郭 琰，薛 歡

(陜西黃河古賢水利樞紐開(kāi)發(fā)有限公司，陜西 西安 710018)

1 研究區(qū)概況

黃河古賢水利樞紐工程位于黃河晉陜大峽谷中段，距壺口瀑布約10 km，距磧口壩址約238.4 km。工程地處陜西省和山西省交界—右岸為陜西省宜川縣，左岸為山西省吉縣，控制流域面積489 948 km2[1]。古賢水利樞紐是黃河水沙調(diào)控體系的骨干樞紐工程，工程的開(kāi)發(fā)任務(wù)為以防洪減淤為主，兼顧發(fā)電供水和灌溉等綜合利用。工程施工總工期9.5年，估算工程靜態(tài)總投資490.17億元，總投資513.67億元。古賢水利樞紐設(shè)計(jì)水平年按照“以供定需”的原則，向城鎮(zhèn)生活和工業(yè)供水7.80億 m3，其中陜西省4.74億 m3，山西3.06億 m3；向農(nóng)業(yè)供水27.48億 m3，其中陜西12.51億 m3，山西14.97億 m3，具有巨大的社會(huì)生態(tài)經(jīng)濟(jì)綜合效益。

黃河古賢水利樞紐工程陜西受水區(qū)為延安市的宜川縣和關(guān)中東部?jī)刹糠?，共涉?個(gè)地市的14個(gè)縣(區(qū)、市)，總面積1.65萬(wàn) km2。供水區(qū)范圍為東起黃河，西至黃龍山、涇河，北到宜川的云巖山、堯山、嵯峨山，南抵渭河沿岸，涉及延安市的宜川縣，渭南市的韓城市、臨渭區(qū)、合陽(yáng)、白水、蒲城、澄城、富平、大荔縣8個(gè)縣(區(qū)、市)，西安市的臨潼、閻良、高陵3個(gè)區(qū)，成陽(yáng)市的涇陽(yáng)、三原2個(gè)縣。黃河古賢水利樞紐工程陜西受水區(qū)范圍表1。

表1 黃河古賢水利樞紐工程陜西受水區(qū)范圍

受水區(qū)多年平均降水量600 mm，在空間分布上是南部多北部少，山區(qū)多于平原，自南向北呈階梯狀減少[2]。降水年內(nèi)分配不均，主要集中在夏秋季，6-9月平均降水量占全年70.5%左右。年際變化較大，豐枯極值比3.0，且表現(xiàn)出北部縣區(qū)的極值大于南部縣區(qū)的特點(diǎn)，徑流的地區(qū)分布與年降水量大致相似，且受地形影響很大、地帶性差異十分明顯。徑流深由南向北遞減，由西向東遞減。因受降水的影響，各河流年內(nèi)分配不均，汛期四個(gè)月徑流量占到全年徑流量的50%～70%，最高占到80%。北洛河上游汛期占全年水量55%～66%之間；洛河、渭河干流汛期徑流量占年徑流量50%～55%。區(qū)內(nèi)地表水資源量年際變化大，多數(shù)河流的Cv值在0.4～0.7之間。

2 水資源及開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

2.1 受水區(qū)水資源總量

2019年黃河古賢水利樞紐工程陜西受水區(qū)多年平均地表水資源量為4.42億 m3，地下水資源量為9.20億 m3，水資源總量10.99億 m3，產(chǎn)水系數(shù)為0.126，產(chǎn)水模數(shù)為6.65萬(wàn) m3/km2。水資源量詳見(jiàn)表2。

2.2 水資源利用現(xiàn)狀

2.2.1 現(xiàn)狀供水量

2019年古賢陜西供水區(qū)各類(lèi)供水工程總供水量為20.37億 m3，其中地表水供水量為11.91億 m3，地下水供水量為8.12億 m3，再生水和雨水利用量為0.33億 m3。分別占供水總量的58.5%、39.8%和1.7%，現(xiàn)狀以地表水供水為主。地表水供水量中，蓄水工程占13.8%，引水工程占地表水供水量的36.7%，提水工程占49.5%;現(xiàn)狀供水結(jié)構(gòu)仍以無(wú)調(diào)蓄能力的引、提水工程為主，蓄水工程少，調(diào)蓄能力較差。現(xiàn)狀供水中黃河干流引水量為3.76億 m3，全部為提水工程，供水保證率低。古賢陜西供水區(qū)各縣(區(qū)、市)供水量見(jiàn)表3。

