水資源供需平衡分析法在區(qū)域水資源合理配置中的作用：以濮陽市為例

劉福義

（神華地質(zhì)勘查有限責(zé)任公司，北京100011）

濮陽市水資源匱乏，人均水資源占用量只有150.7m3。引黃設(shè)施又不完善，國家分配的引黃水指標(biāo)不能足額使用，致使城市和部分農(nóng)業(yè)主要依靠開采地下水［1］。城鄉(xiāng)爭水，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境生態(tài)爭水矛盾突出。水污染和水環(huán)境惡化進(jìn)一步加劇了水資源短缺。

地下水超采嚴(yán)重，雖然采取了引黃補(bǔ)源措施，地下水位下降速度有一定減緩，但是地下水超采仍然嚴(yán)重。2009年濮陽－清豐－南樂淺層地下水漏斗面積達(dá)到1813km2，占全市面積的43.3%，漏斗中心水位25m，地下水超采率116%（濮陽境內(nèi)海河流域達(dá)到199%）［2］。

水環(huán)境生態(tài)惡化，2005年至2012年對市區(qū)境內(nèi)4條主要河流6個斷面進(jìn)行了監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果顯示金堤河、衛(wèi)河、馬頰河、徒駭水質(zhì)均劣于V類，已失去供水意義。

針對濮陽市水資源存在的問題，對濮陽市水資源進(jìn)行供需平衡分析對水資源的合理利用、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展就具有重要意義［3，4］。

1 需水量預(yù)測

1.1 預(yù)測方法

總需水量包括生活需水、工業(yè)需水、農(nóng)業(yè)灌溉需水、林牧漁畜需水和生態(tài)環(huán)境需水，還包括不可預(yù)見水［5］。不可預(yù)見水即輸出管道事故損失、消防等，本次不可預(yù)見水按城鎮(zhèn)生活用水量的12%計算。

1）生活需水預(yù)測。

生活需水量包括城鎮(zhèn)生活需水和農(nóng)村生活需水。城鎮(zhèn)生活需水分為城鎮(zhèn)居民生活需水和城鎮(zhèn)公共需水；農(nóng)村生活需水包括農(nóng)村居民生活需水和牲畜需水。

生活需水在一定范圍內(nèi)，其增長速度是比較有規(guī)律的，因而可以用綜合分析定額方法推求未來需水量。此方法考慮的因素是用水人口（或牲畜人口）和需水定額。用水人口（或牲畜人口）以計劃部門預(yù)測數(shù)為準(zhǔn)，需水定額以現(xiàn)狀用水調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析歷年變化情況，考慮不同水平年居民生活水平的改善及提高程度，擬定其相應(yīng)的用水定額。計算見式（1）。

式中：W生為某一水平年生活需水總量；P0為現(xiàn)狀人口數(shù)；ε為人口年增長率；K為某一水平年擬定的生活需水綜合定額；n為預(yù)測年數(shù)。

牲畜需水仍采用定額法，計算見式（2）。

式中：W牲為某一水平年牲畜需水量；ni為某一水平年某種牲畜數(shù)量；mi為某一水平年相應(yīng)牲畜需水定額。

2）工業(yè)需水預(yù)測。

工業(yè)需水量包括火電工業(yè)需水，國有及規(guī)模以上工業(yè)需水及一般工業(yè)需水三類。工業(yè)需水主要利用萬元增加值需水量法進(jìn)行預(yù)測（式（3））。

式中：S為預(yù)測年的工業(yè)需水量；wi為某一水平年某一分區(qū)的萬元產(chǎn)值；pi為某一水平年某分區(qū)的萬元產(chǎn)值需水定額。

3）農(nóng)業(yè)需水預(yù)測。

農(nóng)業(yè)灌溉需水受氣候地理條件的影響，在時空上變化較大；同時還與作物的品種和組成、灌溉方式和技術(shù)、管理水平等具體條件有關(guān)，影響灌溉需水量的因素較多。本次對其預(yù)測采用定額法。

農(nóng)業(yè)灌溉需水預(yù)測按分區(qū)進(jìn)行，各區(qū)需水量之和即為全區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉需水量。灌溉需水量預(yù)測，涉及三個關(guān)鍵指標(biāo)：各類作物的凈灌溉定額、灌溉水利用系數(shù)和灌溉面積。定額法的計算公式見式（4）。

式中：W灌為全區(qū)總灌溉需水量；wij為某一分區(qū)某種作物的灌溉面積；mij為某一分區(qū)某種作物的凈灌溉定額；ηi為分區(qū)灌溉水利用系數(shù)。

