粵西地區(qū)多水源- 多用戶復(fù)雜體系水資源承載力研究

劉建梅，徐輝榮，徐洪軍，謝麗莉，劉 宇，鄺韻琪

(廣東省水利電力規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510635)

1 研究區(qū)概況

粵西地區(qū)水資源配置研究區(qū)域主要包括湛江、茂名、陽(yáng)江、云浮四市，位于廣東省西部，國(guó)土面積4.04萬(wàn)km2，占廣東省總面積22.5%。區(qū)域整體地勢(shì)北高南低，諸河大體自北向南入海，區(qū)域最高點(diǎn)為漠陽(yáng)江與鑒江分水嶺的鵝凰嶂，海拔高程1337m。四市共轄23個(gè)縣(市、區(qū))，2018年常住人口1873萬(wàn)人，占廣東省總?cè)丝?6.5%，城鎮(zhèn)化率44.2%；生產(chǎn)總值(GDP)8299億元，占廣東省的8.2%；耕地面積為1421萬(wàn)畝，占全省耕地面積的36%。

區(qū)域人均水資源量少，開(kāi)發(fā)利用程度較高，水資源供需矛盾突出?；浳鞯貐^(qū)多年平均降雨量介于1200～3000mm之間，其中云浮市、湛江市多年平均年降雨量分別為1520、1550mm，是我省年降雨量最低的兩個(gè)地級(jí)市，包含了我省降水、年徑流深“三高六低”地區(qū)里面的兩個(gè)低值區(qū)，分別為粵西雷州半島低值區(qū)、西江下游河谷地區(qū)。湛江市人均水資源量?jī)H為1270m3，茂名市為1840m3，屬于中度缺水城市。湛江、茂名、云浮的水資源開(kāi)發(fā)利用率分別達(dá)到29.4%、23.7%、21.3%，整體處于較高水平。區(qū)域內(nèi)集雨面積1000km2以上的河流共7條，其中最大的河流為鑒江，現(xiàn)狀開(kāi)發(fā)利用率27.8%，開(kāi)發(fā)利用率最高的是九洲江，達(dá)到49.3%，超過(guò)國(guó)際公認(rèn)的40%警戒線。研究區(qū)河流水系河短源淺，水資源短缺且地形條件受限，水庫(kù)調(diào)蓄能力不高，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)旱災(zāi)頻發(fā)，資源性缺水問(wèn)題長(zhǎng)期存在。

研究區(qū)四市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略地位優(yōu)越?；浳餮睾Ｕ拷?、茂名、陽(yáng)江三市岸線、土地、海洋、旅游等資源豐富，具有環(huán)境容量大、生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)、人口承載力較高、開(kāi)發(fā)密度低、區(qū)域海陸兼?zhèn)洹⒌乩砦恢脙?yōu)越等特點(diǎn)，已列入我國(guó)區(qū)域發(fā)展總體戰(zhàn)略的環(huán)北部灣城市群，是我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略中唯一的沿海區(qū)域，同時(shí)是我國(guó)與東盟國(guó)家海上陸地均有連接的獨(dú)特區(qū)域，是廣東省“一核一帶一區(qū)”發(fā)展格局的西翼，戰(zhàn)略地位突出。云浮市位于粵北城鎮(zhèn)群培育區(qū)和粵西城鎮(zhèn)群交界，是珠三角與粵西北、大西南乃至東盟地區(qū)溝通聯(lián)系的咽喉與要塞，是珠江—西江經(jīng)濟(jì)帶、粵桂黔高鐵經(jīng)濟(jì)帶的重要節(jié)點(diǎn)城市，是廣佛肇清云韶經(jīng)濟(jì)圈一體化發(fā)展的重要組成部分[1- 2]。

2 粵西地區(qū)水資源承載力分析技術(shù)路線及方法

2.1 粵西地區(qū)規(guī)劃供水水源工程布局

根據(jù)湛江、茂名、陽(yáng)江、云浮市供水工程現(xiàn)狀及規(guī)劃，結(jié)合本地水資源特點(diǎn)及2035年需求分布，擬定規(guī)劃供水布局。充分利用水庫(kù)調(diào)蓄，引提補(bǔ)水，形成“蓄引提結(jié)合、長(zhǎng)藤結(jié)瓜”的多水源-多用戶交叉互補(bǔ)的粵西地區(qū)供水保障體系。湛江市以九洲江、鑒江、南渡河為主水源形成九洲江及雷州半島供水系統(tǒng)，分為九洲江供水區(qū)、鑒江供水區(qū)和南渡河及南部供水區(qū)。茂名市以鑒江、儒洞河、黃華江為主水源形成鑒江及沿海諸河供水系統(tǒng)，懷鄉(xiāng)引水工程將西江上游黃華江水源引至鑒江上游供信宜用水，因此茂名市分為鑒江供水區(qū)、沿海供水區(qū)和西江-鑒江聯(lián)合供水區(qū)。陽(yáng)江市以漠陽(yáng)江、儒洞河等為主水源形成漠陽(yáng)江及沿海諸河供水系統(tǒng)，分為漠陽(yáng)江供水區(qū)和沿海供水區(qū)。云浮市沿西江分布，以西江為主要水源形成西江供水系統(tǒng)，分為西江供水區(qū)、羅定江供水區(qū)、新興江供水區(qū)。詳見(jiàn)表1。

