水资源紧缺地区承载能力评价思路与应用研究

张育德，回晓莹，张永杰

（中水北方勘测设计研究有限责任公司，300222，天津）

为落实“抓紧对全国各县进行资源环境承载能力评价，抓紧建立资源环境承载能力监测预警机制”重要指示，贯彻“四水四定”原则，全国范围内都在开展水资源承载能力评价研究。开展水资源承载能力评价也是摸清区域现状水资源超载状况、预测规划水平年不同情形下水资源承载能力、合理调配区域水资源、进行水资源统一管理的重要支撑和依据。

一、水资源承载能力内涵及影响因素

1.水资源承载能力的内涵

多位学者在不同时期提出了水资源承载能力的定义解释，说法虽有所不同，但基本理念和涉及因素基本一致。区域规划中的水资源承载能力是指在可预见的时期内，在满足合理河道内生态环境用水和保护生态环境的前提下，综合考虑来水情况、工况条件、用水需求等因素，水资源所能承载经济社会的最大负荷。水资源承载能力一般从水量、水质两方面进行分析，水量承载能力是指在满足合理生态用水的前提下，允许经济社会取用的最大水量；水质承载能力是指在满足水域使用功能水质要求的前提下，允许进入河湖水域的最大污染物负荷量。

2.影响因子

（1）水资源量

水资源系统是水资源承载能力的主体，其可利用水资源量大小是影响承载能力的内因。水资源承载能力的主要决定因素为水资源量，水资源量不仅包含本区域自产水资源量，还包括工程实现的外调水资源量。

（2）经济社会发展水平

经济社会发展水平不同，其人口数量、经济体量、产业布局、社会科技水平、水资源利用效率、污水处理及再生利用水平、用水定额及人均水资源需求量等均有所不同，相同的水资源量在不同经济社会发展水平下，可体现出不同的承载能力。

（3）社会管理

社会管理是文明发展的体现，水资源开发的主体是人，社会管理就是约束人的行为。社会管理行为对水资源的开发方式、开发程度、保护程度、用水对象、用水效率均有不同程度的约束，因而对水资源承载能力有很大影响。

（4）水利工程

水利工程是水资源利用的主要手段，只有通过因地制宜修建不同的水利工程，才能实现水资源的开发利用。水利工程的方式、布局、规模均能够影响水资源的开发利用程度，从而影响区域水资源的承载能力。

二、水资源承载能力评价技术路线

系统收集整理经济社会发展指标、水资源调查评价、水资源公报、水资源有关规划等基础资料，开展区域水资源及其开发利用现状评价；根据流域及区域水资源禀赋条件、允许开发利用上限、用水总量控制指标要求、水资源调配能力以及经济社会发展布局等，建立水资源承载能力指标体系和评价模型，按照评价方法确定不同情形下区域不同分区水资源承载能力；根据水资源承载能力成果计算不同方案下不同分区水资源可承载的人口、GDP、工业增加值、灌溉面积等经济社会发展负荷；综合考虑负荷情况及不同方案下的水资源承载能力，进行现状和规划水平年水资源承载状况评价；根据综合承载状况提出调控措施和建议。技术路线见图1。

图1 水资源承载能力评价技术路线

三、水资源承载能力评价思路

1.评价思路

按照“一个核心、一个抓手、两个结合、两组方案”的思路进行水资源承载能力评价，其中“一个核心”指以水定需，强化水资源的刚性约束作用；“一个抓手”指水资源供需分析与配置，将供水与需水结合起来，水量与工程结合起来；“两个结合”指结合全国水资源承载能力评价工作大纲和当地已有水资源评价类成果；“两组方案”指基于用水总量控制指标的方案和基于水资源可利用量的方案。

（1）基于用水总量控制指标的水资源承载能力评价思路

基于用水总量控制指标的水资源承载能力评价，是以用水总量控制指标以及地表水、地下水分项控制指标作为水资源承载能力的上限，以此开展的水资源承载状况评价。该情形下水资源承载能力评价应遵循的基本原则是：不突破区域用水总量控制指标以及地表水、地下水分项指标要求，但进行分区间、行业间调整，即只调空间分配和行业结构。

