山東省位山灌區水資源供需平衡分析

劉 璐 孫法圣 周 冉 饒亞蘭

（山東省水利勘測設計院有限公司，山東 濟南 250014）

1 位山灌區概況

位山灌區位于山東省西北部、聊城市境內，地處東經115°27′28.8″～116°24′43.2″、北緯36°7′48.0″～37°1′44.5″，南北長最大約 98 km，東西寬最大約85 km，土地總面積5 525 km。灌溉范圍涉及聊城市東昌府區、經濟技術開發區、高新技術產業開發區、江北水城旅游度假區、茌平區、高唐縣全域，臨清市、東阿縣、陽谷縣和冠縣部分縣域，共計88個鎮（鄉、街道）。位山灌區始建于1958年，1960 年建成運行，1962 年因澇堿停灌，1970 年復灌，核定灌溉面積（水規計〔2001〕514 號）33.87 萬hm， 是全國第五大灌區、黃河中下游和山東省最大的引黃灌區。

位山灌區不僅承擔著聊城市農田灌溉、生態補水、部分生活及工業企業供水的任務，而且肩負著引黃濟津補淀的供水任務，是雄安新區重要生態屏障——白洋淀近期生態用水的重要保障。經過多年建設，位山灌區骨干工程配套率達87.46%，設施完好率達53.96%，生態狀況大大改善，管理體制改革深入推進，管理水平與效能有效提升，有力推動了農業節水增產、農民增收和區域環境改善，為區域經濟社會發展提供了可靠支撐和保障。

2 位山灌區水資源開發利用狀況分析

位山灌區多年平均降水量為557.5 mm，當地地表水資源量為1.78 億m，地下水資源總量為8.30 億m，地下水可開采量為6.78 億m。扣除重復水量，灌區多年平均水資源總量為7.89 億m。

2.1 供水量

根據《聊城市水資源公報》，對2011—2018 年位山灌區歷年供水量進行統計分析。結果表明，位山灌區多年平均總供水量為12.87 億m。灌區水源包括當地地表水工程、跨流域調水工程、地下水工程、非常規水四大類，多年平均供水量分別為1.29 億、5.68 億、5.61 億、0.29 億m，在整個灌區供水結構中的比值分別為10.0%、44.1%、43.6%、2.3%。基準年2018 年灌區總供水量為13.43 億m，比多年平均值偏多4.4%，其中上述四類水源供水量分別為1.93億、5.38 億、5.63 億、0.49 億m，分別占總供水量的14.4%、40.1%、41.9%、3.6%。

近年來，位山灌區供水總量整體呈上升趨勢，其中地表水供水量增長較多，年均增長0.19 億m，黃河水及地下水供水量相對比較穩定，非常規水供水量逐年增長（見表1）。

2.2 用水量

根據《聊城市水資源公報》，2011—2018 年位山灌區各類用戶多年平均總用水量為12.87 億m，供用水量相等。位山灌區主要用水類型包括居民生活、城鎮公共、工業、農田灌溉、林牧漁畜和生態環境用水，多年平均用水量分別為0.95 億、0.20 億、1.59億、9.16 億、0.82 億m和0.15 億m，在灌區用水結構中占比分別為7.4%、1.6%、12.3%、71.2%、6.3%和1.2%。基準年2018 年位山灌區總用水量為13.44億m，其中居民生活、城鎮公共、工業、農田灌溉、林牧漁畜和生態環境用水量分別為1.04 億、0.27 億、1.57 億、9.38 億、0.85 億m和0.33 億m，分別占總用水量的7.7%、2.0%、11.7%、69.8%、6.3%和2.5%。

表1 2011—2018 年位山灌區各類水源歷年供水量 億m3

2.3 開發利用程度分析

根據《全國水資源綜合規劃技術細則》，選取地表水資源開發率、地下水開采率和水資源綜合開發利用率3 個指標對位山灌區水資源開發利用程度進行評價分析。

2011—2018 年，位山灌區平均年供水總量（不包括客水）為6.78 億m，其中地表水供水量1.29 億m，地下水供水量5.61 億m；2018 年，位山灌區地表水實際供水量1.93 億m，地下水供水量5.63 億m。據測算，位山灌區地表水開發利用率為43.0%，地下水開發利用率為80.9%，水資源綜合利用率為66.1%。因此，位山灌區水資源開發利用程度已達到非常高的程度，水資源進一步開發利用潛力不大。

