云南省城鎮上山的水資源支撐能力評估與保障措施探討

丁文榮

(云南師范大學旅游與地理科學學院,云南 昆明　650500)

云南省城鎮上山的水資源支撐能力評估與保障措施探討

丁文榮

(云南師范大學旅游與地理科學學院,云南 昆明650500)

摘要：分析云南省水資源的總體狀況及存在問題,基于30m分辨率的DEM提取壩區和集水區范圍,疊加地表徑流深度、地下水徑流模數等數據,計算云南省6大地貌區內不同壩區的水資源供給量,從水資源的合理高效利用、區域間和部門間的水資源協調、水利基礎設施的建設及水環境保護等方面,提出了云南省城鎮上山進程中的水資源支撐保障措施。

關鍵詞：城鎮上山; 水資源保障; 水資源供給量; DEM;云南省

山地和高原占云南省總面積的94%,而壩區僅占6%。一方面,隨著云南省社會經濟的不斷發展,城鄉建設用地持續增加,壩區耕地資源不斷減少,土地開發與保護的矛盾日益凸顯[1-2]。據統計,面積在10 km2以上的壩子,目前已被建設用地占了近30%,若不及時進行保護,壩區優質耕地將進一步被消耗。另一方面,這些壩子周邊荒山荒坡很多,利用潛力很大,且多為緩坡,生態環境、地質條件、景觀效果都較為優越,開發利用情景廣闊,可為城鎮上山提供空間。

水是生命之源、生態之基、生產之要,是社會發展和人民生活不可缺少的資源。云南省水資源總量豐富,但資源型、工程型、水質型缺水現象在不同的地區將長期存在[3],與社會經濟發展布局不相適應。城鎮上山作為云南省未來發展的方向,對水資源的需求量將在較長一段時期內持續增長,因此,不同區域水資源的支撐能力評估成為城鎮上山的基礎工作。

1云南省水資源總體狀況及存在問題

云南省江河縱橫,水系龐雜,全省有大小河流600余條,其中較大的有180多條,分屬6大水系:怒江-薩爾溫江水系、瀾滄江-湄公河水系、元江-紅河水系、獨龍江-伊洛瓦底江水系、金沙江-長江水系和南盤江-珠江水系(表1),分別注入3海和3灣:東海、南海、安達曼海和北部灣、莫踏馬灣、孟加拉灣,歸到太平洋和印度洋中。

從總量上來看,云南省水資源豐富,僅次于西藏和四川兩省,居全國第3位,占全國水資源總量的14.28%。云南省多年平均降水量4 820.8億m3,平均年自產水資源量達2 222億m3,其中地表水資源量為1 482.07億m3,占66.67%;地下水資源量為739.93億m3,占33.33%。從西藏、四川、貴州、廣西等鄰省入境水量1 845.8億m3;從緬甸、老撾、越南等鄰國入境水量97.2億m3,水資源總量達4 165億m3。此外,云南省還有高原湖泊30多個,總面積1 066 km2,總蓄水量300億m3,水資源開發前景廣闊。

表1　云南省6大水系水資源基本狀況

從水資源的年內分配上來看,由于控制云南上空的冬半年、夏半年氣團性質截然不同,因此云南降水的年際變化小,而年內變化大,具有明顯的干季、雨季之分[4]。雨季(5—10月)降水量約占到全年水量的73%～85%,干季(11—次年4月)降水量約僅占全年水量的15%～27%。農業生產用水量最大的4月、5月兩個月,用水量僅占全年水量的2%～3%,是干旱的高發月份。從水資源的空間分布來看,由于云南境內地勢自南向北逐漸升高,使得降水量空間分布也從南到北逐漸減少。云南省水資源空間分布的總體趨勢是:南多北少,西多東少,深谷多平壩少,水平分布復雜,垂直分帶明顯。

云南省水資源使用過程中也存在諸多問題,如使用不合理、利用效率低、浪費嚴重、水質污染日趨加重、洪旱災害頻繁發生而防災能力弱、嚴重的水土流失態勢、城鎮化進程和管理滯后等[5-8],這些問題加劇了水資源的供需矛盾。

2數據來源及水資源支撐能力的評估與計算

為計算云南省城鎮上山的水資源支撐能力,首先從國家地理空間數據云(http://www.gscloud.cn/)下載30m分辨率的DEM,經過校準、拼接、裁剪后獲得云南省30m分辨率的DEM,然后基于ArcInfo 10.2平臺提取坡度為20°以下的區域,獲得云南省壩區數據,再根據壩區周圍的山脊線,計算出每個壩區的集水面積。

