西安市用水結構變化及驅動力分析

張 靜,秦公偉

(1.陜西理工學院歷史文化與旅游學院,陜西漢中 723001;2.陜西理工學院生物科學與工程學院,陜西漢中 723001)

西安市用水結構變化及驅動力分析

張 靜1,秦公偉2

(1.陜西理工學院歷史文化與旅游學院,陜西漢中 723001;2.陜西理工學院生物科學與工程學院,陜西漢中 723001)

分析20世紀50年代以來西安市用水結構的變化及造成這種變化的主要驅動力。結果表明:20世紀50年代以來,西安市總用水量不斷增加,農(nóng)業(yè)是用水大戶,但自90年代初期開始,農(nóng)業(yè)用水量開始下降,工業(yè)用水量和生活用水量持續(xù)上升,到21世紀初期,工業(yè)用水量依然保持較高的增長速率,生活用水量緩慢增長。耕地面積的減少和節(jié)水灌溉面積的增加是農(nóng)業(yè)用水量減少的主要原因;人口增長、居民生活水平的提高是生活用水量增加的主要原因;工業(yè)產(chǎn)值的迅速增長是工業(yè)用水量迅速遞增的原因。最后,提出充分利用中水資源、調整產(chǎn)業(yè)結構的節(jié)水措施。

水資源管理;用水結構;驅動力;西安市

水是生命之源,是重要的自然資源和戰(zhàn)略資源[1],是人類賴以生存的基本條件。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人口的增長,對水的需求量不斷增加,水資源供需平衡面臨著嚴峻的考驗。20世紀50年代以來,西安市經(jīng)濟飛速發(fā)展,環(huán)境污染日益嚴重,水荒狀況進一步加劇。解決水資源區(qū)域配置問題,需要合理確定用水結構。用水結構的合理確定與科學預測是制定水資源發(fā)展利用規(guī)劃的前提和基礎,對實現(xiàn)區(qū)域水資源的合理配置乃至社會經(jīng)濟的協(xié)調發(fā)展均具有重要意義[2]。本研究擬根據(jù)西安市水資源和水環(huán)境狀況,分析西安市用水結構變化的規(guī)律及其驅動力。

1 研究區(qū)自然概況

西安市位于關中地區(qū)中部,轄4縣10區(qū),總面積9983km2,2003年全市總人口716.58萬人,其中農(nóng)業(yè)人口403.70萬人,2003年末實有耕地面積27.589萬hm2,人均占有耕地面積0.07hm2。

西安市屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候區(qū),四季分明,夏季炎熱多雨,冬季寒冷少雨雪。降水量年際變化很大,多雨年和少雨年的雨量最大差值可達590mm;降水的季節(jié)分配也極不均勻,有78%的雨量集中在5—10月,其中7—9月的雨量占全年雨量的47%,且時有暴雨出現(xiàn)。

西安市的主要河流有渭河、涇河、灞河、灃河、澇河、黑河、石川河,都屬于黃河流域渭河水系,占全市水系總面積的98.5%(還有1.5%屬長江流域)。西安市境內的河流除渭河的支流涇河、石川河以外,其余均發(fā)源于秦嶺北麓(包括驪山)的山區(qū)。秦嶺北麓的河流受地質構造影響,短且多,表現(xiàn)為釣鉤狀水系,大體由山區(qū)河流和平原河流兩種類型組成。山區(qū)河流河谷狹窄,谷坡陡峻,河床比降大,水流湍急,支流較多,主要靠大氣降水和基巖裂隙水補給;平原河流河床寬淺,比降較小,支流較少,部分靠地下水補給,起輸水和補給地下水的作用[3]。

2 西安市用水結構的變化

1949年以來,西安市以地下水為水源的供水業(yè)有了很大的發(fā)展。截至1987年底,西安市先后進行了4期城市供水工程建設,供水能力可達56萬m3/d。西安市現(xiàn)有地下水水源9處,配水廠12座,年供水量為1.93億m3,供水范圍達120 km2,供水人口156萬人,供水普及率達92.6%,其中工業(yè)用水占60%,生活用水占40%,人均生活用水量為128L/d[4]。

西安市供水總量由1952年的6.3萬m3增加到1985年的19330萬m3。20世紀70年代以前,西安市生活用水量大于工業(yè)用水量;70年代中期以后,與生活用水量的增長幅度相比,西安市工業(yè)用水量增加顯著。1974年,西安市工業(yè)用水量是7142萬m3,生活用水量是6026萬m3,之后工業(yè)用水量在供水總量中所占比例很大。西安市生活用水量由1952年的5.4萬m3增加到1985年的7295萬m3,而工業(yè)用水量由1952年的0.3萬m3增加到1985年的10995萬m3?？梢?西安市的工業(yè)用水量1985年是1949年的36 650倍,而生活用水量1985年是1949年的1350.93倍。

