牛明慧，程 龍，2，茍耀峰，盧錕明，張高鋒

(1. 中國電建集團西北勘測設(shè)計研究院有限公司，西安 710065;2. 黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展研究中心，西安 710065)

0 前 言

水資源是區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展不可或缺的重要資源，也是可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略資源[1]。隨著人類活動影響和社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，城鄉(xiāng)生活、工業(yè)、建筑業(yè)、生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)等用水迅速增加，水資源供需矛盾更加突出，水資源短缺成為社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的制約因素[2-4]。水資源需求預(yù)測、可供水量復(fù)核、供需分析等研究變得尤為重要，可為地區(qū)科學(xué)合理的制定水資源配置方案提供有力支撐，對實現(xiàn)水資源可持續(xù)開發(fā)利用具有重要戰(zhàn)略意義[5-7]。

古城區(qū)位于云南省麗江市中部，境內(nèi)山巒疊嶂，群峰簇聚，地勢西北高、東南低。區(qū)域內(nèi)水資源以地表水為主，主要由河流及降水補給，年內(nèi)年際分布不均，且水資源調(diào)配能力薄弱，旱澇災(zāi)害頻發(fā)。此外，區(qū)域內(nèi)水資源利用效率不高，加劇了水資源供需矛盾。本文對古城區(qū)水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀進行分析，并結(jié)合未來經(jīng)濟社會發(fā)展要求，進行水資源供需預(yù)測及平衡分析，以期為古城區(qū)未來水資源綜合開發(fā)利用保護和水源合理配置提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

古城區(qū)地理位置介于東經(jīng)100°10′～0°28′，北緯26°35′～27°10′之間，總面積1 255.4 km2[8]。地處滇西橫斷山縱谷區(qū)東北部，海拔在2 360.00～3 000.00 m，屬低緯度高原季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫12.6 ℃，年降水量750～1 200 mm，5—10月為雨季，降水量占全年的94%，11月至次年4月為旱季，降水量占全年的6%。2019年末，常住人口22.18萬人，其中城鎮(zhèn)人口17.78萬，農(nóng)村人口4.4萬，城鎮(zhèn)化率80.14%；旅游人口3 515.2萬人次；地區(qū)生產(chǎn)總值172.5億元，其中第三產(chǎn)業(yè)127.8億元，是當(dāng)?shù)氐闹еa(chǎn)業(yè)；耕地面積7 760 hm2，以旱地為主，有效灌溉面積4 267 hm2，主要種植作物為玉米、小麥、烤煙、豆類、蔬菜等。古城區(qū)北靠玉龍雪山，境內(nèi)有世界文化遺產(chǎn)麗江古城等世界知名景點，旅游業(yè)較發(fā)達，是麗江市政治、經(jīng)濟、文化交流中心。

2 古城區(qū)水資源及其開發(fā)利用現(xiàn)狀

古城區(qū)多年平均水資源量5.59億m3，其中地下水資源量約1.60億m3，產(chǎn)水系數(shù)0.38，產(chǎn)水模數(shù)41.72萬m3/(km2·a)。按2019年人口計算，人均占有水量2 520 m3/人，低于全國平均值，僅為麗江市人均水資源量的42%。

截至2019年底，古城區(qū)已建1座中型水庫，即團山水庫；2座小(1)型水庫，即清溪水庫和中濟水庫；7座小(2)型水庫，2 524個小塘壩或小水窖，此外還有28處引水工程、33處提水工程。水利工程設(shè)計供水能力12 551萬m3，其中蓄水工程2 112萬m3，占16.8%；引水工程9 200萬m3，占73.3%；提水工程605萬m3，占4.8%；水井工程150萬m3，占1.2%；其他水源357萬m3，占2.8%。

2019年古城區(qū)總供水量1.195億m3，其中地表水1.144億m3，地下水0.015億m3，其他水源供水量0.0357億m3，人均水資源開發(fā)量僅為538 m3；總用水量1.195億m3，其中生產(chǎn)用水0.8585億m3，生活用水0.075 5億m3，生態(tài)環(huán)境用水0.261 2億m3；耗水量0.815 8億m3，綜合耗水率66.3%。

