承德市水资源供需平衡及演变情势分析

张向宇

承德市水资源供需平衡及演变情势分析

张向宇

(河北省承德水文水资源勘测局， 河北 承德 067000)

本文阐述了国内外水资源演变的研究现状，强调了水资源与社会经济发展之间的供需平衡关系。以承德市水资源供需平衡分析为例，通过系统分区平衡计算、分层次逐级汇总协调方法，综合考虑社会、经济、环境和资源的相互关系，分析不同发展时期的水资源供需状况。同时，对各水平年水资源开发利用演变情势进行分析。结果表明，承德市水资源是紧缺的，通过产业结构调整与措施，来提高水资源开发利用率，以保障社会经济的可持续发展和水资源的可持续利用。

水资源； 供需平衡； 演变情势； 承德市

水资源是社会经济发展中不可缺少的一种宝贵资源。在我国北方，水资源已成为社会经济发展的主要制约因素。一方面，社会经济发展需要有水资源作为支撑；另一方面，社会经济发展又对水资源系统产生了压力。同时，社会经济系统与水资源——生态环境系统之间具有相互联系、互相制约、相互促进的复杂关系，水资源科学管理与保护又需要社会经济发展提供保证。

由于自然环境的变化与人类活动的参与，在全球气候条件变化下，加速了水循环模式与水资源开发状况的变化，致使水资源规律发生根本的改变。水资源规律的变化引发了水资源、水生态、水环境等相关问题，同时也制约了社会经济的发展。因此，研究水资源的供需平衡与演变情势规律，可以科学地探索水资源的开发模式与合理优化配置[1]。

1 国内外研究现状

在国外，水资源研究主要是界定于气候条件下、耦合生态环境及统计分析演变规律来进行模型研究。如，Michael A Raw lins[2]将模型用于加拿大的北极地区，发现水资源对气候变化较土地利用变化敏感；Boulain N[3]将耦合的生态模型的水文模型应用于小尺度流域；Mark D Tome 等[4]应用简单的降水与潜在蒸发的关系并与生态水文模型结合辨别气候变化与人类活动对水资源演变的影响。由此可以看出，国外研究主要是将演变模型的优势用于水资源规律的演变研究。

在国内，主要的研究是流域水资源演变规律和趋势、水资源演变驱动因子分析两个主要分方向。如，王苓如等[5]采用增量情景设置方法，分析气候变化情景下洪泽湖以上流域水资源的演变趋势；仇亚琴等[6]以三川河流域为例，定量分析了降水、人工取用水以及下垫面条件这三个主要驱动因子对流域水资源演变的影响；王启优[7]利用41个水资源代表站自建站以来的原始观测序列来分析甘肃省地表水资源的变化规律以及对其演变趋势进行超长期预测。国内的研究主要是从单一水资源的变化规律逐渐向复杂条件下水资源模型优化的演变规律方向研究。

2 研究区概况

承德市位于河北省东北部，燕山山脉东段长城北侧，东经115°54′～119°20′，北纬40°12′～42°40′。2015年常住人口353.01万，全年实现生产总值1358.6亿元，比上年增长5.5%[8]。三次产业比重由上年的15.7∶52.9∶31.4调整为16.8∶51.1∶32.1。

承德市境内气候属于温带向暖湿带过渡，半干旱半湿润大陆季风型山地气候，冬长寒冷干燥少雪，夏短炎热多降雨，春季干旱少雨。全市温度由北往南递增，多年平均气温为7.5℃。夏季受大陆低气压和副热带高压控制，湿润的气候为本区高山抬升形成降水，多年平均降水深533.1mm，降水总量为212.2078亿m3, 总趋势由北向南逐步递增。境内主要有滦河、潮河、辽河、大凌河四大水系，年产水量37.6亿m3，是京津唐的重要供水水源地。

3 研究方法分析

未来水资源的供需状况既是历史与现状发展趋势的合理外延，也是人口增长、经济发展、科技水平提高和水资源开发利用等相互作用的动态变化结果。在本次水资源供需分析中，采用大系统分解与协调的理论与方法，将整个系统分成市、县、流域及流域三级区、计算分区四个层次，综合考虑水资源与社会、经济、环境之间的相互影响与相互制约的关系，各分区间的非均衡增长和层次间的相互联系与制约等特点。通过建立水资源供需分析模型，按照整个系统规划与管理运行的目标进行协调与计算分析。

