沈陽市1965—2018年水資源壓力綜合指數變化趨勢探析

秦文娟

(盤錦河海土木工程咨詢有限公司，遼寧 盤錦 124010)

水資源供需矛盾是當前水資源可持續利用和保護的關鍵問題[1]。對于水資源供需分析的研究較多，尤其是近些年來，水資源承載力、水資源綜合壓力指數的概念逐步被提出[2- 5]。水資源綜合壓力指數是指通過分析水資源量和質變化特點，建立適合于區域水資源特點的綜合壓力指數，以定量化的方式對區域水資源供需變化特點分析的方法，逐漸成為一種應用較為普遍的方法，并在國內一些流域尤其是水資源相對短缺的區域得到應用[6- 14]。但水資源綜合壓力指數在遼寧地區應用還較少，為提升遼寧地區水資源利用率，有效解決水資源供需矛盾問題，需要對水資源綜合壓力指數進行定量分析。為此以沈陽市為實例，通過建立適合沈陽市水資源特點的水資源壓力綜合指數，對沈陽市水資源綜合壓力指數進行定量測算。研究成果對于沈陽市水資源開發利用和保護具有重要的參考意義。

1 水資源綜合壓力指數計算方法

基于農業、生活、工業、水生態、水資源承載能力建立沈陽市水資源綜合壓力評估指數，該指數計算方程為：

WEF=γW(Wa+Wi+We+W1+We)/Pw

(1)

式中，WEF—各指標水足跡值，hm2；Wa—農業用水資源量，m3；Wi—工業用水資源量，m3；WC—城鎮用水水資源量，m3；W1—生活用水水資源量，m3；We—生態用水資源量，m3；γw—水資源綜合壓力指數；Pw—各資源生產能力值。

首先需要對各水資源分區的水壓力指數進行計算：

WEC=0.4γWφWW/PW

(2)

式中，WEC—最大水資源承載能力對應的水資源總量，m3；ψW—水壓力系數；W—水資源總量，m3。

此外還需對各水資源分區的水生態壓力指數進行計算：

(3)

水資源綜合壓力評估指數采用Moran指數進行指標聚集表征：

(4)

其中：

(5)

(6)

采用局部相關Moran指數對不同水資源計算單元的相關程度進行綜合考慮：

(7)

式中，Ii—水資源綜合壓力指數計算值。

2 示例應用

2.1 沈陽市各分區水資源特征

結合沈陽市7個水資源分區的水資源數據，對各分區的水資源水量情況進行分析，結果見表1—2。

表2 沈陽市各分區地下水資源量

從水資源各分區地表水資源分布可看出，沈陽市地表水資源量呈現明顯的空間變化差異，西北部地表水資源量普遍低于東南部水資源量。地表水資源量的多少主要取決于降水量的空間分布，因此沈陽市各水資源分區地表水資源量的分布特點和降雨量的分布特點具有一致性。沈陽市西北部降水量多年均值一般在500～700mm，而東南部降水量多年均值一般在800～900mm之間，降水量的差異性直接影響了沈陽市地表水資源量的空間分布變化。而地表水資源開發利用率的變化直接受到供需結構的變化影響，東南部區域城市人口居多，使得地表水資源開發利用率一般較高，而西北部水資源分區由于城市人口較少，因此其地表水資源開發利用率一般在50%左右。從沈陽市地下水資源變化特點可看出，地下水資源空間變異度較小，這主要是因為沈陽市處于平原地區，區域地下水埋深一般較大，受降水量和地表水資源量的影響較少。從地下水資源開采率分布可看出，地表水水資源率開發程度較大的區域其地下水資源開發率一般較低，而地表水資源開發利用率較大的區域其地下水資源開發利用率一般較低。

2.2 水資源壓力指數分析結果

在沈陽地區各水資源分區水資源特點分析的基礎上，對沈陽地區水資源壓力綜合指數進行分析，分析結果見表3。

表3 沈陽市各水資源分區水資源壓力綜合指數分析結果

結合水資源綜合壓力指數建立方法，基于沈陽市各水資源分區的地表水和地下水資源變化特點，對沈陽市各水資源分區的水資源壓力綜合指數進行分析。從各水資源分區水資源壓力綜合指數分析結果可看出，沈陽市各水資源分區從1965—2018年水資源壓力綜合指數總體呈現遞增變化，這主要是受到沈陽市供需結構變化影響，從各年代際水資源壓力綜合指數變化可看出，1980年以前，各水資源分區水資源壓力綜合指數一般較小，這主要是因為這一時期主要是農業用水，工業用水量相對較少，且城市人口相對較少，因此水資源壓力綜合指數變化較為穩定。而進入1981—1990年，隨著城市人口的增加和工業的逐步發展，各水資源分區的水資源壓力綜合指數都呈現遞增變化，只是遞增幅度較小，這主要是因為雖然城市人口和工業在一定程度的發展，但發展的速度還不是很快；此時水資源供需結構還較為合理，需水量增多，供水量仍可滿足需水量增多的變化，因此這一時期水資源壓力綜合指數有所增加，但遞增幅度不高。而進入2000年以后，從各水資源分區的水資源壓力綜合指數變化可看出，各分區水資源壓力綜合指數遞增幅度較為明顯，從1991—2010年，各水資源分區相比于1990年以前，平均遞增幅度達到2.5%左右。進入2011年以后，由于區域調水增加的影響，區域水資源供需結構得到不同程度的優化和調整，沈陽市各水資源分區水資源壓力綜合指數的增幅有所放緩。從水資源壓力綜合指數空間變化可看出，和區域水資源空間分布特點具有一致性，沈陽市水資源壓力綜合指數在空間上沈陽西北部水資源綜合壓力指數最大，為0.85，空間上總體呈現西部向東南逐步遞減變化。

3 結論

(1)沈陽市各水資源分區從1965—2018年水資源壓力綜合指數遞增，主要是受到沈陽市供需結構變化影響。為降低區域水資源壓力，可以對區域水資源供需結構進行優化和調整，尤其可提高工業中水會用率，降低城市工業用水率。

(2)沈陽市水資源壓力綜合指數空間上總體呈現西部向東南逐步遞減變化，因此需要加快沈陽西部工業結構的調整，可將西部重工業向東南遷移，降低西部工業用水率。

(3)主要采用專家經驗方法對水資源壓力評估指數權重進行設定，存在主觀局限性，在以后的研究中還應探討如何客觀設定各指標權重。