4）生態(tài)環(huán)境需水預(yù)測。

生態(tài)環(huán)境需水與農(nóng)業(yè)需水類似，仍采用定額法，用不同種類植物及相應(yīng)定額計算。計算公式見式（5）。

式中：W環(huán)為生態(tài)環(huán)境需水量；mij為某一分區(qū)某種植物的需水定額；wij為某分區(qū)某植物的面積或數(shù)量。

1.2 預(yù)測結(jié)果

以2012年為現(xiàn)狀年，預(yù)測年為2015年和2020年。需水量預(yù)測結(jié)果如表1和表2所示。

表1 2015年預(yù)測需水量匯總表/×108 m3

表2 2020年預(yù)測需水量匯總表/×108 m3

由 表1和2可 知，2015年 濮 陽 市 總 需 水 量 為18.413億m3，其中生活需水量為1.664億m3，工業(yè)需水量為5.236億m3，農(nóng)業(yè)灌溉需水量為9.082億m3，林牧漁畜需水量為0.675億m3，生態(tài)需水量為1.640億m3，不可預(yù)見需水量為0.117億m3。

2020年濮陽市總需水量為23.203億m3，其中生活需水量為2.256億m3，工業(yè)需水量為9.687億m3，農(nóng)業(yè)灌溉需水量為8.283億m3，林牧漁畜需水量為0.744億m3，生態(tài)需水量為2.183億m3，不可預(yù)見需水量為0.180億m3。

2 供水能力分析

濮陽市供水工程包括地表水供水工程（蓄水工程、引水工程和提水工程）、地下水供水工程和其他水源供水工程。供水工程及主要取用水戶見圖1。

圖1 供水工程及主要取用水戶圖

2.1 地表水

本地水資源：按照《河南省人民政府關(guān)于批轉(zhuǎn)河南省黃河取水許可總量控制指標(biāo)細(xì)化方案的通知》（豫政〔2009〕46號）及《濮陽市水利發(fā)展“十二五”規(guī)劃》（初審稿），河南省分配給濮陽市的引金堤河指標(biāo)為0.5億m3，本地地表水資源量為2.0616億m3，可供水量是1.03億m3，合計1.53億m3。

引黃工程：黃河多年平均徑流量為420.71億m3，按照《河南省人民政府關(guān)于批轉(zhuǎn)河南省黃河取水許可總量控制指標(biāo)細(xì)化方案的通知》（豫政〔2009〕46號），河南省分配給濮陽市的引黃指標(biāo)為8.42億m3。

南水北調(diào)中線工程：根據(jù)《河南省南水北調(diào)城市水資源規(guī)劃報告》，南水北調(diào)分配給濮陽市的水量為1.189億m3，2030年為1.673億m3，該水量可作為市區(qū)生活、工業(yè)用水。

2.2 地下水

根據(jù)歷年水資源公報，濮陽市多年平均地下水資源量是6.206億m3，淺層地下水可供水量是5.872億m3，中深層地下水可供水量是0.6億m3。

2.3 污水可回用量

2015年和2020年，濮陽市城鎮(zhèn)工業(yè)和生活用水量排放率按照80%，處理率為90%，回用率為20%計算，污水可回用量為0.576億m3［5］。

2.4 總可供水量

如表3所示，2015年和2020年總可供水量約為18.187億m3。

3 供需水平衡結(jié)果

采用現(xiàn)狀水平年濮陽市各地區(qū)各工程的供水能力同時考慮供水潛力后的可供水量與2015年及2020年的預(yù)測需水量相平衡，分析濮陽市余缺水量。

表3 可供水量統(tǒng)計表/×108 m3

表4 供需平衡分析計算表/×108 m3

由表4計算結(jié)果知，2015年濮陽市預(yù)測可供水量為18.187億m3，總需水量為18.413億m3，缺水量為0.227億m3，供需基本平衡。

2020年預(yù)測需水量為23.203億m3，若按預(yù)測的2015年供水水平，則缺水量為5.016億m3。

從水資源供需平衡結(jié)果可以看出，濮陽市仍面臨著缺水危機(jī)，因此，必須采取有效措施，進(jìn)一步推進(jìn)節(jié)水型城市用水體系的建立和完善。

4 結(jié)論

1）預(yù)測了濮陽市2015年和2020年的生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林牧漁畜及生態(tài)需水量，2015年濮陽市需水量 為18.413億m3，2020年濮陽市需水量為23.203億m3。

2）在分析現(xiàn)狀供水能力的基礎(chǔ)上，考慮引黃工程、南水北調(diào)工程以及污水回用等的供水潛力，計算了2015年和2020年的可供水量，約為18.187億m3。

3）濮陽市2015缺水量為0.227億m3，供需基本平衡；2020年缺水量達(dá)到5.016億m3，應(yīng)進(jìn)一步推進(jìn)節(jié)水型城市用水體系的建立和完善。

［1］ 楊瑞娟.濮陽市水資源開發(fā)利用存在問題及對策［J］.河南水利與南水北調(diào)，2010，（8）：225－226.

［2］ 濮陽市水利局.濮陽市2000～2009年水資源公報［R］.2009.

［3］ 曾發(fā)琛.西安市水資源供需平衡分析及優(yōu)化配置研究［D］.西安：長安大學(xué)，2008.

［4］ 王學(xué)武.原州區(qū)高效節(jié)水灌溉規(guī)劃水資源供需平衡分析及規(guī)劃思路［J］.農(nóng)業(yè)科技與信息，2011，（20）：42－42，45.

［5］ 濮陽市水利局.濮陽市節(jié)水型社會建設(shè)“十二五”規(guī)劃［R］.2012.