黃河流域用水現狀及需水預測研究

摘 要：為深入探討黃河流域的用水現狀，并評估未來需水規模，根據１９８８—２０２１ 年用水資料，對黃河流域用水現狀進行分析，并運用Ｈｏｌｔ 線性趨勢法、ＧＭ（１，１）灰色預測模型、定額法和多元線性回歸方法對黃河流域２０３５ 年需水量進行預測，結果表明：黃河流域１９８８—２０２１ 年用水總量大致分為大幅度降低階段（１９８８—２００３ 年）、快速上升階段（２００４—２０１５ 年） 和波動降低階段（２０１６—２０２１ 年）３ 個階段；流域用水結構變化顯著，農業用水量和工業用水量比例呈下降趨勢，年均下降率分別為０．８３％和０．５３％；在４ 種預測方法中，多元線性回歸模型預測效果最好，２０３５ 年需水量預測值為５３７．４１ 億ｍ３，需水量的增長將帶來較大的水資源供應壓力，對水資源的可持續利用構成威脅。

關鍵詞：需水預測；定額法；多元線性回歸方法；灰色預測模型；黃河流域

中圖分類號：ＴＶ２１３．４；ＴＶ８８２．１ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０７．０１２

引用格式：李嘉欣，彭少明．黃河流域用水現狀及需水預測研究［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（７）：６６－７１．

０ 引言

水是生命之源、生產之要、生態之基，事關人類生存、經濟發展和社會進步［１］ 。在水資源短缺和需求量日益增長的背景下，深入分析用水現狀和預測未來需水規模，對于制定合理的水資源規劃和應對策略有重要意義。黃河是中華民族的母親河，孕育了源遠流長的中華文明［２］ ，然而近幾十年來，隨著氣候變化和人類活動的加劇，黃河流域水資源量呈衰減趨勢，而用水量不斷增長，水資源供需矛盾突出，黃河流域各省（區）經濟社會發展受制于水資源供給，水資源支撐流域高質量發展的保障能力不足。２０１９ 年９ 月１８ 日，習近平總書記在鄭州主持召開黃河流域生態保護和高質量發展座談會，將黃河流域生態保護和高質量發展上升為重大國家戰略，并提出“要堅持以水定城、以水定地、以水定人、以水定產”，將水資源作為最大的剛性約束［３］ 。需水預測是進行水資源規劃和管理的基礎［４］ 。黃河流域是我國重要的水資源供給區域之一，通過預測未來的需水量，可以為流域水資源管理提供基礎數據和科學依據。

用水量是需水量的一個重要組成部分。在預測需水量時，常常會參考歷史用水量數據、人口增長趨勢、經濟發展情況、氣候條件等因素，以確定未來某一時間段內的需水量。常用的需水量預測方法主要包括定性預測和定量預測兩種［４］ ，在實際應用中，由于定量預測能夠提供具體的數值結果，更容易進行量化分析，因此應用更加廣泛。常用的定量預測方法主要有定額法［５］ 、多元線性回歸方法［６－７］ 、趨勢外推法［８］ 、指數平滑法［９］ 、人工神經網絡法［１０－１２］ 、灰色預測法［１３－１４］ 、時間序列分析方法、水文模型法等。定額法具有直觀、簡單易行的特點，可以較好地考慮各種因素的變化和政策性調整［１５］ ，適用于長、短期預測［１６］ ，但必須結合當地實際情況進行充分考慮和調整；回歸分析法考慮多個因素，可解釋性強，能夠較好地分析和擬合歷史數據，適用于長期需水量預測，但對數據質量要求較高；時間序列分析方法基于歷史數據進行建模和預測，能夠捕捉數據隨時間變化的趨勢，適用于中長期預測，但其通常只考慮時間因素對需水量的影響，無法直接考慮其他可能的外部因素（如氣候變化、經濟發展等）；水文模型法通過對流域水循環過程和水資源利用特征進行模擬和預測未來的需水量，能夠考慮多個因素和復雜的交互關系，對于復雜流域的需水量預測較為適用，但該方法對數據和參數的準確性要求較高。

本研究以黃河流域為研究對象，通過分析歷史用水量數據，了解不同時段的用水模式，以更準確地預測未來的需水量。結合黃河流域用水實際情況和經濟發展情況，選用Ｈｏｌｔ 線性趨勢法、ＧＭ（１，１）灰色預測模型、定額法和多元線性回歸方法４ 種預測方法對黃河流域２０３５ 年需水量進行預測，并對比分析預測結果，確定黃河流域經濟社會需水量，以期為流域水資源規劃和管理、水資源配置以及生態環境保護提供科學依據。