3 古城區(qū)水資源開發(fā)利用存在的問題

(1) 水資源時空分布不均

古城區(qū)水資源以地表水為主，主要由漾弓江、黑白水河、文化河和龍山河及降水補給，河流天然徑流量春季占9.78%，夏季占64.9%，秋季占24.25%，冬季占1.06%。水量多集中在7—10月，約占全年的75%～85%，年際變化系數(shù)更是達高達6.58。而用水對象為農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活、景觀和綠化等，農(nóng)業(yè)用水集中在4—6月，其他用水過程相對均勻，造成地表水來水量和用水量在時空分布上不匹配。區(qū)域內(nèi)水資源年內(nèi)年際變化大，又缺少蓄水工程，形成用時無降雨、降雨大時蓄不住局面，汛期常發(fā)生洪澇災(zāi)害，存在工程性缺水問題。

(2) 用水效率有待提高

古城區(qū)現(xiàn)狀水資源利用存在浪費現(xiàn)象。農(nóng)業(yè)大水漫灌仍然存在，現(xiàn)狀灌溉水利用系數(shù)為0.5157，低于全國平均水平0.559；現(xiàn)狀節(jié)水灌溉面積占有效灌溉面積的30%，占比較低。工業(yè)用水新設(shè)備和節(jié)水新技術(shù)研發(fā)和推廣力度不夠，工業(yè)用水重復(fù)利用率不足85%，低于云南省節(jié)水行動實施方案中要求的91%。服務(wù)業(yè)方面，旅游業(yè)是本區(qū)的支柱型產(chǎn)業(yè)，相應(yīng)住宿、餐飲、衛(wèi)生等需水量較大，賓館和餐館等節(jié)水設(shè)施配套不齊全，存在浪費現(xiàn)象。

(3) 水資源供需矛盾日益凸顯

現(xiàn)狀年古城區(qū)P=95%代表年河道外需水量10 462萬m3，供水量8 797萬m3，缺水量1 665萬m3，缺水率15.9%，屬于中度缺水。隨著古城區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展，越來越多大型工業(yè)、企業(yè)逐步落戶于工業(yè)園區(qū)，且古城區(qū)是全國有名的旅游城市，旅游人口較多，水資源緊缺嚴重制約著工業(yè)、旅游業(yè)用水，限制著工業(yè)、旅游業(yè)的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善。隨著時間推移，經(jīng)濟快速發(fā)展，生活水平逐步提高，水資源需求進一步增加，水資源供需矛盾逐步加劇。

4 水資源供需預(yù)測及平衡分析

4.1 古城區(qū)用水趨勢分析

古城區(qū)正處于進一步加快開發(fā)開放，實現(xiàn)科學(xué)發(fā)展、和諧發(fā)展、率先發(fā)展的關(guān)鍵時期，對水資源保護與開發(fā)利用工作提出了新的、更高的要求。合理開發(fā)利用水資源，必須以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，堅持人與自然和諧共處，防洪抗旱與開源節(jié)流并舉，水環(huán)境保護與生態(tài)修復(fù)并重，統(tǒng)籌城鄉(xiāng)水利發(fā)展和生產(chǎn)、生活、生態(tài)用水需求，著力解決水資源的制度建設(shè)。

古城區(qū)按照麗江市的總體部署，建設(shè)了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟園區(qū)和國際空港經(jīng)濟園區(qū)。隨著新型工業(yè)化進程不斷深入，各種資源需求量不斷提高，尤其是水資源需求量的增加，使區(qū)域水資源短缺問題進一步凸顯，影響了社會經(jīng)濟發(fā)展、改善生態(tài)的步伐。

隨著古城區(qū)人口增加、人民生活水平提高和旅游業(yè)的發(fā)展，生活需水量將呈現(xiàn)逐年增加趨勢；隨著高效節(jié)水灌溉面積增加、農(nóng)業(yè)節(jié)水水平提高和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，農(nóng)業(yè)需水量將呈現(xiàn)逐年降低的趨勢；隨著工業(yè)規(guī)模擴大，工業(yè)需水量將呈現(xiàn)逐年增加趨勢；隨著生態(tài)環(huán)境改善的需要，生態(tài)環(huán)境需水量將呈現(xiàn)逐年增加趨勢?？傮w來看，雖然農(nóng)業(yè)需水因節(jié)水措施的實施有所減少，但其他行業(yè)用水需求仍將不斷增加，總用水需求將呈增長的趨勢。因此，亟需進行古城區(qū)水資源供需平衡分析，為加快水資源合理開發(fā)利用提供科學(xué)支撐。

