山东省位山灌区水资源供需平衡分析

刘 璐 孙法圣 周 冉 饶亚兰

（山东省水利勘测设计院有限公司，山东 济南 250014）

1 位山灌区概况

位山灌区位于山东省西北部、聊城市境内，地处东经115°27′28.8″～116°24′43.2″、北纬36°7′48.0″～37°1′44.5″，南北长最大约 98 km，东西宽最大约85 km，土地总面积5 525 km。灌溉范围涉及聊城市东昌府区、经济技术开发区、高新技术产业开发区、江北水城旅游度假区、茌平区、高唐县全域，临清市、东阿县、阳谷县和冠县部分县域，共计88个镇（乡、街道）。位山灌区始建于1958年，1960 年建成运行，1962 年因涝碱停灌，1970 年复灌，核定灌溉面积（水规计〔2001〕514 号）33.87 万hm， 是全国第五大灌区、黄河中下游和山东省最大的引黄灌区。

位山灌区不仅承担着聊城市农田灌溉、生态补水、部分生活及工业企业供水的任务，而且肩负着引黄济津补淀的供水任务，是雄安新区重要生态屏障——白洋淀近期生态用水的重要保障。经过多年建设，位山灌区骨干工程配套率达87.46%，设施完好率达53.96%，生态状况大大改善，管理体制改革深入推进，管理水平与效能有效提升，有力推动了农业节水增产、农民增收和区域环境改善，为区域经济社会发展提供了可靠支撑和保障。

2 位山灌区水资源开发利用状况分析

位山灌区多年平均降水量为557.5 mm，当地地表水资源量为1.78 亿m，地下水资源总量为8.30 亿m，地下水可开采量为6.78 亿m。扣除重复水量，灌区多年平均水资源总量为7.89 亿m。

2.1 供水量

根据《聊城市水资源公报》，对2011—2018 年位山灌区历年供水量进行统计分析。结果表明，位山灌区多年平均总供水量为12.87 亿m。灌区水源包括当地地表水工程、跨流域调水工程、地下水工程、非常规水四大类，多年平均供水量分别为1.29 亿、5.68 亿、5.61 亿、0.29 亿m，在整个灌区供水结构中的比值分别为10.0%、44.1%、43.6%、2.3%。基准年2018 年灌区总供水量为13.43 亿m，比多年平均值偏多4.4%，其中上述四类水源供水量分别为1.93亿、5.38 亿、5.63 亿、0.49 亿m，分别占总供水量的14.4%、40.1%、41.9%、3.6%。

近年来，位山灌区供水总量整体呈上升趋势，其中地表水供水量增长较多，年均增长0.19 亿m，黄河水及地下水供水量相对比较稳定，非常规水供水量逐年增长（见表1）。

2.2 用水量

根据《聊城市水资源公报》，2011—2018 年位山灌区各类用户多年平均总用水量为12.87 亿m，供用水量相等。位山灌区主要用水类型包括居民生活、城镇公共、工业、农田灌溉、林牧渔畜和生态环境用水，多年平均用水量分别为0.95 亿、0.20 亿、1.59亿、9.16 亿、0.82 亿m和0.15 亿m，在灌区用水结构中占比分别为7.4%、1.6%、12.3%、71.2%、6.3%和1.2%。基准年2018 年位山灌区总用水量为13.44亿m，其中居民生活、城镇公共、工业、农田灌溉、林牧渔畜和生态环境用水量分别为1.04 亿、0.27 亿、1.57 亿、9.38 亿、0.85 亿m和0.33 亿m，分别占总用水量的7.7%、2.0%、11.7%、69.8%、6.3%和2.5%。

表1 2011—2018 年位山灌区各类水源历年供水量 亿m3

2.3 开发利用程度分析

根据《全国水资源综合规划技术细则》，选取地表水资源开发率、地下水开采率和水资源综合开发利用率3 个指标对位山灌区水资源开发利用程度进行评价分析。

2011—2018 年，位山灌区平均年供水总量（不包括客水）为6.78 亿m，其中地表水供水量1.29 亿m，地下水供水量5.61 亿m；2018 年，位山灌区地表水实际供水量1.93 亿m，地下水供水量5.63 亿m。据测算，位山灌区地表水开发利用率为43.0%，地下水开发利用率为80.9%，水资源综合利用率为66.1%。因此，位山灌区水资源开发利用程度已达到非常高的程度，水资源进一步开发利用潜力不大。

