不同发展情景下雄安新区用水强度及需水量预测

吕良华，姜蓓蕾，耿雷华，张海滨，于新兴

(南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏 南京 210029)

随着水资源短缺越来越严峻，水安全已上升到国家战略高度[1]。水资源是经济社会发展的基础性资源、战略性经济资源和公共性社会资源，在经济社会发展中起着至关重要的作用，科学的需水预测是区域水资源合理配置的基础和前提[2-5]。

雄安新区面临缺水和水环境与水生态等多种风险与挑战[6]。以白洋淀为依托的雄安新区离不开水资源这一基础性的自然资源和战略性的经济资源，水资源可持续利用将是影响其顺利发展的关键因素[7]，控制用水强度、提高水资源利用效率对从根本上应对水资源短缺问题至关重要[6,8]。因此，合理预测雄安新区用水强度及其对应的需水量对于指导新区水资源配置，实现水资源可持续利用以及水城共融、绿色生态发展的战略目标意义重大。

自党中央提出河北雄安新区规划以来，不少学者对雄安新区的水资源需求进行了研究。杨瑞祥等[9]以2035年为未来水平年，假设在未来水平年之前所有指标均已达到雄安规划纲要要求的基础上，预测了新区未来水平年的生活、工业、农业和生态需水量，并提出了水资源承载力的提升途径。赵志博等[7]参照深圳发展历程，分析了新区2035年基准情景、起步情景和建成情景的水资源利用效率及节水潜力。董卫爽等[10]从人水关系的角度出发，初步分析了新区的水资源承载力，得出新区的水资源承载力较低，必须进行跨流域调水的结论。封志明等[11]基于人水关系，定量评价分析了新区及其周边地区的水资源承载力，认为新区水资源承载力劣于周边地区，进行流域内配水和跨流域调水是必然选择。杨泽凡等[12]基于新区建设背景，核算了白洋淀及入淀河流生态需水量，并提出了生态补水保障方案。白志杰等[13]研究了新区上游的农业需水量变化趋势，发现上游农业需水量整体呈上升趋势，并指出控制上游农业用水，种植低耗水作物、减少耗水作物的种植面积，是恢复雄安新区清水产流的关键。徐舜岐等[14]以浦东和深圳两个特区的水资源需求量指标作为参考，从人口总量和经济总量两个方面粗略估算了新区未来的水资源需求量，得出2035年新区的水资源赤字约为2 亿m3左右。

目前，关于雄安新区未来用水强度指标及需水量预测系统性的研究报道较少。针对新区未来发展情景存在不确定性这一特征，在概化雄安新区不同发展情景的基础上，参考借鉴国内外新区及发达城市的用水效率值，预测雄安新区在不同发展情景下的生活、生产、生态用水强度指标，进而系统地计算预测雄安新区在不同发展情景下的需水量。

1 研究区概况

雄安新区地处北京、天津、保定腹地，规划范围包括雄县、容城、安新三县行政辖区（含白洋淀水域），任丘市鄚州镇、苟各庄镇、七间房乡和高阳县龙化乡，起步区面积约100 km2，中期发展区面积约200 km2，远期规划面积约1 770 km2。新区内的白洋淀水域总面积366 km2，是华北地区面积最大的淡水湿地。雄安新区内共有10条河流，均属于大清河流域，其中8条为入淀河流，另外2条分别为大清河干流和从白洋淀流出的赵王新河。新区上游共有8座大中型水库，总兴利库容为14.55 亿m3。新区多年平均降水量为509 mm，多年平均水资源量1.73 亿m3，其中地表水资源量0.11亿m3，地下水资源量1.69 亿m3，重复计算量0.07 亿m3[9]。