表2 供水區(qū)自產(chǎn)水資源量表

表3 2019供水區(qū)供水量表 萬(wàn) m3

表4 2019年供水區(qū)用水量表 萬(wàn) m3

表5 2019年供水區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展指標(biāo)表

2.2.2 現(xiàn)狀用水量

2019年，古賢陜西供水區(qū)各用水戶(hù)用水總量為20.37億 m3。按用水戶(hù)分:生活用水2.57億 m3，占總用水量12.6%;農(nóng)業(yè)用水15.26億 m3，占總用水量74.9%，為第一用水大戶(hù);工業(yè)用水1.96億 m3，占總用水量9.6%;河道外生態(tài)環(huán)境用水0.57億 m3，占總用水量2.9%。古賢陜西供水區(qū)用水量詳見(jiàn)表4。

2.3 社會(huì)經(jīng)濟(jì)概況

供水區(qū)土地平坦，光熱資源豐富，農(nóng)業(yè)增產(chǎn)潛力巨大，是陜西省最重要的糧、棉、油生產(chǎn)基地，也是保障陜西省糧食安全的重要組成部分。2019年耕地面積為935.8萬(wàn)畝，糧食總產(chǎn)量為27.5萬(wàn) t，果品總產(chǎn)量36萬(wàn) t。區(qū)內(nèi)不僅僅有大西安的組成部分，也為素有“黑腰帶”之稱(chēng)的渭北煤田大部分分布于此，近年來(lái)區(qū)域以煤炭、電力、建材、機(jī)械制造和食品加工業(yè)為主的工業(yè)取得了較快發(fā)展。2019年供水區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展指標(biāo)見(jiàn)表5。

3 基于數(shù)列的匹配關(guān)聯(lián)分析

3.1 基于數(shù)列的匹配度計(jì)算方法

匹配度是一種定量度量系統(tǒng)和系統(tǒng)之間或者系統(tǒng)內(nèi)各要素之間配合關(guān)系(正相關(guān)、負(fù)相關(guān))的指標(biāo)[3]，可以分別針對(duì)時(shí)間和空間上的變量進(jìn)行匹配程度分析。例如計(jì)算變量X和Y的匹配度，在研究空間上分別有K個(gè)單元(K > 1)，對(duì)變量X的K個(gè)單元值x1, x2,…, xK按照大小進(jìn)行排序，得到數(shù)列n1, n2,…, nK；同樣，對(duì)變量Y的K個(gè)單元值y1, y2,…, yK按照大小進(jìn)行排序，得到數(shù)列m1, m2,…, mK，則可以根據(jù)對(duì)應(yīng)序號(hào)的差異度量變量之間的匹配度。若隨著X值增大，Y值也越大，則兩個(gè)變量越匹配，則匹配度計(jì)算公式為[3]：

(1)

式中：αi為匹配度值。當(dāng)ni=mi時(shí)，匹配度αi為1，完全匹配；反之當(dāng)ni與mi差距越大時(shí)，匹配度αi越小，則越不匹配。本文對(duì)于匹配度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，參考基尼系數(shù)劃分方法，可以人為劃定匹配度值[3-4]，匹配標(biāo)準(zhǔn)如表6所示。

3.2 水資源利用與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的匹配度分析

3.2.1 人均用水量與人均GDP的匹配度

根據(jù)2019年黃河古賢水利樞紐陜西受水區(qū)的供水量和用水量及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展指標(biāo)(人均萬(wàn)元GDP值)，采用公式1進(jìn)行計(jì)算，可以得到人均用水量和人均GDP之間的匹配度，結(jié)果見(jiàn)表7所示。

表6 匹配度劃分標(biāo)準(zhǔn)

