中国西部地区水资源供需平衡预测，本文主要内容关键词为：水资源论文,供需论文,中国西部论文,地区论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：TV213 文献标识码：A
文章编号：1000-3037(2002)03-0327-06
我国水资源供需平衡的研究始于20世纪50年代末的西北。1959年完成了“新疆水土平衡”，1960年又有“甘肃河西地区农田用水供需平衡的初步研究”问世。这些研究的特点：一是用水资源量作为供水水量；二是只考虑当时用水量占90%以上的农田用水作为需水量；三是应当地政府部门的要求，提出适宜开垦的地区和区域。
1 1980和1990年两次水资源供需平衡
在全国进行水资源评价的基础上[1]，1980年根据实际资料对全国分流域按河段进行了水资源供需平衡的计算，1999年又用1990年的实际资料[2]，再一次对全国水资源供需平衡作了计算分析。
这两次计算所采用的原则是：供水方面，不仅考虑了水资源量，而且直接采用可供水量的计算结果；需水方面，主要是河道外用水，不仅考虑了农业用水（包括牧、林），也考虑了城市人口、工业用水、农村生活用水和牲畜用水[3]。
在选取保证率时，针对当时全国范围内以农业用水为主，特别是农田灌溉用水要占总用水量80%以上的情况，采用了P=75%（中等干旱年）的标准。
从空间分布考虑，如果将全国或整个西部作为一个区域进行供需平衡计算，所得出的结论其实际意义十分有限。因为水资源的开发利用受自然地理条件、社会经济情况、产业结构的布局、水资源的特点及水利工程设施等诸多因素的制约，而这些制约条件存在着明显的地区差异。因此必须进行分区才能真实地反映水资源的供需关系[4]。分区的原则是：能反映水资源的地区差别，由于水资源总量中地表水占绝大部分，因此，要保持大江大河水系的完整性；在同一区域内，由于自然地理要素、水资源特点及开发利用条件的差异，又可以对区域作进一步的划分。根据以上原则，可将全国划分为松辽河、海滦河、淮河、黄河、长江、珠江、东南诸河、西南诸河和内陆河9个流域片和83个流域二级区（含台湾诸河）[3]。
1.1 1980年的水资源供需平衡
西部地区约占全国总面积的71%，涉及松花江、海滦河、黄河、长江、珠江、西南诸河以及内陆河等7个流域片和二、三级区共44个流域区[5]。
水资源分区供需平衡计算表明，各流域及地区间的情况差异极大，故确定缺水率小于1.0%为基本不缺水；缺水率1.0%～15.0%为轻度缺水；缺水率大于15.0%为严重缺水3个层次[5]。
1980年严重缺水的流域有：松辽河流域片的西辽河流域；内陆河流域片的内蒙古高原内陆流域；黄河流域片的龙门至三门峡段；长江流域片的嘉陵江流域；西南诸河流域片的红河流域等[5]。
1.2 1990年的水资源供需平衡
7大流域片中，严重缺水的有西辽河流域、黄河流域的甘肃定西地区、陇西地区、天水地区和关中平原等地和流域[5]。
2 我国西部2010年水资源供需关系趋势
今后，随着人口的增加、经济的发展、生态环境的保护与改善，需水量仍呈增加趋势。对于2010年水资源供需关系分析，仍然采用分层平衡计算（河道内用水暂不参加分析）。
社会经济发展的目标是水资源供需预测的重要依据。根据国内外众多的研究成果分析表明，我国人口将在21世纪上半叶达到顶峰，预测2010年我国人口约为14×10[8]，将初步建立规模、结构和布局都合理的城镇体系[3]。
2010年，我国将形成较完善的社会主义市场经济体制，产业结构进一步优化，农业现代化建设将登上一个新的台阶，国民生产总值达到1.6×10[13]～1.8×10[13]元[3]，关键性水利工程的建设（如长江三峡、黄河小浪底等大型水利枢纽工程，以及跨流域的南水北调工程）可以缓解北方部分地区严重缺水的矛盾。到2010年，按人均粮食占有量400kg计算，全国农田灌溉面积将达到5670×10[4]hm[2]左右。其中内陆河流域片有效灌溉面积6974×10[4]hm[2]；西南诸河流域1320×10[4]hm[2][3]。与此同时，林牧业的灌溉面积也有较大的发展，到2010年，全国林牧灌溉面积将比2000年净增233×10[4]hm[2]，规划增加经济林灌溉面积超过7×10[4]hm[2]的省区有7个，其中西部地区就占了4个[3]。天然草场灌溉面积的发展集中在西部的牧区，包括内蒙古、四川、新疆、甘肃、宁夏等省、区。
