基于人水关系的邯郸市水资源承载能力评价

张晓强，张伟科，王志瑶

(1.西北大学地质学系/西北大学大陆动力学国家重点实验室，陕西 西安 710069；2.邯郸学院地理与旅游系，河北 邯郸 056005)

基于人水关系的邯郸市水资源承载能力评价

张晓强1，张伟科2，王志瑶1

(1.西北大学地质学系/西北大学大陆动力学国家重点实验室，陕西 西安 710069；2.邯郸学院地理与旅游系，河北 邯郸 056005)

邯郸市是一个水资源极度匮乏的城市，水资源可利用量不足，供需矛盾相当突出。采用近几年邯郸市水资源、人口、经济等相关统计数据，通过水资源基础评价、基于水资源负载指数的水资源开发利用潜力评价和基于人水关系的水资源承载力评价三个方面的内容，辅以GIS技术，对水资源承载力进行评价。研究结果表明，邯郸市水资源先天不足，空间分布不均且季节性变化大，该市入市水量和降水量有逐渐减小的趋势，加之地下水的严重超采，整个邯郸市的自然拥有水量正逐渐减少。但同时邯郸市的需水量却随邯郸市的发展而不断地增加水资源负载指数和承载指数都比较大，说明水资源开发程度较高，开发潜力小，水资源处于超载状态。要实现邯郸市的可持续发展，必须在节约用水、合理配置的基础上，合理从外市调水及开发出新的可利用水资源，以提高邯郸市的水资源承载力，保证邯郸市经济社会的健康可持续发展。

邯郸市；水资源评价；水资源负载指数；水资源承载指数

水资源承载力是一个国家或地区发展过程中各类自然资源承载力的重要部分，它对一个国家或地区的综合发展和发展规模有着举足轻重的影响。作为可持续发展和水资源安全战略研究之中的一个基础性问题，水资源承载力研究引起了人们高度重视，成为水资源科学中的一个焦点和关键性研究问题，并出现了很多研究方法和评价指标体系，大致分为经验评估算法、指标体系评价法、复杂系统分析法3大类[1-4]。华北地区人均水资源量仅为全国平均值的1/7，世界平均值的1/27，远低于国际水资源紧缺标准1 000 m3[5]。同时该区也是全国范围内重要的经济、社会、文化中心，在全国具有非常重要的地位[6、7]。承载着全国约10℅的人口、粮食和GDP[3]。邯郸市位于华北地区南部，针对邯郸市具体情况，对其水资源承载能力做出评价，明确的说明邯郸市水资源利用情况。基于对邯郸市水资源的评价，期望能为邯郸市水资源利用及保护提供理论依据和具体的指导，为政府科学管理规划邯郸市未来发展提供可行的决策支持。

1 研究方法

首先对邯郸市水资源进行基础评价，以便了解邯郸市的水资源背景和基础。然后通过水资源负载指数和承载指数两个指标，对邯郸市现状年的水资源利用及开发进行评价。综合上述两方面的内容，对邯郸市水资源进行整体评价。其中对水资源负载指数和承载指数的计算采用如下计算模型。

1.1 水资源负载指数模型

水资源负载指数的物理意义是地区降水量、人口数和农业灌溉面积决定水资源的需求量，能够反映目前水资源的利用程度，并判断未来水资源开发的难易程度[8-11]。由于邯郸市经济社会的快速发展，农业用水不能反映该地区的水资源利用情况，因此水资源负载指数不能直接应用上述指标，结合研究成果引入降水系数，经过变更后的水资源负载指数公式为：

(1)

式中：：C为水资源负载指数；δ为降水系数；P为人口，人；G为GDP，万元；W为平年水资源总量，104m3。

其中降水系数的计算公式为

式中：M为年平均降水量，mm。

1.2 水资源承载指数模型

水资源承载指数比较准确地反映了地区水资源的人口承载能力与实际人口之间的关系，并且比较明确，易于进行不同期间，不同地区间的水资源承载力的比较分析[8-11]。水资源承载指数计算公式为

(2)

式中：V为人均需水量，m3；U为人均可供水量，m3。

2 结果分析

2.1 邯郸市水资源基础评价

邯郸市处于华北平原南部，河北省最南端，西依太行山脉，东接华北平原，属暖温带半湿润半干旱大陆性季风气候区，四季分明，雨热同期。全市多年平均降雨量为548.8 mm，降水主要集中在6-8月份[12]。夏季湿润多雨，冬季寒冷干燥。市内重要河流有马颊河、漳河、卫河、溢阳河、留垒河、洛河等。多年地表水资源总量为6.21亿 m3。邯郸市地表水不能满足需求，需开采大量地下水，多年地下水平均水资源总量为14.55亿 m3。扣除重复计算的邯郸市多年平均水资源总量为16.7亿 m3。