3 位山灌区需水预测

3.1 经济社会指标预测

对灌区需水有直接影响的经济社会指标主要包括城乡人口、生产总值、三次产业比例、农田有效灌溉面积等。下面根根据国家及山东省经济发展规划布局，综合考虑未来城镇化进程、人口政策等因素，结合位山灌区自身经济社会发展特点，对不同水平年经济社会发展指标进行合理预测分析。

3.1.1 人口及城镇化率。2018 年，位山灌区总人口397.8 万人，其中城镇人口163.8 万人，城镇化率41.2%。结合第七次人口普查数据，分析灌区历年人口变化情况，充分考虑国家新的生育政策、聊城市人才引进政策等相关因素，预计“十四五”期间聊城市人口年均自然增长率为4.5‰～5.0‰。据此测算，到2025 年位山灌区总人口可达411.9 万人。预计2026—2035 年聊城市人口年均自然增长率为3.5‰～4.0‰。据此测算，到2035 年位山灌区总人口可达428.7 万人。

位山灌区现状城镇化率相对较低，今后一个时期聊城市将加快城镇化发展进程。根据聊城市未来城市发展规划，预测到2025 年位山灌区城镇化率达50.0%，城镇人口达206.1 万人；到2035 年位山灌区城镇化率达60.0%，城镇人口达257.4 万人。

3.1.2 经济发展指标预测。2018 年，位山灌区范围内各县市区生产总值共计为2 322.0 亿元，一产、二产、三产比值为9 ∶55 ∶36。根据《聊城市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》，预计“十四五”期间位山灌区生产总值年均增长率为6.0%，据此测算，到2025 年全灌区生产总值达3 491.2 亿元；预计2026—2035 年期间位山灌区生产总值年均增长率为5.2%，据此测算，到2035 年全灌区生产总值达5 776.8 亿元（见表2）。

结合近年来聊城市经济发展实际，根据相关产业发展规划，预计2025 年灌区三次产业比例调整为8 ∶50 ∶43，到2035 年灌区三次产业比例调整为6 ∶40 ∶54，一产、二产比例持续降低，服务业占比大幅提高，三次产业结构将得到进一步优化。

表2 位山灌区不同水平年经济指标预测结果 亿元

3.1.3 农业发展与灌溉面积指标预测。2018 年，位山灌区农田有效灌溉面积33.66 万hm。规划期内，结合聊城市各县（市、区）土地利用总体规划，并考虑位山灌区现状水资源开发利用程度较高，下一步对灌区耕地必须严格实行总量控制、以水定地、以水定规模的精神，贯彻落实习近平总书记在深入推动黄河流域生态保护和高质量发展座谈会上的重要讲话精神，发挥水资源作为最大刚性约束的作用，根据灌区水资源状况科学、合理确定灌区耕地规模，预计到2025 年灌区有效灌溉面积为33.87 万hm。位山灌区灌溉面积及林牧渔畜相关指标预测结果具体见表3。

3.2 需水分析

按照生活用水、生产用水、生态环境用水三大类进行位山灌区需水预测分析。其中，生活用水包括居民生活用水及城镇公共用水（建筑业和服务业用水）；生产需水包括农业及工业用水，其中农业包括种农田灌溉和林牧渔畜；生态环境需水主要指河道外生态需水，包括城乡环境用水及河湖生态 补水。

表3 位山灌区灌溉面积及林牧渔畜相关指标预测结果

按照相关规划要求，可采用多种方法进行需水量预测。结合灌区实际情况，此次计算主要采用定额法，对个别行业采用趋势法进行对比分析。

3.2.1 生活需水预测

3.2.1.1 居民生活需水预测。根据《聊城市水资源公报》，2018 年聊城市城镇居民生活用水定额为92.8 L/（d·人）。未来随着人们生活水平和生活质量的不断提高，城镇居民生活用水定额将相应增大。此次分析计算对现状年、2025 年、2035 年位山灌区城镇居民生活用水定额分别取93、95、100 L/（d·人），则不同水平年灌区内城镇生活需水量分别为0.56 亿、0.71 亿、0.94 亿m。由此可以看出，城镇生活需水是未来位山灌区需水量的一个主要增长点。

