格爾木區(qū)地下水資源承載力評價與對策研究

廖 強劉得俊鄧 勇

（1.北京中水新華國際工程咨詢有限公司，北京　100044；2.青海省水利水電科學研究所，青?！　∥鲗?10001；3.江蘇省揚州市水利局，江蘇　　揚州　225002）

格爾木區(qū)地下水資源承載力評價與對策研究

廖 強1劉得俊2鄧 勇3

（1.北京中水新華國際工程咨詢有限公司，北京100044；
2.青海省水利水電科學研究所，青海西寧810001；
3.江蘇省揚州市水利局，江蘇揚州225002）

為合理開發(fā)地下水資源，本文采用P SR框架設計指標體系，對格爾木區(qū)地下水資源承載力進行評價，并提出地下水資源開發(fā)對策。評價結果表明，格爾木區(qū)地下水開發(fā)利用程度較低，地下水資源承載力較高；按照相關發(fā)展規(guī)劃，未來水平年格爾木區(qū)地下水資源仍有較大開發(fā)潛力。格爾木區(qū)的水資源開發(fā)應地表水、地下水并重，充分利用優(yōu)質地下水，減少格爾木河引水，以保護細土平原天綠洲生態(tài)環(huán)境，保障鹽湖的生態(tài)平衡和鹽湖工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

格爾木；地下水承載力；P SR評價指標體系；地下水開發(fā)對策

1引 言

格爾木區(qū)是柴達木盆地中南部的水資源四級區(qū)，位于青藏高原的東北部。工業(yè)重鎮(zhèn)格爾木市地處該水資源四級區(qū)內(nèi)。近年來，依托鹽化、石化等支柱產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，城市化進程加快，該區(qū)域對地下水資源的需求量越來越大。研究格爾木區(qū)的地下水資源承載力，探究地下水開采的合理邊界，將有利于指導當?shù)厮Y源的可持續(xù)開發(fā)利用。本文采用P SR框架設計評價指標體系，對格爾木區(qū)地下水資源承載力進行評價，進一步提出合理開發(fā)地下水資源的對策措施。

2格爾木區(qū)地下水資源概況

格爾木區(qū)是《柴達木循環(huán)經(jīng)濟試驗區(qū)水資源綜合規(guī)劃》中柴達木盆地劃分的16個水資源四級區(qū)之一。格爾木區(qū)山丘區(qū)面積2.25萬km2，平原區(qū)面積1.37萬km2。多年平均地下水資源總量為7.43億m3，其中山丘區(qū)7.20億m3，平原區(qū)5.25億m3，重復計算量為5.02億m3。格爾木區(qū)居民生活、牲畜、建筑、服務業(yè)、少部分林草地及大部分工業(yè)用水主要使用地下水。2011年地下水用水量5636.3萬m3，詳見表1。

表1 格爾木區(qū)2011年地下水用水量表　　單位：104m3

3地下水水資源承載力評價

3.1水資源承載力的概念與內(nèi)涵

承載力原指“在一定環(huán)境條件下某種生物個體可存活的最大數(shù)量”［1-2］。水資源承載力是指“在某一歷史發(fā)展階段，依據(jù)可以預見的技術和社會經(jīng)濟發(fā)展水平，以可持續(xù)發(fā)展為原則，以維持生態(tài)環(huán)境良性發(fā)展為條件，水資源最大提供給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活和生態(tài)環(huán)境保護等用水的能力”［1］。

目前，我國對區(qū)域水資源承載力的研究已有較多成果，但尚未形成完整的理論體系，且以地下水資源承載力作為研究對象的相對較少。在地下水資源承載力的研究方面，屈吉鴻等采用改進的逼近理想解對地下水資源承載力的評價方法進行了研究［3］；邢旭光等根據(jù)地下水開發(fā)率等七項指標對西安市地下水資源承載力進行了評價［4］；匡建超等用物元模型對大慶市地下水資源承載力進行了評價［5］。

總體而言，我國地下水水資源承載力的研究在吸收國外成果的基礎上，不斷賦予地下水資源承載力新的內(nèi)涵，但尚未給出既能準確表達承載力大小，又能反映水資源系統(tǒng)與社會經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境間的關系的評價體系。

