承德市滦河流域需水预测及水资源可持续利用对策研究

摘要: 承德市是滦河发源地，众多支流均位于承德市境内。随着社会经济的迅速发展，特别是1997 年以来，滦河流域持续性干旱，水资源逐步减少的趋势也非常明显。因此，开展承德市滦河流域需水预测及水资源可持续利用对策研究对于滦河水资源可持续利用具有重要意义。论文收集了大量的经济统计和用水资料，对承德市滦河流域未来需水状况进行分析和预测，分析表明到2030 年承德市滦河流域需水将比2007 年增加1 倍。需要有计划地分阶段建设更多蓄水工程，调整产业结构，强化节水，发展中水回用工程，提高水资源重复利用率，以有限的水资源来满足不断增长的用水需求。

关键词: 需水预测; 国民经济; 水资源; 可持续利用; 滦河流域

中图分类号: TV213．9 文献标识码: A 文章编号: 1006-2610(2012) 02-0006-04

0 前言

滦河发源于承德市丰宁县西北巴颜图古尔山麓的小梁山，上源称闪电河，经沽源东部，向北流过内蒙古多伦境内，至外沟门子又折回承德市境内，经承德到潘家口穿过长城至滦县进入冀东平原，于乐亭县南兜网铺入海，流域面积44 750 km2。承德市滦河流域集水面积28 616 km2，占全市总面积的72%，占整个滦河流域总面积的64%。可见承德市滦河流域在整个滦河流域中的地位举足轻重。滦河是京津唐秦地区的重要水源地之一，自20 世纪80 年代初引滦工程投入运行以来，已累计向天津、唐山、秦皇岛3 座城市及滦河下游地区供水300 多亿m3，产生了巨大的社会、经济和生态、环境效益。目前已经兴建的引滦枢纽工程有: 潘家口水库、大黑汀水库、桃林口水库三大水源工程和引滦入津、引滦入唐、引青济秦等引水工程，形成了以滦河流域为母体，辐射天津、唐山、秦皇岛3 座城市的滦河水资源经济区。

近年来，随着社会经济的迅速发展，特别是1997 年以来滦河流域持续性干旱，滦河水资源经济区遭遇了空前的水源危机，水资源逐步减少的趋势也非常明显［1］。因此，开展承德市滦河流域需水预测及水资源可持续利用对策研究对于滦河水资源可持续利用具有重要战略意义。

1 承德市滦河流域概况

承德市滦河流域位于河北省东北部，燕山山脉东段长城北侧，东经115°54' ～ 119°20'，北纬40°12'～ 42°40'之间。流域地形差异大，地形总趋势由西北向东南倾斜，基本与河流流向一致。承德市滦河流域以燕山山地为主。雾灵山为燕山山地主峰，海拔高度2 116 m。承德市滦河流域的地质构造和水文地质情况均较复杂。按照河北水文地质分区，承德市有2 个水文地质区，一是冀北山地水文地质区;二是内蒙古高原水文地质区。地下水的储存主要有2 种形式: 松散岩类孔隙水、基岩裂隙水。

承德市气候属于温带向暖温带过渡，半干旱间半湿润、大陆季风型山地气候，因受西伯利亚冷气团及副热带太平洋气团影响，各地之间相差悬殊，冬长寒冷干燥少雪，夏短炎热多降雨，且常有冰雹，春季干旱少雨，秋季天凉气爽，冷暖适中。承德市多年平均降水深523．6 mm，总趋势由北向南逐步递增。

承德市滦河水系呈羽状，境内沿途汇入的一级支流自上而下有小滦河、兴洲河、伊逊河、武烈河、老牛河、柳河、瀑河、潵河、长河、青龙河等。承德市滦河流域是滦河发源地，众多源头支流均位于承德市境内，对京津唐地区生态环境的纵深保护、气候调节具有非常重要的不可替代的作用。滦河水资源是流域人民赖以生存和发展的物质基础，也是维护滦河流域良好生态环境并发挥其生态屏障作用的决定性物质条件。

2 国民经济发展预测

国民经济发展预测是需水预测的基础。在社会经济发展目标中，对规划水平年各供、需水方案影响较大的发展指标有人口、城市化率、第一产业(农业)中种植业的灌溉面积、林果、草场、鱼塘的用水面积以及大小牲畜的数量，第二产业中工业增加值及建筑业增加值和建筑业新增建筑面积，第三产业中商饮业、服务业的增加值。国民经济发展及需水预测研究的现状水平年为2007 年，规划水平年为2020 年和2030年，预测结果均按2000 年可比价计算。