随着聊城市城镇化进程的推进及城乡一体化的快速发展，未来农村与城镇生活条件和生活水平的差距将持续缩小，农村居民生活需水定额将增长较快。2018 年，位山灌区农村居民生活用水定额为 52.5 L/（d ·人），预测2025 年、2035 年分别为60、 70 L/（d ·人）。根据农村人口和农村生活用水定额计算，预测位山灌区2025 年、2035 年农村生活需水分别为0.47 亿、0.44 亿m。

3.2.1.2 城镇公共需水预测。城镇公共需水预测采用定额法。2018 年位山灌区建筑业万元增加值用水量为10.0 m，第三产业万元增加值用水量1.9 m。根据相关节水规划，2025 年、2035 年建筑业万元增加值用水量分别为9.0、8.1 m，第三产业万元增加值用水量分别为1.7、1.5 m，则2025 年、2035 建筑业需水量分别为0.096 亿、0.120 亿m，第三产业需水量分别为0.26 亿、0.48 亿m。

3.2.2 生产需水预测

3.2.2.1 农业需水预测。农田灌溉需水量预测采用灌溉面积乘以灌溉定额计算。根据《2018 年聊城市农田灌溉水有效利用系数测算分析成果报告》，采用首尾测算分析法，即直接用灌入田间可被农作物吸收利用的水量（净灌溉用水量）与灌区从水源取用的用于农田灌溉总水量（毛灌溉用水量）的比值来计算灌区灌溉水有效利用系数，分析得到2018 年位山灌区灌溉水利用系数为0.518。结合规划期内灌区实施的各项续建配套及节水灌溉措施，预测2025 年位山灌区灌溉水利用系数提高至0.550，2035 年提高至0.586。结合灌区历年统计资料，采用非充分灌溉定额进行灌溉需水预测。经综合测算，基准年、2025 年、2035 在平水年（50%）情况下农田灌溉需水量分别为11.87 亿、 11.24 亿、10.55 亿m，在枯水年（75%）情况下农田灌溉需水量分别为12.25 亿、11.60 亿、10.89 亿m（见表4）。

根据位山灌区历年用水统计资料，林牧渔畜需水量基本保持动态平衡，因此，此次不同水平年灌区林牧渔畜需水量均采用现状实际用水量 0.91 亿m。

3.2.2.2 工业需水预测。山东省海河流域工业需水量预测一般采用用水趋势法。鉴于灌区内各县（区）近几年工业用水年增长率较低，并考虑未来工业园区建设等规划情况，此次规划平均年用水增长率按1.0%～2.0%测算。相对于基准年，截至2025 年位山灌区平均年用水增长率为1.5%，预测2025 年位山灌区工业需水量为1.74 亿m；相对于2025 年，2035年位山灌区平均年用水增长率为1.0%，预测2035 年位山灌区工业需水量为1.92 亿m（见表5）。

表4 不同水平年位山灌区农田灌溉需水量预测结果 亿m3

3.3 生态环境需水预测

河道外生态需水量主要包括城乡环境用水及城镇河湖补水等。结合生态文明建设，并参考《山东省节水型社会建设技术指标》，绿化需水定额、河湖需水定额、环境卫生需水定额分别为2 500 ～3 000、 3 000 ～3 500、220 ～250 m/hm。根据聊城市城建统计公报及城市建设规划，经分析，基准年、2025 年、2035 年位山灌区生态环境需水量分别为0.32 亿、0.41亿、0.49 亿m（见表5）。

3.4 总需水量

根据以上分析，平水年位山灌区不同水平年（2018 年、2025 年、2035 年）总需水量分别为15.95 亿、15.84 亿、15.85 亿m，枯水年总需水量分别为16.33 亿、16.20 亿、16.19 亿m，全灌区总需水量基本稳定（见表5）。