现状年邯郸市总用水量为 18.48 亿 m3，主要为农业用水量、工业用水量、生活总用水量。其量分别为12.96 亿 m3、3.31 亿 m3、2.21 亿 m3，分别占用水总量的70.1%、17.9%、12.0%。现状年邯郸市用水总量远大于多年平均水资源总量[13-16]。

2.2 邯郸市水资源潜力的负载指数评价

2.2.1 计算结果

将研究区的上述各个基础数据带入公式(1)，计算各研究区的水资源负载指数，其结果如表1所示：

表1 水资源负载指数计算相关数据及结果

图1 邯郸市水资源负载指数分级图

2.2.2 等级划分

由上表可以得出，邯郸市水资源负载指数介于0.377～16.522之间，总体上利用程度都较高，开发难度大。由于受到节水开源、工程措施和许多非工程措施等方面的影响，使水资源量具有相对的弹性，从而在一定程度上影响水资源负载指数的大小。因此文章结合邯郸地区的实际情况和计算结果而划分水资源负载指数，划分标准为：水资源负载指数大于1.5，等级为Ⅰ。水资源负载指数为1.0～1.5，等级为Ⅱ。水资源负载指数为0.5～1.0，等级为Ⅲ。水资源负载指数小于0.5，等级为Ⅳ。因此上述计算结果的划分结果如表2所示：

表2 邯郸市水资源负载指数划分结果

对上述划分结果用GIS作图表示如图1所示。

2.2.3 结果分析

(1)Ⅰ级区(橙红色)

水资源负载指数为16.522的邯郸市区，该区面积为460 km2，占邯郸市总面积(12 066 km2)的3.81℅。人口为1 481 461人，总人口的15.375℅，人口密度和对水资源的需求量都很大，对水资源的利用程度很高，开采潜力小，需从外界调水。

(2)Ⅱ级区(橙黄色)

水资源负载指数介于1.0～1.5之间，主要包括永年、邯郸县、广平、鸡泽和峰峰矿区。总面积为2 313 km2，占邯郸市总面积的19.16℅。人口为2 469 041人，占邯郸市总人口的25.626℅，水资源利用程度高，开发潜力小，开发困难。

(3)Ⅲ级区(浅绿色)

水资源负载指数介于0.5～1.0之间，主要地区包括武安、磁县、临漳、魏县、大名、馆陶、邱县、成安、肥乡和曲周。总面积为8 075 km2，占邯郸市总面积的66.9℅。人口为5986419人，占邯郸市总人口的62.132℅。水资源的利用程度较高，开采潜力较小，开发较困难。

(4)Ⅳ级区(绿色)

水资源负载指数为0.377的涉县，该县面积为1 499 km2，占邯郸市总面积的12.42℅。人口为402 381人，是邯郸市总人口的4.176℅。该县水资源利用程度中等，可开发，有一定难度。

2.3 邯郸市水资源潜力的承载指数评价

2.3.1 计算结果

将研究区的上述各个基础数据带入公式(2)，计算各研究区的水资源承载指数，其结果如表3所示：

2.3.2 等级划分

由上表可以得出，邯郸市水资源承载指数介于0.819～4.096之间，总体上大部分都勉强处于平衡或处于超载状态。按照水资源超载型、人水平衡型、水资源盈余型三种一级类型，过度超载(橙红色)、超载(橙黄色)、平衡略超载(浅绿色)、平衡略有余(绿色)、盈余(无)5种二级类型划分。具体的划分标准为：水资源承载指数大于1.5为水资源超载一级类型，0.5～1.5之间为水资源平衡一级类型，小于0.5为水资源盈余一级类型。其中水资源超载一级类型中，水资源负载指数在1.5～2.5之间为水资源超载二级类型，大于2.5为水资源过度超载二级类型。水资源平衡一级类型中，水资源负载指数在0.5～1.0之间为水资源平衡中略有余二级类型，在1.0～1.5之间为平衡中略超载二级类型。依据该分类标准上述计算结果具体划分结果如表4所示：

表3 水资源承载指数计算相关数据及结果

表4 邯郸市水资源承载指数划分结果

对上述划分结果用GIS做图表示如图2所示：

图2 邯郸市水资源承载指数分级图

2.3.3 结果分析

(1)水资源超载区

水资源承载指数介于1.5～4.1之间，大于邯郸市平均的水资源负载指数。主要包括临漳、大名、馆陶、广平、成安、肥乡、曲周、鸡泽、永年和邱县，总面积为5 911 km2，占邯郸市总面积的48.989℅。人口为4 935 607人，占邯郸市总人口的50.184℅。该大区又可分为两种水资源承载状况二级区，水资源承载系数介于1.5～2.5之间，主要有临漳、大名、馆陶、广平、成安、肥乡、曲周、鸡泽，属水资源超载二级区(橙黄色)。水资源承载系数大于2.5，包括永年和邱县，属水资源过度超载二级区(橙红色)。从整体上看，该大区位于邯郸市东部，与西部相比降水量偏少且该大区为山前平原，农业发达，农业用水量巨大，加之人口主要集中在该区，使得该区水资源严重超载。