2 不同发展情景概化

在分析雄安规划纲要相关涉水指标的基础上，从与水资源联系比较紧密的社会经济发展模式、用水效率模式、生态环境发展模式等三个方面，设定相应指标来概化不同发展情景。

2.1 社会经济发展模式

社会经济发展模式分为高速发展、正常发展和低速发展，每种模式从人口、农业发展和工业发展三个方面设定相应指标，社会经济发展模式及其指标取值见表1。

表 1 社会经济发展模式及指标取值Tab. 1 Socio-economic development patterns and indicator values

2.2 用水效率模式

用水效率模式分为高效率、中等效率和低效率，每种模式从工业用水强度、农业灌溉用水强度和城镇/乡村生活用水强度三个方面设定相应的指标。在收集国内哈尔滨新区、南京江北新区、成都天府新区、兰州新区、滇中新区等新区规划水资源论证报告中关于用水强度指标的数据，以及深圳特区、香港特区、浦东新区、新加坡等国内外发达城市、国家近年用水效率值的基础上，进行用水效率值横向对比分析，在充分考虑节水的前提下，确定各用水效率模式对应的用水强度值。用水效率模式及其指标取值设置具体见表2。

表 2 用水效率模式及指标取值Tab. 2 Water use efficiency patterns and indicator values

2.3 生态环境发展模式

依据雄安规划纲要，白洋淀水位应维持在6.5～7.0 m。基于白洋淀水位在6.5～7.0 m高水位运行，将生态环境发展模式分为高保障、中等保障和低保障三种模式，每种模式的保证率分别为95%、90%和75%。

根据社会经济发展模式、用水效率模式和生态环境发展模式的不同指标组合情况，遴选出6种典型发展情景方案：高标准高要求发展、侧重社会经济高速发展、侧重水资源高效利用和生态环境保护、侧重生态环境保护、侧重水资源高效利用及低效发展。各发展情景方案的释义及对应发展模式具体见表3。

表 3 不同发展情景方案Tab. 3 List of different development scenarios

3 用水强度指标预测

根据雄安规划纲要，2020年新区起步区为100 km2，新增人口100万人，总人口达到215 万人；远期2030年建设“一城五副”的城市格局，即200 km2的新城，安新、容城、雄安3个县城及昝岗、寨里共5个外围组团，总面积为1 769 km2，人口规模达到250万人。

白洋淀生态修复重点要确保白洋淀水位维持在适宜的水平，白洋淀平均水位维持在6.5 m （对应水面面积251.0 km2）是基本的生态水位，平均水位维持在7.0 m （对应水面面积292.1 km2）是目标生态水位。

新区现状农田灌溉面积约7.53 万ha，随着新区的建设占地、退耕退灌、淀区村庄搬迁等措施影响，新区内的耕地面积将大幅减少。预计到2035年新区农田灌溉面积将压减至2.67 万ha。雄安新区将主要发展高端高新产业，重点包括新一代信息技术产业，现代生命科学和生物技术产业，新材料产业，高端现代服务业，绿色生态农业等。

依据雄安规划纲要，确定2017年为现状水平年，2022年为近期水平年，2035年为远期水平年。根据上文方法得出雄安新区不同发展情景下的用水强度指标值，具体见表4。

表 4 雄安新区不同发展情景下的用水强度指标预测Tab. 4 Prediction of water use intensity under different development scenarios

结合雄安规划纲要要求和国内典型新区及国内外典型城市的发展模式，预测雄安新区不同发展情景下的社会经济发展指标。根据雄安规划纲要，2020年正常发展条件下，新区人口规模将达到215 万人，预测2022年人口规模为220 万人，其中城镇和农村人口分别为140 万和80 万，远期控制规模为250 万人，其中城镇和农村人口分别为200 万和50 万。根据新区相关统计资料，现状工业增加值约为140 亿元，后期由于产业结构的调整，预测2022年正常发展条件下工业增加值约为300 亿元，参考产业类似的深圳经济发展速度，远期工业增加值预期达到1 500 亿元。新区现状农业灌溉面积约7.53 万ha，后期农业种植面积将减少，预测2022年正常发展条件下农业种植面积为6.67 万ha，远期控制规模为2.67 万ha。在确定了社会经济正常发展模式下相关社会经济指标的基础上，其他发展模式的社会经济指标按照2.1节中约定的各发展模式的取值标准进行确定。依据上述方法得出雄安新区不同发展情景下的社会经济发展指标值，具体见表5。

