河北省供用水現(xiàn)狀及水資源平衡分析

孫素艷，李云玲，郭東陽，于麗麗，李 慧

(水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，北京 100120)

水資源是城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重要保障和前提。對(duì)于水資源緊缺地區(qū)，進(jìn)行合理的水資源配置和供需平衡分析是提高區(qū)域整體用水效率和效益，促進(jìn)水資源持續(xù)利用和經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)發(fā)展的有效途徑和方法[1]。

河北省作為京津冀發(fā)展相對(duì)滯后區(qū)域，在今后一個(gè)時(shí)期面臨諸多問題和挑戰(zhàn)，建設(shè)雄安新區(qū)要求進(jìn)一步擴(kuò)大環(huán)境容量生態(tài)空間，對(duì)接京津疏解任務(wù)、承辦2022年冬奧會(huì)要求加快提高水資源保障能力等。因此，開展河北省水資源供需現(xiàn)狀分析與優(yōu)化配置研究，對(duì)于河北省經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展、水資源可持續(xù)利用、水生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義。

1 發(fā)展定位及水資源概況

1.1 發(fā)展定位

河北省為我國(guó)北方大省，是國(guó)家13個(gè)糧食主產(chǎn)區(qū)之一，其中沿海地區(qū)屬國(guó)家京津冀優(yōu)化開發(fā)區(qū)，冀中南城市群位于國(guó)家重點(diǎn)開發(fā)區(qū)。河北省在京津冀協(xié)同發(fā)展中的定位是新型工業(yè)化的重要基地、新型城鎮(zhèn)化與城鄉(xiāng)統(tǒng)籌的示范區(qū)、北方重要的航運(yùn)和物流基地以及京津冀生態(tài)環(huán)境的支撐區(qū)，承擔(dān)非首都功能疏解和京津產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的重要任務(wù)。

1.2 降水資源

本文選擇1956—2000年全省600多個(gè)雨量站的降雨量資料，采用泰森多邊形法計(jì)算得出河北省多年平均降水量為532mm，其中山區(qū)年降水量為528mm，平原為538mm。

河北省降水量年內(nèi)分配極不均勻，6—9月汛期降水量約占全年降水量的80%，且主要集中在7、8兩個(gè)月。受氣候、地形等因素影響，降水的空間分布存在明顯的地帶性差異，總的趨勢(shì)是多雨的燕山、太行山迎風(fēng)坡分別向西北和東南兩側(cè)遞減。

在年際變化方面，大體呈現(xiàn)震蕩式下降趨勢(shì)，且逐年分布極不均衡，如圖1所示。1964年降水量為778.6mm，而1997年嚴(yán)重干旱期降水只有367.3mm。特別是近些年，2001—2016年全省平均降水量為496.7mm，為1956—2000年長(zhǎng)系列多年平均值的93%，屬于偏枯時(shí)段，雖然中間出現(xiàn)了降雨量增長(zhǎng)的年份，但增長(zhǎng)幅度較小，絕大部分低于多年平均水平，而降雨量的減少直接導(dǎo)致了水資源總量的下降。

圖1 河北省1956—2016降水量變化趨勢(shì)圖

1.3 水資源總量

水資源總量是在我國(guó)進(jìn)行水資源調(diào)查評(píng)價(jià)時(shí)提出的概念[2]，本文根據(jù)1956—2000年水文系列，在統(tǒng)計(jì)河川徑流、淺層地下水資源的基礎(chǔ)上，扣除重復(fù)水量，匯總出河北省多年平均水資源總量為205億m3，其中地表水資源量120億m3，地下水資源量為123億m3，重復(fù)量38億m3。全省人均水資源量為307m3，僅為全國(guó)人均水資源量的1/7，遠(yuǎn)低于國(guó)際公認(rèn)的人均500m3的“極度缺水標(biāo)準(zhǔn)”，為典型的資源性缺水地區(qū)。