從《云南統計年鑒》《云南省水資源公報》和《云南省省志(地理志)》中收集云南省不同區域地表徑流深度、地下水徑流模數等數據,疊加每個壩區的集水區范圍,扣除重復計算部分(按10%計算)后,計算出云南省10 km2以上壩區的水資源供給總量。

3云南省城鎮上山的水資源支撐能力及區域差異分析

3.1云南省地貌分區及水資源開發利用程度

云南省地形復雜,元江河谷和大理劍川寬谷一線將云南省分為兩大地貌單元。元江河谷和大理劍川寬谷一線以西是橫斷山區,以高山深谷為典型特征,以東部分是云南高原,喀斯特地貌廣泛發育[9]。兩大地貌類型面積分別占云南省總面積的50.20%和49.80%。兩大地貌類型內又可以劃分出若干次一級的地貌單元,包括滇東南峰叢峰林區、滇南紅層區、滇西南寬谷區、滇中紅層山原區、原上湖盆溶丘區和三江并流高山峽谷區(圖1)。

1—滇東南峰叢峰林區；2—滇南紅層區；3—滇西南寬谷區；4—滇中紅層山原區；5—原上湖盆溶丘區；6—三江并流高山峽谷區圖1　云南省地貌單元與壩子分布

云南全省經濟社會發展不平衡,全省水資源分布不均勻,導致全省水資源開發利用率差距明顯。從地區分布來看,原上湖盆溶丘區的昆明、玉溪、楚雄水資源開發利用率較高,昆明市達66.7%,超過了國際公認的合理開發利用上限;玉溪、楚雄達30%,超過了云南省的開發利用水平;曲靖開發利用率超過20%。滇中紅層山原區的大理水資源開發利用率也超過了25%。而其他地貌區水資源開發利用程度相對較低,均不超過20%,開發潛力較大。

3.2不同地貌分區水資源總量

云南省10 km2以上壩區的壩區面積、集水區面積和水資源供給狀況統計結果見表2。從表2可以看出,壩區面積最多的是原上湖盆溶丘區,達19 901.77 km2,水資源總量達121.73億m3。其次是滇西南寬谷區,壩區面積為6 831.66 km2,水資源總量為106.56億m3。從表2也可以看出,盡管三江并流高山峽谷區的壩區面積只有2 589.76 km2,但其水資源量仍有25.90億m3,超過滇西南寬谷區的水資源擁有量。

表2　云南省10 km2以上壩區水資源狀況

從單位壩區面積的水資源擁有量來看,滇西南寬谷區最為豐富,達155.98萬m3/km2,滇南紅層區達130.30萬m3/km2,而滇東南峰叢峰林區、原上湖盆溶丘區和滇中紅層山原區相對較少,尤其是滇中紅層山原區,單位壩區面積的水資源擁有量僅有59.25萬m3/km2,為6大地貌區中單位面積水資源擁有量最少的分區。

3.3不同地貌分區水資源的供給狀況

3.3.1滇東南峰叢峰林區

滇東南峰叢峰林區超過10 km2的壩子有45個,總面積約4 671.46 km2。在本區域中,東南季風的迎風坡上降水量總體豐富,年均可達1 200 mm以上,在紅河河口一帶年降水量甚至高達1 500 mm。但由于本區是云南省最為典型的喀斯特地區,“地表水貴如油,地下水滾滾流”是本區的真實寫照。尤其是文山州的一些山間盆地,土壤以松散巖類為主,有利于降水入滲,入滲系數可達0.22,地下徑流模數達18萬m3/km2。

本區水資源約33.88億m3,可用水資源約8.47億m3。從水資源供需來看,對于區內45個壩子而言,本區水資源可以滿足需求。但在文山州的八寶壩、八達壩、紅豬寨壩一帶,由于地表水不足而地下水豐富,以至于出現水資源可利用量無法滿足需求的狀況。如果能夠提高水資源開發利用效率,并采取一些高效的節水措施,本區水資源供應前景樂觀。

3.3.2滇南紅層區

滇南紅層區超過10 km2的壩子有45個,由于該區地處橫斷山區的南延部分,為無量山、哀牢山余脈之尾稍,因此壩區的面積相對較小,總面積約2 811.19 km2。壩區大部分區域海拔在1 500 m以下,屬副熱帶高氣壓帶和東北信風控制地區,終年溫暖,夏長無冬,尤其是海拔800 m以下地區秋春相連且為期較短,有得天獨厚的水熱條件。本壩區的水資源供給主要以地表水為主,山間盆地也有松散的沉積巖分布,由于年降水量多數在1 500 mm以上,故地下水也較為豐富,入滲系數在0.15～0.22之間,地下水徑流模數可高達20萬～40萬m3/km2。