4.2 古城區(qū)需水量預(yù)測

本次研究需水量主要采用定額法和趨勢法進行預(yù)測，按下式計算：

W(總，n)=∑W(i, n)

(1)

W(i, n)=P(i, n)×Di

(2)

P(i, n)=P(i, 0)(1+ai)n

(3)

公式(1)～(3)中：W(總，n)為預(yù)測的區(qū)域需水總量，萬m3；W(i, n)為i用水行業(yè)預(yù)測的需水量，萬m3；P(i, n)為i用水行業(yè)預(yù)測的社會經(jīng)濟指標；P(i, 0)為i用水行業(yè)現(xiàn)狀社會經(jīng)濟指標；ai為i用水行業(yè)指標年均增長率，%；n為預(yù)測年限。

社會經(jīng)濟指標綜合分析歷年各指標變化、發(fā)展趨勢等進行預(yù)測，用水定額結(jié)合現(xiàn)狀用水實際、用水趨勢和行業(yè)用水標準確定。用水行業(yè)包括城鎮(zhèn)生活、農(nóng)村生活、工業(yè)、建筑業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)、河道外生態(tài)和農(nóng)業(yè)。

(1) 城鎮(zhèn)生活需水

城鎮(zhèn)生活需水包括常住人口需水和旅游人口需水，采用趨勢法和定額法預(yù)測。經(jīng)計算，2035年常住人口26.84萬人，城鎮(zhèn)化率85%，城鎮(zhèn)人口22.82萬人，用水定額110 L/(人·d)；旅游人口6 583.9萬人次，折算為常住人口為27.06萬人，用水定額105 L/(人·d)?？紤]管網(wǎng)漏損和水廠自用后，城鎮(zhèn)生活需水量2 385萬m3。

(2) 農(nóng)村生活需水

農(nóng)村生活需水包括農(nóng)村居民生活需水和牲畜需水，采用趨勢法和定額法計算。經(jīng)計算，2035年農(nóng)村人口4.03萬人，用水定額70 L/(人·d)；大牲畜1.37萬頭，定額50 L/(人·d)；小牲畜11.22萬頭，定額20 L/(人·d)?？紤]漏損后需水量262萬m3。

(3) 工業(yè)需水

工業(yè)需水預(yù)測比較復(fù)雜，涉及區(qū)域工業(yè)發(fā)展布局、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、生產(chǎn)技術(shù)改進等諸多因素。常用的工業(yè)需水預(yù)測方法有：趨勢法、定額法、分行業(yè)預(yù)測法、綜合用地指標法及系統(tǒng)動力學(xué)法等[5]。本次研究工業(yè)需水包括一般工業(yè)需水和工業(yè)園區(qū)需水。一般工業(yè)需水采用趨勢法和定額法計算，工業(yè)園區(qū)需水采用綜合用地指標法預(yù)測。經(jīng)預(yù)測，2035年一般工業(yè)增加值為13.3億元，用水定額為30 m3/萬元，需水量668萬m3；3片工業(yè)園區(qū)需水量為2 666萬m3。2035年工業(yè)需水總量為3 334萬m3。

(4) 建筑業(yè)需水

建筑業(yè)需水采用趨勢法和定額法預(yù)測。經(jīng)預(yù)測，2035年建筑業(yè)增加值為35.9億元，用水定額12 m3/萬元，考慮損失后需水量501萬m3。

(5) 第三產(chǎn)業(yè)需水

第三產(chǎn)業(yè)需水采用趨勢法和定額法預(yù)測。根據(jù)古城區(qū)國民經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃，結(jié)合產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，2035年三次產(chǎn)業(yè)占比為3.0∶23.1∶73.9。2035年第三產(chǎn)業(yè)增加值405.6億元，用水定額12 m3/萬元，考慮損失后需水量5 942萬m3。

(6) 河道外生態(tài)環(huán)境需水

河道外生態(tài)環(huán)境需水主要包括城鎮(zhèn)綠化和環(huán)衛(wèi)用水，本次研究采用人均定額法預(yù)測。隨著城鎮(zhèn)化率提高和旅游業(yè)發(fā)展，生態(tài)環(huán)境用水要求越來越高，2035年公共環(huán)境用水定額為55 L/(人·d)，結(jié)合城鎮(zhèn)人口預(yù)測成果，河道外生態(tài)需水量1 111萬m3。

