王 偉

(江蘇省水文水資源勘測局徐州分局， 江蘇 徐州 221018)

社會經(jīng)濟迅速發(fā)展，水環(huán)境污染日益加劇，水資源短缺已成為制約很多地區(qū)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。徐州市是淮海經(jīng)濟區(qū)的中心城市，工農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展需要大量外流域調(diào)水，合理利用利用現(xiàn)有水資源顯得格外重要。水資源負(fù)載指數(shù)充分考慮了水資源系統(tǒng)自然和社會的雙重屬性，能較為科學(xué)地表征水資源利用的實際狀況[1]。因此，通過對徐州市水資源負(fù)載指數(shù)近10年變化進行研究評價，有利于該地區(qū)合理開發(fā)水資源，制定中長期生態(tài)環(huán)境保護和社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃。

1 研究區(qū)概況

徐州市位于江蘇省西北部，東經(jīng)116°22′～118°40′、北緯33°43′～34°58′之間，東西長約210 km，南北寬約140 km，土地總面積11 259 km2。徐州市位于淮河流域，分屬3個水系：故黃河水系、沂沭泗水系、濉安河水系。境內(nèi)有2個湖泊、5座中型水庫及69座小型水庫。各水系河網(wǎng)密布，河、湖、庫相互溝通，已初步形成具有防洪、除澇、供水、灌溉、降漬等功能的水利工程體系。氣候?qū)贉貛Ъ撅L(fēng)性氣候區(qū)，既受東南季風(fēng)影響，又受西北季風(fēng)控制。降水量地區(qū)分布很不均勻，空間分布呈自西北向東南遞增趨勢，年內(nèi)分配不均勻，汛期(5—9月)總降水量占全年平均降水量的60.0%～70.0%，多年平均降水量約為829 mm。多年平均水資源總量約為35.63億m3，人均擁有水資源量為424 m3，低于江蘇省平均470 m3/人的水平，僅為全國2 190m3/人的17.8%。徐州市多年平均外調(diào)水量8.07億m3，入境水量52.87億m3，出境水量為56.69億m3。一般干旱年份缺水5.70×108m3，特殊干旱年份缺水12.00×108m3，是全國40座嚴(yán)重缺水的城市之一。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1 研究方法

水資源負(fù)載指數(shù)的物理意義是區(qū)域的降水、人口和農(nóng)業(yè)灌溉面積決定水資源的需求量，利用這3個數(shù)據(jù)與水資源量之間的關(guān)系反映水資源利用程度及判斷今后水資源開發(fā)的難易程度[2]。在經(jīng)濟發(fā)達(dá)的地區(qū)，計算水資源負(fù)載指數(shù)時，通常用國內(nèi)生產(chǎn)總值替代農(nóng)業(yè)灌溉面積，能夠更準(zhǔn)確反映該地區(qū)水資源開發(fā)利用程度[3]。水資源負(fù)載指數(shù)計算公式為

(1)

式中:C為水資源負(fù)載指數(shù)；P為人口，萬人；G為國內(nèi)生產(chǎn)總值，億元；W為水資源總量，億m3；K為與降水有關(guān)的系數(shù)[4]。

(2)

式中:R為降水量，mm。

水資源負(fù)載指數(shù)分級評價見表1。

2.2 數(shù)據(jù)來源及處理

本文采用的數(shù)據(jù)主要來自于《徐州市水資源公報》(2010—2019年)和《2019年徐州市統(tǒng)計年鑒》。

表1 水資源負(fù)載指數(shù)分級評價

從中提取徐州市2009—2018年水資源總量，以及2016年徐州市各個區(qū)、縣水資源總量，從《2018年徐州市統(tǒng)計年鑒》提取徐州市各區(qū)縣GDP和常住人口總數(shù)。將上述數(shù)據(jù)整理，帶入式(1)，并將計算結(jié)果進行整理。

3 徐州市水資源負(fù)載指數(shù)時間變化與空間分布

3.1 基于時間尺度上的水資源負(fù)載指數(shù)分析

以時間為評價尺度，選取徐州市2009—2018年的水資源量、降水量、人口、GDP等相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)計算公式進行處理，計算得出負(fù)載指數(shù)見表2，徐州市負(fù)載指數(shù)及相關(guān)變量見圖1。

表2 2009—2018年徐州市水資源狀況及相關(guān)指標(biāo)

圖1 徐州市負(fù)載指數(shù)及相關(guān)變量

依據(jù)水資源負(fù)載指數(shù)分級[4]，2009—2018年徐州市水資源負(fù)載指數(shù)平均為37.22，水資源開發(fā)利用屬于Ⅰ級。水資源利用程度很高，開發(fā)潛力不大，城市需外流域調(diào)水。由水資源負(fù)載指數(shù)的計算公式易知，水資源負(fù)載指數(shù)與區(qū)域人口總量和GDP規(guī)模成正比，與降水量和水資源總量成反比[1]。徐州市人口10年間的共計增長為12.01萬人，年均增長率為0.14%。徐州經(jīng)濟在2009—2018年間呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢，年均增長率約為10.95%。水資源總量年際變化較大，年徑流Cv值為0.8左右。豐水年時徐州市水資源量可達(dá)50多億m3；而枯水年時，水資源量僅為20多億m3。

