王繼承

(北票市常河營水利服務(wù)站,遼寧 北票 122122)

1 大凌河流域概況

大凌河是遼寧省西部最大的河流,發(fā)源于建昌縣的水泉溝,海拔高程1150m,呈西向東,流經(jīng)朝陽、北票、義縣于凌海注入渤海,流域面積23263 km2,其中遼寧省內(nèi)19998 km2,全河長度447km。干流建有白石、閻王鼻子、宮山咀三座控制性水庫,流域左側(cè)支流較多,主要有細(xì)河、涼水河子河、老虎山河和牤牛河。受經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、引水、城市化、筑壩、施肥等人類活動(dòng)影響,流域內(nèi)存在一定的地下水過度開發(fā)、水體污染和水生態(tài)功能退化等問題,經(jīng)濟(jì)社會(huì)、生態(tài)環(huán)境與水資源之間的協(xié)調(diào)性下降。

大凌河流域?qū)儆跍貛Ъ撅L(fēng)氣候,年均降水量600～400mm,從南向北遞減,這也是全省降水最小的區(qū)域。降水量年際變化較大,年內(nèi)變化極不均勻,多集中于6～9月,占全年80%左右,年內(nèi)分配如表1所示。

表1 主要站點(diǎn)年均降水量

2 研究方法

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)

充分考慮大凌河實(shí)際情況,遵循科學(xué)性、獨(dú)立性、系統(tǒng)性和可操作性等原則選擇9項(xiàng)典型指標(biāo),這些指標(biāo)顯著影響著流域水資源承載力,可以基本反映流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境和各行業(yè)供需水情況[1-3]。以《大凌河河道治理保護(hù)規(guī)劃》、《遼寧省水資源公報(bào)》、《凌河“三帶”戰(zhàn)略性規(guī)劃》、《凌河重點(diǎn)段生態(tài)綜合治理工程項(xiàng)目庫》等資料獲取現(xiàn)狀年各指標(biāo)數(shù)據(jù),如表2所示。

表2 水資源承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)與現(xiàn)狀年數(shù)值

2.2 模糊集對(duì)法

集對(duì)分析法主要是定量刻畫和定性分類某一特性上集對(duì)的聯(lián)系,并建立相應(yīng)問題背景下集對(duì)的同異反函數(shù)[4-5]。模糊集對(duì)分析主要是利用對(duì)立性、差異性和同一性描述系統(tǒng)內(nèi)特定屬性集對(duì)的內(nèi)在聯(lián)系或信息,對(duì)評(píng)價(jià)、預(yù)測、決策復(fù)雜系統(tǒng)性問題具有較好適用性與可行性,現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境、水資源、工程技術(shù)、自然資源等多個(gè)領(lǐng)域[6-8]。文章利用模糊集對(duì)法評(píng)價(jià)分析大凌河流域現(xiàn)狀年(2020年)和規(guī)劃水平年(2025年、2030年)水資源承載力,各等級(jí)劃分如表3所示。

表3 水資源承載力等級(jí)劃分

3 結(jié)果與分析

3.1 流域水資源現(xiàn)狀

3.1.1 水資源短缺

大凌河流域年均水資源總量17.2億m3,其中地表水16.33億m3,地下水8.91億m3。地下水可開采量為4.94億m3,其中平原區(qū)和山丘區(qū)為2.14億m3、2.8億m3,人均水資源量378m3,不到全省平均820m3的1/2,為全國人均2210m3的1/6,按聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)屬于中度缺水區(qū)。畝均水資源量僅有199m3,是全省平均577m3的1/3,是全國1440m3的1/8。流域內(nèi)水資源短缺,干旱缺水,水利工程基礎(chǔ)設(shè)施薄弱,嚴(yán)重制約工農(nóng)業(yè)快速、健康發(fā)展;地下水超采對(duì)可持續(xù)利用構(gòu)成極大威脅,爭水問題突出,對(duì)流域內(nèi)社會(huì)安定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn);生態(tài)環(huán)境用水嚴(yán)重不足,生態(tài)系統(tǒng)脆弱。

