快速城市化背景下的西安市城市水資源安全問題研究

潘 鑫

(西北大學 城 市與環境學院，陜西 西 安710127)

1 水資源安全

1.1 水資源安全形勢

水資源是城市發展的基礎性自然資源和戰略性經濟資源，是經濟社會可持續發展的重要基礎。任何國家的發展不僅消耗著大量的水資源，同時向水資源系統排放著廢物與污染，使水資源生產力的不斷的衰退甚至崩潰。據2006年3月22日在墨西哥城第四屆世界水資源論壇上對外公布的《世界水資源開發報告》:全球用水量在20世紀增加了6倍，增長速度是人口增速的2倍，有11億人缺水，26億人無法保證用水衛生;大部分地區的水質正在下降，可見水資源安全問題已經日趨惡化。

我國是一個水資源匱乏且時空分布不均、水環境污染及洪澇災害嚴重的國家之一，水資源問題已成為我國經濟社會發展和生態環境建設的嚴重制約因素，水資源安全面臨著極其嚴重的考驗［1－2］，所以水資源安全問題已成為人們關注的核心。

1.2 水資源安全的含義

通過對相關文獻的整理閱讀，本文認為水資源安全的含義可以分為廣義與狹義，廣義的水資源安全是國家安全的范疇，指國家的發展不能因為水資源安全問題而受到威脅。狹義的水資源安全是指水循環系統的健康運行，以滿足人們或社會發展對水資源的合理需求。本文研究內容界定為城市水資源安全問題，是研究城市的快速發展與水資源安全之間矛盾與契機。

2 城市化與水資源相互關系分析

城市化一般直接表現為區域和城市人口、經濟、建設用地等的規模增大與結構變化兩個方面，同時也伴隨著社會經濟發展質量和效率的變化。這些變化一方面會對水資源系統產生壓力或脅迫作用，另一方面也會促進區域用水結構的優化、用水效率的提高和水資源管理水平的提升。雖然人們很早就認識到在不同的城市化階段水資源開發利用階段也不相同［3］，但對于城市化是否會引發水危機，目前認識還不完全統一［4］。

2.1 城市化威脅水資源環境安全

2.1.1 城市化影響水質

隨著城市化的發展，人口和產業不斷空間集聚，使城市成為整個生態系統的污染來源地。特別是廢水排放總量不斷的增加(見表1)，對地表和地下水環境造成極大的威脅。同時，城市化的快速發展使不透水地面面積迅速增長，雨水徑流量也隨之增加，雨水徑流污染的威脅日益嚴重。特別是當點源污染被控制后，雨水徑流的污染就更為突出。

表1 西安市城鎮污水量排放情況表

2.1.2 城市化影響水循環

在城市化地區，由于不透水面積增加，截斷了水分入滲及補給地下水的通道，使地表滯洪、蓄洪能力下降，進而導致雨洪徑流增加，洪峰流量增大，以致洪峰時間減短，洪水總量增加，洪水過程線呈現峰高坡陡特征［5］，常造成洪澇災害。根據研究，城市化地區洪峰流量為城市化前的3倍，漲峰歷時縮短三分之一，暴雨徑流量的洪峰流量為城市化前的2到4倍［6］，所有這些變化往往加劇了城市本身及其下游地區的洪水威脅。

2.1.3 城市化增加供水量與供水難度

在城市化過程中，人口非農化轉變和經濟結構的變化會對城市用水結構產生影響。而這種影響表現為城市所需的供水量需求不斷增加。

西安市在快速城市化進程中，城市用水量隨著人口的增加而顯著提高。(見表2)

表2 西安市經濟發展、用地規模變化與用水量情況表

而同時，城市的需水量與城市GDP的變化也存在一定的關系。張華麗根據環境庫茲涅茨曲線模型，對西安城市的GDP與生產用水量進行擬合，探討分析西安經濟發展與生產用水量的關系(見圖1)。由圖可看出在不同時期，西安城市生產用水量隨GDP的變化呈現增加—緩慢減少—增加的變化特征。

第二，在城市化初級和中級發展階段，城市更多的是以擠占城市周邊的農業用水和生態環境用水，或者到更遠的地方去開辟水源來保障不斷增加的城市生活和工業用水，從而導致城市供水水源越來越遠，供水距離越來越長，供水保障程度越來越低，正常供水的成本越來越大等供水難度。

2.2 城市化優化用水機制

城市化對水資源開發利用的優化作用以及水資源開發利用對城市化的良性響應主要體現在城市化所帶來的社會經濟規模、結構、質量及功能提升進而促進供水、用水和管水效率的全方位提高。

圖1 經濟發展對城市用水的影響生產用水(108 m3)

