长江流域水资源开发利用率初步研究

雷 静 张 琳

(长江勘测规划设计研究院 武汉 430010)

1 长江流域水资源开发利用现状

长江流域1956～2000年平均水资源总量为9958亿m3,占全国水资源总量的35.1%,其中地表水资源量为9856亿m3,约占水资源总量的99%,地下水资源量与地表水资源量的不重复计算水量约102.3亿m3,占水资源总量的1%。

2004年长江流域总供水量为1898.7亿m3,其中地表水源供水量1802.1亿m3,地下水源供水量90.5亿m3,其他水源供水量6.2亿m3。总用水量为1898.7亿m3,其中农业用水量1055.4亿m3,工业用水量594.2亿m3,生活用水量238.9亿m3,生态环境用水量10.3亿m3。

根据1990～2004年同期平均水资源数量以及供用水分析,长江流域水资源开发利用率为17.6%,低于全国平均值,水资源开发利用程度还不高,但各水资源分区之间差异很大。开发利用程度最高的是太湖水系,水资源开发利用率达88.4%;其次为汉江和洞庭湖水系,分别为25.3%和15.4%;岷沱江、嘉陵江、乌江和鄱阳湖水系的水资源开发利用率在7%～13%;而金沙江的开发利用率仅为4.4%。

2 长江流域水资源开发利用率健康参考值研究方法

水资源开发利用率指流域或区域已开发利用的水资源量 (通常指供水量)与水资源总量的比值,反映流域或区域内水资源开发利用程度以及经济社会发展与水资源开发利用的协调程度。可持续的水资源开发利用既要保持河流对人类经济社会发展的服务功能,又受到维护河流生态环境功能的约束。水资源开发利用率是维护健康河流的重要控制指标,应控制在合理范围内,既要满足经济社会发展需要,维持健全的供水、灌溉等诸多为人类服务的功能,又应在水资源承载能力范围内。

水资源开发利用率健康参考值的主要影响因素有:自然地理及水资源条件、生态环境需水、经济社会发展水平和环境约束等。分析水资源开发利用率的相关影响因素,选择重要的关键因素建立评价指标体系对长江流域及主要水系的水资源开发利用现状进行综合评价与分析。评价分析的主要步骤包括:原始数据预处理;各层指标权重确定;逐层进行积和运算;对评价对象得出评价结论。

对长江流域及各主要水系的水资源可利用量进行分析,通过综合耗水率将 “一次性用水量”转化为实际用水量,再转化为水资源可开发利用率,分析该数值的合理性。

在以上研究基础上,对长江流域的水资源开发利用率健康参考值进行研究,提出长江流域水资源开发利用率健康参考值范围。

3 长江流域水资源开发利用现状综合评价与分析

水资源及其开发利用评价涵盖水资源的自然属性、社会属性、经济属性、生态属性和环境属性。对照水资源全属性5方面的内涵,结合评价和实践需要,把水资源全属性划分为水资源系统、水资源开发利用系统、水生态系统、水环境系统、社会经济和水资源供需状况六大子系统,构建水资源及其开发利用综合评价指标体系。

陈留半晌才明白易非的意思，等他明白时，易非已经偏过头走到阳台的另一端去了，这时，又起风了，风从河岸吹来，猝不及防地掀起她的裙子，易非惊叫了一声，赶紧用手按住了，轻声说了句：“这调皮的风！”可陈留不依不饶了，他走过来，替她挡着风，骂到：“这该死的风！”可是风没有理他们，自顾自卷起水泥地上的尘埃一溜烟似的向门口奔去，从大开着的门口出去了。

采用先提出各分项评价指标隶属度分级标准(阈值),再按隶属度函数计算各指标隶属度的方法对原始数据进行无量纲化预处理。按离差权重赋值法确定六大子系统内部的指标权重;六大子系统之间的权重采用协商权重法,主要是基于专家的参与后确定。按式 (1)计算综合指标值,其中si为评价对象i的综合指标,zij为对象i第j个指标的标准值,ωj为子系统内部各指标的权重,ωi为子系统之间的权重,m为对象总数。

按照以上方法得到2000年长江流域及各水资源二级区水资源及其开发利用的综合评价指标,该指标在一定程度上反映了水资源系统的健康状况。

长江流域现状水资源开发利用综合评价为 “有潜力”,流域水资源开发利用整体处于健康状况。各主要水系除太湖水系评价为 “基本平衡”外,其余各大水系均评价为 “有潜力”或 “潜力大”。

4 长江流域水资源可开发利用率分析

水资源可利用量按地表水资源可利用量与浅层地下水资源可开采量相加再扣除两者之间重复计算量估算。长江流域大部分为山丘区,地下水绝大部分与地表水重复,不重复量相对很小,地下水可开采量与地表水可利用量的不重复量更小,不重复量占水资源可利用量总量的比例极其微小,可忽略不计。因此,对地下水可开采量不进行估算。

将水资源可利用量转化为对应的水资源可开发利用率时,需要将无重复利用量的 “一次性用水量”转化为包括重复利用量的实际供 (用)水量,转化系数为水资源系统的用水消耗系数,即一条河流自上而下所有反复在河流取水的用水户不能排入河流的总消耗量与总供水量或总用水量的比值。故水资源可开发利用率计算公式可表达为:

长江流域地表水资源量中,可供河道外使用水的一次性最大水量,即地表水资源可利用量为2827亿m3,地表水资源可利用率为28.7%。将水资源可利用量按对应的用水消耗系数转化为实际用水量,除以水资源总量,则长江流域对应的水资源可开发利用率为38.9%。

5 长江流域水资源开发利用率健康参考值研究

长江流域水资源开发利用率健康参考值设定综合考虑以下主要因素:

①国际上普遍采用以30%的水资源总量为合理利用程度和以40%的水资源总量为最大利用上限的公认指标。

②当水资源开发利用率小于30%时,综合评价值与水资源开发利用率基本呈线性关系;当水资源开发利用率在30%～50%之间时,随水资源开发利用率的增大,综合评价值也增大,但增幅逐渐变小;当水资源开发利用率大于50%时,综合评价值随水资源开发利用率变化的增幅继续变小,逐渐保持恒定。

可将水资源开发利用程度分为三个等级,相应的水资源开发利用也分为三个阶段:水资源开发利用率小于30%时,水资源开发处于初始阶段,该阶段水资源开发利用程度低,工农业及整个经济处于耗水型,河流健康状况较好,水资源开发潜力较大;水资源开发利用率在30%～50%之间时,水资源开发处于发展阶段,该阶段水资源开发已具有一定的规模,经济类型由耗水型逐步向节水型过渡,河流生态环境系统健康状况面临较大压力;水资源开发利用率大于50%时,水资源开发处于饱和阶段,该阶段水资源开发利用程度已接近极限,工农业及整个经济处于节水型,河流生态环境系统健康状况面临恶化的巨大压力。

③长江流域大部分支流水系在水资源开发利用达到水资源可利用量情况下,其对应的水资源可开发利用率在30%～40%之间,以水资源可利用量估算成果来看,水资源开发利用率达30%～40%为长江流域水资源合理开发利用的上限区间。

综合考虑以上因素及相关的研究成果,设定长江流域水资源开发利用率健康参考值分级标准为:当水资源开发利用率小于30%时,河流健康状况为 “健康”;当水资源开发利用率在30%～40%之间时,河流健康状况为 “亚健康”;当水资源开发利用率大于40%时,河流健康状况为 “不健康”。

6 长江流域水资源开发利用率健康状况评价

按水资源开发利用率健康参考值分级标准对长江流域及主要支流水系现状开发利用率 (1990～2004年平均水资源开发利用率)以及预测到2030年的水资源开发利用率进行评价,评价结果如表1所示。

表1 长江流域水资源开发利用率健康状况评价

在现状开发利用水平下(1990年～2004年),长江流域水资源开发利用率为17.6%,按水资源开发利用率健康参考值评价为“健康”,各主要支流水系除太湖水系外,均评价为“健康”,水资源开发利用潜力较大。

预测到2030年,长江流域水资源开发利用率将达到28%,按水资源开发利用率控制标准评价为“健康”,各主要支流水系(不含太湖水系)除汉江评价为“不健康”外,均评价为“健康”。从总体上来说,流域内水资源开发利用在满足各类服务功能的同时,仍能维持较好的生态环境状况,但是局部地区供水不足、污染严重、生态环境恶化的情况仍将存在。

7 结语

上述对长江流域水资源开发利用率进行了初步研究,提出了长江流域水资源开发利用率健康参考值的分级标准。从研究成果看,现阶段长江流域水资源开发利用总体上处在合理范围,开发利用率较低,河流总体上处于健康状态,长江流域水资源开发还有较大的潜力,可以为流域经济社会的发展提供支撑和保障。

1 杨桂山,翁立达,李利锋主编.长江保护与发展报告2007[M].武汉:长江出版社,2007.

2 王国新主编.水资源学基础知识[M].北京:中国水利水电出版社,2003.

3 郭培章,宋群主编.中外流域综合治理开发案例[M].北京:中国计划出版社,2001.

4 陈家琦.可持续的水资源开发与利用[J].自然资源学报,1995,10(3):252-258.

5 冯尚友.水资源持续利用与管理导论[M].北京:科学出版社,2000.

6 左其亭,陈曦.面向可持续发展的水资源规划与管理[M].北京:中国水利水电出版社,2003.

7 水利部国际合作与科技司主编.水资源及水环境承载能力——水资源及水环境承载能力学术研讨会论文集[M].北京:中国水利水电出版社,2002.

8 侯春梅,张志强,迟秀丽.《联合国世界水资源开发报告》呼吁加强水资源综合管理[J].地球科学进展,2006,21(11):1206-12.

9 Bisw as A k.Water for sustainable Development in the 21st Century[J].Water International,1991,16(4):219-224.

10 Water,a Shared Responsibility,The United Nations World Water Development Report 2 [R/OL].http://www.unesco.org/water/wwap/wwdr2/pdf,2006-04-28.

11石虹.浅谈全球水资源态势和中国水资源环境问题[J].水土保持研究,2002,9(1):145-150.

12来海亮,汪党献,吴涤非.水资源及其开发利用综合评价指标体系[J].水科学进展,2006,17(1):95-101.

13黄涛珍.水资源可持续开发利用影响因素及机理分析[J].水电能源科学,2004,22(2):6-8.

14水利部水利水电规划设计总院,全国水资源综合规划技术工作组.全国水资源综合规划部分技术文件汇编.2004

15钟华平,王建生,徐澎波,耿雷华.地表水资源可利用量计算原则[J].水利水电技术,2004,35(2):9-11.

16王建生,钟华平,耿雷华等.水资源可利用量计算[J].水科学进展,2006,17(4):549-553.

17储德义.对地表水资源可利用量的几点认识[J].水资源研究,2004,7:25-26.

18刘昌明,陈志恺主编.中国水资源现状评价和供需发展趋势分析[M].北京:中国水利水电出版社,2001.

19 杨晓华,杨志峰,郦建强,陆桂华,金菊良.区域水资源开发利用程度综合评价的最佳逼近模型[J].系统工程理论与实践,2006,(6):120-125.

20 李朝霞.区域水资源可持续利用指标体系研究 [J].河海大学学报(自然科学版),2007,35(1):81-85.