載系數(shù)介于1.0～1.5之間，包括武安、涉縣、邯鄲縣、魏縣和峰峰礦區(qū)，屬基本平衡中略超載二級區(qū)(淺綠色)。該大區(qū)主要為邯鄲市西部山區(qū)，降水量偏多，農(nóng)業(yè)用水少。區(qū)內(nèi)以鋼鐵、煤炭等工業(yè)為主。隨著科技的發(fā)展，工業(yè)用水量大幅度減少，同時(shí)邯鄲市所有大型水庫全部集中在該區(qū)。綜合其他各種原因使得該區(qū)在華北平原水資源短缺的大背景下仍處于較平衡狀態(tài)。

(3)水資源盈余區(qū)

水資源承載指數(shù)小于0.5，遠(yuǎn)小于邯鄲市平均水資源負(fù)載指數(shù)。邯鄲市各縣區(qū)均不能達(dá)到該要求，說明邯鄲市全市水資源緊張，無盈余，甚至需從外市調(diào)水。

3 結(jié)語

文章通過水資源基礎(chǔ)評價(jià)、水資源負(fù)載指數(shù)評價(jià)和水資源承載指數(shù)評價(jià)三方面的內(nèi)容對邯鄲市水各區(qū)縣水資源綜合狀況進(jìn)行了簡單的評價(jià)，主要得到以下幾點(diǎn)結(jié)論。

(1)總體上，在華北平原嚴(yán)重缺水的大環(huán)境下，邯鄲市也不例外。全市水資源緊張，無盈余，人水矛盾突出，嚴(yán)重制約了邯鄲市經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展。

(2)通過邯鄲市多年的的水文數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)資料可知，邯鄲市的入市水量和降水量有逐漸減小的趨勢，加之地下水的嚴(yán)重超采，整個(gè)邯鄲市的自然擁有水量正逐漸減少。但同時(shí)邯鄲市的需水量卻隨邯鄲市的發(fā)展而不斷地增加。

(3)通過對邯鄲市各區(qū)縣進(jìn)行水資源負(fù)載指數(shù)評價(jià)得出邯鄲市各區(qū)縣水資源負(fù)載指數(shù)都較大，說明邯鄲市各區(qū)縣的水資源開發(fā)利用程度都較高，水資源開發(fā)潛力小。要實(shí)現(xiàn)邯鄲市的可持續(xù)發(fā)展，必須在節(jié)約用水、合理配置的基礎(chǔ)上，合理從外市調(diào)水及開發(fā)出新的可利用水資源，以提高邯鄲市的水資源承載力，保證邯鄲市經(jīng)濟(jì)社會的健康可持續(xù)發(fā)展。

(4)通過對邯鄲市各區(qū)縣進(jìn)行水資源承載指數(shù)評價(jià)得出邯鄲市大部分區(qū)縣處于水資源超載狀態(tài)，部分處于基本平衡狀態(tài)，無盈余地區(qū)。進(jìn)一步分析得出這種狀況主要決定于邯鄲市處于嚴(yán)重缺水的華北地區(qū)這一大的背景。各縣區(qū)的具體位置，降水量及工業(yè)、農(nóng)業(yè)比重影響具體的水資源狀態(tài)。

(5)文章對維持生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定和進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的生態(tài)用水量未做涉及，僅僅是簡單的研究水資源承載力，同時(shí)也忽略了水資源與其他各種資源(如礦藏、森林、土地)綜合承載力的研究，這方面的問題需進(jìn)行更多的探究[9-12]。

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Evaluation of water resources in Handan city based on the relations between people and water bearing

ZHANG Xiao-qiang1，ZHANG Wei-ke2，WANG Zhi-yao1

(1.Department of geology, State key laboratory for continental dynamics ,Northwest university,Xi an 710069，China；2.Department of Geography and tourism,Handan college, Handan 056005，China)

Handan is extremely short of water resources and water resource availability.The contradiction between supply and demand is prominent.This paper mainly uses the related statistical data of water resources，population，economy in recent years，by the evaluation of the water resource basis, development and utilization potential of water resources based on load index and water resources carrying capacity based on human water relationship for three aspects，assisted by the GIS technology to evaluate water resources carrying capacity.The results show that the water resources is congenitally deficient, uneven spatial distribution and with large seasonal change.water volume flowing into city and precipitation have a tendency to gradually decrease. Additionally serious exploitation of groundwater, the natural water in Handan city is gradually reduced.But Handan city water demand is increased with the development of the city continually.Water resource’s load index and the index of carrying capacity are relatively large.This shows high water resources exploitation level,small exploitation potential and water is in a state of overload. To realize the sustainable development of Handan city, based on saving water and reasonable configuration transfer water from other city and develop new available water resources to improve the water resources carrying capacity of Handan city and ensure a healthy economic and social sustainable development.

Handan；evaluation of water resources；load index of water resources；index of water resources carrying capacity

2016-07-25

張曉強(qiáng)(1990-)，男，河北保定人，在讀碩士研究生，主攻方向：石油地質(zhì)。

TV211.1

A

1004-1184(2017)01-0087-04