承载能力评价分为需求端和供给端进行，其中需求端思路：一是优先满足刚性用水需求，包括城市、农村生活用水需求，城市道路浇洒、城镇绿化等河道外生态用水需求；二是合理预测工业用水需求，根据现状和未来工业园区及园区内主要用水企业分布情况、相关批复的工业发展规划或产业发展规划成果，合理预测未来区域工业用水需求和用水分布；三是抑制已超载的农业用水，统筹考虑各县（市、区）农业节水水平，以目前要求的退减面积作为初始值，逐步迭代、测算，提出合理的农业用水量和用水分布。

供给端思路：一是基于目前已有及规划的供水工程体系，包括已有工程和规划工程；二是每个分区的地下水供水量按照3个条件控制，要小于现状开采量、要小于地下水可开采量、要满足用水总量控制指标中地下水指标要求；三是本地地表水供水量结合《河湖生态环境需水计算规范》（SL/T 712—2021）等的要求，一方面控制区域内各河流地表水开发利用程度，另一方面总地表水供水量要满足用水总量控制指标要求，但空间分布可调。

根据上述需求端、供给端要求进行综合平衡分析，提出不同水平年各县（市、区）分水源用水总量方案，作为基于用水总量控制指标情形下的水资源承载能力。

（2）基于水资源可利用量的水资源承载能力评价思路

基于水资源可利用量的水资源承载能力评价，是以评价范围内当地水资源及调入水资源为基础，以最大开发利用程度为上限，开展区域水资源承载状况评价，以可利用量作为评价指标，包括地表水资源可利用量、地下水资源可开采量。该情形下水资源承载能力评价应遵循的基本原则是：考虑突破区域用水总量指标，同时进行分区间、行业间的调整，既调整总量，又调整空间分配和行业结构。

承载能力评价也分为需求端和供给端分别进行，其中需求端刚性用水需求、工业用水需求评价思路与基于用水总量控制指标的水资源承载能力评价思路相同；农业用水需求不同，为多方位考虑，即在严格节水的前提下，拟定不同灌溉面积及其需水方案，提出合理的农业用水量和用水分布。

供给端思路，与基于用水总量控制指标的水资源承载能力评价相比，同样是基于目前已有及规划的工程体系，不同的是每个分区的地下水供水量按照2个条件控制，要小于现状开采量和地下水可开采量；本地地表水供水量结合《河湖生态环境需水计算规范》等要求，以区域内各河流适宜水资源开发利用程度为控制指标，主要研究哪些河流或区域尚有水资源开发利用潜力。

根据需求端、供给端要求分两种情形分别进行综合平衡分析，提出不同规划水平年、不同分区分水源水资源配置方案，作为该情形下的水资源承载能力。根据水资源承载能力成果计算不同方案下不同分区水资源可承载的人口、GDP、工业增加值、灌溉面积等经济社会发展负荷。

2.评价指标

按照上述两种情形下的水资源承载能力评价思路，参考《全国水资源承载能力监测预警技术大纲》，同时考虑到一般水资源紧缺地区用水总量控制指标趋紧，本次选择用水总量、地下水开采量和河流开发利用率三个指标作为水资源承载能力的评价指标，其中用水总量指标和地下水开采量指标用于表征基于用水总量控制指标情形下的水资源承载能力，地下水开采量和河流开发利用率指标用于表征基于水资源可利用量情形下的水资源承载能力。

用水总量W仅用来表征基于用水总量控制指标情形下的水资源承载能力，W≥1.2W0为严重超载，W0≤W＜1.2W0为超载，0.9W0≤W＜W0为临界状态，W＜0.9W0为不超载，其中W0为确定的区域用水总量控制指标。

地下水开采量G既用来表征基于用水总量控制指标情形下的水资源承载能力，又用来表征基于水资源可利用量情形下的水资源承载能力，G≥1.2G0为 严 重 超 载，G0≤G＜1.2G0为 超 载，0.9G0≤G＜G0为临界状态，G＜0.9G0为不超载，其中G0为在基于用水总量控制指标情形下的水资源承载能力评价时确定的区域地下水控制指标，在基于水资源可利用量情形下的水资源承载能力评价时为平原区地下水可开采量。