2.1 需水预测（注：由于资料的限制，计算结果都是近似值。）
2.1.1 生活需水
预计到2010年全国城镇人口将达到5.53×10[8][3]，若按人均综合需水定额将为251 L/d来计算，需水量约为508×10[8]m[3][3]，这中间包括了城市建筑行业、服务行业、市政及城市生态环境等方面的公共需水量约192×10[8]m[3][3]，其中西部的内陆河为11.8×10[8]m[3]，西南诸河为3.4×10[8]m[3][3]，加上长江流域、黄河流域部分地区等，整个西部地区需水量为36.6×10[8]m[3]。
农村生活需水包括农村家庭生活需水和农村家养牧畜需水两部分。据计算结果，全国2010年总需水量为391×108m3，其中内陆区9.9×10[8]m[3]，西南诸河6.4×10[8]m[3]，西部地区总计74.3×10[8]m[3][3]。
2.1.2 工业需水
预计2010年，我国的工业总产值将达到384600×10[8]元，而工业用水综合重复利用率将达到67%，万元产值的耗水量将为32m[3]/10[4]元（不含电力工业）[3]。
2010年我国电力年装机容量将达到5.1×10[8]kW，年发电量近24000×10[8]kW·h，全国电力工业需水为331×10[8]m[3]，其中内陆河3.6×10[8]m[3]，西南诸河为0.1×10[8]m[3]，整个西部地区达到66×10[8]m[3][3]。
预计到2010年，一般工业用水将达到756×10[8]m[3]，整个西部地区约为180×10[8]m[3]。万元产值需水量全国平均为45m[3]，但各流域很不平衡。位于西部的西南诸河及内陆河流域为全国最高值，分别达到125m[3]及122m[3]，而长江流域仅45m[3][3]。
乡镇工业需水近年来增长凶猛，预计到2010年全国需水量将达到469×10[8]m[3]，单位需水量为22m[3]／万元[3]。
2.1.3 农业需水
农业需水包括了农田灌溉需水和林牧渔业需水两部分。农田灌溉需水长期以来一直是需水量的大户[6]，预计到2010年，全国有效浇灌面积将达到5667×10[4]hm[2]，即耕地灌溉率将达到58.8%，其中内陆河流域将达到85.0%，为全国最高值；而黄河流域仅为43.4%[3]。
在计算单位面积需水量时，采用P=75%的情况下，到2010年，内陆河流域为10170m[3]/hm[2]，西南诸河流域为8775m[3]/hm[2]。由此得出全国2010年农田灌溉需水量为3982×10[8]m[3]，其中内陆河流域440.7×10[8]m[3]，西南诸河流域71.1×10[8]m[3]；西部地区为700×10[8]m[3]左右[3]。
除了农田灌溉用水外，预计到2010年，全国林牧渔业的需水量将达到493×10[8]m[3][3]。西部林牧及灌溉用水在改善区域生态环境方面起着积极的作用，特别是内陆河流域。近10年内，灌溉面积增加最多的是新疆、内蒙古、陕西等省、区预计西部需水量为300×10[8]m[3]。
2.1.4 生态环境用水
西部地区主要的生态环境问题有：河道下游断流、湖泊萎缩、草场退化、土地荒漠化、耕地盐渍化面积扩大、沙漠化面积增加、沙尘暴频次增加等，这些问题都需要用水来解决。
生态环境用水通常可分为人工绿洲的生态环境用水和天然生态用水。人工绿洲的用水包括护田林网、乔灌木防沙带、灌草防蚀带及为保护天然植被所必须的薪炭林和用材林等的用水[7]。天然生态用水包括河谷林的生态用水等。
一些学者对西北干旱地区的生态环境用水量作了估算，结果大致相当于水资源量的25%～30%。作为2010年初步的估算，首先应将总水资源量划分为国民经济用水和生态环境用水两部分，并且西部地区的需水量不能太多，暂定为150×10[8]m[3]。