(7) 農(nóng)業(yè)需水

農(nóng)業(yè)需水采用定額法預(yù)測。根據(jù)農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃及行業(yè)用水定額標準，確定2035年灌溉面積、種植結(jié)構(gòu)、灌溉制度、灌溉定額、灌溉水利用系數(shù)等，采用農(nóng)業(yè)綜合灌溉定額與灌溉面積的乘積預(yù)測不同頻率的農(nóng)業(yè)需水量。經(jīng)計算，2035年農(nóng)業(yè)多年平均需水量2 094萬m3，P=75%代表年需水量2 355萬m3，P=95%代表年需水量2 667萬m3。

(8) 需水總量

經(jīng)各行業(yè)需水預(yù)測，2035年多年平均需水量15 630萬m3，P=75%代表年需水量15 891萬m3，P=95%代表年需水量16 203萬m3。各用水行業(yè)需水量預(yù)測結(jié)果見表1。

表1 古城區(qū)河道外需水量預(yù)測成果 /萬m3

4.3 古城區(qū)可供水量預(yù)測

供水預(yù)測是區(qū)域水資源供需平衡分析的前提與依據(jù)，以現(xiàn)有供水設(shè)施為基礎(chǔ)，不同保證率情況下，考慮需水要求，對規(guī)劃水平年水源工程可供水量的預(yù)先測定[9-10]。

(1) 基準年可供水量

以2019年古城區(qū)供水設(shè)施調(diào)查為基準，可供水量計算時中型水庫采用典型年法調(diào)節(jié)計算，小型水庫和塘壩采用復(fù)蓄系數(shù)法計算，引提水工程根據(jù)引提水流量計算，地下水根據(jù)區(qū)域可開采量及近年利用情況綜合分析計算，其他水源根據(jù)現(xiàn)狀工程規(guī)模及利用情況計算。經(jīng)計算，古城區(qū)現(xiàn)狀多年平均可供水量9 289萬m3，其中地表水水源8 782萬m3，地下水水源150萬m3，其他水源357萬m3?，F(xiàn)狀年河道外可供水量見表2。

表2 古城區(qū)現(xiàn)狀年河道外可供水量 /萬m3

(2) 規(guī)劃新增可供水量

規(guī)劃新增可供水量主要依據(jù)《麗江市水資源綜合規(guī)劃》《麗江壩區(qū)水資源綜合規(guī)劃》《麗江市古城區(qū)地下水利用與保護規(guī)劃》[11-13]規(guī)劃的工程及要求確定，隨著地表水源工程增加，多年平均可供水量增加3 413萬m3；為保護地下水資源，逐漸減少地下水開采量，壓減地下水50萬m3；通過加大非常規(guī)水資源利用，其他水源可供水量增加270萬m3。古城區(qū)河道外新增可供水量見表3。

表3 古城區(qū)河道外新增可供水量 /萬m3

(3) 2035年可供水量

規(guī)劃年2035年可供水量為現(xiàn)狀可供水量扣除擠占河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境用水后加新增水源工程可供水量。多年平均可供水量12 922萬m3，其中地表水12 195萬m3，地下水100萬m3，其他水源627萬m3。古城區(qū)2035年河道外可供水量見表4。

表4 古城區(qū)2035年河道外可供水量 /萬m3

4.4 水資源供需平衡分析

水資源供需平衡分析應(yīng)遵循“先節(jié)水后調(diào)水、流域和區(qū)域相結(jié)合、綜合利用和保護相結(jié)合”的原則，通過各種措施提高生活、生產(chǎn)和生態(tài)水量的有效利用程度，對區(qū)域水資源合理開發(fā)利用具有重要意義[14-16]。

古城區(qū)各行業(yè)需水預(yù)測時，已充分考慮節(jié)水措施，結(jié)合區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)布局、使用新工藝和新設(shè)備、推廣節(jié)水器具等諸多因素，擬定工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)等節(jié)水用水定額，并通過實施管網(wǎng)改造降低供水管網(wǎng)漏損，提高水資源利用效率。工業(yè)用水定額由現(xiàn)狀年的50 m3/萬元降低為30 m3/萬元。農(nóng)業(yè)多年平均、P=75%、P=95%綜合用水定額由現(xiàn)狀年的219、246、281 m3/畝降低為210、236、267 m3/畝，高效節(jié)水灌溉面積占比由31%提高到60%，灌溉水利用系數(shù)由0.52提高到0.7。建筑業(yè)用水定額由20 m3/萬元降低為12 m3/萬元。城市供水管網(wǎng)漏損由現(xiàn)狀年的19%降低為9%，農(nóng)村供水管網(wǎng)漏損由25%降低為15%。