3.2地下水資源承載力指標體系設計

“壓力—狀態(tài)—響應”（P SR）框架模型的基本理念是將人類活動對區(qū)域自然環(huán)境的壓力（P r e s s ur e），資源數(shù)量與質量的狀態(tài)（St a t e），以及相應政策和管理措施響應（R e s po ns e）作為一個整體系統(tǒng)進行考慮，探討人類活動與自然環(huán)境相互作用下的結果［6］。P SR框架模型能夠較好地反映地下水資源承載力的內(nèi)涵。人口增長、工農(nóng)業(yè)發(fā)展和自然環(huán)境變化等導致了生活、生產(chǎn)和生態(tài)各個方面的用水“壓力”?！皦毫Α痹酱?，水資源承載力越弱，主要表現(xiàn)為地下水資源量的減少和水質的惡化兩個“狀態(tài)”。為提高水資源承載力，社會管理部門需要從節(jié)約用水、社會協(xié)調(diào)和生態(tài)保護各方面進行“響應”，提高水資源承載力。

本文所采用的P SR框架模型設計的指標體系如下頁圖所示。

3.3指標選取及分級標準確定

格爾木區(qū)居民生活、服務業(yè)、少部分林草地灌溉及大部分工業(yè)使用地下水，根據(jù)現(xiàn)狀用水情況和監(jiān)測水平，遵循科學性和簡便性的原則，本文從上述評價指標體系中選取萬元工業(yè)增加值地下水用水量、城鎮(zhèn)生活人均地下水用水量、農(nóng)村生活人均地下水用水量、地下水水質綜合達標率、工業(yè)用水重復利用率、人口密度、城鎮(zhèn)生活污水達標處理率、城市供水管網(wǎng)漏損率、地下水資源開發(fā)利用程度共計9項指標對格爾木區(qū)地下水資源承載力進行評價。

本文將水資源承載力狀態(tài)分為5個級別：極高（1級）、高（2級）、中（3級）、低（4級）、極低（5級）。確定指標分級標準值時，本文參考已普遍公認的（國際或國家認可的、國家或區(qū)域頒布的發(fā)展規(guī)劃指標值等）的單項指標。對于未公認指標值及新提出的單項指標，綜合考慮國內(nèi)外該指標的發(fā)展趨勢合理設計其分級指標值。地下水資源承載力綜合評價各項指標分級標準值如表2所示。

表2 地下水資源承載力指標分級標準

3.4現(xiàn)狀年及水平年地下水承載力評價

2011年格爾木區(qū)城市常住人口為18.6萬人。根據(jù)《格爾木市自來水公司2011年生產(chǎn)指標完成統(tǒng)計表》，2011年城鎮(zhèn)居民生活用水916.5萬m3，且均為地下水，計算得城鎮(zhèn)生活人均地下水用水量約為135L/（人·d）。2011年格爾木區(qū)農(nóng)牧業(yè)人口為1.70萬，農(nóng)村生活用水量37.2萬m3，絕大部分為地下水，農(nóng)村生活人均地下水用水量約為60L/（人·d）。分析生活用水定額年增長趨勢，預測2020年格爾木城鎮(zhèn)居民人均生活用水定額為136L/（人·d），農(nóng)村居民人均生活用水定額為65L/（人·d）；預測2030年城鎮(zhèn)居民人均生活用水定額為138L/（人·d），農(nóng)村居民人均生活用水定額為70L/（人·d）。

2011年格爾木區(qū)總人口20.3萬，人口密度為14.9人/km2。根據(jù)《格爾木市城市總體規(guī)劃（2001—2020）》，預計格爾木區(qū)2020年人口總數(shù)為35.4萬，人口密度為25.9人/km2；2030年人口總數(shù)為38.3萬，人口密度將達到28人/km2。

2011年格爾木區(qū)工業(yè)用水總量為4910萬m3，其中地下水3553萬m3，萬元工業(yè)增加值用水量為32.1m3，低于青海?。?22m3）及海西州（211m3）平均水平，工業(yè)用水水平相對較高。根據(jù)《青海省柴達木循環(huán)經(jīng)濟試驗區(qū)水資源綜合規(guī)劃》，分析2011—2020年工業(yè)用（需）水量增長趨勢，預測2020年萬元工業(yè)增加值為31.7m3/萬元，2030年為21.2m3/萬元。