3.1.2 水環(huán)境問題

大凌河流域所接納的污廢水中,朝陽、阜新兩市所占比例較大,其中COD排放量中凌海市最大,氨氮排放量以朝陽、阜新兩市為主。沿河工礦企業(yè)、城鎮(zhèn)的污廢水大都不經(jīng)處理直接排放到凌河干、支流,并且隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增多排污量不斷增大,加之徑流量的減少,河道的自凈能力不斷降低,造成排污量遠(yuǎn)大于河道納污能力,水質(zhì)污染嚴(yán)重。另外,干流建成水庫較多,當(dāng)前面臨著突出的水源保護(hù)等問題。

根據(jù)2020年大凌河諸排污口監(jiān)測資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì),大凌河干流朝陽段、義縣段、凌海段及支流大凌河西支凌源及喀左段、細(xì)河阜新段、第二牤牛河建平段水質(zhì)為Ⅴ類,未達(dá)到相應(yīng)水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)。

3.1.3 生態(tài)環(huán)境脆弱

大凌河流域面臨著突出的土壤沙化、水土流失等生態(tài)問題,由于干旱少雨和風(fēng)沙等影響,加之人為生產(chǎn)建設(shè)干擾,使流域內(nèi)的植被退化嚴(yán)重,生態(tài)功能明顯下降。人工林和天然次生林覆蓋率低,并且樹種單一、郁閉度低、林領(lǐng)較短,草場質(zhì)量差,生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)氣候環(huán)境的功能下降。流域內(nèi)水資源短缺,加之大量城市廢污水的排放,造成河流水質(zhì)惡化,水環(huán)境承載力變低。

另外,遼西地區(qū)旱作耕地和稀疏草地較多,森林植被稀少,而人為干擾更加重了對(duì)水土資源的破壞程度,致使水土流失現(xiàn)象依然存在,在大風(fēng)、少雨、干旱等氣候環(huán)境下極易產(chǎn)生風(fēng)蝕,甚至發(fā)生沙塵暴。

3.1.4 旱災(zāi)情況

大凌河流域?qū)贉貛Ъ撅L(fēng)氣候,冬春少雨,氣候干燥,多年平均降水量在400～600mm,蒸發(fā)量一般在900～1200mm之間,是遼寧省干旱地區(qū)之一。流域內(nèi)多石山及風(fēng)化沙土,植被條件較差,土壤涵養(yǎng)水源能力較差。據(jù)歷史文獻(xiàn)記載和調(diào)查,1949年至今亦平均6～7a發(fā)生一次較大的旱災(zāi),其中1959—1978年20a間就有10a春旱、8a秋旱與秋吊。2009年流域內(nèi)出現(xiàn)歷史大旱,造成了嚴(yán)重?fù)p失,干旱缺水及水資源短缺嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)匕l(fā)展。

3.2 水資源承載力評(píng)價(jià)

根據(jù)大凌河流域現(xiàn)狀年(2020年)和規(guī)劃水平年(2025年、2030年)相關(guān)數(shù)據(jù)資料,利用模糊集對(duì)法評(píng)價(jià)流域水資源承載力,結(jié)果如表4和圖1所示。

(a)GDP承載力

表4 大凌河流域主要站點(diǎn)水資源承載力

結(jié)果表明,大凌河流域現(xiàn)狀年(2020年)水資源承載力整體達(dá)到Ⅱ級(jí)～Ⅲ級(jí)水平,水資源開發(fā)利用潛力較小,基本達(dá)到飽和狀態(tài),評(píng)價(jià)結(jié)果能夠準(zhǔn)確反映流域水資源實(shí)際情況,說明所構(gòu)建的評(píng)價(jià)體系和模糊集對(duì)法具有較強(qiáng)的適用性與可靠性,可以用于水資源承載力評(píng)價(jià)。從總體上,大凌河流域面臨著嚴(yán)峻的水資源形式,喀左、朝陽站均達(dá)到Ⅲ級(jí),說明這些地區(qū)水資源進(jìn)一步開發(fā)利用潛力較小;建昌、北票、義縣和凌海站達(dá)到Ⅱ級(jí),說明以上地區(qū)水資源供給能夠滿足一定的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,具有一定開發(fā)利用潛力,但已有相當(dāng)規(guī)模。規(guī)劃水平年(2025年、2030年)水資源呈好轉(zhuǎn)趨勢,其中建昌、北票、凌海站水資源承載力從Ⅱ級(jí)提升到Ⅰ級(jí),說明這三個(gè)地區(qū)的到2030年水資源供給情況樂觀,開發(fā)利用潛力大,承載力水平較高,這可能與流域內(nèi)水資源保護(hù)和管理等有關(guān)[10]。