表1 粵西地區(qū)規(guī)劃供水布局

圖1 研究區(qū)多年平均降雨量、徑流深情況示意圖

2.2 研究區(qū)水源-用戶供需關(guān)系梳理

對(duì)研究區(qū)的水源-用戶建立拓樸關(guān)系圖，將水源(九洲江、南渡河、鑒江、漠陽(yáng)江、羅定江、新興江等主要河流水系)、各主要供水工程(含大中型及重要小型蓄水工程136座、主要引提調(diào)水工程68座、分散概化工程等)、取水口及各用水戶(含城鄉(xiāng)供水、灌溉、生態(tài)等269個(gè))概化為節(jié)點(diǎn)，形成“水資源配置網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)圖”(如圖2所示)。

圖2 研究區(qū)水資源配置網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)示意圖

2.3 模型構(gòu)建

建模平臺(tái)選用MIKE BASIN[3]，該軟件相較于其他水資源配置模型具有計(jì)算速度快、建模相對(duì)容易、伸縮性好、普適性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)計(jì)算方法中，區(qū)域水資源配置分區(qū)概化造成的水源與用戶不匹配，從而導(dǎo)致的可供水量偏大、無(wú)法客觀反應(yīng)缺水狀況等問(wèn)題。在多水源-多用戶交叉運(yùn)行的復(fù)雜供水體系水資源配置中具有很大的優(yōu)勢(shì)，對(duì)多水源用戶設(shè)置供水水源的優(yōu)先次序，對(duì)多用戶的水源設(shè)置不同用戶的優(yōu)先次序，從而對(duì)區(qū)域的水資源配置起到聯(lián)合調(diào)度的基本方案，目前應(yīng)用在國(guó)內(nèi)很多區(qū)域水資源配置中[4- 9]。

2.4 承載力模擬

本研究主要采用系統(tǒng)分析法[3，10]，基于區(qū)域水資源與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展布局時(shí)空匹配情況，模擬該區(qū)域水資源承載力。采用現(xiàn)狀基準(zhǔn)年2018年，對(duì)水源工程、輸水工程有關(guān)參數(shù)進(jìn)行率定及驗(yàn)證。各灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉保證率按照原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用75%～90%，生活工業(yè)保證率按97%。來(lái)水序列分析采用1956—2016年實(shí)測(cè)水文資料，需水預(yù)測(cè)基于用水總量紅線指標(biāo)約束下的社會(huì)發(fā)展情況，參考相關(guān)區(qū)域發(fā)展規(guī)劃、城市總體規(guī)劃以及工業(yè)園區(qū)建設(shè)現(xiàn)狀及規(guī)劃等，在“節(jié)水優(yōu)先、生態(tài)優(yōu)先”前提下，預(yù)測(cè)研究區(qū)需水量及其空間分布，模擬2035年粵西地區(qū)的水資源承載力?；浳鞯貐^(qū)水資源承載力分析技術(shù)路線如圖3所示。

圖3 研究區(qū)水資源配置模型構(gòu)建技術(shù)路線

3 粵西地區(qū)2035年水資源承載力分析

充分考慮現(xiàn)狀工程的供水能力、挖潛及規(guī)劃供水工程的供水能力，在2035年的需水條件下，粵西地區(qū)四市規(guī)劃供水體系多年平均總需水量88.8億m3，可供水量74.2億m3，總?cè)彼?4.6億m3，缺水率16.5%。各市供水分區(qū)2035年供需平衡情況見(jiàn)表2。

表2 研究區(qū)2035年各供水片區(qū)供需平衡成果表 單位：億m3

湛江市2035年多年平均需水量為30.5億m3，可供水量為23.3億m3，多年平均缺水量為7.2億m3，缺水率23.5%，缺水區(qū)域主要分布在九洲江供水區(qū)、南渡河及南部供水區(qū)。九洲江是湛江雷州半島重要水源，由鶴地水庫(kù)調(diào)蓄保障九洲江生態(tài)流量和承擔(dān)雷州青年運(yùn)河灌區(qū)146.6萬(wàn)畝灌溉任務(wù)，可供水量極其有限，九洲江下游生態(tài)控制斷面缸瓦窯的生態(tài)基流月保證率為84%。南渡河及以南區(qū)域是我省水資源最為貧乏的區(qū)域之一，資源性缺水導(dǎo)致地表可供水量微乎其微，長(zhǎng)期開(kāi)采深層地下水彌補(bǔ)供水不足，但光熱資源豐富，農(nóng)業(yè)發(fā)展?jié)摿Υ蟆６嗄陙?lái)地下水局部超采嚴(yán)重、深層地下水開(kāi)采量大，需盡快退減。因此，湛江市作為省域副中心城市及粵西沿海經(jīng)濟(jì)帶重要增長(zhǎng)極，社會(huì)經(jīng)濟(jì)保持較快發(fā)展的同時(shí)，水資源供需矛盾將進(jìn)一步加劇。