2011年，格爾木工業(yè)用水重復率為70%，根據(jù)《格爾木新區(qū)規(guī)劃水資源論證》，預測2020年工業(yè)用水重復利用率為80%，2030年工業(yè)用水重復利用率為85%。在城市用水方面，2020年城市供水管網(wǎng)漏損率將從2011年的13%降低到10%，2030年城市供水管網(wǎng)漏損率降低到8%。

格爾木平原區(qū)淺層地下水資源量5.25億m3，2011地下水供水量0.55億m3（扣除外調(diào)地下水供水量），地下水開發(fā)利用率為10.4%。根據(jù)《格爾木新區(qū)規(guī)劃水資源論證》，綜合考慮格爾木沖洪積扇前緣水文地質條件和格爾木新區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展要求，最高新增日用水量6.02萬m3/d。據(jù)此預測2020年和2030年地下水開發(fā)利用率分別為13%和15%。

根據(jù)《格爾木新區(qū)控制性詳細規(guī)劃與城市設計》論證成果，格爾木區(qū)2020年城鎮(zhèn)生活污水處理達標率應達到90%，2030年應達到95%，地下水水質綜合達標率可達95%。

表3 格爾木區(qū)地下水承載力指標值及指標等級計算結果

綜上所述，現(xiàn)狀年、2020年和2030年各項指標值以及指標等級計算結果如表3所示。從表可知，格爾木區(qū)現(xiàn)狀年及水平年的各項指標基本處于極高（1級）、高（2級）級別，2020年、2030年地下水承載力狀態(tài)等級均值為1.8和1.5，地下水資源承載力狀態(tài)總體較高。主要原因是格爾木地下水主要用于生活、工業(yè)和服務業(yè)，農(nóng)業(yè)灌溉絕大部分取用地表水，地下水開發(fā)利用程度處于較低水平。格爾木區(qū)人口密度較小，人口增長對水資源需求的壓力較小，并且工業(yè)用水效率和工業(yè)用水重復率不斷提高，城市供水管網(wǎng)漏失率逐步降低，城鎮(zhèn)生活污水處理率逐步提高，使得地下水承載力維持在較高水平。

4地下水開發(fā)利用對策

格爾木區(qū)地下水開采主要位于格爾木河沖洪積扇前緣，含水層厚度大，有較強的調(diào)節(jié)能力。按照相關規(guī)劃，地下水資源仍然有較大的開發(fā)潛力，按計劃開采地下水資源不會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響。為保障格爾木區(qū)的城鄉(xiāng)用水需求和生態(tài)環(huán)境需水，本文基于格爾木區(qū)地下水資源承載力現(xiàn)狀，提出以下地下水開發(fā)對策。

a.格爾木區(qū)的地下水開發(fā)應圍繞格爾木河洪積扇進行，若開采深層地下水資源，應分布在細土平原帶進行。格爾木河尾閭的鹽湖工業(yè)可根據(jù)工業(yè)用水對水質要求較低的特點開發(fā)利用微咸水或半咸水，以置換出優(yōu)質水資源保障居民生活及服務業(yè)用水。

b.因格爾木河以西、青新公路以南地段受格爾木河滲漏補給充分，地下水徑流通暢，屬富水性極強地帶，規(guī)模開采也不易形成區(qū)域性降落漏斗，適宜作為城市供水水源地。另外該地段無集中居民區(qū)，更無廠礦企業(yè)，能保證格爾木市水源地的安全、穩(wěn)定和長期供水。

c.在條件允許的地區(qū)，可適當增加農(nóng)業(yè)用水對地下水的開采。洪積扇前緣戈壁礫石與細土交界處適宜作為農(nóng)業(yè)用水水源地，沿洪積扇前緣分散式進行開采，在滿足農(nóng)業(yè)灌溉用水的同時，也利于緩解因灌溉用水回歸下滲引起的地下水位上升問題，防治土壤的鹽堿化。

5結 語

格爾木區(qū)內(nèi)分布有我國重要鹽化、石化工業(yè)基地，也是柴達木盆地生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱的地區(qū)。地下水資源不僅是城鄉(xiāng)生活和工業(yè)生產(chǎn)的重要保障，也是支撐良好生態(tài)環(huán)境的重要基礎，因此合理開發(fā)地下水資源對保障城鄉(xiāng)供水安全、推進經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和保護生態(tài)環(huán)境均有重要意義。

鑒于格爾木區(qū)地下水尚有較大的開發(fā)潛力，格爾木區(qū)的水資源開發(fā)應地表水、地下水并重，充分利用優(yōu)質地下水水源，減少格爾木河引水，以保護細土平原天然綠洲生態(tài)環(huán)境，維持鹽湖的生態(tài)平衡和鹽湖工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展?！?/p>

［1］ 夏軍.水資源安全的度量：水資源承載力的研究與挑戰(zhàn)（一）［J］.海河水利，2002（2）：5-7.