按照資源統(tǒng)管、區(qū)域協(xié)調(diào)、城鄉(xiāng)統(tǒng)配、突出重點的水資源配置方針，遵循近水近用、高水高用、優(yōu)水優(yōu)用、高效利用的配置原則，先生活、后生產(chǎn)、促工業(yè)、保農(nóng)業(yè)的配置關(guān)系，結(jié)合區(qū)域社會經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)布局和水源工程布設(shè)格局，優(yōu)先使用地表水和其他水源，最后使用地下水。地表水和地下水仍按原既定供水任務(wù)向各自受水對象供水，其他水源向河道外生態(tài)供水，不足部分由地表水或地下水補充?，F(xiàn)狀及規(guī)劃水源工程農(nóng)業(yè)供水設(shè)計保證率不低于75%，其他用水行業(yè)供水設(shè)計保證率不低于95%。

根據(jù)古城區(qū)各用水行業(yè)需水預(yù)測及供水預(yù)測，并考慮水資源配置原則，對現(xiàn)狀年和規(guī)劃年水資源進行供需平衡分析?，F(xiàn)狀2019年河道外用水在特殊干旱年(P=95%)缺水量1 665萬m3，生活、工業(yè)、建筑業(yè)等供水保證率不低于95%，主要表現(xiàn)為農(nóng)業(yè)缺水。2035年P(guān)=95%時缺水量3 003萬m3，生活、建筑業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)等供水保證率不低于95%，缺水對象主要為工業(yè)和農(nóng)業(yè)。古城區(qū)不同水平年水資源供需平衡分析見表5。

表5 古城區(qū)河道外水資源供需分析

5 結(jié)論及建議

5.1 結(jié) 論

(1) 古城區(qū)水資源時空分布不均，年內(nèi)年際變化較大，因缺少調(diào)蓄工程，水資源調(diào)配能力薄弱，地表水資源開發(fā)利用難度較大，工程性缺水問題突出。

(2) 古城區(qū)現(xiàn)狀各行業(yè)用水仍存在水資源浪費現(xiàn)象，節(jié)水器具普及率有待提高，節(jié)水新技術(shù)研發(fā)和推廣力度有待加強，水資源利用效率有待提升。

(3) 隨著古城區(qū)經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，各行業(yè)需水表現(xiàn)為生活需水、工業(yè)需水、建筑業(yè)需水、第三產(chǎn)業(yè)需水、河道外生態(tài)環(huán)境需水將呈逐年增加趨勢，農(nóng)業(yè)需水因農(nóng)業(yè)節(jié)水工程的不斷實施將呈逐年降低趨勢，而需水總量仍將逐年增加。

(4) 古城區(qū)現(xiàn)狀年多年平均、P=75%、P=95%缺水量分別為404、1 001、1 665萬m3，缺水率分別為4%、10%、16%，枯水年缺水情況比較嚴重，缺水對象主要為農(nóng)業(yè)。2035年，多年平均、P=75%、P=95%缺水量分別為2 707、2 621、3 003萬m3，缺水率分別為17%、16%、19%，缺水比較嚴重，缺水對象主要為工業(yè)和農(nóng)業(yè)。

5.2 建 議

(1) 2035年古城區(qū)缺水較嚴重，按照以需定供，除優(yōu)先改造現(xiàn)有供水工程及設(shè)施增加現(xiàn)有工程供水能力外，應(yīng)加快塘壩、澇池等五小水利工程建設(shè)，實施金沙江調(diào)水工程建設(shè)，以滿足古城區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展用水需求，促進區(qū)域社會經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展。

(2) 古城區(qū)需加強節(jié)水型社會建設(shè)，結(jié)合實際發(fā)展和用水需求，制定水資源節(jié)約和保護地方政策及管理辦法;加強節(jié)水宣傳提高居民節(jié)水意識和保護水資源責(zé)任感。推廣使用節(jié)水器具、節(jié)水新工藝和新設(shè)備等，增加再生水利用量，減少新鮮水資源使用量;通過采取以上措施來提高水資源利用效率和效益，實現(xiàn)古城區(qū)水資源可持續(xù)健康發(fā)展。