根據(jù)邢大韋等[5]的研究,1980—2000年,關中地區(qū)農(nóng)業(yè)用水比例減少了15.56%,工業(yè)用水比例增加了9.43%,城市生活用水比例增加了4.48%,農(nóng)村生活用水比例增加了3.55%。西安市是關中地區(qū)主要用水、耗水大戶,關中地區(qū)用水量的變化在一定程度上反映了西安市用水結構的變化。20世紀80年代到21世紀初,西安市工業(yè)用水量和生活用水量逐年增加。一個區(qū)域的水資源量是有限的,工業(yè)用水量和生活用水量的增加勢必導致農(nóng)業(yè)用水量的減少。根據(jù)肖玲等[6]的研究,21世紀以來西安市工業(yè)用水量和生活用水量緩慢增長,2010年西安市總用水量為30.14億m3,其中農(nóng)業(yè)用水量為14.14億m3,占總用水量的47.78%;工業(yè)用水量9.3億m3,占總用水量的30.85%;生活用水量3.9億m3,占總用水量的12.94%。總的來說,自20世紀80年代以來,西安市工業(yè)用水量和生活用水量大幅度增加,但工業(yè)用水量的增加更為顯著。資源的有限性使農(nóng)業(yè)用水量占總用水量的比例不得不有所降低。除了工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活用水,還有環(huán)境用水和生態(tài)用水,但西安市實際的供水量為21.049億m3,可見,西安市屬于嚴重的資源型缺水城市,且用水結構不合理。

供水產(chǎn)銷差率是評估供水企業(yè)管理水平和運行效益的重要指標。管網(wǎng)漏損率可理解為產(chǎn)銷差率[7]。本研究計算了1952—1985年的西安市供水產(chǎn)銷差率,見圖1。

圖1 1952—1985年西安市供水產(chǎn)銷差率

從圖1可看出,西安市供水產(chǎn)銷差率波動性較大,各年管網(wǎng)漏損情況有一定差異性。西安市供水產(chǎn)銷差率均值是6.03%,只有1969年、1970年、1980年這3a超過了10%。20世紀60年代中后期,西安市供水產(chǎn)銷差率開始上升,到1970年出現(xiàn)高峰,70年代初期又開始下降。

目前,西安市正通過調整水價來推廣使用節(jié)水器具,培育和強化市民的節(jié)水意識。2006年,西安市節(jié)水器具推廣率達到60%,人均生活日用水量控制在205L,年生活節(jié)水量達到500萬m3,同時城市管網(wǎng)漏損率降低到10%,節(jié)水量達2.75億m3;到2010年,西安市節(jié)水器具推廣率達到80%,城市人均生活水量控制在225 L/d,則年生活節(jié)水量達到1500萬m3,同時城市管網(wǎng)損失率降低到8%,節(jié)水量達5.704億m3[8]。

西安市在工業(yè)用水方面要限制和淘汰高耗水項目,推廣使用先進的節(jié)水工藝和設備,提高水的重復利用率[8]。20世紀80年代中期,西安市工業(yè)萬元產(chǎn)值耗水量已下降到49 m3,工業(yè)用水重復利用率達到76%;2006年西安市工業(yè)萬元產(chǎn)值耗水量低于42 m3,工業(yè)用水重復利用率達到80%;2010年西安市工業(yè)萬元產(chǎn)值耗水量低于40m3,工業(yè)用水重復利用率達到84%。

3 西安市用水結構變化的驅動力

3.1 農(nóng)業(yè)用水

按用水類別的用水量和耗水量排序,農(nóng)業(yè)用水居首位,其次是工業(yè)用水,最后是城市生活和農(nóng)村生活用水量[5]。目前,農(nóng)業(yè)是西安市主要用水大戶,因此,保證農(nóng)業(yè)用水的零增長是實現(xiàn)水資源永續(xù)利用的核心。1949年以來,西安市農(nóng)業(yè)灌溉用水量總體上呈增加態(tài)勢,但年均增長率逐年變小。隨著農(nóng)作物面積的增加,1950—1995年西安市農(nóng)業(yè)用水量增長速度較快;1997以后,西安市農(nóng)業(yè)用水量增長變緩,年均增長率為1.5%,這與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構調整、城市規(guī)模擴大、耕地面積減少以及農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術推廣等因素有關。2002年底,西安市農(nóng)田節(jié)水灌溉面積16.685萬hm2,占有效灌溉面積的78.3%;2006年,西安市農(nóng)田節(jié)水灌溉面積達到20.267萬hm2(其中噴灌、微灌和滴灌節(jié)水灌溉面積達到1.467萬hm2),農(nóng)業(yè)灌溉水的利用系數(shù)達到0.7,節(jié)水2.5億m3;2010年,西安市農(nóng)田節(jié)水灌溉面積達到21.333萬hm2(其中采用噴灌、微灌和滴灌等節(jié)水灌溉技術的面積達到2萬hm2),農(nóng)業(yè)灌溉水的利用系數(shù)達到0.75,節(jié)水3.2億m3[9]。