［2］ Se i dl I，C aT.C a r r y i ngc a pa c i t yr e c o ns i de r e d：f r o mM a l t hus' po pul a t i o n t he o r y［J］.E c o l o g i c a lE c o no m i c s，1999（31）：395-408.

［3］ 屈吉鴻，陳南祥，黃強，等.改進的逼近理想解在地下水資源承載力評價中的應用［J］.水利學報，2008，39（12）：1309-1315.

［4］ 邢旭光，史文娟，張譯丹，等.基于主成分分析法的西安市地下水資源承載力評價［J］.水文，2013，33（2）：35-38.

［5］ 匡建超，李寧，姜林.大慶市地下水資源承載力評價及對策研究［J］.南水北調(diào)與水利科技，2007，5（4）：46-49.

［6］ Wa l z r.D e v e l o pm e nto fe nv i r o nm e nt a li ndi c a t o r s y s t e m s：e x pe r i e nc e sf r o m G e r m a ny［J］.E nv i r o nm e nt a l M a na g e m e nt，2000，25（6）：613-623.

U n d e r gr ou n dw at e rr e s ou r c e s c ar r yi n g c aP ac i t y as s e s s me n t an d d e ve l oP me n t s t r at e gy i nG ol mu dar e a

L I A OQ i a ng1，L I UD e j un2，D e ngY o ng3
（1.C hi na W at e r I nt e r nat i o nal E ngi ne e r i ng C o ns ul t i ng C o.，Lt d，B e i j i ng 100044，C hi na；
2.Q i nghai W at e r C o ns e r v anc yand H y dr o p o w e r Sc i e nc e and R e s e ar c h I ns t i t ut e，X i ni ng 810001，C hi na；
3.Y angz ho u W at e r C o ns e r v anc yB ur e au，Y angz ho u 225002，C hi na）

I n o r de r t ode v e l o p a nd ut i l i z ew a t e r r e s o ur c e sr a t i o na l l y，t hi ss t udya s s e s s e d t heunde r g r o und w a t e r r e s o ur c e s c a r r y i ngc a pa c i t yi n G o l m ud a r e a，w i t h a n e v a l ua t i o n i nde xs y s t e mde s i g ne d ba s e d o n P SRf r a m em o de l.T her e s ul t s s ho w t ha t，t heunde r g r o und w a t e r r e s o ur c e so f G o l m ud a r e aha v eal o wde v e l o pm e nt a nd ut i l i z a t i o n l e v e l a nd ahi g h c a r r y i ng c a pa c i t y.A c c o r di ngt ot her e l a t e d de v e l o pm e ntpl a n i n G o l m ud a r e a，t hepo t e nt i a lo funde r g r o und w a t e rr e s o ur c e s e x pl o i t a t i o n a nd ut i l i z a t i o n w i l l r e m a i n g r e a t f o r t he ne x t f e wy e a r s.H o w e v e r，f o r g ua r a nt e e i ng e c o l o g i c a l ba l a nc e o f t he s a l t l a kea nd s us t a i na bl ede v e l o pm e nt o f s a l t l a kei ndus t r y，no t o nl yunde r g r o und w a t e r but a l s o s ur f a c e w a t e r r e s o ur c e s s ho ul d bede v e l o pe d a nd m a def ul l us e，a nd w a t e r di v e r s i o n f r o mG o l m ud r i v e r s ho ul d ber e duc e d，t opr o t e c t f i nes o i l pl a i n a nd na t ur a l o a s i s e nv i r o nm e nt.

G o l m ud a r e a；unde r g r o und w a t e r r e s o ur c e s c a r r y i ngc a pa c i t y；P SRf r a m em o de l；de v e l o pm e nt s t r a t e g y

T V 213.9

B

1005-4774（2015）04-0027-05

10.16616/j.cn ki.10-1326/T V.2015.04.009