3.3 防治對(duì)策

今后生態(tài)環(huán)境、居民生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水資源的新增需求,總體上必須依靠生態(tài)修復(fù)、雨水污水資源化、節(jié)水和跨流域調(diào)水等解決,單純的加大流域內(nèi)水資源開發(fā)規(guī)模已無法滿足可持續(xù)發(fā)展要求。

1)建設(shè)跨流域調(diào)水工程。采用輸水工程從遼東富水流域調(diào)水,經(jīng)水庫調(diào)節(jié)向遼西缺水的朝陽、喀左等市縣區(qū)提供生態(tài)環(huán)境、居民生活和工農(nóng)業(yè)用水,有效緩解當(dāng)?shù)厝彼畣栴}。對(duì)大凌河流域?qū)嵤┧Y源優(yōu)化配置,以提升規(guī)劃水平年流域內(nèi)人口和經(jīng)濟(jì)承載力。

2)強(qiáng)化污水、雨水資源化。雨水是一種最直接經(jīng)濟(jì)的水源,城市雨水資源化一般涉及存儲(chǔ)、收集、下滲、集流、利用、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié),應(yīng)加快推進(jìn)一體化系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用,其中貯存和下滲工程實(shí)現(xiàn)雨水資源化的重要途徑[11-12]。另外,堅(jiān)持治污與防污同步的原則,加快污水處理工程建設(shè)實(shí)現(xiàn)流域水資源可持續(xù)利用,污水資源化后可以用于景觀、路面沖洗、綠化、沖廁、電廠冷卻水等用途。

3)推動(dòng)節(jié)水工程建設(shè)。緊急圍繞不排污或少排污、低碳、降低能耗的原則,積極推進(jìn)工業(yè)節(jié)水盡可能降低用水定額,最大限度地增加工業(yè)循環(huán)和重復(fù)用水率;加快節(jié)水型農(nóng)業(yè)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,推廣綠色、先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)和城市生活節(jié)水結(jié)束,擴(kuò)大節(jié)水灌溉面積,減少灌溉定額,實(shí)行分質(zhì)供水,提高水資源利用率和灌溉水利用系數(shù)。

4)保障生態(tài)用水。流域水資源承載力與生態(tài)環(huán)境密切相關(guān),必須改善水資源功能創(chuàng)造良好的平臺(tái)與條件,所以生態(tài)環(huán)境用水是提高水資源承載力和利用效率、改善區(qū)域用水條件的重要基礎(chǔ)。大凌河流域生態(tài)用水率整體較低,生態(tài)環(huán)境用水只是能夠維持河流動(dòng)植物基本生存需求,與河暢、景美、岸綠、人水協(xié)調(diào)發(fā)展的目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)[13-15]。因此,保障生態(tài)用水實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、資源協(xié)調(diào)發(fā)展,這也是實(shí)現(xiàn)大凌河流域水資源承載力提升的重要手段。

4 結(jié) 論

文章全面分析了大凌河流域水資源現(xiàn)狀,從生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和水資源子系統(tǒng)選擇9項(xiàng)指標(biāo),采用模糊集對(duì)法評(píng)價(jià)建昌、喀左、朝陽、北票、義縣、凌海主要站點(diǎn)2020年、2025年和2030年的水資源承載力的水資源承載力。結(jié)果顯示,2020年除除建昌站承載力達(dá)到Ⅱ級(jí)外,其它站點(diǎn)均屬于Ⅲ級(jí),水資源利用潛力較低已基本飽和。因此,為滿足大凌河流域未來生態(tài)環(huán)境、居民生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水資源的新增需求,結(jié)合當(dāng)前存在的問題提出建設(shè)跨流域調(diào)水工程、強(qiáng)化污水與雨水資源化、推動(dòng)節(jié)水工程建設(shè)以及保障生態(tài)用水等防治對(duì)策。