计算单元供需分析，根据用户需水要求，考虑供需关系的互相影响，逐时段分析计算。供需成果在流域三级区基础上进行平衡协调，全市成果按流域片和行政区进行综合汇总分析和协调。

4 水资源供需平衡分析

4.1 水资源基本供需平衡分析

水资源供需分析，是以系统分析的理论与方法，综合考虑社会、经济、环境和资源的相互关系，分析不同发展时期、各规划方案的水资源供需状况。在此基础上，综合评价各方案对社会、经济和环境发展的作用与影响，规划工程的必要性及合理性，为制定水资源中长期供求计划及有关对策措施提供依据。

基本供需方案为中等节水方案，是在不考虑地表水蓄水工程增加的情况下的供水方案。用2000年基准年用水量，以及2010年、2020年、2030年规划用水量分别作用于1956—2000年水资源系列上，逐月求出各分区的可供水量和缺水量，得到各用水水平年情况下，逐个分区长系列的水量供需分析成果，见下表。

规划水平年基本供需方案各流域供需分析

经调研得知，缺水主要是由水资源年内分配不均匀，部分月份水量较小，不能满足用水量的要求造成的。为了更好地研究各区域的缺水情况，以便采取不同的措施，逐步达到供需平衡。将各分区长系列的供需分析成果按缺水量从小到大进行排序，分别求得各个分区、各个水平年不同频率的缺水量及可供水量。全市在2000年基准水平年用水情况下，多年平均可供水量为99158万m3，缺水量为6695万m3。到2030年用水水平时，多年平均用水量增大到196976万m3，可供水量为163463万m3，缺水量为33513万m3。可见，在不考虑地表水蓄水工程增加的情况下，可供水量不能满足经济发展的需要。

4.2 水资源产业结构调整后供需平衡分析

从规划的角度考虑，通过产业结构调整，再经各分区供需分析调算，得出基本平衡方案的供需分析结果，见图1～图4。

图1 滦河流域需水量与供水量对照

图2 辽河流域需水量与供水量对照

图3 潮白蓟运流域需水量与供水量对照

图4 全区总计需水量与供水量对照

通过供需措施和产业调整，承德市多年平均水资源量(包括入境量)为38.2亿m3，规划到2030年用水水平上，多年平均需水量为17.58亿m3，可供水量为17.22亿m3，总净消耗量为11.74亿m3。水资源净消耗率为30.7%，水资源开发利用率为45.0%，缺水量0.36亿m3，占总需水量的2.0%。潮白蓟运河流域由于水量丰富，县城较少，水资源开发利用率为26.3%。滦河流域水资源开发利用率为49.6%。辽河流域的水资源开发利用率为45.9%。各流域多年平均的水资源净消耗率控制在1/3以内，水资源开发利用率控制在1/2以内。且上述各河缺水主要表现为农业缺水，在大部分的年份中，农业有一部分缺水是可以承受的，所以此供需分析是一个全区水量供需基本平衡的方案。

5 未来水资源演变情势分析

为了对承德市今后水资源开发利用情况有所认识，并在不同阶段采取积极的应对措施，以保障社会经济的可持续发展和水资源的可持续利用，有必要对各水平年水资源开发利用演变情势进行分析。

在对水资源进行了综合分析的基础上，规划未来水平的用水水平，并假设1956—2000年发生的天然来水量在未来重演的情况下，合理调整承德市产业结构，大力开展节约用水措施，增加必要的蓄水工程(到2030年，全区共需有效蓄水工程23.3亿m3)，并保证各用水户做到达标排放，排放后的水经河流自净后不影响下游正常使用的情况下，经计算机程序严格按从上游到下游的顺序进行演算，得出全市各计算分区、各用水水平年长系列的出境水量站水资源量比例见图5， 水资源开发利用情况见图6。

图5 出境水量占水资源量比例

图6 水资源开发利用率

多年平均情况下，从三个大的流域来讲，未来水平年各流域均有65%～85%的资源量出境。从各个河流来看，未来水平年出境量为50%～96%，既满足了本流域或河流的生态环境用水要求，又在一定程度上满足了下游的用水要求。但是总的来说，出境量呈递减趋势，在未来水平年，仍需要有效地挖掘节水潜力，抑制需求。