3 位山灌區需水預測

3.1 經濟社會指標預測

對灌區需水有直接影響的經濟社會指標主要包括城鄉人口、生產總值、三次產業比例、農田有效灌溉面積等。下面根根據國家及山東省經濟發展規劃布局，綜合考慮未來城鎮化進程、人口政策等因素，結合位山灌區自身經濟社會發展特點，對不同水平年經濟社會發展指標進行合理預測分析。

3.1.1 人口及城鎮化率。2018 年，位山灌區總人口397.8 萬人，其中城鎮人口163.8 萬人，城鎮化率41.2%。結合第七次人口普查數據，分析灌區歷年人口變化情況，充分考慮國家新的生育政策、聊城市人才引進政策等相關因素，預計“十四五”期間聊城市人口年均自然增長率為4.5‰～5.0‰。據此測算，到2025 年位山灌區總人口可達411.9 萬人。預計2026—2035 年聊城市人口年均自然增長率為3.5‰～4.0‰。據此測算，到2035 年位山灌區總人口可達428.7 萬人。

位山灌區現狀城鎮化率相對較低，今后一個時期聊城市將加快城鎮化發展進程。根據聊城市未來城市發展規劃，預測到2025 年位山灌區城鎮化率達50.0%，城鎮人口達206.1 萬人；到2035 年位山灌區城鎮化率達60.0%，城鎮人口達257.4 萬人。

3.1.2 經濟發展指標預測。2018 年，位山灌區范圍內各縣市區生產總值共計為2 322.0 億元，一產、二產、三產比值為9 ∶55 ∶36。根據《聊城市國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標綱要》，預計“十四五”期間位山灌區生產總值年均增長率為6.0%，據此測算，到2025 年全灌區生產總值達3 491.2 億元；預計2026—2035 年期間位山灌區生產總值年均增長率為5.2%，據此測算，到2035 年全灌區生產總值達5 776.8 億元（見表2）。

結合近年來聊城市經濟發展實際，根據相關產業發展規劃，預計2025 年灌區三次產業比例調整為8 ∶50 ∶43，到2035 年灌區三次產業比例調整為6 ∶40 ∶54，一產、二產比例持續降低，服務業占比大幅提高，三次產業結構將得到進一步優化。

表2 位山灌區不同水平年經濟指標預測結果 億元

3.1.3 農業發展與灌溉面積指標預測。2018 年，位山灌區農田有效灌溉面積33.66 萬hm。規劃期內，結合聊城市各縣（市、區）土地利用總體規劃，并考慮位山灌區現狀水資源開發利用程度較高，下一步對灌區耕地必須嚴格實行總量控制、以水定地、以水定規模的精神，貫徹落實習近平總書記在深入推動黃河流域生態保護和高質量發展座談會上的重要講話精神，發揮水資源作為最大剛性約束的作用，根據灌區水資源狀況科學、合理確定灌區耕地規模，預計到2025 年灌區有效灌溉面積為33.87 萬hm。位山灌區灌溉面積及林牧漁畜相關指標預測結果具體見表3。

3.2 需水分析

按照生活用水、生產用水、生態環境用水三大類進行位山灌區需水預測分析。其中，生活用水包括居民生活用水及城鎮公共用水（建筑業和服務業用水）；生產需水包括農業及工業用水，其中農業包括種農田灌溉和林牧漁畜；生態環境需水主要指河道外生態需水，包括城鄉環境用水及河湖生態 補水。

表3 位山灌區灌溉面積及林牧漁畜相關指標預測結果

按照相關規劃要求，可采用多種方法進行需水量預測。結合灌區實際情況，此次計算主要采用定額法，對個別行業采用趨勢法進行對比分析。

3.2.1 生活需水預測

3.2.1.1 居民生活需水預測。根據《聊城市水資源公報》，2018 年聊城市城鎮居民生活用水定額為92.8 L/（d·人）。未來隨著人們生活水平和生活質量的不斷提高，城鎮居民生活用水定額將相應增大。此次分析計算對現狀年、2025 年、2035 年位山灌區城鎮居民生活用水定額分別取93、95、100 L/（d·人），則不同水平年灌區內城鎮生活需水量分別為0.56 億、0.71 億、0.94 億m。由此可以看出，城鎮生活需水是未來位山灌區需水量的一個主要增長點。

