陕西省渭河流域用水结构及用水量预测研究

摘要

陕西省境内渭河流域面积占全省国土总面积的三分之一，集中了全省三分之二的人口和生产总值、56% 的耕地、72%的灌溉面积，渭河流域的社会经济发展对陕西省的发展具有举足轻重的作用。近年来随着城市化进程加快，城市对水资源的需求也日益增大，而水资源短缺问题也日益突出，因此深入理解和分析城市的水资源、用水结构以及进行科学的城市用水量的分析和预测将会为制定水资源开发利用规划奠定基础，对于制定城市未来发展规模的规划，城市未来各项用水量的合理配置，城市供水管网设计，合理调整产业结构，采取相应的节水措施，以及社会经济的协调发展等均具有重要的指导意义。　　本文依据2001-2016 年陕西省渭河流域七市一区水资源量、用水量统计数据，采用Mann-kendall法分析了统计年内降水量、地表水资源量、地下水资源量与水资源总量的变化趋势:采用泰尔系数(Theil Index) 法按照“七市一区”所在区域，分别进行了关中区域、陕北区域、区域之间与总体的水资源分布差异分析。引入生态位理论及其;脑值模型进行了用水结构态势研究:并以灰色关联度分析法筛选出各行政区用水量的主要驱动因子，以各行政区城市总体规划为指引、或建立GM(1，1)灰色预测模型与ARTMA 预测模型对用水量主要驱动因子进行预测，建立用水量与主要驱动因子的多元回归模型， 对2020 年城市用水量进行预测。结果表明:　　( 1 )通过Mann-kendall 趋势检验， 7 市1区降水量均有一定的上升趋势，榆林市为显著上升， Z 值为1.31 ;地表水资源量渭南市、延安市为下降趋势，其余行政区均呈现上升趋势，其中杨凌区为极显著上升， Z 值为1.89; 地下水资源量杨凌区和榆林市为下降趋势，其余6 市均为上升趋势;水资源总量榆林市呈现下降趋势，其余6 市1 区呈一定的上升趋势。　　(2)关中区域内水资源人口分布与面积分布差异性均高于陕北，主要体现在西安市、宝鸡市与咸阳市水资源分布不均衡，水资源人口分布差异性关中区域内最高为地表水资源量(泰尔系数为0.1064 ) ，陕北区域内最高为地下水资源量(泰尔系数为0 .0047 ) ，两个区域间最高为降水量(泰尔系数为0.1260) ， 总体差异最高为降水量(泰尔系数为0 .1774 ) ，水资源面积分布差异性关中区域最高为地表水资源量(泰尔系数为0.0341 )，陕北区域内最高为地下水资源量(泰尔系数为0.0261)， 两个区域间最高为水资源总量(泰尔系数为0.0699) ，流域总体最高位地表水资源量(泰尔系数为0.1058) 。　　(3)统计年内陕西省渭河流域各行政区、陕西省、全国用水类型生态位高低排序具有相同规律，即农业用水生态位＞工业用水生态位＞生活用水生态位＞城镇公共及生态环境用水生态位。农业用水、工业用水与生活用水生态位将行政区划分为4 个等级，城镇公共及生态环境用水生态位将行政区分为3 个等级，不同生态位等级反映了此类型用水的占有程度。行政区各类型用水生态位宽度普遍大于陕西省及全国，7 市1 区农业用水生态位宽度是陕西省的1.15～2.62 倍，全国的1.36～3.09 倍；工业用水生态位宽度是陕西省的0.75～4.13 倍，全国的0.86～4.71 倍；生活用水生态位宽度大于陕西省与全国；西安市与杨凌区的城镇公共及生态环境用水生态位宽度高于陕西省，远大于全国；不同行政区各用水类型相对于陕西省有扩充也有压缩。综合来看区域用水处于调整阶段,用水结构不协调，关键是压缩农业用水量和调节工业用水量。　　（4）通过灰色关联度分析，杨凌区用水量主要驱动因子为常住人口、耕地面积、降水量与建成区绿化覆盖率，其余6 市1 区用水量主要驱动因子均为常住人口、耕地面积、降水量与万元工业增加值用水量，不同行政区用水量驱动因子关联性大小不同。　　（5）2020 年7 市1 区预测用水量：西安市21.38 亿m3、铜川市1.06 亿m3、咸阳市13.81 亿m3、宝鸡市9.62 亿m3、渭南市17.98 亿m3、延安市3.31 亿m3、榆林市9.59 亿m3、杨凌区0.45 亿m3。咸阳市、延安市与榆林市2020 年预测值高于约束值，3 市在经济高速发展同时应注意工业技术的改革，提高工业用水效率，提高节水灌溉面积的比重，来控制总用水量过快增长。

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