疏勒河流域生活需水量預測

王金輝　馬雁　賈生海　白有帥　張定海　車生鵬　鄭宗倩　寇睿

摘要 為了預測地處干旱內陸區的疏勒河流域生活需水量，通過對該區域2010—2018年人口變化趨勢分析，構建線性和非線性模型對流域生活需水量進行預測研究，結果表明：生活需水量呈逐年增加趨勢，2019—2040年增幅為21.2%，其中農村生活需水量減少，城鎮生活需水量增加，預測2019年城鎮需水是農村需水的1.6倍，而到2040年該值達到2.9倍。該研究可為地區水資源優化配置及合理利用提供一定的理論依據。

關鍵詞 疏勒河流域;生活需水量;預測

中圖分類號 TV 213.4 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2020）23-0239-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.23.062

Prediction of Domestic Water Demand in Shule River Basin

WANG Jin-hui1， MA Yan2， JIA Sheng-hai2 et al

（1.Shule River Basin Water Resources Administration of Gansu Province， Jiuquan， Gansu 730070; 2. School of Water Resources and Hydropower Engineering， Gansu Agricultural University， Lanzhou， Gansu 730070）

Abstract Taking the Shule River Basin as the research object， through the analysis of the population change trend in the region from 2010 to 2018， a linear and non-linear model is constructed to predict the water demand of the basin. Rural water demand decreases and urban domestic water demand increases. It is predicted that urban water demand in 2019 will be 1.6 times that of rural water demand， and by 2040 this value will reach 2.9 times. The research can provide a certain theoretical basis for the optimal allocation and rational utilization of regional water resources.

Key words Shule River Basin;Living water requirement;Prediction

疏勒河流域屬西北內陸干旱區，水資源短缺嚴重制約著區域經濟社會的快速發展。早期疏勒河流域牧草茂盛，牛羊成群。經過長期的開墾和超采，導致草場迅速退化，大面積水土流失，后經風沙侵蝕，疏勒河流域出現了大量戈壁荒地。隨著移民范圍的不斷增大，疏勒河流域的水資源利用程度不斷提高，流域的水資源狀況也成為了人們最擔心的問題之一[1]。

近年來，不少學者致力于疏勒河流域不同地區生態需水量的研究，提出了生態需水預測模型[2-5]，在對流域徑流變化做相關研究的同時[6-7]，對水資源的利用和優化配置也做了大量研究[8-9]。然而水在干旱區是極為珍貴的資源，流域經濟發展的前提是保證生活需水的要求，如果其他產業需水擠占生活用水，一方面會引發水權爭議，另一方面，會使資源得不到合理配置，甚至嚴重影響和制約區域可持續發展[10]。因此，了解疏勒河流域水資源現狀，探尋適宜的生活需水量預測模型，可以很好地對未來某一時間段的需水要求進行直觀估算，對指導當地根據實際情況分配水資源，制定更加合理的開采模式，維護生態環境與社會經濟的協調可持續發展具有重要意義。

1 研究區概況

疏勒河流域地處甘肅省河西走廊最西端，位于93°22′～98°59′E、38°01′～42°47′N，東鄰巴丹吉林沙漠，西接庫姆塔格沙漠，北連馬鬃山脈低山、丘陵、戈壁灘，南為祁連山脈，流域面積約1.25×105 km2，包括敦煌市、玉門市、肅北縣、瓜州縣、阿克塞縣及青海省天峻縣和德令哈的一部分。疏勒河流域是典型的干旱荒漠氣候，多年平均降水量極低，而蒸發量大，以冰雪融水與山區降水補給為主，流域內多年平均年降水量為9.757×109 m3，多年平均年徑流量9.68×108 m3。疏勒河流域干流全長670 km，起源于祁連山脈西端，最后匯入黑海子，主要支流有黨河、榆林河、白楊河、石油河等。流域上游山勢險峻，存在典型的大陸性冰川和大面積多年凍土;而中、下游地勢平坦，綠洲與荒漠并存，存在土地沙漠化、鹽堿化等生態問題[11]。

新中國成立后，在政府政策的支持下，疏勒河中、下游地區實施了大規模的移民開發，以1983年“兩西”農業建設移民安置工程和1996年的“疏勒河流域農業灌溉暨移民安置綜合開發項目”為典型項目，使流域人口不斷增加，用水矛盾加劇[12]。根據《2018年甘肅省水資源公報》，疏勒河流域水資源總量為1.272×109 m3，降水量為1.146 2×1010 m3，地表水資源量為1.213×109 m3，純地下水資源量為0.059×109 m3。截至2018年疏勒河流域總人口為53.43萬，其中城鎮人口為32.34萬，農村人口為21.09萬。2018年疏勒河流域城鎮、農村居民生活用水指標分別為201、51 L/（人·d）。

2 生活需水量預測

生活需水量主要是指人口生活需水量，包括研究區域內城鎮人口生活需水量和農村人口生活需水量。生活需水量的預測方法較多，但最簡單直接的方法是定額分析法[13]，即農村和城鎮人口數量和相應人均需水定額的乘積。計算公式為

w_i=s_i×h₁+q_i×h₂

式中，wi為第幾年生活需水量;si為第幾年城鎮人口規模;qi為第幾年農村人口規模;h1、h2分別為城鎮、農村需水定額。

2.1 人口預測

人口預測在人口研究學中占有重要地位。當前，人口預測模型較多，不同研究區適用的模型也不盡相同[14-16]。疏勒河流域地處西北內陸，人口流動相對較小，根據其2010—2018年人口統計數據（表1），利用SigmaPlot 14.0，構建線性模型和非線性模型對人口進行預測。

2.1.1 線性模型。

如圖1所示，人口數量隨年份的變化可用線性關系描述，其中城鎮人口可用線性函數f（x）=25.812 8+0.811 7x（R=0.976 4）來描述，農村人口數量可用線性函數f（x）=24.473 1-0.425 5x（R=0.976 6）來描述，其中f（x）代表人口數量，單位為億人，x代表年份間隔，R代表相關系數。

2.1.2 非線性模型。

如圖2所示，城鎮人口數量可用非線性函數y=24.296 1+10.626 4×（1-e0.167x）（R=0.995 0）來描述，農村人口數量可用非線性函數y=18.339 2+6.615 8e-0.108x（R=0.985 2）來描述。其中代表人口數量，單位為億人，x代表年份間隔，R代表相關系數。

人口數量預測值取上述兩種模型的平均值，如表2所示。

2.2 生活需水量預測

根據《2018年甘肅省水資源公報》，疏勒河流域城鎮人均占有201 L/（人·d），農村人均用水量51 L/（人·d），假定2018年人均用水量保持不變，一年按365 d計算，則需水量預測值見表3。

3 結語

人口數量的變化影響生活需水量，尤其是城鎮人口數量的變化對需水量有直接影響。疏勒河流域生活需水量呈逐年增加的趨勢，2019—2040年生活需水量從0.283億m3增加到0.343億m3，增幅為21.2%。城鎮人口增加的同時農村人口不斷減少，2019年城鎮需水是農村需水的1.6倍，而到2040年該值達到2.9倍。因此，對流域生活需水量進行合理預測，加強人口流動監測和統計，有助于后期水資源的優化配置和合理利用。

參考文獻

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基金項目 甘肅省水利科研與計劃項目（甘水科外發〔2019〕8號）。

作者簡介 王金輝（1966—），男，甘肅瓜州人，高級工程師，從事水利水電工程建設管理。

*通信作者，教授，碩士生導師，從事農業水利及水文水資源研究。

收稿日期 2020-07-08