表 5 雄安新区不同发展情景下的社会经济发展指标预测Tab. 5 Prediction of socio-economic indicators under different development scenarios

4 需水量预测结果及分析

采用定额法计算不同发展情景下雄安新区近期和远期的生活、生产和农业需水量，计算结果见表6。

生态需水计算分为河道内生态需水和河道外生态需水两部分。河道外生态需水包括绿化需水、道路需水和造林需水。城市绿化灌溉定额参考河北省行业用水定额[15]中的城市绿地灌溉标准，近期定额标准为0.6 m3/m2/a，远期为0.4 m3/m2/a。道路洒水定额在考虑充分节水的前提下参考北京市行业用水定额[16]，确定为0.8 L/(m2·次)。造林灌溉定额参考北京市行业用水定额[16]中的植树灌溉定额，取用滴灌方式的用水定额0.105 0 m3/m2。根据雄安规划纲要，远期森林覆盖率达到40%，约为708 km2，近期森林覆盖率预测达到20%，约为354 km2；起步区绿化覆盖率要大于等于50%，预测近期绿化用地大约为60 km2，远期整个新区蓝绿空间占比达到70%（约为1 240 km2），扣除森林覆盖面积和水域面积，预测远期绿化面积达到200 km2。根据已经发布的新区规划纲要和片区控制性详细规划，按照新区建设区路网平均密度12 km/km2，道路宽度平均值30 m，平均1年洒水300次进行道路洒水需水量计算。河道外生态需水采用定额法进行计算。

表 6 生态环境需水量计算结果Tab. 6 Calculation results of eco-environment water demand 单位：亿m3

河道内生态需水包括八条入淀河流（潴龙河、孝义河、唐河、府河、漕河、瀑河、萍河与北支白沟引河）的生态需水，起步区、容东、容西、雄东等片区规划的人工河湖水系生态需水和白洋淀淀区生态需水。片区规划的人工河湖水系主要考虑水的流动性，根据已经发布的片区规划，人工河湖平均水深取值0.5 m，平均河宽取值20 m，平均流速取值0.05 m/s，每个片区的人工河湖水系“水水相连”相互连通，每个片区简化整体考虑东西向和南北向两条主干河流，进而计算人工河湖“流动起来”所需要的水量。河道生态需水以入淀断面为控制断面，选取1980年之前河道断面多年平均径流量（1952年至1980年），采用Tennant法进行计算，其中高保障、中等保障和低保障模式分别取多年平均径流量的25%、22%和20%作为生态需水量（维持河流生态系统健康状况在良好至很好的水平）。白洋淀生态需水主要包括渗漏水量、蒸发水量（扣除降雨量的净蒸发量）、升高水位所需水量三部分。渗漏水量参考前人关于白洋淀水位与渗漏量的模拟实验研究成果[17-18]进行计算。蒸发水量参考前人关于白洋淀平水年的蒸发量研究成果[18]和对应水位的水面面积[19]进行计算。提升水位所需水量参考前人关于白洋淀水位与水量关系的研究成果[19]进行计算。根据以上方法，在扣除重复计算部分后，计算得出近远期不同发展情景下8条入淀河流和白洋淀的生态需水量，以及河道外生态环境需水量（见表6）。

根据上述各类需水量计算结果，新区不同发展情景下总需水量预测结果见表7。由于人口、工业产值和蓝绿空间的增加，远期生活、工业和生态环境需水量都会相应增加；由于农业种植面积大幅减少和农业用水效率的提高，远期农业用水量会大幅降低。2022水平年不同发展情景的需水总量在8～10 亿m3水平，2035水平年在9～12 亿m3水平。从不同水平年来看，2035水平年需水量相对于2022年有所增加，但增幅不大（发展情景5增幅最小，为9.6%），表明雄安新区在充分节水、合理调整产业结构的条件下，需水总量年增长率可以控制在较低水平。