本區水資源總量約36.64億m3,可用水資源約5.68億m3。區內主要處于瀾滄江下游壩區,降水量豐富,水資源也相對充裕。少數壩區,如景洪,作為當地的行政中心,人口聚集,水資源的需求量相對較大。從遠景來看,這些壩區需要提高水資源利用程度,以保障社會經濟的可持續發展與生態環境的改善。

3.3.3滇西南寬谷區

滇西南寬谷區超過10 km2的壩子88個,總面積達6 831.66 km2,屬于橫斷山區的南延部分,河流分屬瀾滄江、怒江兩大水系,屬亞熱帶低緯度山地季風氣候。由于地處西南暖濕氣流的迎風坡上,本區降水豐富,西盟一帶年降水量更是高達2 500 mm以上,為云南省降水最多的地方。受此影響,本區壩子的地下水資源也較為充裕,地下水徑流模數可高達40萬～55萬m3/km2,是云南省單位面積出水量最高的區域。本區水資源總量為106.56億m3,可用水資源約11.19億m3。區內壩子數目相對較多且分散。從計算結果來看,88個壩子中,17個壩子的水資源需求超過了可利用部分。提高水資源開發利用程度,高效合理用水是這些壩子的發展要求。

3.3.4滇中紅層山原區

滇中紅層山原區超過10 km2的壩子55個,面積約為5 136.19 km2。本區地處揚子板塊西南緣,緊鄰哀牢山造山帶,地形切割普遍較深,構造發育,巖性組合復雜,冬春季節久旱少雨,基本上處于東南季風和西南季風的交互影響區,但同時又屬于兩大季風的雨影區,降水普遍偏少,年降水量絕大多數地區在1 000 mm以下,是全國聞名的老旱區之一。尤其是本區的北部金沙江河谷一帶,如元謀等地,多年平均降水量僅有650 mm,地表水資源相對匱乏。本區水資源總量為30.44億m3,可用水資源約3.04億m3。本區為有名的干旱區域,降水少而蒸發強烈,計算時段中,本區23個壩子的水資源供給無法滿足水資源需求。因此,城鎮上山進程中,水資源的供給保障成為重要的制約因素。

3.3.5原上湖盆溶丘區

原上湖盆溶丘區超過10 km2的壩子159個,面積達19 901.77 km2,是云南省壩子最多和最集中的區域。地處金沙江、珠江、紅河3大水系分水嶺地帶,區內河流侵蝕程度輕,高原面保存較好,形態完整,頂部平緩,呈較大塊狀分布,是城鎮上山最迫切的區域之一。但是,由于該區域地處3大流域的分水嶺和東南季風、西南季風的雨影區,水資源缺乏一直是影響區域發展的限制性因子。為了對云南省最發達的滇中城市群供水,自20世紀開始便實施潤滇工程和滇中調水工程,但到目前水資源仍不能滿足經濟發展的需求。

本區水資源總量為121.73億m3,可用水資源約24.35億m3,為云南省各壩區中總量最多的區域。但本區處于3大水系的分水嶺地帶,加之城市眾多,人口集中,是云南省水資源供需矛盾最為突出的區域,尤其像昆明、通海、會澤、東川等壩區,水資源的供需成為當地社會經濟持續發展的一大瓶頸。計算結果表明,在上述159個壩區中,有近30個壩區存在水資源供需矛盾,需要緩解。此外,本區為滇中產業聚集區(新區)的主要目標區域,協調好產業建設與水資源的供給保障顯得尤為緊迫。

3.3.6三江并流高山峽谷區

三江并流高山峽谷區超過10 km2的壩子36個,面積為2 589.76 km2,屬于青藏高原南延部分的橫斷山脈縱谷地區。相對于其他地貌區而言,壩子數量相對較少。由于地處高山峽谷區,壩子的面積也相對較小。該區有怒江、瀾滄江和金沙江自北而南流過,地表水資源相對豐富,但主要處于深山峽谷區,水資源使用不便。壩區有松散的沉積巖分布的地方,地下水量也較為可觀。