西安市的耕地面積由1949年的增加轉為后來的減少,主要有4個方面原因:①1949年剛恢復生產(chǎn),國家大力推進農(nóng)業(yè)建設,進行耕地資源的整理和復墾,使耕地面積增加;②西安市進行了4輪城市總體規(guī)劃,旨在打造國際化、市場化、人文化和生態(tài)化的西安,市區(qū)面積逐年擴大,已由20世紀90年代末的1964km2增加到現(xiàn)在的3547km2;③西安市人口迅速增長,城市化進程加快,城市基礎設施用地和建設用地增加;④西安市開展生態(tài)保護工程建設,退耕還林還園,使得林地和園地面積有所增加。

由于國家政策和西安市土地政策法律等行政手段的實施,西安市未利用土地正在逐年減少,土地利用率得到提高。水田、水澆地、有效灌溉面積由1949年初的逐年增加到20世紀80年代后的下降,尤其是高耗水的水田面積下降尤為顯著,由1975年的1.356萬hm2下降為2003年的4430hm2,減少了67.33%,說明西安市耕地類型由高耗水型向低耗水型轉變[10]。

3.2 生活用水

生活用水量的增加不僅受人口數(shù)量的影響,也受經(jīng)濟發(fā)展水平的影響。隨著人民生活水平的提高、人口的增長,生活用水總量將不斷增長。據(jù)統(tǒng)計,1999年西安全市人均水資源量323m3,相當于陜西省水資源人均占有量的29%,全國人均占有量的15%,遠低于維持一個地區(qū)經(jīng)濟和社會發(fā)展所需人均占有水資源量1 000m3的標準。1992年,西安市區(qū)人均生活用水量僅有137L/d,至1999年底,人均生活用水增至242.14L/d。水資源的嚴重匱乏一直是制約西安市經(jīng)濟發(fā)展的關鍵因素[9]。

3.2.1 人口因素

西安市計劃生育工作卓有成效,從20世紀70年代以來,人口自然增長率一直低于全國和全省水平,但由于人口遷移增長仍保持相當規(guī)模,故人口增長速度高于全國和全省增長速度。與1982年相比,1990年全國人口增長 12.45%,陜西省人口增長13.76%,西安市人口增長15.14%。龐大的人口基數(shù),尤其是日益膨脹的城區(qū)和市區(qū)人口給城市建設帶來壓力。西安市總人口由1949年的227.33萬人增加到2007年的764.25萬人。其中,1949年西安市農(nóng)業(yè)人口183萬人,非農(nóng)業(yè)人口44.33萬人;2007年西安市農(nóng)業(yè)人口是410.40萬人口,非農(nóng)業(yè)人口353.85萬人。

據(jù)葉文宇等[11]的研究,2015年西安市綜合生活需水量為3.1928億～3.6964億m3,占西安市水資源總量的11.98%。西安市城市生活需水量中,非農(nóng)業(yè)人口的人均需水量顯著高于農(nóng)業(yè)人口的人均需水量。而從總人口的構成看,西安市非農(nóng)業(yè)人口占總人口的比例隨著城市化的提高會逐年增加。人口結構將影響生活用水總量。如何規(guī)劃西安市未來幾十年生活用水量及可利用水資源量的分配,建立合理的水資源水價體系,已成為西安市亟需解決的社會焦點問題。

3.2.2 城市綠化用水

西安市 2000—2007年公共綠化面積情況見表1。

表1 西安市2000—2007年公共綠化面積變化情況

從表1看出,自21世紀以來,西安市公共綠化面積增長顯著,由2000年的4116hm2增加到2007年的8670hm2,年均增長率為15.81%,人均公共綠地面積由2000年的5.12m2增長到2007年的7.61m2,年均增長率為8.36%。城市公共綠化面積的提高,勢必加劇城市環(huán)境建設水資源量的需求。