2.1.5 总需水量
考虑到受不同类型水条件和各种不确定因素的影响，预测的需水量应该有一定的变化范围。预测到2010年全国的需水量为6633×10[8]m[3]（平水年）至6998×10[8]m[3]（中等干旱年）。以P=75%计，内陆河流域为706.3×10[8]m[3]，西南诸河流域为102×10[8]m[3]，总计西部地区内为1500×10[8]m[3][3]。
对预测结果的合理性分析表明：2001～2010年全国总需水量的平均增长率为1.4%左右[3]，总的来说，这一结果与社会经济稳定快速发展、城市化进程的加快以及灌溉面积有较大幅度的增长的趋势一致。其中内陆河流域低于全国平均增长率，而西南诸河流域则略高。
从用水构成来看，到2010年，全国生活需水将达到13.6%[3]，西部地区除长江流域外普遍低于全国平均值，农业总需水比例下降至64.1%[3]，但仍然是需水的第一大户。
2.2 供水预测
2010年（中等干旱年）全国地表水、地下水及跨流域调水等可供水6670×10[8]m[3]，其中内陆河流域683×10[8]m[3]，地表水为556×10[8]m[3]，地下水为107×10[8]m[3]，跨流域调水14×108m[3]，其它5×10[8]m[3]。西南诸河流域92×10[8]m[3]，其中地表水为87×10[8]m[3]，地下水为5×10[8]m[3][3]。整个西部地区为1300×10[8]m[3]。
从上述预测可知，供水水源中主要是地表水，以全国范围而言占75.6%，其中内陆河流域占81.4%，西南诸河占94.6%。2010年采用基本方案可得出水资源的利用率全国为24.0%，内陆河流域为52.0%，西南诸河流域仅为1.66%[3]，是全国各流域片中的最低值。2010年全国的总供水量为6670×10[8]m[3](P=75%)，需水量6988×10[8]m[3]，缺水量为318×10[8]m[3]，缺水率4.55%。其中内陆河流域缺水率为3.4%，西南诸河流域缺水率为9.5%。整个西部缺水量约为200×10[8]m[3]，缺水率为13%[3]。
在重点缺水地区中，位于我国西部地区的天山北麓与河西走廊的情况令人关注。
新疆天山北麓、甘肃河西走廊是我国内陆河流域中自然条件较好和经济发展水平较高的地区。天山北麓土地面积27.6×10[4]km[2]，耕地面积106×10[4]hm[2]，国民生产总值约占全疆56%，工业总产值占全自治区的64%左右。河西走廊土地面积27.1×10[4]km[2]，耕地为56.8×10[4]hm[2]，粮食产量占全省30%左右，人均粮食占有量和粮食单产均为内陆河流域水平最高的地区之一[3]。这两个地区内及周边有高山环列，山地的年降水量最高可达800mm，是径流的形成区，发育了众多的河流，引河水灌溉十分便利。由于有高山冰雪融水和雨水等外流，使得河流的年径流量比较稳定，年C[,V]值一般小于0.3[7]。另外，从山地到平原地表水与地下水相互转换较多，对水资源开发利用十分有利。但用水量的不断增大、经济的发展、用水量不断增长，使得有些河流下游河道干涸，绿洲缩小，土地沙漠化日趋严重，生态环境遭到较大的破坏。天山北麓是重点经济开发地区，将成为我国重要的石油、化工及轻纺工业的基地。2010年城市及工业需水将增加12.5×10[8]m[3]，农村需水增加16.6×10[8]m[3]，总计29.1×10[8]m[3]，预计缺水率将达到4.5%[3]。
河西地区将实施疏勒河流域农田灌溉及移民安置等综合开发。预计改善灌溉面积4.4×10[4]hm[2]，新增灌溉面积5.5×10[4]hm[2]，安置移民22×10[4]人[3]，但水资源的开发利用在东部的石羊河流域已达较高水平，当前的人口及经济发展已超过了水资源的承载能力，致使下游的民勤绿洲的水源大量减少，绿洲面积缩小，荒漠化日趋严重[8]。河西走廊中部的黑河流域由于涉及到向下游内蒙古额济纳地区输水，也不可能截取利用更多的水资源。因此到2010年，河西走廊的缺水率将达到8.0%[3]。