隨著聊城市城鎮化進程的推進及城鄉一體化的快速發展，未來農村與城鎮生活條件和生活水平的差距將持續縮小，農村居民生活需水定額將增長較快。2018 年，位山灌區農村居民生活用水定額為 52.5 L/（d ·人），預測2025 年、2035 年分別為60、 70 L/（d ·人）。根據農村人口和農村生活用水定額計算，預測位山灌區2025 年、2035 年農村生活需水分別為0.47 億、0.44 億m。

3.2.1.2 城鎮公共需水預測。城鎮公共需水預測采用定額法。2018 年位山灌區建筑業萬元增加值用水量為10.0 m，第三產業萬元增加值用水量1.9 m。根據相關節水規劃，2025 年、2035 年建筑業萬元增加值用水量分別為9.0、8.1 m，第三產業萬元增加值用水量分別為1.7、1.5 m，則2025 年、2035 建筑業需水量分別為0.096 億、0.120 億m，第三產業需水量分別為0.26 億、0.48 億m。

3.2.2 生產需水預測

3.2.2.1 農業需水預測。農田灌溉需水量預測采用灌溉面積乘以灌溉定額計算。根據《2018 年聊城市農田灌溉水有效利用系數測算分析成果報告》，采用首尾測算分析法，即直接用灌入田間可被農作物吸收利用的水量（凈灌溉用水量）與灌區從水源取用的用于農田灌溉總水量（毛灌溉用水量）的比值來計算灌區灌溉水有效利用系數，分析得到2018 年位山灌區灌溉水利用系數為0.518。結合規劃期內灌區實施的各項續建配套及節水灌溉措施，預測2025 年位山灌區灌溉水利用系數提高至0.550，2035 年提高至0.586。結合灌區歷年統計資料，采用非充分灌溉定額進行灌溉需水預測。經綜合測算，基準年、2025 年、2035 在平水年（50%）情況下農田灌溉需水量分別為11.87 億、 11.24 億、10.55 億m，在枯水年（75%）情況下農田灌溉需水量分別為12.25 億、11.60 億、10.89 億m（見表4）。

根據位山灌區歷年用水統計資料，林牧漁畜需水量基本保持動態平衡，因此，此次不同水平年灌區林牧漁畜需水量均采用現狀實際用水量 0.91 億m。

3.2.2.2 工業需水預測。山東省海河流域工業需水量預測一般采用用水趨勢法。鑒于灌區內各縣（區）近幾年工業用水年增長率較低，并考慮未來工業園區建設等規劃情況，此次規劃平均年用水增長率按1.0%～2.0%測算。相對于基準年，截至2025 年位山灌區平均年用水增長率為1.5%，預測2025 年位山灌區工業需水量為1.74 億m；相對于2025 年，2035年位山灌區平均年用水增長率為1.0%，預測2035 年位山灌區工業需水量為1.92 億m（見表5）。

表4 不同水平年位山灌區農田灌溉需水量預測結果 億m3

3.3 生態環境需水預測

河道外生態需水量主要包括城鄉環境用水及城鎮河湖補水等。結合生態文明建設，并參考《山東省節水型社會建設技術指標》，綠化需水定額、河湖需水定額、環境衛生需水定額分別為2 500 ～3 000、 3 000 ～3 500、220 ～250 m/hm。根據聊城市城建統計公報及城市建設規劃，經分析，基準年、2025 年、2035 年位山灌區生態環境需水量分別為0.32 億、0.41億、0.49 億m（見表5）。

3.4 總需水量

根據以上分析，平水年位山灌區不同水平年（2018 年、2025 年、2035 年）總需水量分別為15.95 億、15.84 億、15.85 億m，枯水年總需水量分別為16.33 億、16.20 億、16.19 億m，全灌區總需水量基本穩定（見表5）。

