秦文娟

(盤錦河海土木工程咨詢有限公司，遼寧 盤錦 124010)

水資源供需矛盾是當(dāng)前水資源可持續(xù)利用和保護(hù)的關(guān)鍵問題[1]。對于水資源供需分析的研究較多，尤其是近些年來，水資源承載力、水資源綜合壓力指數(shù)的概念逐步被提出[2- 5]。水資源綜合壓力指數(shù)是指通過分析水資源量和質(zhì)變化特點，建立適合于區(qū)域水資源特點的綜合壓力指數(shù)，以定量化的方式對區(qū)域水資源供需變化特點分析的方法，逐漸成為一種應(yīng)用較為普遍的方法，并在國內(nèi)一些流域尤其是水資源相對短缺的區(qū)域得到應(yīng)用[6- 14]。但水資源綜合壓力指數(shù)在遼寧地區(qū)應(yīng)用還較少，為提升遼寧地區(qū)水資源利用率，有效解決水資源供需矛盾問題，需要對水資源綜合壓力指數(shù)進(jìn)行定量分析。為此以沈陽市為實例，通過建立適合沈陽市水資源特點的水資源壓力綜合指數(shù)，對沈陽市水資源綜合壓力指數(shù)進(jìn)行定量測算。研究成果對于沈陽市水資源開發(fā)利用和保護(hù)具有重要的參考意義。

1 水資源綜合壓力指數(shù)計算方法

基于農(nóng)業(yè)、生活、工業(yè)、水生態(tài)、水資源承載能力建立沈陽市水資源綜合壓力評估指數(shù)，該指數(shù)計算方程為：

WEF=γW(Wa+Wi+We+W1+We)/Pw

(1)

式中，WEF—各指標(biāo)水足跡值，hm2；Wa—農(nóng)業(yè)用水資源量，m3；Wi—工業(yè)用水資源量，m3；WC—城鎮(zhèn)用水水資源量，m3；W1—生活用水水資源量，m3；We—生態(tài)用水資源量，m3；γw—水資源綜合壓力指數(shù)；Pw—各資源生產(chǎn)能力值。

首先需要對各水資源分區(qū)的水壓力指數(shù)進(jìn)行計算：

WEC=0.4γWφWW/PW

(2)

式中，WEC—最大水資源承載能力對應(yīng)的水資源總量，m3；ψW—水壓力系數(shù)；W—水資源總量，m3。

此外還需對各水資源分區(qū)的水生態(tài)壓力指數(shù)進(jìn)行計算：

(3)

水資源綜合壓力評估指數(shù)采用Moran指數(shù)進(jìn)行指標(biāo)聚集表征：

(4)

其中：

(5)

(6)

采用局部相關(guān)Moran指數(shù)對不同水資源計算單元的相關(guān)程度進(jìn)行綜合考慮：

(7)

式中，Ii—水資源綜合壓力指數(shù)計算值。

2 示例應(yīng)用

2.1 沈陽市各分區(qū)水資源特征

結(jié)合沈陽市7個水資源分區(qū)的水資源數(shù)據(jù)，對各分區(qū)的水資源水量情況進(jìn)行分析，結(jié)果見表1—2。

表2 沈陽市各分區(qū)地下水資源量

從水資源各分區(qū)地表水資源分布可看出，沈陽市地表水資源量呈現(xiàn)明顯的空間變化差異，西北部地表水資源量普遍低于東南部水資源量。地表水資源量的多少主要取決于降水量的空間分布，因此沈陽市各水資源分區(qū)地表水資源量的分布特點和降雨量的分布特點具有一致性。沈陽市西北部降水量多年均值一般在500～700mm，而東南部降水量多年均值一般在800～900mm之間，降水量的差異性直接影響了沈陽市地表水資源量的空間分布變化。而地表水資源開發(fā)利用率的變化直接受到供需結(jié)構(gòu)的變化影響，東南部區(qū)域城市人口居多，使得地表水資源開發(fā)利用率一般較高，而西北部水資源分區(qū)由于城市人口較少，因此其地表水資源開發(fā)利用率一般在50%左右。從沈陽市地下水資源變化特點可看出，地下水資源空間變異度較小，這主要是因為沈陽市處于平原地區(qū)，區(qū)域地下水埋深一般較大，受降水量和地表水資源量的影響較少。從地下水資源開采率分布可看出，地表水水資源率開發(fā)程度較大的區(qū)域其地下水資源開發(fā)率一般較低，而地表水資源開發(fā)利用率較大的區(qū)域其地下水資源開發(fā)利用率一般較低。

