朝陽市水資源量變化規(guī)律研究

高德軍

(朝陽縣水資源辦公室，遼寧 朝陽 122000)

水資源可以為農作物生長與人類生存發(fā)展提供所必須的水環(huán)境，且氣候條件和人類活動對水資源時空分布特征、水環(huán)境質量等產生明顯影響。近年來，受極端天氣事件及全球氣候變暖等因素作用，氣象系統(tǒng)耗散突變概率顯著增大，使得地表徑流聚集、陸面蒸散發(fā)以及降水過程等發(fā)生較大的變化，這在一定程度上改變了區(qū)域水資源特征[1-4]。

朝陽市地處遼西低山丘陵區(qū)，水資源利用以地下水為主，局部地區(qū)的地下水過度開采且水資源浪費嚴重，此外水資源存在邊際效益低、可開發(fā)總量少、開采成本高等特點。工礦產業(yè)及資源開發(fā)與工業(yè)用水基本匹配，境內水生態(tài)功能和水環(huán)境承載力呈下降趨勢，該區(qū)域地下水開采程度較低且地表水資源極為匱乏。隨著人口規(guī)模的擴大及社會經濟的發(fā)展，水資源短缺逐漸成為限制其經濟發(fā)展的關鍵因素，為促進區(qū)域發(fā)展必須合理綜合利用水資源，通過加強水源管理和水環(huán)境保護實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。根據水資源可持續(xù)發(fā)展和水生態(tài)文明建設要求，全面了解水資源利用現(xiàn)狀及其變化趨勢為充分利用當?shù)厮Y源，減少水環(huán)境污染和水資源浪費，協(xié)調區(qū)域經濟發(fā)展與水資源空間分布等提供理論依據，為發(fā)揮水資源價值及綜合利用水資源的重要依據，其中系統(tǒng)客觀的掌握水資源情況為實現(xiàn)可持續(xù)利用的基本條件[5-7]。

1 水資源利用現(xiàn)狀

依據2019年水資源公報，朝陽市全年總用水量45 617.0萬m3，其中農田灌溉、居民生活、林牧漁畜、工業(yè)生產、城鎮(zhèn)公共和生態(tài)環(huán)境用水量19 475.0、8 909.1、7 211.8、5 893.5、3 245.7、881.9萬m3。大凌河、老哈河、小凌河、青龍河流域的分區(qū)用水量依次為36 749.4、3 539.0、2 965.6、2 363.0萬m3。2019年總供水量45 617.0萬m3，其中污水回用量、地表和地下水供水量為1 524.9、4 362.1、39 730.0，所占比例為3.3%、9.6%和87.1%。此外，地表水供水量中提水、引水和蓄水工程供水量為515.0、1 383.7、2 463.4萬m3，占地表供水量11.8%、31.7%、56.5%。2018年各行政分區(qū)的供、用水統(tǒng)計情況，朝陽市水資源利用狀況，見表1。

表1 朝陽市水資源利用狀況 萬m3

從表1可知，朝陽地區(qū)存在著結構性水資源利用矛盾，居民生活和生態(tài)環(huán)境被農業(yè)用水擠占問題突出。為改善城市生態(tài)環(huán)境應適當增加部分生態(tài)用水，通過減少工業(yè)和農業(yè)用水量實現(xiàn)水資源的綜合利用。

2 水資源變化趨勢

2.1 降水資源

朝陽市2019年平均降水量482.3mm，較上年增加27.5%，折合徑流深95.3億m3，自南向北降水量總體呈逐漸增加的趨勢。其中，北票市年降水量最大為531.8mm，其次為凌源市的518.9mm，降水量最小區(qū)為建平縣414.1mm。結合2014-2019年水資源公報，利用回歸多項式擬合分析該區(qū)域降水量數(shù)據。朝陽市降水量變化趨勢圖，見圖1。

圖1 朝陽市降水量變化趨勢圖

根據圖1可知，朝陽地區(qū)年際降水量存在較大變化，2014-2019年降水序列最大與最小值相差255.7mm，變異系數(shù)0.42，標準差80.47mm，年降水量較多年平均值的變化率為-32.3%-20.8%。結果顯示，年降水量呈上升-下降-上升的變化特征，其周期性變化較為明顯，降水量變化周期以4-5a為主。

2.2 地表水資源

大氣降水為朝陽地區(qū)水資源的主要來源，所以氣候變化對地表水的影響較為顯著，二者存在較強的相關性，降水量與地表水相關曲線，見圖2?？梢?，地表水相對豐富、匱乏的年份降水量就較多或較少，大氣降水在很大程度上決定了地表水量。

圖2 降水量與地表水相關曲線

然后利用回歸多項式擬合分析該區(qū)域的地表水數(shù)據，擬合地表水變化趨勢圖，見圖3。地表水資源與降水量年際變化基本相同，2014-2019年地表水序列最大與最小值相差3.85×108m3，變異系數(shù)為2.7，標準差1.58×108m3，地表水較多年平均值的變化率為-25.0%-12.7%。

圖3 地表水變化趨勢圖

考慮到大氣降水為地表水主要供給來源的實際情況，大氣降水變化趨勢與地表水資源量具有相同的變化特征。通過對比分析發(fā)現(xiàn)，地表水與降水量變化特征基本一致，也呈現(xiàn)出先上升后下降再上升的趨勢，但地表水的變化幅度較降水量有所減少，由此表明二者存在非線性關系，除轉化為地表水外降水量大部分用于地下水補給、蒸散發(fā)消耗及河道徑流等。

