邢臺市生態環境用水量變化特征分析

何 璇，喬 梁

(1.河北省水文水資源勘測局，石家莊 050031； 2.河北省邢臺水文水資源勘測局，河北 邢臺 054000)

生態環境用水量包括城鎮環境用水量和農村生態用水量。生態環境用水是指為生態環境修復與建設或維持現狀生態環境質量不至于下降所需要的最小需水量[1]。本文結合邢臺市用水資料，分析生態環境變化特征和發展趨勢，為制定生態環境用水規劃提供科學依據。

1 邢臺市用水結構特征

1.1 行業用水量

根據邢臺市2001～2015年各行業用水資料分析計算[2]，邢臺市多年平均用水量18.689 2×108m3，其中農業灌溉用水量14.092 6×108m3，林牧漁畜用水量0.649 8×108m3，工業用水量1.977 7×108m3，城鎮公共用水量0.124 2×108m3，居民生活用水量1.546 6×108m3，生態環境用水量0.298 3×108m3。表1為邢臺市行業用水量統計表。

表1 邢臺市行業用水量統計表

1.2 行業用水結構

在用水結構分析中，以往主要考慮工業用水、農業用水、生活用水[3]。近年來，各地開始重視生態環境建設，開始把生態環境用水納入用水結構中[4]。隨著城市建設發展，城市公共用水占的比重越來越大，為區別于工業用水，把城鎮公共用水納入用水結構中。為了劃清農業灌溉用水和農村其他用水，將農村用水中的林牧漁畜用水量單獨統計。河北省在統計用水量時，將用水結構分為農業用水、工業用水、林牧漁畜用水、生活用水、城鎮公共用水和生態環境用水。

設在一定時間尺度內，用水系統中總用水量W，共有n種用水戶類型{X1，X2，……，Xn}，每一個用水戶用水量為{W1，W2，……，Wn}，則W=W1+W2+……+Wn，各部門用水量比例為：

式中：Pi為第i種行業占總用水量的比例，%；Wi為第i種行業用水量，104m3；W為各用水行業總用水量，104m3。

根據邢臺市2001～2015年用水量資料，計算各行業用水量多年平均值，分析各行業用水結構情況。通過各用水行業用水結構柱狀圖可以看出，農業灌溉用水量占總用水量的75.41%，工業用水量占總用水量的10.58%，居民生活用水占總用水量的8.28%，其他行業用水均小于5%。圖1為邢臺市各用水行業用水結構柱狀圖。

圖1 邢臺市各用水行業用水結構柱狀圖

2 生態環境用水量變化特征分析

2.1 生態環境用水變化趨勢

要對現象變動趨勢進行動態分析，就要建立與長期趨勢相適應的數學模型。最常用的一種配合直線趨勢模型的方法是最小平方法，又稱最小二乘法[5]。其變化趨勢直線方程為：

Yt=a+bt

式中：Yt為時間序列的趨勢值；a為截距項；b為趨勢線斜率；t為時間標號。

利用邢臺市2001～2015年生態環境用水量資料，分析其變化趨勢。根據變化趨勢線分析，城鎮公共用水量隨時間呈遞減趨勢，2001～2010年維持在一個較穩定的水平。從2011年以后，生態環境用水大幅度增加，說明2011年后邢臺市生態環境建設力度加大。圖2為邢臺市城鎮公共用水量變化過程圖。

圖2 邢臺市生態環境用水量變化趨勢線

2.2 生態環境用水構成

生態環境用水包括城鎮環境和農村生態。 城鎮環境用水分為城鎮綠地灌溉用水、環境衛生清潔用水和河湖補水，河湖補水分為補水類型河湖補水和換水類型河湖補水[6]。農村生態用水指人工措施對湖泊、洼地的補水。

通過對邢臺市城鎮環境用水和農村生態用水對比分析，分別計算城鎮環境和農村生態用水在生態環境用水中所占比例，計算公式如下：

式中：K城鎮環境為城鎮環境用水占總用水量比例，%；K農村生態為農村生態用水占總用水量的比例，%；W城鎮環境為城鎮環境用水量，104m3/a；W農村生態務為農村生態用水量，104m3/a；W生態環境為生態環境總用水量，104m3/a。

利用邢臺市2001～2015年生態環境用水資料統計，邢臺市多年平均生態環境用水量0.298 3×108m3。其中城鎮環境用水量0.211 3×108m3，占城鎮公共用水量的70.8%；農村生態用水量0.087 0×108m3，占城鎮公共用水量的29.1%。表2為邢臺市生態環境用水量統計表。

表2 邢臺市生態環境用水量統計表

3 生態環境用水變化趨勢分析

3.1 城鎮環境用水量

城鎮水環境是一個人工自然復合系統，對其進行合理規劃建設和維護，使其具有較強的抵御外界干擾和自我修復生態的能力[7]。城鎮生態環境用水對恢復城鎮生態環境發揮了重要作用。

利用邢臺市2002～2015年城鎮環境用水量資料，繪制其變化過程線。通過過程線可以看出，在2002～2011年時段內，城鎮環境用水量維持在一個較低水平，用水量主要為城鎮綠地灌溉用水和街道清洗用水等，從2011年開始，河道補水、人工湖補水增大，使得城鎮環境用水量增大。圖3為邢臺市城鎮環境用水量變化過程線。

圖3 邢臺市城鎮環境用水量變化趨勢線

3.2 農村生態用水量

生態環境是人們賴以生存的基礎條件，也是經濟可持續發展和社會不斷進步的基礎[8]。近些年來，伴隨著社會經濟的迅速發展，生態環境的急劇惡化已經嚴重制約農村經濟的發展，并將造成愈來愈大的危害。解決農村生態環境問題，是建設小康社會的一個重要環節。

利用邢臺市2002～2015年城鎮環境用水量資料，繪制其變化過程線。通過過程線可以看出，2002和2003年農村環境用水量為零，2004～2012年用水量較小，相對較穩定。2013年以后，農村生態用水大幅度增加，是因為河湖補水量增大所致。圖4為邢臺市農村生態用水量變化趨勢線。

圖4 邢臺市農村生態用水量變化趨勢線

4 結 論

根據邢臺市2001～2015年用水量資料，采用統計法和趨勢法分別對用水結構和用水量變化趨勢進行分析。

邢臺市多年平均生態環境用水量0.319 6×108m3。其中，城鎮環境用水量0.226 4×108m3，占生態環境用水量的71.0%；農村生態用水量0.093 2×108m3，占生態環境用水量的29.0%。邢臺市生態環境用水量呈逐年增加趨勢，2011年以前維持在一個相對穩定的水平，2011年以后生態環境用水增加幅度較大，主要是河湖補水用水量增大。

通過對邢臺市生態環境用水量變化特征影響分析，為制定和完善生態環境用水規劃提供科學依據。