謝文奇

(遼寧省本溪水文局，遼寧 本溪 117000)

0 引 言

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和科技的不斷進步，人類開發(fā)利用水資源的能力明顯增強，許多河流都受到一定程度的污染和破壞，如水體污染、水資源短缺、局部地下水超采、供需矛盾突出等已成為制約水資源可持續(xù)利用的“瓶頸”[1]。同時，經(jīng)濟的發(fā)展致使各行業(yè)用水量急劇增加，傳統(tǒng)的粗放型高污染經(jīng)濟模式使得水資源短缺問題更加突出，有的豐水城市也面臨著缺水的風(fēng)險[2-3]。

近年來，水資源壓力綜合指數(shù)、水資源承載力的概念逐漸被應(yīng)用于水資源供需分析的研究，其中水資源壓力綜合指數(shù)是結(jié)合區(qū)域水資源質(zhì)與量的變化特點，對區(qū)域水資源供需變化特征進行定量分析的一種方法，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于區(qū)域或流域水資源短缺變化趨勢的研究[4-7]。然而，將該方法應(yīng)用于我國東北地區(qū)的研究較少，為緩解區(qū)域水資源供需矛盾，進一步提升用水效率，有必要結(jié)合實際情況定量計算用水壓力綜合指數(shù)[8]。鑒于此，文章以本溪市為例，綜合考慮各方面因素定量測算本溪市的水資源壓力綜合指數(shù)，旨在實現(xiàn)本溪市水資源合理開發(fā)和高效可持續(xù)利用。

1 研究方法

綜合考慮本溪市水資源、水生態(tài)、工業(yè)、生活、農(nóng)業(yè)用水承載能力建立水資源壓力綜合指數(shù)計算方程[9]，其表達式為：

WEF=γW(Wa+Wi+Wc+Wl+We)PW

(1)

式中：WEF為各指標(biāo)水足跡值，hm2；PW為各類水資源生產(chǎn)能力值，m3/hm2；We、Wl、We、Wi、Wa為生態(tài)用水、生活用水、城鎮(zhèn)用水、工業(yè)和農(nóng)業(yè)用水資源量，m3；γW為水資源壓力綜合指數(shù)。

采用以下公式計算各水資源分區(qū)的水壓力指數(shù)φW和水生態(tài)壓力指數(shù)WEP，具體如下：

WEC=0.4γWφWW/PW

(2)

(3)

式中：WEC、W為水資源承載力最大時的水資源量(m3)和水資源總量(m3)。文章利用Moran指數(shù)表征水資源壓力綜合指數(shù)[10]，其表達式為：

(4)

(5)

式中：Ii為水資源壓力綜合指數(shù)值。

2 實例應(yīng)用

2.1 研究區(qū)概況

本溪市地處遼寧省東南部，交通便利，地理位置優(yōu)化，位于E123°34'-125°46'，N40°49'-41°35'，總面積8411.3km2。本溪境內(nèi)多山地，位于中溫帶濕潤氣候區(qū)，年均降水量800-1000mm，氣候環(huán)境因地貌形態(tài)差異變化明顯，其中七、八月份降水占50%以上，雨量充足，年均氣溫6.1℃-7.8℃。本溪市分布有大小河流200多條，主要有草河、渾江、太子河三大水系，其中流域面積超過100km2的有27條，河網(wǎng)水系發(fā)達，徑流量大，多年均水資源量39.23億m3。本溪市雖然具有較豐富的水源條件，但受特殊的地形條件限制，水資源開發(fā)利用時還存在用水憂患意識薄弱、水資源經(jīng)濟意識缺乏、攔蓄工程建設(shè)滯后、水資源時空分布不均、農(nóng)業(yè)用水效率低等問題。

2.2 各分區(qū)水資源特征

整理分析本溪市各分區(qū)水資源數(shù)據(jù)，深入分析水資源的變化趨勢，如表1所示。

表1 本溪市各分區(qū)水資源統(tǒng)計數(shù)據(jù)

由表1可知，在空間分布上本溪市地表水資源量表現(xiàn)出明顯的差異，東南部水資源量普遍高于西北部。降水量的空間分布在很大程度上決定了地表水資源量的多少，所以本溪市降雨量的分布特征與各水資源分區(qū)地表水分布保持相同。本溪市東南部降水量(900-1000mm)普遍高于西北部(600-800mm)，地表水資源的空間變化直接取決于降水量的差異性特征。此外，供需結(jié)構(gòu)的變化直接影響了地表水資源開發(fā)利用率，城市人口密集的東南部區(qū)域一般具有較高的地表水資源開發(fā)利用率，而城市人口較少的西北部相對較低約為50%。

結(jié)合本溪市地下水變化趨勢，在空間分布上各分區(qū)的地下水資源差異性較大，這是由于本溪市地處遼東山地丘陵區(qū)，地下埋深較淺，地表水和降水量對地下水的影響較大。從開采率的角度上，地下水開采率較低的區(qū)域其地表水開發(fā)程度一般較高。

2.3 水資源壓力綜合指數(shù)