2．1 预测过程及方法

首先，充分搜集承德市国民经济发展的历史资料。其次，对资料整理分析，将各产业增加值统一换算到某一年份的价格水平。最后，利用现有长系列的统计资料，分析现状发展趋势。中远期(2020 年和2030 年) 经济社会发展指标预测参考了《21 世纪中国水供求》［2］、《中国可持续发展水资源战略研究综合报告及各专题报告》［3］、《河北省水资源保护规划》［4］等资料，确定承德市滦河流域在各阶段的人口增长率、各水平年的城镇化率以及第一、二、三产业的各水平年发展速度和产业结构变化规律，然后考虑城镇农村人口向城镇流动等方面的因素，通过趋势法、回归分析法对承德市滦河流域发展情况进行预测。

2．2 预测结果

(1) 人口预测。经预测， 2020 年承德市滦河流域总人口为316．8 万人，其中城镇人口为114．6万人， 2030 年承德市滦河流域总人口为334．7 万人，其中城镇人口为143．3 万人。2020 年全市城镇化率为36．2%， 2030 年全市城镇化率为42．8%，低于海河流域和全国平均水平，符合承德市发展水平。由于中国近年来对城镇户口的政策越来越宽松，所以预计今后城镇化进程将有所加快。

(2) 经济发展预测。经预测， 2020 年承德市滦河流域一、二、三产业GDP 比重为8．6∶ 67．3 ∶ 24．0，2030 年比重为7．7∶ 68．9∶ 23．4。2020 年GDP 为1 445．7 亿元，2030 年GDP 为3 052．7 亿元。

(3) 农林牧渔业发展预测。农业发展预测包括种植业灌溉面积和林牧业灌溉面积预测2 部分。种植业灌溉面积和林牧业灌溉面积发展预测是第一产业需水预测的基础。灌溉面积发展预测参考了《河北省承德市水利“十五”计划及2015 年远景目标规划》［5］等，以国家有关宏观政策为控制，综合考虑水资源条件以及考虑农艺技术进步和灌溉技术进步因素，与经济预测中第一产业的产值发展趋势相互印证。

经预测，到2030 年水田有效灌溉面积为1．7万hm2，水浇地有效灌溉面积为8．47 万hm2，菜田有效灌溉面积为8．14 万hm2。林牧业灌溉面积主要分林果灌溉面积和草场灌溉面积两类，林果和草场的现状灌溉面积为4．78 万hm2，2020 年和2030年发展变化不大，预测结果维持现状。养殖业指标包括大牲畜和小牲畜，经预测，承德市滦河流域2030 年大牲畜为146．49 万头，小牲畜为465．81 万只。2007 年承德市滦河流域鱼塘用水面积为95．73hm2，2020 年和2030 年维持现状水平。

3 需水预测

水资源需求分为生活需水、生产需水和生态需水三大类，其中生活用水包括城镇生活用水和农村生活用水，生产用水包括第一产业(农业) 用水、第二产业(工业和建筑业) 用水和第三产业(商饮业和服务业) 用水。生态用水包括河道内用水和河道外用水。

3．1 预测原则

需水预测遵循以下原则: 以各规划水平年社会经济发展指标为依据，贯彻可持续发展的原则，统筹兼顾社会、经济、生态、环境等各部门发展对水的需求; 考虑水资源紧缺对需水量增长的制约作用，全面贯彻节水的方针; 考虑社会主义市场经济体制、经济结构调整和科技进步对未来需水的影响; 重视现状基础调查资料，结合历史情况进行规律分析和趋势分析，力求需水预测符合各区域特点; 合理配置水资源，统筹安排生活、生产、生态环境用水量。

3．2 生活需水预测

生活需水包括城镇生活需水和农村生活需水。预测方法采用人均日用水量法。此方法考虑的因素是用水人口和用水定额。用水人口在社会经济发展预测中已经预测，用水定额以现状用水调查数据为基础，分析历年变化情况，考虑不同水平年城镇居民人均收入水平、水价水平、需水管理、节水器具推广与普及情况，生活用水习惯等，拟定相应的用水定额。

经预测，承德市滦河流域2007 基准年，城镇生活需水为0．373 0 亿m3，农村生活需水为0．458 7亿m3，生活需水合计为0．831 8 亿m3 ; 预测2030 年城镇生活需水为0．901 9 亿m3，农村生活需水为0．698 7 亿m3，生活需水合计为1．600 5 亿m3。

3．3 第一产业需水预测

第一产业需水主要包括种植业灌溉需水、林果及草场灌溉需水、渔塘补水以及牲畜需水。第一产业需水预测采用定额法。

在预测灌溉需水量时，因为当年降水对灌溉需水量的大小影响很大，所以分别对特殊干旱年(95%) ，中等干旱年(75%) 和平水年(50%) 进行了预测，其中中等干旱年和平水年的用水净灌溉定额是在特殊干旱年净灌溉定额的基础上分别考虑了一部分有效降水。