四川贫地是西部大开发的重点地区之一。面积15×10[4]km[2]，包括周围山地总计约28×10[4]km[2]，是四川省及重庆市的主要工农业区[3]。
四川盆地的西部在春季易出现干旱，东部易形成伏旱，中部则春旱与伏旱交替出现。盆地的水利建设滞后，供水的设施不足，与经济发展及人民生活的需要不相适应。人均拥有水量仅150m[3]左右，远低于全国平均水平，灌溉率也仅达42%，而且现有的灌溉面积有70%是由小型水利工程控制，调蓄能力差，供水保证率低。到2010年，四川盆地的城镇人口将有较大的增加，城市化率将达到41%，工业及农田灌溉面积也有较大发展，灌溉率要达到58%，总需水量将达324.7×110[8]m[3]，而供水总量只有297.1×10[8]m[3]，这还是在一批骨干的供水工程，如亭子口、紫坪铺、武都等大型骨干供水工程供水后的情况，缺水率仍在8.5%左右[3]。在盆地范围内，可以分为岷、沱江流域、嘉陵江流域和长江上游干流等3个区域。到2010年，岷、沱江的总供水将达到131.6×10[8]m[3]，总需水138.0×10[8]m[3]，缺水率4.6%；嘉陵江流域总供水96.2×10[8]m[3]，总需水110.9×10[8]m[3]，缺水率13.3%；长江上游干流，总供水69.3×10[8]m[3]，总需水75.8×10[8]m[3]，缺水率8.6%[3]。
中国是城市缺水较严重的国家，当前共有300多个缺水城市，每年缺水量约60×10[8]m[3]，在全国178个重点城市中，西部地区的缺水城市比比皆是[3、9]。其中有新疆的乌鲁木奇、克拉玛依；甘肃的兰州、白银、天水、嘉峪关和金昌；青海的西宁；宁夏的银川、石嘴山；内蒙古的呼和浩特、包头、乌海；陕西的西安、铜川、宝鸡、咸阳、汉中；四川的成都、自贡、攀枝花、汾州、德阳、绵阳、内江、乐山、万县；重庆；贵州的贵阳、六盘水、遵义、兴义、安顺；云南的昆明、东川、南盘江、洱海、泸江等39座，预计到2010年，城市缺水量约30×10[8]m[3][3]。
3 2030、2050年超长期供需水展望
3.1 社会经济发展初步分析
预计到2030年，我国总人口将达到15.0×10[8]～15.5×10[8]，其中约6.5×10[8]～7.5×10[8]为城镇人口，城市化率达45%左右；2050年人口将达到15.5×10[8]～16.0×10[8]×10[8]，其中城镇人口8.0×10[8]～9.0×10[8]，城市化率将达到50%～60%[3]。
预计到2030年，国内生产总值约达40×10[12]～50×10[12]元，2050年为70×10[12]～100×10[12]元；2030年人均2.5×10[4]～3.0×10[4]元；2050年则为4.5×10[4]～6.0×10[4]元[3]。
按人均粮食400kg计，到2030年我国粮食生产将达6.0×10[8]～6.2×10[8]t；2050年为6.3×10[8]～6.4×10[8]t[3]；要实现这个目标，大力发展灌溉农业才是增产粮食的根本途径。预计2030年灌溉面积要达到0.57×10[8]～0.60×10[8]hm[2]，2050年则达0.60×10[8]～0.63×10[8]hm[2][3]。
在充分考虑到科技进步的作用，包括推广节水技术、严格的水资源管理、控制水资源需求增长过快等情况下，预计到2030年，全国农村生活用水指标为130～150（L/d·人），2050年为260～280（L/d·人）；预计2030年我国生活需水量为1200×10[8]～1300×10[8]m[3]，2050年为1400×10[8]～1500×10[8]m[3][3]，其中城镇生活需水量所占的比重，至2030年将达到60%，2050年更高达70%左右[3]。
初步预测，到2030年，我国工业用水将达到2100×10[8]～2200×10[8]m[3]；2050年为2200×10[8]～2300×10[8]m[3][3]。估计到2050年以后，工业需水量有可能出现零增长。西部地区2030年约为210×10[8]m[3]。