4 位山灌区供水分析预测

供水预测包括地表水预测、地下水预测、非常规水源利用预测和外流域调水预测。在供水分析预测中，一方面要考虑各水源可利用量上限控制及用水总量控制指标上限控制；另一方面要考虑更新改造、续建配套现有水利工程可能增加的供水能力，规划建设的供水工程增加的供水能力等，经综合分析确定可供水量（见表6）。

4.1 地表水供水预测

位山灌区地表水源主要包括徒骇河、马颊河等河流雨洪资源利用及引金堤河、卫运河水量，通过历年地表水供水情况分析，基准年当地地表水平水年可供水量为1.32 亿m，未来在区域水资源用水总量控制指标内，结合当地雨洪资源利用工程建设等措施，预计位山灌区2025 年、2035 年水平年可供水量分别为1.41 亿、1.46 亿m。

4.2 地下水供水预测

统计分析位山灌区现状地下水机井数量、规模等指标，灌区基准年地下水可供水量为5.57 亿m。未来充分考虑地下水用水总量控制指标限制及地下水压采计划，分析得到灌区规划2025 年、2035 年地下水可供水量将会有小幅上升，主要集中在灌区浅层地下水分布条件的部分县（市、区），可供水量分别为6.05 亿、 6.38 亿m。

4.3 非常规水源利用预测

位山灌区非常规水源利用主要指城市污水集中处理回用（再生水回用），根据灌区内现状污水处理厂分布及处理能力情况。基准年再生水回用可供水量约为0.51 亿m。未来，结合各地污水处理厂建设规划，并考虑相关规划中对不同产业中水回用率的要求，预测位山灌区2025、2035 年再生水回用量将分别达到0.80 亿、1.10 亿m。

4.4 外调水供水预测

位山灌区外调水主要指黄河水及南水北调东线一期长江水。外调水可供水量参照相关分水指标测算，各水平年采用同一水量。其中，引黄指标水量为5.60 亿m，南水北调一期长江水指标水量为 1.20 亿m。

4.5 总可供水量

根据上述不同水源可供水量分析预测成果，位山灌区基准年在平水年、枯水年、特枯年情况下的可供水量分别为14.20 亿、13.51 亿、13.14 亿m。规划年可供水总量略有增加，2025 年、2035 年在平水年（50%）情况下总供水量分别为15.06 亿、15.74 亿m；在枯水年（75%）总供水量分别为14.33 亿、14.98 亿m；遭遇特枯年（95%）情况下，总供水量分别为13.93 亿、14.57 亿m。由此可以看出，由于位山灌区当地地表水可供水量占比不高，因此，不同频率可供水量总量相差不大。

表5 位山灌区不同水平年各种保证率下需水量预测结果 亿m3

表6 位山灌区不同水平年各类水源不同频率可供水量预测结果 亿m3

表7 位山灌区不同水平年水资源供需平衡结果

5 位山灌区水资源供需平衡分析

根据以上需水预测和可供水量预测结果，对位山灌区进行水资源供需平衡分析。如表7 所示，平水年份，不同水平年缺水量分别为1.75 亿、0.78 亿、0.11亿m，缺水率分别为10.97%、4.92%、0.69%；枯水年份（75%频率）不同水平年缺水量分别为2.82 亿、1.87亿、1.21 亿m，缺水率分别为17.27%、11.54%、7.47%。平水年份基准年缺水率较高，规划年灌区缺水率均在5%以内，基本达到了供需平衡，所以规划年灌区可供水量可满足灌区发展需水要求。

6 结论

以2018 年为基准年，在分析位山灌区现状水资源开发利用状况的基础上，分别对2025 年、2035 年位山灌区供需水量进行了合理预测。通过灌区不同水平年水资源的供需分析结果可知，位山灌区现状年缺水率较高，灌区水资源不足以满足现有有效灌溉面积的灌溉需求；随着灌区内节水改造及相关灌溉工程建设完善，规划2025 年、2035 年基本可实现批复的33.87 万hm有效灌溉面积（水规计〔2001〕514 号）的水资源供需平衡。此次分析成果可为位山灌区续建配套与现代化改造工程提供科学依据，促进灌区水资源的优化配置，并可为类似灌区改造工程建设提供参考。