灌溉一般分充分灌溉和非充分灌溉2 种类型，根据承德市的具体情况，采用充分灌溉定额。渔业需水包括养殖水面蒸发、渗漏所消耗水量的补充量和换水量，依据河北省用水定额确定渔塘用水定额。牲畜用水按大牲畜和小牲畜日用水定额法预测。

特殊干旱年(P = 95%) ，2020，2030 年第一产业需水量预测分别为: 10．228 9， 10．557 0 亿m3。中等干旱年(P = 75%) ，2020 年和2030 年第一产业需水量预测分别为: 8．996 9，9．292 8 亿m3。平水年(P = 50%) ，2020，2030 年第一产业需水量预测分别为: 7．786 0，8．041 3 亿m3。

3．4 第二、三产业需水预测

第二产业包括工业和建筑业，第三产业包括商饮业和服务业。工业需水预测是一项比较复杂的工作，涉及的因素较多。工业需水的变化与今后工业发展布局、产业结构的调整和生产工艺水平的改进等因素密切相关。目前，工业需水量预测方法有: 趋势法、产值相关法(也称定额法) 、重复利用率提高法、分块预测法(亦称分行业预测法) 以及系统动力学法等。本次研究工作主要采用了定额法来预测需水。建筑业和第三产业需水预测方法同工业需水预测。

第二、三产业需水预测结果: 第二产业预计2020 年达到4．440 8 亿m3，2030 年达到6．441 2 亿m3。第三产业需水预计2020 年达到0．674 0 亿m3， 2030 年达到1．043 5 亿m3。

3．5 生态需水预测

生态需水量分为河道内和河道外两部分。河道内生态环境需水量指维持河流生态系统一定形态和一定功能所需要保留的水(流) 量。河道外生态需水量对于北方山区主要包括城镇生态环境需水量、水土保持生态需水量、湿地生态环境需水量。城镇生态环境需水量指为保持城镇良好的生态环境所需要的水量。水土保持生态需水量指为建设、修复和保护生态系统，对林草植被进行灌溉所需要的水量。湿地生态环境需水量指为维持湖泊一定的水面面积或沼泽湿地面积需要人工补充的水量。

3．5．1 生态需水预测方法

河道内生态环境需水量估算方法采用Tennant法。Tenant 法认为年均流量的10%是河流生态环境得以维持的最小流量。城镇生态环境需水量主要包括城镇河湖需水量、城镇绿地建设需水量和城镇环境卫生需水量。城镇绿地建设需水量和城镇环境卫生需水量采用定额法计算。城镇河湖需水量采用水量平衡法计算。湿地生态环境需水量按水量平衡法估算。水土保持生态需水量采用水土保持工作中常用的植物生态用水定额法进行估算，该定额参考了《海河流域水生态恢复研究》［6］，并结合承德各县市区实际情况最终确定，水土保持每年的治理面积参考了《海河流域承德市生态环境恢复水资源保障规划(2003-2030 年) 》［7］和相关地区的水土保持方案。

3．5．2 生态环境需水量预测结果

采用Tennant 法计算(多年平均径流量的1 /10) ，承德市滦河干流河道内生态需水量为2．255 亿m3。承德市滦河流域2007 基准年河道外生态需水量0．999 1 亿m3， 2020 年河道外生态需水量0．924 4亿m3， 2030 年河道外生态需水量0．940 9 亿m3。

3．6 总需水

因为河道内生态需水为预留在河道内维持河道生态的用水，是取水必须保留的，而不是要取走的水。其它各类是要修建供水设备，将水取出，所以我们在汇总需水量时，不包括河道内生态用水，不包括湿地用水。其它各类需水汇综如表1。

表1 需水量预测汇总表  /亿m3

4 水资源供需矛盾分析

(1) 承德市滦河流域多年平均天然年径流量为24．175 9 亿m3，多年平均地下水资源量为12．697 3亿m3，水资源总量为25．154 7 亿m3。经分析， 20%年份，承德市滦河流域水资源总量为35．251 3 亿m3 ; 50%年份，水资源总量为21．027 0 亿m3 ; 75%年份，水资源总量为13．965 3 亿m3 ; 95% 年份，水资源总量为9．012 4亿m3。承德市滦河流域2007 年水资源总量12．053 6 亿m3，总用水量9．342 1 亿m3，净消耗量5．544 亿m3，承德市滦河流域现状水资源开发利用率、水资源利用消耗率分别为77．5%和46．0%，承德市滦河流域已经进入了用水紧张时期。至2030 年承德市滦河流域需水将比2007 年用水增加约1 倍，用水高度紧张，水资源短缺成为制约经济发展的关键因素。