圖2反映河北省水資源總量年際變化情況，由圖2可見，20世紀(jì)50年代平均水資源總量比長(zhǎng)系列多33%，60年代偏多10%，70年代偏多6%，80年代偏少26%，90年代偏少7%，21世紀(jì)初偏少29%?？傮w來看，80年代以來河北省水資源總量下降明顯，雖90年代較80年代有所增加，但仍低于多年平均204.7億m3。特別是2001年以來，水資源總量減少的幅度遠(yuǎn)大于降水量減少的幅度，這主要是海河南系地表徑流衰減幅度較大所致，地下水資源與降水量的關(guān)系比較一致，同時(shí)由于近年來引黃水量的加大，補(bǔ)給地下水量有所增加。總體來說，河北省水資源總量呈減少態(tài)勢(shì)，水資源供給日益趨緊。

圖2 河北省各年代水資源總量變化

2 供用水現(xiàn)狀分析

2.1 供水基礎(chǔ)設(shè)施

河北省水資源緊缺，長(zhǎng)期依靠超采地下水保障城鄉(xiāng)生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水需求。近年來河北省加大了水源工程建設(shè)力度，建設(shè)了一批蓄引提調(diào)供水工程，實(shí)施了地下水超采綜合治理試點(diǎn)工作。全省共建成10萬m3及以上的水庫(kù)1075座、規(guī)模以上引(進(jìn))水閘3063座、泵站工程1345座、全省跨流域引調(diào)水工程6條，規(guī)模以上機(jī)電井90.1萬眼，其中農(nóng)業(yè)灌溉機(jī)電井84.5萬眼。全省現(xiàn)狀總供水能力達(dá)到221.5億m3，基本保障了河北省經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和城鄉(xiāng)用水需求，初步建成了當(dāng)?shù)氐乇硭?、地下水、引黃水、引江水和非常規(guī)水源組成的水資源調(diào)配與供水保障基礎(chǔ)設(shè)施體系。

2.2 供水現(xiàn)狀

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2016年河北省現(xiàn)狀總供水量182.6億m3，其中地表水供水量51.5億m3，占總供水量的28%，地下水供水量125.0億m3，占69%。地下水供水量中，淺層地下水開采量91.9億m3，深層承壓水超采量33.1億m3。從供水結(jié)構(gòu)上看，河北省主要水源為地下水，如圖3所示。

圖3 2016年河北省供水結(jié)構(gòu)圖

20世紀(jì)80年代以來河北省降雨量的減少，導(dǎo)致地表水的供水量下降，而地下水的超采總體上在加劇。1990年以來，全省地下水開采量經(jīng)歷了從低到高又從高到低的過程，其中1990—2002年隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)水的需求的增加，加之開采技術(shù)的提高，全省地下水開采量呈逐年增加趨勢(shì)；2002年后，缺水問題逐漸顯現(xiàn)的同時(shí)，各行業(yè)節(jié)水意識(shí)增強(qiáng)，特別是近年來實(shí)施了一系列的地下水壓采措施，使得地下水開采量逐步呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，如圖4所示。

圖4 1990—2016年地下水開采量

2016年河北省各地市供水結(jié)構(gòu)圖顯示，供水主要集中于經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的區(qū)域，如圖5所示。石家莊市供水總量29.04億m3，占全省總供水量的15.9%；保定市供水總量28.02億m3，占15.4%。從供水結(jié)構(gòu)上看，唐山市地表水資源相對(duì)豐富，全市總供水量為24.83億m3，其中地表水供水量占35.4%；全省大部分地市都存在地下水超采問題，衡水市、滄州市深層地下水超采尤為嚴(yán)重。

圖5 2016年河北省各地市供水結(jié)構(gòu)圖

2.3 用水現(xiàn)狀

2016年全省總用水量182.6億m3，其中生活用水量25.9億m3，占總用水量的14%；工業(yè)用水量21.9億m3，占12%；農(nóng)業(yè)用水量128.0億m3，占70%；隨著近年來對(duì)于生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重視，用于保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境的用水量在增加，2016年生態(tài)環(huán)境用水量6.7億m3，占4%。2016年河北省現(xiàn)狀用水結(jié)構(gòu)，如圖6所示。

圖6 2016年河北省用水結(jié)構(gòu)圖

用水量區(qū)域分布情況與供水量基本相同，主要用水集中在石家莊、保定、唐山等地市，如圖7所示。從用水結(jié)構(gòu)上看，河北是農(nóng)業(yè)大省，各地市農(nóng)業(yè)用水量仍占主導(dǎo)地位，其中衡水、保定、邢臺(tái)、張家口等地市農(nóng)業(yè)用水量占比均超70%；唐山、承德、滄州等地市工業(yè)用水量占比較大，均超15%；廊坊、秦皇島、唐山等地市生活用水量占比較大，其中廊坊市生活用水量占比24%；石家莊市生態(tài)環(huán)境用水量占比最大，為7%。