茂名市2035年多年平均需水量為29.6億m3，可供水量為24.3億m3，多年平均缺水量為5.2億m3，缺水率17.7%。缺水問(wèn)題比較突出的是鑒江供水區(qū)及沿海供水區(qū)，主要是市轄區(qū)的茂南區(qū)、電白區(qū)。鑒江供水區(qū)水源主要來(lái)自高州水庫(kù)和鑒江梯級(jí)，除城鄉(xiāng)供水外，還需保障高州灌區(qū)118萬(wàn)畝的農(nóng)田灌溉，灌溉任務(wù)較重，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)進(jìn)一步發(fā)展，鑒江供水區(qū)生活工業(yè)需水逐步增加，供需矛盾逐漸凸顯。沿海供水區(qū)水源均為沿海小河，資源性缺水嚴(yán)重，通過(guò)實(shí)施水東灣引羅工程、濱海新區(qū)供水工程，提高本地資源開(kāi)發(fā)利用率。農(nóng)業(yè)灌溉及河道生態(tài)用水均存在被擠占現(xiàn)象，加上近年茂名市人口增加快、產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)明顯，亟需尋找外調(diào)水源支撐區(qū)域發(fā)展。西江-鑒江聯(lián)合供水區(qū)的信宜市缺水比例超過(guò)10%，但總?cè)彼坎淮螅赏ㄟ^(guò)加大節(jié)水力度、恢復(fù)信宜懷鄉(xiāng)引水工程設(shè)計(jì)規(guī)模、適度加大區(qū)域內(nèi)水資源開(kāi)發(fā)力度，并在分散地區(qū)輔以一定的地下水，滿足信宜市用水需求。

陽(yáng)江市2035年多年平均需水量為14.4億m3，可供水量為13.5億m3，多年平均缺水量為1億m3，缺水率6.8%。缺水區(qū)域主要分布在沿海，以陽(yáng)西縣缺水情況最為突出。陽(yáng)西縣主要供水水源為儒洞河、豐頭河等，河流短淺，水資源利用條件較差，區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)灌溉任務(wù)較重。

云浮市2035年多年平均需水量為14.3億m3，可供水量為13.1億m3，多年平均缺水量為1.2億m3，缺水率8.6%。云浮市缺水區(qū)域主要在云安區(qū)和羅定市，位于羅定江中上游或漠陽(yáng)江上游，集雨面積小，地勢(shì)較高。羅定市及周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)由羅定江上游引水入金銀河水庫(kù)供水，人口較為集中且隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，缺水矛盾將日益突出。

4 結(jié)論

(1)研究區(qū)地處環(huán)北部灣城市群，是廣東省“一核一帶一區(qū)”發(fā)展新格局的重要經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)極。區(qū)域內(nèi)工業(yè)生活擠占農(nóng)業(yè)、河道生態(tài)用水等現(xiàn)象日益凸顯，退減超采地下水、深層地下水，優(yōu)先保障農(nóng)業(yè)、河道生態(tài)用水后，粵西地區(qū)水資源承載力無(wú)法滿足區(qū)域2035年社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，亟需解決資源性缺水問(wèn)題。

(2)研究區(qū)是廣東省重要的糧食生產(chǎn)基地、果蔬生產(chǎn)集中地以及茶葉、藥材、花卉等熱帶、亞熱帶特色農(nóng)業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)區(qū)域，有限的水資源肩負(fù)省內(nèi)兩大灌區(qū)雷州青年運(yùn)河灌區(qū)、高州灌區(qū)的灌溉保障，以占全省20.4%的水資源量支撐36%的耕地、近30%的稻谷產(chǎn)量，農(nóng)業(yè)需水量大，資源性缺水問(wèn)題導(dǎo)致旱災(zāi)頻發(fā)，嚴(yán)重影響粵西地區(qū)農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)。

(3)利用MIKE BASIN平臺(tái)構(gòu)建粵西地區(qū)水資源配置模型，基于研究區(qū)水源-用戶空間拓?fù)潢P(guān)系，可以減少傳統(tǒng)水資源配置方法分區(qū)工程打捆概化計(jì)算導(dǎo)致的誤差。還可以隨著工作深度的要求，繼續(xù)細(xì)化水源工程與用戶以利于工程項(xiàng)目不同設(shè)計(jì)階段成果銜接，具有可拓展、效率高、設(shè)計(jì)成果可積累、易傳承等優(yōu)勢(shì)，可作為區(qū)域水資源配置工程前期工作的有力工具之一。

(4)針對(duì)區(qū)域2035年水資源承載力不足問(wèn)題，有必要進(jìn)一步深入剖析并研究對(duì)策，利用跨流域調(diào)水、區(qū)域水資源優(yōu)化配置、建立水資源管控體系等措施[11]，從“控需”和“優(yōu)配”兩個(gè)途徑逐步提高水資源承載力[12]，促進(jìn)水資源時(shí)空調(diào)配與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展布局均衡。