农业用水应加强农业节水工程建设与维护，生物基因工程技术的突破，使农业单位用水量有所下降。根据上述情况，预计到2030年我国农业总需水量为4200×10[8]～4300×10[8]m[3]，西部地区为1100×10[8]～1250×10[8]m[3]；2050年全国为4300×10[8]～4400×10[8]m[3]，西部为1300×10[8]～1400×10[8]m[3][3]。
到21世纪中叶，生态环境需水会明显增加。初步估计到2030年需水量将达到300×10[8]～400×10[8]m[3]，而2050年更高达800×10[8]m[3]。西部地区是全国生态环境的用水大户，初步估计，2030年和2050年将占全国的60%～70%[3]。总之，西部地区超长期需水量的估计（表1）。
表1 西部地区超长期需水量(10[8]m[3])初步估计
Table 1 Preliminary estimation of superlong-term water demandin West China(10[8]m[3])
需水部门
2030年 2050年
工业 210～220220～230
农业 1100～12501300～1400
生活 230～240260～280
生态环境 180～250360～550
总计 1720～19602140～2460
要争取在21世纪中叶实现水资源的供需平衡，必须大力提高供水能力，增大供水量。
首先要建设新的水资源工程，提高水资源开发利用率。目前，我国水资源开发利用率仅19%左右，据有关研究估计，可达30%～40%，尚有一定潜力，但西部地区潜力要小得多。如到2030年利用率达到11%左右，则供水量有望达到1650×10[8]～1800×10[8]m[3]。到2050年，按14%考虑，则达到2100×10[8]～2300×10[8]m[3][3]。
其次，污水资源化的工程建设是解决水资源供需矛盾的有效措施之一；随着用水量的增加，废污水的排放量也将会有较大的增长，必须加强对废污水处理的力度。如不能大幅度提高处理率，将会对生态环境造成更为严重的影响。
在西北地区地下水是咸水的情况下，如何处理这些咸水来补充水资源的不足也是增加供水量的途径之一[10、11]。
综上初步分析，到2030年和2050年，我国西部地区总供水量将分别达到1650×10[8]～1800×10[8]m[3]和2100×10[8]～2300×10[8]m[3]，也即到21世纪中叶，水资源供需矛盾依然存在，而且在2030年左右将达到高峰[3]（表2）。
表2 西部地区超长期供需水(10[8]m[3])展望
Table 2 Expectation to superlong-term water supply and demandfor West China(10[8]m[3])
年份 需水总量 供水总量缺水量
2030 1720～1960 1650～1800 200
2050 2140～2460 2100～2300 100
4 气候变化对水资源供需关系的影响
全球气候变暖对我国西部地区，特别是西北干旱区水资源的影响[12]，大致可分为以下几个方面。
4.1 主要取决于降水量的变化
随着气温的升高，必然导致蒸发量的增加，也即需水量的增加。如果降水量的增加值大于蒸发量的增加值，则水资源量不但不会减少，反而会有增加。西北地区，包括自然变化与人类影响在内的综合展望，与当前的年降水量相比，到2010年前将有所增加，2030～2050年则有所减少，增加与减少的幅度为5%～10%。西南地区，在2010～2050年，大部分地区年降水量将有所增加，其变化范围为正常年降水量的2%～15%。
4.2 高山冰雪融水量将有所增加
由于西北地区河川径流大部分由高山冰雪融水补给，因此，在气温升高将使河川径流量增加。高山冰雪融水量较大的河流，河源有大冰川或冰川群存在，径流量占全年60%以上。在2050年前，其年径流量有增加的趋势，如昆马立克河、云龙喀什河等。而一些靠小冰川融水径流的河流，到2030年后年径流量有可能减少。
收稿日期：2001-11-17；修订日期：2002-01-26。