由圖1可以看出，匹配程度較好的行政區(qū)有合陽(yáng)縣、澄城縣、閻良區(qū)、臨潼區(qū)，說(shuō)明這些區(qū)域當(dāng)前的人均用水量與人均萬(wàn)元GDP是相匹配的。匹配較差的行政區(qū)有宜川縣、韓城市、大荔縣、富平縣、蒲城縣，分析不匹配的原因，一方面，有些水資源相對(duì)豐富、但是經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后的地區(qū)，比如大荔縣、富平縣、蒲城縣，這些區(qū)域的水資源能力可以支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有很大的潛力;另一方面，比如韓城市，雖然經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，但水資源相對(duì)匱乏，在當(dāng)前有限的水資源條件下，水資源與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展已經(jīng)顯現(xiàn)出不匹配的情況，說(shuō)明了這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入瓶頸，若想進(jìn)一步發(fā)展則需要考慮其他調(diào)水方式增加可用水資源量。

圖1 2019年陜西受水區(qū)人均用水量與人均GDP匹配度

圖2 2019年陜西受水區(qū)工業(yè)用水量與工業(yè)GDP匹配度

3.2.2 工業(yè)用水量與工業(yè)GDP的匹配度

針對(duì)2019年黃河古賢水利樞紐陜西受水區(qū)工業(yè)用水量與工業(yè)GDP的匹配程度進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表8和圖2所示。由圖2可以看出，黃河古賢水利樞紐陜西受水區(qū)的工業(yè)發(fā)展和水資源量是相匹配的，目前區(qū)域工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展良好，相應(yīng)水資源量能夠滿(mǎn)足發(fā)展需求，兩者同步增加，匹配度相符。

表8 2019年工業(yè)用水量與工業(yè)GDP匹配度

圖3 2019年陜西受水區(qū)農(nóng)業(yè)用水量與工業(yè)GDP匹配度

3.2.3 農(nóng)業(yè)用水量與農(nóng)業(yè)GDP的匹配度

表9是2019年黃河古賢水利樞紐陜西受水區(qū)農(nóng)業(yè)用水量與農(nóng)業(yè)GDP的匹配度計(jì)算結(jié)果。

由圖3可以看出，黃河古賢水利樞紐陜西受水區(qū)農(nóng)業(yè)用水量與農(nóng)業(yè)GDP在大部分區(qū)域都是匹配的，只有在臨渭區(qū)出現(xiàn)了不匹配的情況。臨渭區(qū)農(nóng)業(yè)用水量是整個(gè)受水區(qū)中農(nóng)業(yè)用水量最多的區(qū)域，但是相應(yīng)農(nóng)業(yè)GDP較低，二者的匹配度只有0.08，說(shuō)明在此區(qū)域的農(nóng)業(yè)用水量與農(nóng)業(yè)GDP嚴(yán)重不相匹配，考慮到臨渭區(qū)的農(nóng)業(yè)GDP較低，那么說(shuō)明在此區(qū)域應(yīng)該是存在著不合理的農(nóng)業(yè)水資源利用情況，或者水資源利用率低，浪費(fèi)嚴(yán)重。

表9 2019年農(nóng)業(yè)用水量與農(nóng)業(yè)GDP匹配度

4 結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，黃河古賢水利樞紐陜西受水區(qū)水資源量面臨極大考驗(yàn)。本文基于2019年黃河古賢水利樞紐陜西受水區(qū)的水資源利用現(xiàn)狀，從現(xiàn)狀供水量、現(xiàn)狀用水量和社會(huì)經(jīng)濟(jì)概況進(jìn)行了詳細(xì)分析，并運(yùn)用基于數(shù)列的匹配度計(jì)算方法，分析了黃河古賢水利樞紐陜西受水區(qū)人均用水量與人均GDP的匹配度、工業(yè)用水量與工業(yè)GDP的匹配度、及農(nóng)業(yè)用水量與農(nóng)業(yè)GDP的匹配度。并從匹配度結(jié)果給出了相應(yīng)意見(jiàn)和建議，供后續(xù)研究參考。