(2)水资源平衡区

水资源承载指数介于0.5～1.5之间，小于邯郸市平均的水资源负载指数。主要包括磁县、邯郸市区、武安、涉县、邯郸县、魏县和峰峰矿区，总面积为6 115 km2，占邯郸市总面积的50.680℅。人口为5 113 761人，占邯郸市总人口的53.075℅。该大区也可分为两种水资源承载状况二级区，水资源承载系数介于0.5～1.0之间，主要包括磁县和邯郸市区，属基本平衡中略有余二级区(绿色)。水资源承载系数介于1.0～1.5之间，包括武安、涉县、邯郸县、魏县和峰峰矿区，属基本平衡中略超载二级区(浅绿色)。该大区主要为邯郸市西部山区，降水量偏多，农业用水少。区内以钢铁、煤炭等工业为主。随着科技的发展，工业用水量大幅度减少，同时邯郸市所有大型水库全部集中在该区。综合其他各种原因使得该区在华北平原水资源短缺的大背景下仍处于较平衡状态。

(3)水资源盈余区

水资源承载指数小于0.5，远小于邯郸市平均水资源负载指数。邯郸市各县区均不能达到该要求，说明邯郸市全市水资源紧张，无盈余，甚至需从外市调水。

3 结语

文章通过水资源基础评价、水资源负载指数评价和水资源承载指数评价三方面的内容对邯郸市水各区县水资源综合状况进行了简单的评价，主要得到以下几点结论。

(1)总体上，在华北平原严重缺水的大环境下，邯郸市也不例外。全市水资源紧张，无盈余，人水矛盾突出，严重制约了邯郸市经济社会的发展。

(2)通过邯郸市多年的的水文数据统计资料可知，邯郸市的入市水量和降水量有逐渐减小的趋势，加之地下水的严重超采，整个邯郸市的自然拥有水量正逐渐减少。但同时邯郸市的需水量却随邯郸市的发展而不断地增加。

(3)通过对邯郸市各区县进行水资源负载指数评价得出邯郸市各区县水资源负载指数都较大，说明邯郸市各区县的水资源开发利用程度都较高，水资源开发潜力小。要实现邯郸市的可持续发展，必须在节约用水、合理配置的基础上，合理从外市调水及开发出新的可利用水资源，以提高邯郸市的水资源承载力，保证邯郸市经济社会的健康可持续发展。

(4)通过对邯郸市各区县进行水资源承载指数评价得出邯郸市大部分区县处于水资源超载状态，部分处于基本平衡状态，无盈余地区。进一步分析得出这种状况主要决定于邯郸市处于严重缺水的华北地区这一大的背景。各县区的具体位置，降水量及工业、农业比重影响具体的水资源状态。

(5)文章对维持生态环境稳定和进行生态修复的生态用水量未做涉及，仅仅是简单的研究水资源承载力，同时也忽略了水资源与其他各种资源(如矿藏、森林、土地)综合承载力的研究，这方面的问题需进行更多的探究[9-12]。

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Evaluation of water resources in Handan city based on the relations between people and water bearing

ZHANG Xiao-qiang1，ZHANG Wei-ke2，WANG Zhi-yao1

(1.Department of geology, State key laboratory for continental dynamics ,Northwest university,Xi an 710069，China；2.Department of Geography and tourism,Handan college, Handan 056005，China)

Handan is extremely short of water resources and water resource availability.The contradiction between supply and demand is prominent.This paper mainly uses the related statistical data of water resources，population，economy in recent years，by the evaluation of the water resource basis, development and utilization potential of water resources based on load index and water resources carrying capacity based on human water relationship for three aspects，assisted by the GIS technology to evaluate water resources carrying capacity.The results show that the water resources is congenitally deficient, uneven spatial distribution and with large seasonal change.water volume flowing into city and precipitation have a tendency to gradually decrease. Additionally serious exploitation of groundwater, the natural water in Handan city is gradually reduced.But Handan city water demand is increased with the development of the city continually.Water resource’s load index and the index of carrying capacity are relatively large.This shows high water resources exploitation level,small exploitation potential and water is in a state of overload. To realize the sustainable development of Handan city, based on saving water and reasonable configuration transfer water from other city and develop new available water resources to improve the water resources carrying capacity of Handan city and ensure a healthy economic and social sustainable development.

Handan；evaluation of water resources；load index of water resources；index of water resources carrying capacity

2016-07-25

张晓强(1990-)，男，河北保定人，在读硕士研究生，主攻方向：石油地质。

TV211.1

A

1004-1184(2017)01-0087-04