通過分析本溪市各分區(qū)水資源特點，利用文中所述公式計算確定各分區(qū)不同時段的水資源壓力綜合指數(shù)，如表2所示。

表2 各分區(qū)水資源壓力綜合指數(shù)

根據(jù)本溪市各分區(qū)地下水、地表水變化特征及水資源壓力綜合指數(shù)計算方法，深入分析各分區(qū)水資源壓力指數(shù)。結(jié)果顯示，從1968-2020年本溪市各分區(qū)水資源壓力綜合指數(shù)表現(xiàn)出波動上升的變化趨勢，該變化趨勢與各分區(qū)供需結(jié)構(gòu)變化相關(guān)。從年際變化上，各分區(qū)水資源壓力擬合指數(shù)在1980年以前相對較小，這是由于該時段的城市人口和工業(yè)用水量相對較少，水資源開發(fā)以農(nóng)業(yè)用水為主，所以壓力指數(shù)相對比較穩(wěn)定。1981-1990年隨著工業(yè)的不斷發(fā)展和城市人口的增加各分區(qū)水資源壓力綜合指數(shù)逐漸增大，增長幅度相對較小，深入分析可知雖然工業(yè)和人口逐漸發(fā)展，但發(fā)展速度相對較慢，該時段需水量增大，水資源供需結(jié)構(gòu)還比較合理能夠滿足需水量變化要求，所以水資源壓力綜合指數(shù)的增長幅度不高。2000年以后，各分區(qū)水資源壓力綜合指數(shù)總體山呈現(xiàn)出明顯的增長趨勢，并且增長幅度較大，1991-2010年各分區(qū)水資源壓力綜合指數(shù)較1990年以前平均增長幅度接近2.4%。2011年后，各區(qū)域?qū)嵤┝擞行У恼{(diào)節(jié)控制，通過不斷的優(yōu)化和調(diào)整區(qū)域水資源供需結(jié)構(gòu)，在一定程度上緩解了區(qū)域水資源壓力，水資源空間分布特點和綜合指數(shù)空間變化趨勢基本相同，在空間上自西部向東南本溪市水資源壓力綜合指數(shù)呈顯出不斷減少的變化趨勢，西北部壓力指數(shù)最大達到0.86。

2.4 水資源開發(fā)利用對策

為緩解本溪市水資源供給壓力，實現(xiàn)水資源的高效利用和有效保護，促進區(qū)域水資源與經(jīng)濟、社會協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，有必要采取有效的管控措施，具體如下：①實行嚴(yán)格水資源管理。貫徹落實生態(tài)補償、水權(quán)交易、水資源稅收等制度，強化最嚴(yán)格水資源管理和水生態(tài)文明建設(shè)，在加強監(jiān)測、強化管理的同時實行統(tǒng)一規(guī)劃利用，增強本溪市水資源協(xié)調(diào)開發(fā)利用水平。②實施節(jié)水優(yōu)先戰(zhàn)略。為有效緩解區(qū)域水資源壓力，結(jié)合本溪市實際情況實施節(jié)水優(yōu)先戰(zhàn)略，如積極發(fā)展高效節(jié)水農(nóng)業(yè)，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，本溪市農(nóng)業(yè)用水占總用水的60%以上，因此具有巨大的農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力；根據(jù)地下水輸水距離近、調(diào)度方便的特點，對地下水資源實行合理開發(fā)，實現(xiàn)地下水開發(fā)與高效節(jié)水的綜合應(yīng)用。③水資源均衡調(diào)配。本溪市各類資源富集，各分區(qū)水資源條件與經(jīng)濟發(fā)展水平具有明顯差異，為解決潛在的環(huán)境變化與人水關(guān)系不匹配的問題，應(yīng)著眼于構(gòu)建多層次、多形式、多功能的渠道網(wǎng)絡(luò)，從流域、城市、區(qū)域的層面合理布局水系網(wǎng)絡(luò)，在增強年際、年內(nèi)調(diào)節(jié)能力的同時實現(xiàn)跨區(qū)域調(diào)水，以增強區(qū)域水資源調(diào)控能力。

3 結(jié) 語

1)從1968-2020年本溪市各分區(qū)水資源壓力綜合指數(shù)表現(xiàn)出波動上升的變化趨勢，該變化趨勢與各分區(qū)供需結(jié)構(gòu)變化相關(guān)。為有效緩解區(qū)域供水壓力，可以采取降低城市工業(yè)用水率、提高工業(yè)中水回用率、優(yōu)化調(diào)整水資源供需結(jié)構(gòu)等措施。

2)總體上，在空間上自西部向東南本溪市水資源壓力綜合指數(shù)呈顯出不斷減少的變化趨勢，為緩解西部水資源壓力可以將重工業(yè)逐漸向東南遷移，進一步調(diào)整西部工業(yè)結(jié)構(gòu)。同時，為實現(xiàn)本溪市水資源的高效利用和有效保護，促進區(qū)域水資源與經(jīng)濟、社會協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，提出有針對性的管控對策。

3)文章利用專家經(jīng)驗法設(shè)定的各評估指標(biāo)權(quán)重具有一定的主觀局限性，對于各指標(biāo)權(quán)重的準(zhǔn)確計算未來仍需要深入研究。