多年平均情况下，2010年、2020年和2030年水平年全市水资源开发利用率分别为34.0%、40.2%、45.0%。从各个河流来看，水资源开发利用率高于40%的河流有闪电河、伊逊河、兴洲河、武烈河、老牛河、瀑河和辽河南，其中武烈河2030年水资源开发利用率将高达70.1%。与全国水资源开发利用率18%相比，承德市的水资源开发利用率高于全国平均水平，且呈递增趋势。在未来水平年，仍需要有针对性地调整产业结构，加大农业节水灌溉投资力度，限制高耗水工业的发展等。

作为京津水源地上游地区，有必要在预测的基础上，对潘家口水库以及密云水库在各水平年的入库量进行统计。潘家口水库以上，2010年、2020年、2030年水平年多年平均水资源总量(包括入境量)分别为252703万m3、252719万m3、252659万m3，出境水量(即入库量)分别为167962万m3、154410万m3、143044万m3，分别占水资源总量的66.5%、61.1%、56.6%。出境水量呈下降趋势， 2000—2010年年均递减率为1.05%，2010—2020年年均递率为0.84%，2020—2030年年均递率为0.76%。密云水库以上多年平均水资源总量为53687万m3，2010年、2020年、2030年水平年出境水量(即入库量)分别为44108万m3、42320万m3、41117万m3，分别占水资源总量的82.25%、78.8%、76.6%，出境水量呈下降趋势。2000—2010年年均递率为1.1%，2010—2020年年均递减率为0.67%，2020—2030年年均递率为0.45%。不会对水库的蓄水造成较大的影响。

6 结 语

从承德市水资源供需的分析来看，承德市的水资源是紧缺的，并已部分地成为制约经济发展的要素之一。随着水资源开发利用率的提高, 水资源开发利用的难度越来越大。因此，建议首先要对现有用水户加强管理，减少污染，达标排放，使水资源最大限度地达到可持续利用。然后就是要合理规划社会经济发展，大力开展节约用水，同时规划兴建相应的蓄水供水工程，合理调度。这样才能使本区的水资源基本满足社会经济发展的需要，也不会对下游京津两大水源地造成过大的影响。

[1] 王喜峰，周祖昊，贾仰文.水资源演变研究现状及进展[J].水电能源科学，2010，28(8)：20-23.

[2] MICHAEL A Rawlins.Characterization of the Spatial and Temporal Variability in Pan-Arctic,Terrestrial Hydrology[D].Canada:University of New Hampshire,2006.

[3] BOULAIN N,CAPPELAERE B,SEGUIS L,et al.Water Balance and Vegetation Change in the Sahe l:A Case Study at the Water shed Scale with an Eco-hydro logical Model[J].Journal of Arid Envir oments,2009(73):1125-1135.

[4] MARK D Tomer,KEITH E Schilling.A Simple Approach to Distinguish Land-use and Climate-change Effects on Watershed Hydrology[J].Journal of Hydrology,2009(376):24-33.

[5] 王苓如，薛联青，王思琪,等.气候变化条件下洪泽湖以上流域水资源演变趋势[J].水资源保护，2015，31(3):57-62.

[6] 仇亚琴，周祖昊，贾仰文,等.三川河流域水资源演变个例研究[J].水科学进展，2006，17(6)：865-872.

[7] 王启优.甘肃省近60年来水资源演变及趋势预测研究[J].气象水文海洋仪器，2008(3)：72-78.

[8] 承德市统计局.承德市2015年国民经济和社会发展统计公报[R].承德：2015.

Analysis on water resources supply and demand balance and evolution situation in Chengde

ZHANG Xiangyu

(HebeiChengdeHydrologyandWaterResourcesSurveyBureau,Chengde67000,China)

Research status quo of water resources evolution at home and abroad is described. The supply and demand balance relationship between water resources and social economic development is emphasized. Supply and demand balance analysis on water resources in Chengde is adopted as an example. Methods are coordinated through system partitioning balance calculation and layer-by-layer cascade summarization. Mutual relationships among society, economy, environment and resources are considered comprehensively. Water resources demand and supply condition at different development stages is analyzed. Meanwhile, the evolution situation of water resources development and utilization in all level years is analyzed. Results show that water resources are scarce in Chengde, the development and utilization efficiency of water resources is improved through industrial structure adjustment and measures, thereby ensuring the sustainable development of social economy and the sustainable utilization of water resources.

water resources; balance between supply and demand; evolution situation; Chengde

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.06.004

TV213

A

2096-0131(2017)05- 0014- 04