2.3 地下水資源

朝陽地區(qū)城鎮(zhèn)生活和工農業(yè)用水主要來源于地下水資源供給，該區(qū)域具有較豐富的地下水資源，但總體處于較低的開發(fā)利用程度，所以合理開發(fā)地下水對緩解緊張的供水矛盾具有重要意義[8]?？偠灾?，朝陽市地下水資源處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，年際變化較低，變化率較多年平均值為-13.96%-11.80%。朝陽市地下水資源統(tǒng)計數(shù)據，見表2。隨著對地下水的持續(xù)開發(fā)利用將使得地下水位不斷下降，從而形成大尺度降落漏斗，地下水儲蓄量呈不斷下降趨勢，地下水變化趨勢圖，見圖4。

表2 朝陽市地下水資源統(tǒng)計數(shù)據

圖4 地下水變化趨勢圖

根據圖4可知，朝陽地區(qū)的地下水年均下降速率達到0.56×108m3，進一步分析引起該變化的原因為：地下水資源受開采量的不斷增加而逐漸下降；此外，由于降水補給量的減少使得地下水資源不斷減少。

2.4 水資源總量

扣除重復計算部分后的地表水與地下水之和等于水資源總量，結合以上計算結果，地下水逐年下降速率為0.56×108m3，地表水周期性變化與降水量基本相同[9]。因此，這兩種因素的綜合作用使得水資源總量呈不斷下降趨勢，朝陽市總水資源統(tǒng)計數(shù)據，朝陽市總水資源統(tǒng)計數(shù)據，見表3。利用回歸多項式擬合分析該區(qū)域的水資源總量數(shù)據，地下水變化趨勢圖，見圖5。

表3 朝陽市總水資源統(tǒng)計數(shù)據

圖5 地下水變化趨勢圖

研究表明，朝陽地區(qū)總水資源量呈先上升后下降再上升的變化趨勢，但整體呈下降趨勢。可見，地表水資源與水資源總量具有相似的變化趨勢，但二者的波動幅度有所差異，其原因為地下水呈線性下降趨勢且對總水資源量的貢獻較大。隨著社會的發(fā)展和人口的激增，朝陽市工農業(yè)與生活用水量急劇增大，水資源將面臨著更加嚴峻的挑戰(zhàn)，水系統(tǒng)承載負荷逐漸增高，用水緊張和供給矛盾等問題更加突出。

2.5 對策建議

水資源的開發(fā)利用主要與水資源量、污水處理率、第三產業(yè)比重、降水量等因素相關，同時受海域耗水量、GDP增長率、人口自然增長率等影響。根據朝陽地區(qū)水資源現(xiàn)狀及其變化規(guī)律，為更加合理的利用有限的水資源可采取以下有效措施：

1)推動產業(yè)結構調整提高用水率，結合當?shù)貙嶋H情況優(yōu)化調整三產業(yè)結構，盡可能降低萬元GDP耗水量以及提升朝陽市企業(yè)重復用水率。

2)加快供水管網改造工程建設和節(jié)水器具、設備的普及，提升居民節(jié)水意識減少水資源浪費，優(yōu)化調整生活用水定額和水價。

3)構建節(jié)水管理體制和節(jié)水責任制，充分考慮各行政區(qū)阥程度重新調整或制定行業(yè)用水定額；加強澆灌節(jié)水技術、抗旱作物研究，推動節(jié)水改造和骨干灌區(qū)線工程建設，提高渠系配套率和防滲率，實施入河口排入控制及河道整修防滲治理工程。

4)強調水環(huán)境保護與水污染控制，轉變傳統(tǒng)的污水治理策略發(fā)展循環(huán)經濟，從根本上解決水環(huán)境點、面源污染問題；對耗水量大、污水排放量多的化工企業(yè)實行嚴格控制，限制工業(yè)密集帶沿河、沿江建設；為實現(xiàn)朝陽市各主城區(qū)沿河污染的有效控制實施排污口改道措施，通過集中處理生活垃圾和水上航運污染保護水體環(huán)境。

3 結 論

水資源是促進經濟發(fā)展、提高生活質量和生態(tài)保護的重要資源，也是實現(xiàn)國家糧食、生態(tài)與飲水安全的保障。長期以來朝陽地區(qū)面臨著嚴峻的缺水問題，隨著經濟的發(fā)展及人口的持續(xù)擴張，水生態(tài)惡化、地下水超載等問題日趨顯露，優(yōu)化配置和綜合利用有限的水資源極為重要。通過分析該區(qū)域水資源現(xiàn)狀及其變化趨勢，得出的結論如下：

1)朝陽地區(qū)存在著結構性水資源利用矛盾，農業(yè)用水擠占生態(tài)環(huán)境用水和居民生活用水問題突出，為改善城市生態(tài)環(huán)境應適當增加生態(tài)用水、調整工業(yè)和農業(yè)用水。大氣降水為朝陽市地表水的主要供給來源，該區(qū)域降水量總體呈先增大后減小再增加的趨勢，周期性變化較為明顯，降水量變化周期以4-5a為主。

2)地下水年均下降速率達到0.56×108m3，其原因為地下水資源受開采量的不斷增加而逐漸下降，且降水補給量的減少使得地下水資源不斷減少。該區(qū)域總水資源量呈先上升后下降再上升的變化趨勢，但整體呈下降趨勢，為促進生態(tài)環(huán)境、經濟、社會與區(qū)域水資源的協(xié)調持續(xù)利用，應采取保護水生態(tài)環(huán)境、發(fā)展節(jié)水型工業(yè)和減少農業(yè)用水總量等措施，提倡中水、微咸水資源化及高效節(jié)水灌溉技術的推廣應用等。