黄河流域用水现状及需水预测研究

摘 要：为深入探讨黄河流域的用水现状，并评估未来需水规模，根据１９８８—２０２１ 年用水资料，对黄河流域用水现状进行分析，并运用Ｈｏｌｔ 线性趋势法、ＧＭ（１，１）灰色预测模型、定额法和多元线性回归方法对黄河流域２０３５ 年需水量进行预测，结果表明：黄河流域１９８８—２０２１ 年用水总量大致分为大幅度降低阶段（１９８８—２００３ 年）、快速上升阶段（２００４—２０１５ 年） 和波动降低阶段（２０１６—２０２１ 年）３ 个阶段；流域用水结构变化显著，农业用水量和工业用水量比例呈下降趋势，年均下降率分别为０．８３％和０．５３％；在４ 种预测方法中，多元线性回归模型预测效果最好，２０３５ 年需水量预测值为５３７．４１ 亿ｍ３，需水量的增长将带来较大的水资源供应压力，对水资源的可持续利用构成威胁。

关键词：需水预测；定额法；多元线性回归方法；灰色预测模型；黄河流域

中图分类号：ＴＶ２１３．４；ＴＶ８８２．１ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０７．０１２

引用格式：李嘉欣，彭少明．黄河流域用水现状及需水预测研究［Ｊ］．人民黄河，２０２４，４６（７）：６６－７１．

０ 引言

水是生命之源、生产之要、生态之基，事关人类生存、经济发展和社会进步［１］ 。在水资源短缺和需求量日益增长的背景下，深入分析用水现状和预测未来需水规模，对于制定合理的水资源规划和应对策略有重要意义。黄河是中华民族的母亲河，孕育了源远流长的中华文明［２］ ，然而近几十年来，随着气候变化和人类活动的加剧，黄河流域水资源量呈衰减趋势，而用水量不断增长，水资源供需矛盾突出，黄河流域各省（区）经济社会发展受制于水资源供给，水资源支撑流域高质量发展的保障能力不足。２０１９ 年９ 月１８ 日，习近平总书记在郑州主持召开黄河流域生态保护和高质量发展座谈会，将黄河流域生态保护和高质量发展上升为重大国家战略，并提出“要坚持以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”，将水资源作为最大的刚性约束［３］ 。需水预测是进行水资源规划和管理的基础［４］ 。黄河流域是我国重要的水资源供给区域之一，通过预测未来的需水量，可以为流域水资源管理提供基础数据和科学依据。

用水量是需水量的一个重要组成部分。在预测需水量时，常常会参考历史用水量数据、人口增长趋势、经济发展情况、气候条件等因素，以确定未来某一时间段内的需水量。常用的需水量预测方法主要包括定性预测和定量预测两种［４］ ，在实际应用中，由于定量预测能够提供具体的数值结果，更容易进行量化分析，因此应用更加广泛。常用的定量预测方法主要有定额法［５］ 、多元线性回归方法［６－７］ 、趋势外推法［８］ 、指数平滑法［９］ 、人工神经网络法［１０－１２］ 、灰色预测法［１３－１４］ 、时间序列分析方法、水文模型法等。定额法具有直观、简单易行的特点，可以较好地考虑各种因素的变化和政策性调整［１５］ ，适用于长、短期预测［１６］ ，但必须结合当地实际情况进行充分考虑和调整；回归分析法考虑多个因素，可解释性强，能够较好地分析和拟合历史数据，适用于长期需水量预测，但对数据质量要求较高；时间序列分析方法基于历史数据进行建模和预测，能够捕捉数据随时间变化的趋势，适用于中长期预测，但其通常只考虑时间因素对需水量的影响，无法直接考虑其他可能的外部因素（如气候变化、经济发展等）；水文模型法通过对流域水循环过程和水资源利用特征进行模拟和预测未来的需水量，能够考虑多个因素和复杂的交互关系，对于复杂流域的需水量预测较为适用，但该方法对数据和参数的准确性要求较高。

本研究以黄河流域为研究对象，通过分析历史用水量数据，了解不同时段的用水模式，以更准确地预测未来的需水量。结合黄河流域用水实际情况和经济发展情况，选用Ｈｏｌｔ 线性趋势法、ＧＭ（１，１）灰色预测模型、定额法和多元线性回归方法４ 种预测方法对黄河流域２０３５ 年需水量进行预测，并对比分析预测结果，确定黄河流域经济社会需水量，以期为流域水资源规划和管理、水资源配置以及生态环境保护提供科学依据。