(2) 承德市滦河流域水资源年内分配极不均匀，给水资源开发利用带来困难。全年降水量的80%左右集中在汛期(6-9 月) ，整个非汛期8 个月的降水量仅占全年降水的20% 左右。特别是丰水年，汛期占全年降水量的比重更大，最多达到90%以上。降水的年内分配不均导致径流在年内分配也不均匀，全年径流近60% 以上集中在汛期(6-9月) ，整个非汛期的径流量占全年径流量的比例不到40%。丰水年汛期占全年径流量的比重多达80%以上，南部的平泉、宽城、兴隆的部分地区甚至达到90%以上，然而在农业大量需水的4，5月份径流量最小，仅占全年径流量的10% 左右，甚至经常出现河流断流的情况。水资源年内分配的不均衡性给水资源的利用带来了很大困难，汛期的洪水很难利用，枯季又没水可用。

(3) 本区域水资源年际变化异常悬殊，使水资源的供需矛盾更加突出。降水量和天然径流量的年际变化也很大，实测最大年降水量与最小年降水量的比值均大于2，承德大部分地区降水量的Cv值在0．20 ～0．25之间，只有丰宁、围场、隆化一带略小于0．2，兴隆、宽城大于0．25; 天然年径流量特征值Cv值在0．5 以上，平泉、宽城县最大达0．80。最大天然年径流量为78．826 7亿m3，出现在1959 年， 2000 年最小，为6．069 3亿m3，最大年径流量为最小年径流量的13．0 倍。

差积曲线是分析一个地区降水量丰枯变化的常用方法。承德市滦河流域面平均雨量差积曲线(图1) 可看出降水的丰枯变化: 降水量年际变化呈现明显的连续偏丰和连续偏枯的特点，其中整体下降阶段为偏枯年份，整体上升阶段为偏丰阶段。最长连丰年是1989-1998 年，最长的连枯年是1998-2007年。降水量的年际变化大导致水资源的供需矛盾更加突出。

图1 承德市滦河流域面平均雨量差积曲线图

5 水资源可持续利用对策

社会经济安全稳定发展需要水资源作为支撑，根据需水预测与水资源供需矛盾分析结果，提出以下水资源可持续利用对策［8 － 9］，对于促进承德市滦河流域社会经济和水环境的协调发展具有重要战略意义。

(1) 针对北方山区地表水资源年内分配不均、年际变化大等特点，为解决未来不断增加的用水需求，承德市应有计划地分阶段投资建设蓄水工程，实现年内和多年的调节，以有限的水资源来满足未来用水需求。承德市在“十一”五期间规划建成承德市双峰寺水库(大Ⅱ型) 、平泉县鸽子洞、兴隆县西冲与白云寺3 座中型水库; 在2010-2020 年规划建设2 座大型水库和6 座中型水库。2009 年双峰寺水库已通过国家发展和改革委员会批复。目前已进入建设准备阶段。

(2) 调整产业结构，大力发展低耗水、高附加值产业。承德市目前工业高速发展主要基于铁矿采选业和钢铁等冶金行业，均属于高耗水、对环境污染大的工业，对于高耗水、低附加值的企业采用关停、技术改造、整合等方式，逐步把工业产业结构调整到一个合理水平，大力发展第三产业，可持续利用水资源，使区域经济得到健康稳定发展。

(3) 强化节水、发展中水回用工程。大力发展节水农业，调整农业种植结构和积极推广节水灌溉技术; 改革水价，利用水价的市场调节作用，建立良好节水机制; 建设中水回用工程，使污水资源得到处理后再利用，不断提高水资源重复利用率。

参考文献:

［1］张洪波，黄强，刘晓黎．甘肃洮河流域水资源可持续利用问题的探讨［J］．西北水电，2005，(3) : 11 － 15．

［2］水利部南京水文水资源研究所，中国水利水电科学研究院水资源研究所．21 世纪中国水供求［M］．北京: 中国水利水电出版社， 1999．

［3］钱正英，张光斗．中国可持续发展水资源战略研究综合报告及各专题报告［M］．北京: 中国水利水电出版社，2001．

［4］河北省水利厅．河北省水资源保护规划［R］．石家庄，2003．

［5］河北省承德市水务局．河北省承德市水利“十五”计划及2015年远景目标规划［R］．承德，2001．

［6］林超，户作亮，只德国，等．海河流域水生态恢复研究［R］．天津: 水利部海河水利委员会， 2002．

［7］河北省承德市水务局，河北省承德市水土保持科学研究所．海河流域承德市生态环境恢复水资源保障规划(2003-2030)［R］．承德， 2003．

［8］唐攀，张萍．加强陕西省水资源管理促进水资源可持续利用［J］．西北水电，2010，(1) : 21 － 23．

［9］付永锋，赵基花，郭宁．基于经济手段的水资源优化配置［J］．电网与清洁能源，2009， 25(4) : 78 － 80．

作者简介: 高玉鼎(1972-) ，男，河北省承德市人，高级工程师，从事水文水资源研究工作．