3.2.3 城市服務業(yè)用水及其他行業(yè)用水

城市服務與管理用水主要用于洗車業(yè)、公共浴池以及綠化、澆灑道路和景觀噴水等。洗車業(yè)是一個高耗水的行業(yè)。2005年底,西安市大大小小的洗車行800多家,這些洗車行直接利用自來水沖洗車輛,而洗車污水則直接排入下水道,不僅浪費了珍貴的水資源,還污染了地下水。每年洗車行業(yè)要“洗掉7個興慶湖”[12]。西安市第一家中水洗車點每天洗車約80輛,每輛約用0.05m3水,每天用水4 m3。若使用自來水,每天水費為68元,月水費為2 040元;而使用中水,每天水費為4.96元,月水費約為148.8元,僅為使用自來水的7%[13]。經(jīng)過整治,西安市共關閉了401個水資源浪費嚴重的洗車行,并推廣了節(jié)水洗車技術[12]。但是隨著生活水平的提高,城市私家車和公用汽車會越來越多,用水量將持續(xù)增加。

吳繼強等[14]曾對西安市主城區(qū)76家不同等級的賓館酒店用水量進行了調查,這些酒店日總用水量約為16483m3,從而推知西安市賓館酒店用水量約1.8億m3。若采用適當?shù)墓?jié)水器具和節(jié)水技術,節(jié)水率可達到30%,每年可節(jié)約水量600萬m3,節(jié)約水費2190萬元。但吳繼強等[14]調查的76家賓館酒店中,只有11%的賓館酒店使用了節(jié)水器具。賓館酒店節(jié)水意識不強,水的重復利用率不高,大部分用水一次用完后即通過下水管道直接排出。節(jié)水器具使用程度低不僅浪費了水資源,也帶來了大量水污染。

3.3 工業(yè)用水

自1949年以來,西安市工業(yè)用水量總體呈上漲趨勢,由1985年的10 995萬m3上升到 2007年的103373萬m3,平均每年增長38%。2007年西安市工業(yè)用水重復利用率為75.6%,相對應的工業(yè)生產(chǎn)總值由1985年的57.58億元增加到2007年的1763.73億元,工業(yè)總產(chǎn)值由1985年的30.83億元增加到2007年的772.51億元(按2007年可比價計算)。

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,城市人口的增加,西安市工業(yè)用水和城市生活用水每年上升5.82%。1993年,西安市工業(yè)用水量為6.3859億m3;2002年,西安市重點企業(yè)用水總量為59361.91萬m3,其中新鮮水為13578.22萬m3,重復用水45783.69萬m3,重復利用率為77.13%。

工業(yè)用水量增長主要有2個方面的原因:①工業(yè)總產(chǎn)值不斷增長;②工業(yè)萬元產(chǎn)值耗水量增加。假定工業(yè)萬元產(chǎn)值耗水量不變,隨著工業(yè)產(chǎn)值的增加,耗水量將隨之增加。盡管與國外相比,西安市工業(yè)萬元產(chǎn)值耗水量還有很大下降空間,但需要不斷進行技術革新和強化管理,這是一個比較復雜和緩慢的過程。在一個較長的時間內,即便工業(yè)萬元產(chǎn)值耗水量有所下降,但相對于快速增長的工業(yè)總產(chǎn)值而言,對工業(yè)用水量的影響還是比較小的。而工業(yè)用水量的增長必然增加更多的工業(yè)廢水。如,造紙業(yè)是高耗水項目,截至2007年底,西安市30家造紙企業(yè)每年向渭河流域排放污染物COD約1.8131萬m3,排放生產(chǎn)廢水約4919萬m3[15]。這些廢水污染了水資源和水環(huán)境,造成西安市水質性缺水。

4 結 論

a.20世紀50年代以來,西安市用水結構變化的整體趨勢為:總用水量不斷增加;農(nóng)業(yè)是用水大戶,但自90年代初期,農(nóng)業(yè)用水量開始下降;工業(yè)用水量和生活用水量持續(xù)上升,到21世紀初期,工業(yè)用水量依然保持較高的增長速率,生活用水量增長緩慢,其占總用水量的比重相對穩(wěn)定。

b.耕地面積的減少和節(jié)水灌溉面積的增加是農(nóng)業(yè)用水量減少的主要原因。城市化水平的提高和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構的調整將影響農(nóng)業(yè)用水量的變化。

c.人口增長、居民生活水平的提高是生活用水量增加的主要原因,城市環(huán)境建設和服務業(yè)的發(fā)展使公共用水量增加,這些共同引起了西安市生活用水量的增加。