河流开发利用率R仅用来表征基于水资源可利用量情形下的水资源承载能力，根据《河湖生态环境需水计算规范》，考虑水资源紧缺地区所处区域及河流大小等因素，因地制宜，合理确定开发利用率上限R0。R≥1.1R0为严重 超载，R0≤R＜1.1R0为超载，0.9R0≤R＜R0为临界状态，R＜0.9R0为不超载。

四、博州水资源承载能力评价

1.基本情况

博尔塔拉蒙古自治州（以下简称“博州”）位于新疆维吾尔自治区天山西段北麓，面积约2.7万km2。境内主要有博尔塔拉河（以下简称“博河”）、精河两大水系和艾比湖、赛里木湖两大湖泊。其中博河水系主要河流有博河、乌尔达克赛河、哈拉吐鲁克河、保尔德河、大河沿子河、阿恰勒河等，精河水系主要河流有精河、托托河等。

根据1956—2016年降水系列分析，博州多年平均降水量305 mm，折合水量75.9亿m3。根据1956—2016年径流系列分析，博州多年平均地表水资源量24.04亿m3，多年平均地下水资源量14.96亿m3，重复水资源量12.49亿m3，水资源总量26.51亿m3。

2.水资源开发利用存在的问题

（1）水资源天然禀赋差

博州多年平均水资源量26.51亿m3，扣除赛里木湖外仅22.7亿m3，平均径流深不足100 mm；水资源空间分布差异大，平原少、山区多，所有地表径流基本均产于山区。用水高峰期博河部分河段经常断流，7、8月份更为突出。

（2）现状用水超载严重

博州2030年用水总量控制指标为14.28亿m3，据调查统计现状用水总量为16.63亿m3，超2.35亿m3。全州博乐市、精河县地下水超采严重，现有两个大型严重超采区，地下水超采引发了地下水水位下降、泉水流量衰减、湖泊湿地萎缩等一系列环境地质问题。

（3）河湖生态需水保障难度大

现有水资源承载能力难以支撑生态环境用水需求。灌溉用水严重挤占河湖生态用水，导致博河、精河等干支流的生态流量保障不足，引发河道断流、入湖水量减少、生物多样性锐减等一系列问题，对河湖健康产生了较大影响。

3.水资源承载能力评价

（1）基于用水总量控制指标的水资源承载能力评价成果

根据新疆维吾尔自治区水利厅《关于印发新疆用水总量控制方案的函》（新水函〔2018〕6号），博州2030年用水总量控制指标为14.28亿m3，其中地表水控制指标11.54亿m3，包含地下水控制指标3.65亿m3。

按照上述评价思路与方法，在考虑已有工程以及水安全保障规划等近期已编、在编规划中的规划工程后，严格用水总量控制指标约束，维持现状工程供水任务并考虑规划工程实施情况下，2035年博州水资源承载能力为14.09亿m3，可满足预测的2035年生活、工业用水需求，但需退减部分灌溉面积，仅能承载312万亩（1亩=1/15 hm2，下同）灌溉面积，较现状减少78万亩。

（2）基于水资源可利用量的水资源承载能力评价成果

根据《河湖生态环境需水计算规范》，针对西北内陆水资源开发利用强度高的地区，河流生态流量按全年值的30%～40%保证，则河流的开发利用率应不高于60%～70%，考虑到生态环境保护的重要性，博州河流新建工程断面和整个流域开发利用率按不超过60%控制。地下水按照不超过用水总量中明确的地下水控制指标及不超过可开采量两种方案控制。

按照上述评价思路与评价方法，维持现状工程供水任务并考虑规划工程实施情况下，地下水按照不超过用水总量中明确地下水控制指标计算时，2035年博州水资源承载能力为15.16亿m3，可满 足预 测的2035年 生活、工业用水需求，但需退减部分灌溉面积，仅能承载332万亩灌溉面积，较现状减少58万亩；地下水按照不超过可开采量计算时，2035年博州水资源承载能力为17.03亿m3，可满足2035年生活、工业及农业用水需求，灌溉面积维持现状。两种情形下，博河、精河河流开发利用率均未超过60%。