本區水資源總量為25.90億m3,可用水資源約2.59億m3。相對而言,區內城鎮與人口相對較少,多數州市也重點發展旅游業。從計算結果來看,除了麗江、大理等壩區外,其他壩區水資源可支撐當地城鎮上山的要求。

4解決云南省城鎮上山區水資源支撐問題的措施

4.1合理、高效利用水資源

隨著城鎮上山的推進,城鎮上山區水資源的需求與供給之間的矛盾會越來越凸顯。合理用水、高效率用水、不浪費水資源成為城鎮上山區的必由之路。節約用水的根本目的是提高用水水平,減少新水源的取用和不必要的浪費,減少污水排放,減輕供水及污水處理基礎設施的負擔,切實保護城鎮上山區的水資源和環境,為城鎮上山區的硬件載體留下可持續發展的空間。

4.2做好不同區域和部門間的水資源協調

就一定區域而言,水資源是有限的,區域需水量常大于供水量。因此,區域內各用水部門、各目標用水必須相互協調,以更好地利用和保護水資源。從區域間用水協調來看,對于云南省城鎮上山區而言,有近80%的可供上山區都是在一個市(州)內,可以降低行政協調成本。從部門間用水協調來看,農業在云南省整個國民經濟中具有非常重要的地位,同時也是用水大戶。城鎮上山進程中必然會擠占農業用水,因此協調好農業、城鎮上山區生產生活用水及生態用水就顯得尤為重要。

4.3加強水利基礎設施建設

長期以來,云南省堅持把水利工作擺在重要位置,推進實施“興水強滇”戰略,實行水利大投入和大發展。雖然水利基礎設施建設和改革管理取得了明顯成效,但工程型缺水嚴重、水利設施薄弱,始終是制約經濟社會發展的突出矛盾,水旱災害頻繁發生仍然是云南的心腹大患,缺水已成為制約經濟社會協調發展的一大“瓶頸”[10]。對于城鎮上山區而言,盡管估算出的集水區面積內水資源總量較大,但需要加大水利基礎設施的投入,解決因工程措施而導致的缺水問題。

4.4加強水環境保護

云南省城鎮上山區往往既是生態屏障區,也是生態脆弱區。在城鎮上山進程中,生活廢水、生產廢水的排放,會引起新的水質惡化和污染;植被破壞和工程建設也會加劇水土流失。因此,城鎮上山進程中,不僅要考慮水資源的支撐與保障,更要考慮水環境的保護問題,以保證城鎮上山區的可持續發展。

5結語

隨著國民經濟迅速增長,城鄉之間的壁壘逐漸松動并被打破,城鎮化成了云南省進一步發展的必然趨勢。但云南省高原和山地面積比例很高,壩區面積僅占6%,城鎮化進程中必然會占用壩區耕地,城鎮上山成為解決云南省城鎮化和耕地保護的必然選擇。資源基礎和保障的評估是城鎮上山進程中的要解決的基礎問題,尤其水資源支撐能力的評估與保障,關系到云南省城鎮上山的可持續性和生態環境。云南省城鎮上山進程中,要合理高效利用水資源,解決好不同區域間和部門間的水資源協調關系,加快水利基礎設施的建設,加強水環境保護。

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Assessment of water resources capacity during construction of towns built into mountains of Yunnan Province and it’s safeguard measures

DING Wenrong

(SchoolofTourismandGeographicalSciences,YunnanNormalUniversity,Kunming650500,China)

Abstract：The general status of the water resources in Yunnan Province and existing problems are analyzed in this paper. A DEM based on a 30 m resolution was use to extract the dam area and the watershed boundary, and superposition of the depth of surface runoff and groundwater runoff modulus data was conducted, in order to calculate the water resources supply in six different geomorphological areas in Yunnan Province. Safeguard measures for water resources capacity during the construction of towns that are built into the mountains of Yunnan Province are put forward, with consideration of rational and effective utilization of water resources, inter-regional and inter-departmental coordination, water infrastructure construction, and environmental protection.

Key words：towns built into mountains; water resources guarantee; water resources supply; DEM; Yunnan Province

DOI：10.3880/j.issn.1004-6933.2016.03.011

基金項目:云南省社會發展科技計劃(2012CA024);國家自然科學基金(41101099,41261044)

作者簡介:丁文榮(1979—),男,副教授,博士,主要從事水文水資源研究。E-mail:dingwenrong@163.com

中圖分類號：TV213.4

文獻標志碼：A

文章編號：1004-6933(2016)03-0059-05

(收稿日期：2015-04-30編輯：彭桃英)