d.工業(yè)產(chǎn)值的迅速增長使工業(yè)用水量迅速遞增,工業(yè)節(jié)水技術的應用和工業(yè)用水重復利用率及萬元工業(yè)增加值用水量水平的提高,對工業(yè)用水量的增長具有負面驅動作用。

e.預計未來西安市用水結構總體趨勢是:總用水量在一定范圍內會逐年增加,但工業(yè)用水量基本保持穩(wěn)定的低速增長態(tài)勢,農(nóng)業(yè)用水量和其占總用水量的比重仍將持續(xù)下降,生活用水量中居民生活用水量將隨著人口的低速增長和生活水平的提高在一定程度上保持較低的增長率,但是城市服務業(yè)用水比重將隨著城市規(guī)模的擴大和城市環(huán)境的改善而持續(xù)增加。

f.充分利用中水資源,調整產(chǎn)業(yè)結構,合理規(guī)劃水資源,成為西安市節(jié)約水資源的重要措施。

[1]謝極.水資源對我國工業(yè)發(fā)展的影響及對策建議[J].節(jié)能與環(huán)保,2004(4):16-18.

[2]劉寶勤,姚治君,高迎春.北京市用水結構變化趨勢及驅動力分析[J].資源科學,2003,25(2):38-43.

[3]《長安縣水利志》編纂組.長安縣水利志[M].西安:陜西師范大學出版社,1996:147-189.

[4]樂柏生.貫徹《水法》合理解決西安市用水問題[J].陜西水利,1988(4):13-14.

[5]邢大韋,張玉芳,粟曉玲.陜西省關中地區(qū)用水結構與耗水量變化[J].水資源與水工程學報,2006,17(3):18-21.

[6]肖玲,局拜莎.西安市水資源供需平衡的趨勢預測[J].干旱區(qū)研究,2005,22(2):157-161.

[7]吳元喜,郭曉毅,陳璜.廈門市供水產(chǎn)銷差率控制分析[J].給水排水,2007,33(9):115-119.

[8]西安市人民政府.關于印發(fā)西安市節(jié)水型社會建設實施方案的通知[EB/OL].[2005-11-30].http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-XAZB200602004.htm.

[9]《西安市水利志》編纂委員會.西安市水利志[M].西安:陜西人民出版社,1999:45-65.

[10]金娜,薛冬前.西安市土地利用變化及人文驅動力分析[J].江西農(nóng)業(yè)學報,2011,23(1):145-148.

[11]葉文宇,白丹,高彬.西安城市生活需水量預測[J].水資源與水工程學報,2005,16(3):62-64.

[12]毛濃曦.西安:401個洗車點被關閉[N].工人日報,2007-01-26(04).

[13]程慧.政協(xié)委員建議西安將中水回用納入法制化軌道[N].西安晚報,2008-07-15(03).

[14]吳繼強,張建豐,王向榮.西安市賓館酒店用水調查及存在問題初探[J].水資源與水工程學報,2008,19(4):89-91.

[15]西安市環(huán)境保護局.西安市2008年造紙行業(yè)污染整治意見[EB/OL].[2008-04-29].http://govinfo.nlc.gov.cn/lmzz/lssj/xxgb/xazfgb/20088/201104/t20110413_672615.html?classid=416.

Driving forces of change of water consumption structure in Xi'an City

ZHANG Jing1,QIN Gong-wei2
(1.Department of History and Culture,Shaanxi University of Technology,Hanzhong723001,China;2.School of Bioscience and Engineering,Shaanxi University of Technology,Hanzhong723001,China)

The change of the water consumption structure of Xi'an City since the 1950s and itsmajor driving forceswere analyzed.The results show that the total water consumption in Xi'an City has continuously increased since the 1950s.Agricultural water use has decreased,and industrial and domestic water use has continuously increased since the early 1990s.In the early 21st century,the industrial water use maintained a high increase rate,while the domestic water use increased slowly.The main cause of the decrease in agricultural water use was a reduction of cultivated land and an increase in the area of water-saving irrigation.The increase of population and improvement of people's lives are the main causes of the increase of domestic water use.The rapid increase in industrial output has increased the industrial water use.Some water-saving measures are proposed,including reclaimed water utilization and industrial structure adjustment.

water resources management;water consumption structure;driving force;Xi'an City

TV213.4

A

1004-6933(2012)04-0087-04

10.3969/j.issn.1004-6933.2012.04.020

陜西理工學院專項科研基金(SLGQD0620)

張靜(1981—),女,講師,碩士,主要從事資源開發(fā)與環(huán)境評估研究。E-mail:zj2003y@yahoo.com.cn

2011-05-23編輯:彭桃英)