2.3 水資源安全對城市化發展的影響

在城市化對水資源開發利用產生脅迫和優化作用的同時，水資源開發利用也會對城市化產生反饋。水資源開發利用所引起的社會經濟可利用水資源總量和用水結構變化會對城市化產生重要影響。理論上講，水資源開發利用對城市化既有支撐作用，又有約束作用［7］。

2.3.1 支撐機理

水資源開發利用對城市化的支撐作用以及城市化對水資源開發利用的良性響應主要體現在開發利用的水資源以其自然、經濟和社會屬性為城市化提供直接和間接服務，進而保障城市化健康發展。主要表現為:水作為生命之源支撐人類生活和農業發展進而為城市化提供基礎支持;水作為工業血液支撐工業發展進而為城市化提供核心動力;水作為生態環境的關鍵因子支撐城市化健康持續發展。

2.3.1 約束機理

水資源開發利用對城市化的約束作用以及城市化對水資源開發利用的不良響應主要體現在水資源開發利用接近或超過水資源承載力之后，導致水資源約束力不斷加大，進而產生一系列不良后果。主要表現為:水資源總量短缺和質量惡化限制城市化的速度與規模;水資源開發利用程度較高脅迫生態環境進而約束城市化進程;用水結構轉換加劇工農業之間的矛盾進而阻礙城市化發展。

3 西安市水資源安全測度

3.1 水資源安全測度

3.1.1 水資源緊缺指數測度

1989年Falkenmark定義人均水資源量(指人均擁有的可更新淡水資源)為水資源壓力指數(Water Scarcity Index，IWS)，以度量區域水資源稀缺程度。

西安市水資源總量為24.22億 m3，2009用水人口為0.35億［8］，計算得人均擁有量為 69.2m3，處于極度缺水的狀態(見表1)。

表1 水資源緊缺指標

3.1.2 水資源承載力的測度

對于水資源承載力測度，引入流域水資源承載力的供需平衡指數IWSD，即:

IWSD=(WS－WD)/WS

式中WS為可利用水資源，WD為水資源需求總量。本文將水資源需求總量定義為人口需水(WP)、工業需水(WI)、農業需水(WA)、環境和其它需水(WM)等。那么:

WD=(WP)+(WI)+(WA)+(WM)

很顯然，當流域可利用水量小于流域社會經濟系統的需水量時，即WS＜WD，有IWSD＜0，這說明流域可供的水資源量不具備對這樣規模的社會經濟系統的支撐能力。若相反則說明流域可供的水資源量具備對這樣規模的社會經濟系統的支撐能力，流域水資源對應的人口及經濟規模是可承載的，供需為良好狀態［9］。

通過對西安2006－2009年IWSD的動態比較，可得西安的水資源承載力呈逐年下降的趨勢(見表2)，2007－2009的IWSD數據顯示，隨著城市化進程的發展，流域的水資源已經不具備承載這樣的經濟人口規模。

表2 西安水資源承載力分析比較

3.2 結論

通過對西安水資源緊缺指數與水資源承載力兩個方面的測度，結果顯示西安的水資源處于極度緊缺的狀態，而水資源的承載力逐年下降。可得出西安在快速城市化背景下存在一定的水資源安全問題。

4 優化水資源安全問題的對策

(1)有限開源。主要表現在:一方面可根據取水條件和成本少量地跨界調水供給城市;另一方面可通過虛擬水貿易方式，加大以耗水較少的非農化產品來換取水資源密集型的農產品和工業產品的力度。從而保障城市化進程中極度缺水的狀態。

(2)推進適度城市化。主要是制定科學合理的人口政策、產業政策、消費政策與土地政策等，引導人口、經濟、社會和空間城市化適度增長，從而提高水資源的承載力。

(3)水資源安全管理，主要是建立和完善水資源管理制度體系及水資源法規政策體系，實現地表水與地下水、常規水資源和非常規水資源的統一規劃、統一配置和統一管理。在制度上保障城市水資源安全。

［1］暢明琦，劉俊萍.論中國水資源安全形勢［J］.生產力研究，2006(8):5－7.

［2］劉昌明，陳志愷.中國水資源現狀評價和供需發展趨勢分析［M］.北京:中國水利水電出版社，2001:146－177.

［3］高云福.城市化發展與水系統的演變［J］.城市勘測.1998(3):5－8.

［4］鮑超，方創琳.西北干旱區水資源約束城市化進程的定量辨識［J］.中國沙漠，2007(4):704－710.

［5］冉茂玉.論城市化的水文效應［J］.四川師范大學學報，2000(4):436－439.

［6］楊士弘.城市生態環境學［J］.北京:科學出版社，2003:108.

［7］鮑超，方創琳.城市化與水資源開發利用的互動機理及調控模式［J］.城市發展研究，2010(12).

［8］西安統計年鑒2010.

［9］夏軍.水資源安全的度量:水資源承載力的研究與挑戰(一)［J］.海河水利，2002(2):5 －8.