圖7 2016年河北省各地市用水結(jié)構(gòu)圖

綜上所述，隨著河北省經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，全省用水需求還將不斷增長(zhǎng)，水資源供需矛盾將更為突出，未來供水安全保障和推進(jìn)水生態(tài)文明建設(shè)的形勢(shì)將尤為嚴(yán)峻，必須進(jìn)一步優(yōu)化水資源配置格局，提升供水保障能力。

3 水資源需求及供需平衡分析

3.1 遠(yuǎn)景可供水量分析

區(qū)域的可供水量是水源工程可為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門提供的水量[3]。通過南水北調(diào)工程、引黃工程、污水處理回用工程、微咸水利用及海水淡化等措施，考慮逐步退還擠占的生態(tài)環(huán)境用水量，2020年河北省多年平均可供水量為220億m3，2030年為234億m3。

3.1.1 當(dāng)?shù)厮Y源可供水量

根據(jù)河北省水資源條件及當(dāng)?shù)厮Y源承載能力，2020年河北省當(dāng)?shù)厮Y源可配置水量為161.7億m3，2030年為157.57億m3。

(1)地表水可供水量。根據(jù)河北省水中長(zhǎng)期供求規(guī)劃，按照地表供水總消耗量不大于地表水可利用量的原則，2020年河北省當(dāng)?shù)氐乇硭晒┧繛?7.0億m3，2030年為58.6億m3。

(2)地下水可供水量。河北省地下水可開采量計(jì)99億m3，包括平原區(qū)地下水可開采量81億m3和山丘區(qū)地下水可開采量18億m3。根據(jù)河北省水中長(zhǎng)期供求規(guī)劃，考慮逐步退減地下水超采量的要求，2020年河北省地下水可配置水量為104.65億m3；2030全省地下水超采量全部得到退減，地下水可供水量為99億m3。

3.1.2 外調(diào)水可供水量

根據(jù)南水北調(diào)、引黃入冀補(bǔ)淀、京津冀協(xié)同發(fā)展水利專項(xiàng)規(guī)劃等有關(guān)規(guī)劃安排，到2020年河北省外調(diào)水可供水量為37.1億m3，2030年為45.7億m3。

(1)引江水。南水北調(diào)中線一期工程分配給河北省分水口門水量30.4億m3，參與配置的可供水量為27.9億m3；2020年后東線二、三期工程合并實(shí)施，分配給河北省分水口門水量18億m3，參與配置的可供水量為14.4億m3，其中一部分置換東線實(shí)施前河北省引黃水量?？紤]到南水北調(diào)中線二期工程目前仍處于開展前期工作階段，2030年河北省可供水量未考慮南水北調(diào)中線二期以及優(yōu)化調(diào)度可增加的調(diào)水量，為42.3億m3。

(2)引黃水。根據(jù)河北省引黃工程規(guī)劃，到2020年河北省引黃包括山東位山引黃，入省境水量5.0億m3；引黃入冀補(bǔ)淀，入省境水量6.2億m3；山東李家岸引黃，入省境水量1.0億m3；小開河引黃，入省境水量0.79億m3，合計(jì)引黃入境水量可達(dá)12.99億m3，通過延長(zhǎng)引水時(shí)間，優(yōu)化引黃調(diào)度，力爭(zhēng)使河北省引黃渠首水量達(dá)到18.44億m3，參與配置的水量為9.21億m3。2020年后，南水北調(diào)東線二、三期工程實(shí)施，保留6.2億m3引黃水量，參與配置水量3.41億m3。

3.1.3 其他水源可供水量

針對(duì)河北省資源性缺水的嚴(yán)峻形勢(shì)，根據(jù)需要與可能，規(guī)劃充分利用污水處理回用、微咸水、海水淡化等其他水源，規(guī)劃到2020年其他水源可供水量為21.2億m3，到2030年為30.7億m3。

(1)再生水。根據(jù)河北省水中長(zhǎng)期供求規(guī)劃，未來城市再生水利用率不低于污水處理量的60%，中小城鎮(zhèn)再生水利用率不低于40%。到2020年河北省再生水可利用量可達(dá)到15.1億m3，到2030年可達(dá)到18.8億m3。

