长治市水资源利用的时空变化特征研究

田剑浩

（长治市水利发展中心 山西长治 046000）

水资源是整个社会发展的重要基石，要依据水资源承载能力来优化城市空间布局、产业结构、人口规模，坚持做到以水定城、以水定地、以水定人、以水定产。习近平总书记多次围绕系统治水做出了一系列重要论述和重大部署，科学指引水利建设，开创了治水兴水新局面。国内部分学者对长治市水资源的研究方向有水文特性分析、水资源动态分析、水资源承载能力评价[1]和用水总量控制指标分解研究等方面的开展。然而关于对长治市的水资源利用情况进行时空变化特征与区域差异的研究相对较少，因此，本文基于2013—2017年的长治市水资源数据，按照用水结构和区域分类，进一步研究水资源利用的时空变化。

1 研究内容与数据来源

1.1 区域概况

长治市坐落在晋东南，是以山地丘陵为主的黄土高原盆地。长治市地处内陆，形成了比较典型的大陆性季风气候，多年（1956—2000年）平均降水量为573.3mm，而且具有年内分配不均的特点。多年平均水资源总量19.07 亿m3，但是水资源地区分布不均匀，上党盆地区人口密集，工业发达，是全市经济社会发展的中心，人口占全市的58.9%，GDP 占全市的62.6%，但其水资源量只占到全市的31.6%，这一区域水的供需矛盾将更加突出；此外煤矿开采疏干煤系地层及上覆含水层孔隙、裂隙地下水，从而影响岩溶地下水的补给，部分地区已出现地面沉降、裂缝、塌陷等现象，有些还对周边居民生活用水产生影响。因此，要对长治市水资源的时空变化特征进行系统分析，为本地水资源合理开发、优化配置以及水资源管理提供科学依据。

1.2 研究内容

本文研究内容：一是通过长治市多年水资源量与水资源用水结构数据分析它们之间的时间变化特征；二是通过建立水资源变化区域差异模型来直接分析长治市水资源利用的空间变化特征。

1.3 数据来源

本文多年水资源量、取用水量等数据来自于《长治市水资源公报》（2013-2017）、《长治市用水统计年报》（2013-2017）。

2 长治市水资源利用的时间变化特征分析

2.1 水资源供需情况的分析

选取2013—2017年的长治市水资源数据进行分析，结果如表1 所示，长治市的水资源总量与用水总量随时间变化两者总的趋势均为下降的，2016年水资源总量有所增加，是因为全市总入境水量4.725 1 亿m3，比上年偏多349.9%。水资源拥有量由2013年的16.87 亿m3下降到2017年的13.59 亿m3，减少率为19.44%，减少值为3.28 亿m3；与此同时，全市用水量由2013年的6.23 亿m3下降到2017年的5.36 亿m3，减少率为13.96%，减少值为0.87 亿m3。分析5年的水资源总量和用水总量变化情况，水资源总量和用水总量均呈下降趋势，但两者减少率和减少值相比，水资源总量的减少幅度大于用水总量的减少幅度。随着长治市城镇化水平的提高和经济社会的发展，供水规模逐年增大，水资源供需矛盾日益突出。

2.2 用水结构的分析

如表1 所示，在2013-2017年期间，长治市水资源利用中农业用水占比最高，农业用水占用水总量的40%以上，其次是工业用水，工农业两个类型用水占比达到了75%以上，生活和生态用水总共仅占不足25%的比例。从年际间用水结构变化来看，总体上呈现出“三增一降”的形态特点，生活用水、农业用水、生态用水的比重呈现增长趋势，工业用水比重呈现下降趋势。农业用水比重增长最大，增加了4.64 个百分点，其次是生活用水比重增加了4.28 个百分点，生态用水比重呈微弱增长趋势，工业用水比重降低了9.07 个百分点。随着长治市工业领域转型升级，在地方政府部门一系列积极的治水政策下，关井压采，生态修复等共同支撑下，工业中重点耗水大户用水量明显下降；同时伴随经济、社会、人口的发展，生活用水和农业用水是在水资源利用结构中持续增长的主要动力。

表1 2013-2017年长治市水资源利用情况与用水结构

3 长治市水资源利用的空间变化特征分析

长治市各县区水资源利用变化存在着显著的地区差异，可以通过王秀兰等[2]提出的利用变化区域差异模型来分析，该模型是用水资源利用类型相对变化率来反映各县区的差异情况，如下式所示。

式中：R 为某区域某一特定水资源利用类型的相对变化率；Ka 与Kb 分别表示某区域某一特定水资源利用类型的利用量在研究期初与研究期末的数值；Ca 与Cb 分别表示该区域全部水资源利用总量在研究期初与研究期末的数值。

如果某区域某种水资源利用类型的相对变化率R＞1，则表示该区域这种水资源利用类型变化较全区域大；若某区域某种水资源利用类型的相对变化率R=1，则表示该区域这种水资源利用类型的变化与全区域的一样；若某区域某种水资源利用类型的相对变化率R＜1，则表示该区域这种水资源利用类型变化较全区域小。

由上述公式计算出2013-2017年长治市12 个县（区）不同水资源利用类型的相对变化率，如表2 所示。利用标准差分析水资源利用类型的空间变化，得出生态用水的空间变化差异最大；工业用水和农业用水的空间变化差异居中；生活用水和用水总量的空间变化差异最小。

表2 2013-2017年长治市12 个县（区）水资源利用类型空间差异

从空间变化的12 个县区数据散布看，用水总量以潞州区、上党区、屯留区和潞城区的变化小于整个长治市的变化，而其余8 个县的变化大于整个长治市的变化；生活用水变化中有屯留区、黎城县和壶关县等5地区的变化大于整个长治市的变化，而潞州区、上党区和襄垣县等7 地区的变化均小于整个长治市的变化；农业用水的变化中潞州区、屯留区和平顺县等6地区的变化大于整个长治市的变化，而上党区、襄垣县和长子县等6 地区的变化小于整个长治市的变化；工业用水变化中潞州区、屯留区和黎城县等4 地区的变化大于整个长治市的变化，而上党区、襄垣县和平顺县等8 地区的变化小于整个长治市的变化；生态用水变化中有上党区、平顺县和武乡县等5 地区的变化大于整个长治市的变化，而潞州区、襄垣县和屯留区等7 地区的变化均小于整个长治市的变化。由此可得，沁源县水资源利用相对变化率最大，潞城区的水资源利用相对变化率最小。

4 结论

本文以长治市以及12 个县区为例，基于2013-2017年间研究区水资源数据进行科学分析长治市水资源利用的时空变化特征，主要结论如下：

1）从水资源利用的时间变化特征分析，水资源总量和用水总量随时间变化均呈下降趋势，但把两者减少率和减少值作比较，水资源总量的减少幅度大于用水总量的减少幅度；在年际间变化中，工农业两个类型用水占比达到了75%以上，用水结构变化来看，总体上呈现出“三增一降”的形态特点，生活用水、农业用水、生态用水的比重呈现增长趋势，工业用水比重呈现下降趋势。

2）从水资源利用的空间变化特征分析，生态用水的空间变化差异最大，其次是工业用水和农业用水的空间变化差异，生活用水和用水总量的空间变化差异最小；沁源县水资源利用相对变化率最大，潞城区的水资源利用相对变化率最小。