結(jié)合表2和圖1可以看出，2009—2013年水資源負(fù)載指數(shù)逐年增加在2013年達(dá)到峰值，其中我們可以看到水資源總量變化不大，常住人口較2009年有所下降，而GDP的規(guī)模在這幾年卻以每年13.83%的速度迅速發(fā)展，因此導(dǎo)致水資源負(fù)載指數(shù)快速上升。隨著最嚴(yán)格水管理制度得到貫徹執(zhí)行，地下水的開采受到嚴(yán)格控制，調(diào)水翻水工程的用越來越大：一是翻引長江水入駱馬湖，二是經(jīng)沙集翻水站翻引洪澤湖水入駱馬湖，還可向房亭河流域供水。水資源總量有向上曲折發(fā)展的趨勢，徐州市年降水量變化特征(1950—2018年)見圖2，由圖2可知，近10年徐州市年降水量略低于歷年平均降水量。水資源總量有所增加，降水量基本平穩(wěn)，所以我們可以看出政府不斷加大對水資源管理的力度，對保護水資源起到了極為重要的作用。與此同時，徐州市GDP的增長速度為8.14%，其增速有所下降，常住人口也在緩慢增加。因此，徐州市水資源負(fù)載指數(shù)一直居高不下，除與自身水資源總量、人口有關(guān)，更主要的是與社會經(jīng)濟的發(fā)展有直接關(guān)系。

圖2 徐州市年降水量變化特征(1950—2018年)

3.2 基于空間尺度上的水資源負(fù)載指數(shù)分析

基于空間尺度上，將徐州市劃分為6個評價單元(城區(qū)包含云龍區(qū)、鼓樓區(qū)、泉山區(qū)、銅山區(qū)和賈汪區(qū))，分析徐州市各區(qū)域水資源利用程度和開發(fā)潛力的區(qū)域差異(以2018年為例)。各評價單元的主要指標(biāo)和水資源潛力評價結(jié)果見表3。2018年徐州市各區(qū)域負(fù)載指數(shù)空間分布見圖3。

圖3 2018年徐州市各區(qū)域負(fù)載指數(shù)空間分布

在空間尺度上，各個分區(qū)的水資源負(fù)載指數(shù)均超過10，水資源利用程度極高，屬于Ⅰ級。其中，城區(qū)開采地下水尤其巖溶水時間較長，且開采井分布集中，在長期大量開采地下水過程中，已明顯地出現(xiàn)了地下水位持續(xù)下降。區(qū)域面積大，水資源量少，經(jīng)濟發(fā)展程度高，致使其水資源負(fù)載指數(shù)達(dá)到52.93，為全市最高。豐縣、睢寧縣的水資源負(fù)載指數(shù)分別為16.52、18.56，各區(qū)域差別較大。2018年徐州市各區(qū)縣C值及降水量見圖4。

圖4 2018年徐州市各區(qū)縣C值及降水量

表3 2018年徐州市城區(qū)、縣水資源狀況及相關(guān)指標(biāo)

豐沛地區(qū)與睢寧縣水資源負(fù)載指數(shù)平均為19.71，明顯低于城區(qū)52.93和新沂市、邳州市。根據(jù)往年的《徐州市水資源公報》統(tǒng)計數(shù)據(jù)，豐沛地區(qū)2018年降水量較往年有大幅提升，且該地區(qū)的可利用地下水主要為淺層孔隙地下水，其總量短期內(nèi)受降水的影響較大。結(jié)合表3和圖4，豐沛、睢寧地區(qū)人口與城區(qū)及邳州市差距不大，但經(jīng)濟方面還有一定差距，因此其水資源負(fù)載指數(shù)要較其他地區(qū)要低。2018年新沂市受降水量影響，其地下水資源量主要是淺層孔隙地下水，所以水資源總量明顯低于豐沛、邳州地區(qū)水資源量，其水資源負(fù)載指數(shù)也相應(yīng)較高。

4 結(jié) 語

(1)徐州市水資源負(fù)載指數(shù)多年平均為37.22，開發(fā)利用程度極高，開發(fā)利用潛力極小，各個分區(qū)水資源負(fù)載指數(shù)差異明顯且均需外來調(diào)水，水資源自然供給不能滿足人口增長和社會經(jīng)濟發(fā)展的需求。徐州市入境水量豐富，但是自身利用率不高，大中型水庫較少，水庫、河道庫容較小，蓄水能力差。因此，提高入境水利用率，修繕河湖水庫，增加其蓄水能力，將會有利于緩解該地區(qū)水資源供需矛盾。

(2)降水量是區(qū)域水資源量的主要補給源，對降水的開發(fā)利用程度直接影響區(qū)域水資源可利用量。降水在時空分布不均，豐水時大量洪水排泄廢棄；干旱時又蓄水有限，供水困難。加大對雨水資源的開發(fā)利用(如雨洪利用)，做好區(qū)域水資源協(xié)調(diào)和合理配置已成為當(dāng)務(wù)之急。

(3)隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展、人口數(shù)量不斷增加，徐州市水資源的供需矛盾將會更加突出。為此，要實現(xiàn)徐州市社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，一方面提高現(xiàn)有調(diào)水工程水資源的綜合利用效率；其次，水利主管部門應(yīng)加強沿河、湖、庫沿線居民生活及工廠生產(chǎn)排水管理，改善河、湖、庫水質(zhì)，提高水資源質(zhì)量；最后，提高污水處理能力及污廢水重復(fù)利用率，增加水資源開發(fā)利用效率。