2.2 水資源壓力指數(shù)分析結(jié)果

在沈陽地區(qū)各水資源分區(qū)水資源特點分析的基礎(chǔ)上，對沈陽地區(qū)水資源壓力綜合指數(shù)進(jìn)行分析，分析結(jié)果見表3。

表3 沈陽市各水資源分區(qū)水資源壓力綜合指數(shù)分析結(jié)果

結(jié)合水資源綜合壓力指數(shù)建立方法，基于沈陽市各水資源分區(qū)的地表水和地下水資源變化特點，對沈陽市各水資源分區(qū)的水資源壓力綜合指數(shù)進(jìn)行分析。從各水資源分區(qū)水資源壓力綜合指數(shù)分析結(jié)果可看出，沈陽市各水資源分區(qū)從1965—2018年水資源壓力綜合指數(shù)總體呈現(xiàn)遞增變化，這主要是受到沈陽市供需結(jié)構(gòu)變化影響，從各年代際水資源壓力綜合指數(shù)變化可看出，1980年以前，各水資源分區(qū)水資源壓力綜合指數(shù)一般較小，這主要是因為這一時期主要是農(nóng)業(yè)用水，工業(yè)用水量相對較少，且城市人口相對較少，因此水資源壓力綜合指數(shù)變化較為穩(wěn)定。而進(jìn)入1981—1990年，隨著城市人口的增加和工業(yè)的逐步發(fā)展，各水資源分區(qū)的水資源壓力綜合指數(shù)都呈現(xiàn)遞增變化，只是遞增幅度較小，這主要是因為雖然城市人口和工業(yè)在一定程度的發(fā)展，但發(fā)展的速度還不是很快；此時水資源供需結(jié)構(gòu)還較為合理，需水量增多，供水量仍可滿足需水量增多的變化，因此這一時期水資源壓力綜合指數(shù)有所增加，但遞增幅度不高。而進(jìn)入2000年以后，從各水資源分區(qū)的水資源壓力綜合指數(shù)變化可看出，各分區(qū)水資源壓力綜合指數(shù)遞增幅度較為明顯，從1991—2010年，各水資源分區(qū)相比于1990年以前，平均遞增幅度達(dá)到2.5%左右。進(jìn)入2011年以后，由于區(qū)域調(diào)水增加的影響，區(qū)域水資源供需結(jié)構(gòu)得到不同程度的優(yōu)化和調(diào)整，沈陽市各水資源分區(qū)水資源壓力綜合指數(shù)的增幅有所放緩。從水資源壓力綜合指數(shù)空間變化可看出，和區(qū)域水資源空間分布特點具有一致性，沈陽市水資源壓力綜合指數(shù)在空間上沈陽西北部水資源綜合壓力指數(shù)最大，為0.85，空間上總體呈現(xiàn)西部向東南逐步遞減變化。

3 結(jié)論

(1)沈陽市各水資源分區(qū)從1965—2018年水資源壓力綜合指數(shù)遞增，主要是受到沈陽市供需結(jié)構(gòu)變化影響。為降低區(qū)域水資源壓力，可以對區(qū)域水資源供需結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，尤其可提高工業(yè)中水會用率，降低城市工業(yè)用水率。

(2)沈陽市水資源壓力綜合指數(shù)空間上總體呈現(xiàn)西部向東南逐步遞減變化，因此需要加快沈陽西部工業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，可將西部重工業(yè)向東南遷移，降低西部工業(yè)用水率。

(3)主要采用專家經(jīng)驗方法對水資源壓力評估指數(shù)權(quán)重進(jìn)行設(shè)定，存在主觀局限性，在以后的研究中還應(yīng)探討如何客觀設(shè)定各指標(biāo)權(quán)重。