(2)微咸水利用。在引黃、引衛(wèi)等地表水灌溉的區(qū)域，根據(jù)微咸水分布情況，加強(qiáng)微咸水利用。到2020年河北省微咸水利用量可達(dá)到4.1億m3，到2030年可達(dá)到6.9億m3。

(3)海水淡化。河北沿海地區(qū)是水資源最為貧乏的地區(qū)，隨著海岸帶經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，海水淡化成本將進(jìn)一步降低，海水利用量將進(jìn)一步加大。規(guī)劃到2020年河北省可供配置的海水淡化量為2億m3，到2030年為5億m3。

河北省規(guī)劃水平年可供水量分析見表1。

3.2 用水總量控制指標(biāo)

根據(jù)《河北省最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施方案》，到2020年全省用水總量控制指標(biāo)為221億m3，其中地下水119億m3；到2030年用水總量控制指標(biāo)為246億m3，其中地下水99億m3。河北省2030年用水總量控制指標(biāo)考慮了南水北調(diào)中線一期、二期和東線二期、三期以及南水北調(diào)優(yōu)化調(diào)度可增加調(diào)水量的情況。河北省用水總量控制目標(biāo)見表2。

3.3 水資源需求預(yù)測(cè)

預(yù)計(jì)到2030年城鎮(zhèn)化率將由現(xiàn)狀的48%提高到65%，城鎮(zhèn)人口增加1390萬人[4]?，F(xiàn)狀河北省工業(yè)用水效率總體處于全國(guó)先進(jìn)水平，城鎮(zhèn)生活用水水平較低，農(nóng)田灌溉有部分節(jié)水潛力。未來隨著城鎮(zhèn)人口增長(zhǎng)及用水水平的提高，城鎮(zhèn)生活需水將會(huì)增長(zhǎng)較快；工業(yè)用水在加大用水重復(fù)利用和節(jié)水工藝改造的前提下，仍將保持一定增長(zhǎng)；隨著京津冀生態(tài)文明建設(shè)的推進(jìn)，河北省生態(tài)用水將持續(xù)增長(zhǎng)；農(nóng)業(yè)方面，在維持現(xiàn)有農(nóng)田有效灌溉面積規(guī)模，考慮現(xiàn)有大中型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造等節(jié)水措施的前提下，農(nóng)業(yè)需水將維持現(xiàn)狀水平。

表1 河北省規(guī)劃水平年可供水量分析 單位：億m3

表2 河北省用水總量控制目標(biāo) 單位：億m3

在調(diào)研歷史數(shù)據(jù)規(guī)律的基礎(chǔ)上，結(jié)合河北省水資源綜合規(guī)劃和河北省水資源中長(zhǎng)期供求規(guī)劃，到2020年、2030年河北省需水總量將分別達(dá)到248.6億m3和258.3億m3。河北省規(guī)劃水平年需水預(yù)測(cè)見表3。

3.4 供需平衡分析

針對(duì)河北現(xiàn)狀水資源供需分析，在充分挖掘節(jié)水、當(dāng)?shù)厮?、外調(diào)水等水資源潛力的條件下，結(jié)合各類水利設(shè)施的供水能力和供水量，以及水資源的開發(fā)利用程度，按照以水定城、以水定地、以水定人、以水定產(chǎn)的要求，確定合理的農(nóng)業(yè)灌溉面積；根據(jù)《中華人民共和國(guó)水法》，在滿足城鄉(xiāng)居民生活用水，保證工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水后，將富余水量供給生態(tài)環(huán)境用水，提升城市發(fā)展環(huán)境。

統(tǒng)籌生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水，將目標(biāo)年社會(huì)發(fā)展的需水量和規(guī)劃水平年的可供水量作比較，在規(guī)劃節(jié)水、水工程建設(shè)、水源保護(hù)等各項(xiàng)措施落實(shí)情況下，對(duì)河北省各區(qū)域水資源進(jìn)行供需平衡分析。到2020年，河北省可供水量220.0億m3，與需水量相比缺水28.6億m3；到2030年，全省可供水量234億m3，缺水24.3億m3。在考慮各行業(yè)節(jié)水潛力的基礎(chǔ)上，按照優(yōu)先重點(diǎn)保障生活、工業(yè)以及基本生態(tài)用水需求的原則，配置各行業(yè)用水量[5- 6]。