4 位山灌區供水分析預測

供水預測包括地表水預測、地下水預測、非常規水源利用預測和外流域調水預測。在供水分析預測中，一方面要考慮各水源可利用量上限控制及用水總量控制指標上限控制；另一方面要考慮更新改造、續建配套現有水利工程可能增加的供水能力，規劃建設的供水工程增加的供水能力等，經綜合分析確定可供水量（見表6）。

4.1 地表水供水預測

位山灌區地表水源主要包括徒駭河、馬頰河等河流雨洪資源利用及引金堤河、衛運河水量，通過歷年地表水供水情況分析，基準年當地地表水平水年可供水量為1.32 億m，未來在區域水資源用水總量控制指標內，結合當地雨洪資源利用工程建設等措施，預計位山灌區2025 年、2035 年水平年可供水量分別為1.41 億、1.46 億m。

4.2 地下水供水預測

統計分析位山灌區現狀地下水機井數量、規模等指標，灌區基準年地下水可供水量為5.57 億m。未來充分考慮地下水用水總量控制指標限制及地下水壓采計劃，分析得到灌區規劃2025 年、2035 年地下水可供水量將會有小幅上升，主要集中在灌區淺層地下水分布條件的部分縣（市、區），可供水量分別為6.05 億、 6.38 億m。

4.3 非常規水源利用預測

位山灌區非常規水源利用主要指城市污水集中處理回用（再生水回用），根據灌區內現狀污水處理廠分布及處理能力情況。基準年再生水回用可供水量約為0.51 億m。未來，結合各地污水處理廠建設規劃，并考慮相關規劃中對不同產業中水回用率的要求，預測位山灌區2025、2035 年再生水回用量將分別達到0.80 億、1.10 億m。

4.4 外調水供水預測

位山灌區外調水主要指黃河水及南水北調東線一期長江水。外調水可供水量參照相關分水指標測算，各水平年采用同一水量。其中，引黃指標水量為5.60 億m，南水北調一期長江水指標水量為 1.20 億m。

4.5 總可供水量

根據上述不同水源可供水量分析預測成果，位山灌區基準年在平水年、枯水年、特枯年情況下的可供水量分別為14.20 億、13.51 億、13.14 億m。規劃年可供水總量略有增加，2025 年、2035 年在平水年（50%）情況下總供水量分別為15.06 億、15.74 億m；在枯水年（75%）總供水量分別為14.33 億、14.98 億m；遭遇特枯年（95%）情況下，總供水量分別為13.93 億、14.57 億m。由此可以看出，由于位山灌區當地地表水可供水量占比不高，因此，不同頻率可供水量總量相差不大。

表5 位山灌區不同水平年各種保證率下需水量預測結果 億m3

表6 位山灌區不同水平年各類水源不同頻率可供水量預測結果 億m3

表7 位山灌區不同水平年水資源供需平衡結果

5 位山灌區水資源供需平衡分析

根據以上需水預測和可供水量預測結果，對位山灌區進行水資源供需平衡分析。如表7 所示，平水年份，不同水平年缺水量分別為1.75 億、0.78 億、0.11億m，缺水率分別為10.97%、4.92%、0.69%；枯水年份（75%頻率）不同水平年缺水量分別為2.82 億、1.87億、1.21 億m，缺水率分別為17.27%、11.54%、7.47%。平水年份基準年缺水率較高，規劃年灌區缺水率均在5%以內，基本達到了供需平衡，所以規劃年灌區可供水量可滿足灌區發展需水要求。

6 結論

以2018 年為基準年，在分析位山灌區現狀水資源開發利用狀況的基礎上，分別對2025 年、2035 年位山灌區供需水量進行了合理預測。通過灌區不同水平年水資源的供需分析結果可知，位山灌區現狀年缺水率較高，灌區水資源不足以滿足現有有效灌溉面積的灌溉需求；隨著灌區內節水改造及相關灌溉工程建設完善，規劃2025 年、2035 年基本可實現批復的33.87 萬hm有效灌溉面積（水規計〔2001〕514 號）的水資源供需平衡。此次分析成果可為位山灌區續建配套與現代化改造工程提供科學依據，促進灌區水資源的優化配置，并可為類似灌區改造工程建設提供參考。