表 7 雄安新区不同发展情景下的总需水量预测结果Tab. 7 Prediction results of total water demand under different development scenarios 单位：亿m3

需水总量最高的为“低效发展”发展情景，需水总量最低的为“侧重水资源高效利用”发展情景，前者大约为后者的1.3倍；其他4种发展情景的总需水量接近，需水总量在8～10亿m3水平。杨瑞祥等[9]在假设2035年之前所有指标均已达到雄安规划纲要要求的基础上，预测新区2035水平年的生活、工业、农业和生态需水总量为9.8 亿m3，接近本文“侧重水资源高效利用和生态环境保护”发展情景总需水量。对比不同发展情景和前人需水预测结果，可以发现在注重社会经济发展和生态环境保护的同时，严控用水强度，提高用水效率可以将新区用水总量控制在相对较低水平。

根据《保定市实行最严格水资源管理制度红线控制目标分解方案（2016—2020年）》，高阳县（龙化乡）、容城县、安新县和雄县2020年用水总量（不包括河道内生态需水量）控制指标分别为5 913.49、8 882.82、9 801.04和10 156.24 万m3，总计为3.48 亿m3。根据本文的需水量预测结果，2022年发展情景1至发展情景6的生活、工业、农业和河道外的生态环境需水量总和分别为3.31、4.00、3.16、3.85、3.16、5.61 亿m3。可以看出，发展情景1（高标准、高要求发展）、3（侧重水资源高效利用和生态环境保护）、4（侧重生态环境保护）和5（侧重水资源高效利用）对应的需水量低于或者略高于雄安新区四县的2020年用水总量控制指标，这4种发展情景的共同特点是在社会经济快速发展和生态环境得到较高保障的同时，用水效率达到本文设置的中等效率及以上水平。雄安新区规划纲要明确提出要按照以水定城、以水定人的要求，强化用水总量管理，实行最严格水资源管理制度。结合以上需水预测结果，雄安新区未来的用水总量至少应控制在发展情景4所预测的用水总量之下；在加快社会经济发展的同时，严格控制生活、生产等各类用水强度，提高用水效率，对于落实最严格水资源管理制度要求，保障雄安新区水安全，实现雄安新区人水和谐至关重要。

5 结 语

针对雄安新区尚处于建设阶段，未来发展情景存在不确定性这一现状，从社会经济发展模式、用水效率模式和生态环境发展模式三个角度，选取不同的指标对雄安新区的发展情景进行概化。在解读雄安规划纲要相关指标的基础上，通过参考借鉴国内新区用水强度指标，以及国内外发达城市近年用水效率值、社会经济发展指标，预测了不同发展情景下新区近期和远期的用水强度指标，以及相关社会经济发展指标，并预测了新区不同发展情景下近期和远期的需水总量。

2022年不同发展情景的需水总量在8～10 亿m3水平，2035年在9～12 亿m3水平，2035年需水量虽然相对于2022年有所增加，在充分节水、合理调整产业结构的条件下，可以将需水量年增加速率控制在较低水平。

新区运行过程中，在注重社会经济发展和生态环境保护的同时，严控用水强度，提高用水效率可以将新区用水总量控制在8～9 亿m3水平。雄安新区未来的用水总量至少应控制在发展情景4所预测的用水总量之下；在保持新区社会经济正常发展的同时，为了实现以水定城，保障新区水安全，建议新区在未来水资源管理工作中必须严格控制生活、生产等各类用水强度，采取多种措施提高用水效率，实现水资源节约集约利用，以将用水总量控制在最严格水资源管理制度红线范围内。另外，在新区管理过程中，建议践行流域水资源综合管理，严格实施需水管理，以控制用水总量，提高用水效率。