河北省規(guī)劃水平年分行業(yè)配置水量見表4。

2020年河北省工業(yè)配置水量為36.5億m3，比需水量少5.8億m3，未來通過優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及工業(yè)節(jié)水解決工業(yè)需水與供水缺口。2030年工業(yè)配置水量為44.7億m3，比需水量少0.7億m3，未來通過推進(jìn)工業(yè)節(jié)水解決工業(yè)需水與供水缺口。

2020年河北省農(nóng)業(yè)配置水量為135.0億m3，比需水量少22.9億m3；2030年農(nóng)業(yè)配置水量為130.0億m3，比需水量少23.7億m3，未來需在現(xiàn)有大中型灌區(qū)節(jié)水基礎(chǔ)上，進(jìn)一步大力推進(jìn)節(jié)水灌溉，并結(jié)合調(diào)整種植結(jié)構(gòu)等措施解決農(nóng)業(yè)需水與供水缺口。同時(shí)為治理地下水超采，大幅度減少用于農(nóng)業(yè)的地下水供水量，采用當(dāng)?shù)氐乇硭?、外調(diào)水以及其他水源替代。

表3 河北省規(guī)劃水平年需水預(yù)測(cè)表 單位：億m3

表4 河北省規(guī)劃水平年分行業(yè)配置水量 單位：億m3

4 結(jié)論與建議

在充分審視河北省發(fā)展定位及水資源現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)河北省未來的需水形勢(shì)、可供水量進(jìn)行分析，結(jié)合用水總量控制及地區(qū)水資源承載力[7- 8]，對(duì)未來水資源的供需平衡進(jìn)行分析，為當(dāng)?shù)厮Y源管理部門合理開發(fā)利用水資源提供科學(xué)依據(jù)[9]。

研究認(rèn)為在現(xiàn)狀供用水條件下，即使充分考慮已規(guī)劃節(jié)水改造、新建水源等措施，未來2020、2030年河北省水資源供需形勢(shì)仍較為嚴(yán)峻。為進(jìn)一步提高河北省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境用水保障程度，提出對(duì)策建議[10]：

(1)科學(xué)供水、高效節(jié)水。全面實(shí)施華北節(jié)水壓采區(qū)域規(guī)模化高效節(jié)水灌溉行動(dòng)，推進(jìn)再生水回用及雨水利用，增加水資源重復(fù)利用率，緩解水污染及水資源短缺壓力;積極推廣噴灌、微灌、管道輸水灌溉以及水肥一體化等先進(jìn)適用節(jié)水灌溉技術(shù)，逐步建立節(jié)水型產(chǎn)業(yè)體系；繼續(xù)加大節(jié)水型社會(huì)建設(shè)，建立城市生態(tài)用水循環(huán)系統(tǒng)。

(2)因地制宜、適當(dāng)開源。要確保城市可持續(xù)發(fā)展，河北省還應(yīng)加快引黃入冀補(bǔ)淀等跨流域調(diào)水工程的建設(shè)，謀劃平原調(diào)蓄工程，加快推進(jìn)廊坊“北三縣”、滄州渤海新區(qū)等南水北調(diào)中線延伸供水工程建設(shè)，實(shí)施重點(diǎn)區(qū)域水資源配置工程，使得供水能力與河北省用水需求同步增長(zhǎng)。

(3)創(chuàng)新制度、加強(qiáng)管理。我國(guó)在水資源管理的廣度和深度上都要落后于世界先進(jìn)水平[11]，要深入貫徹落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度，落實(shí)《河北省地下水管理?xiàng)l例》；突出體制機(jī)制創(chuàng)新，強(qiáng)力推進(jìn)農(nóng)業(yè)水價(jià)、水權(quán)、水管體制改革；積極培育水權(quán)水市場(chǎng)、推進(jìn)水流產(chǎn)權(quán)確權(quán)試點(diǎn)和擴(kuò)大水資源稅改革；加快推進(jìn)重點(diǎn)領(lǐng)域立法進(jìn)程，大力推進(jìn)水利綜合執(zhí)法，對(duì)非法取用地下水的行為進(jìn)行嚴(yán)厲打擊。