沿海缺水城市水资源的供需情势分析

宗 博，刘丰铭，李庆国

（1. 青岛市金水水资源科技有限责任公司，山东 青岛 266061；
2. 济南大学 水利与环境学院，济南 250022）

国内外在水资源供需情况分析方面已有较成熟的理论与实践。王苓如［1］情况在气候变化的基础上分析洪泽湖以上流域的水资源演变情况。仇亚琴等［2］在三川河流域，通过分析3个驱动因子：降水、人工取用水、下垫面，得到3个驱动因子对水资源演变的影响。杨明杰等［3］在玛纳斯河灌区运用系统动力学模型模拟其供需状况，得出玛纳斯河未来需要治污和节水。孙晓博［4］利用SWAT和WEAP模型对泰安市水资源供需平衡进行分析， 需加强节水措施及提高水资源利用率。张诗倩等［5］基于SD模型对山东省水资源供需情况进行分析，山东省未来需要提高节约用水意识、改进灌溉技术、 减少水污染来解决社会发展与水资源供需平衡之间的矛盾。贾宝杰等［6］使用分项需水量预测法和人口综合需水量指标法， 最大程度上对湖北黄石市城区需水量进行了精准预测。粟晓玲等［7］运用系统动力学软件Vensim-Dss建立了农业水资源供需平衡的系统动力学模型， 仿真模拟变化环境下农业供、需水量及缺水量的变化情况。

陈立华等［8］采用用水效率约束下的水资源3次供需平衡方法，分析钦州市区域水资源供需平衡态势，结合用水总量红线，提出未来钦州市经济社会可持续发展的水资源利用对策。

平度市位于胶东半岛西部，胶莱河以东，大、小沽河以西， 在地形上位于胶东丘陵与华北大平原之间，境内具有丘陵和平原两大地形区的双重属性，全境地势北高南低。

平度市属北温带半湿润大陆性季风气候区，多年平均年降水量633.1mm，多年平均气温12.2℃，多年平均蒸发量1711.1mm。

区内主要河流有30条， 分属北胶莱河和大沽河两大水系。

2019年末，平度市常住人口137.79万人，其中城镇人口58.73万人，农村人口79.06万人，全市城镇化率达42.62%。2019年实现地区生产总值684.7亿元。

其中，第一产业增加值109.6亿元， 第二产业增加值246.2亿元，第三产业增加值328.9亿元，三次产业比例为16∶36∶48。

3.1 水资源量状况

根据青岛市2019年编制完成了《青岛市第三次水资源调查评价报告》， 平度市多年平均水资源总量41837万m3，其中地表水资源量26762万m3，地下水资源量23139万m3， 地表水与地下水重复计算量8064万m3。

地表水可利用量1.5165亿m3，地下水可开采量1.7297亿m3，扣除地表水与地下水可利用量重复计算量0.2771亿m3，平度市多年平均水资源可利用总量为2.9691亿m3。

3.2 状况分析

3.2.1 供水

根据平度市水资源年报， 平度市总供水量总体上呈现下降的趋势，尤其是近五年，总供水量最大值出现在2013年 （20534万m3）， 最小值出现在2019年（13861万m3），较最大值下降了32.50%，还有下降趋势。从历史供水结构看，平度市当地地表水供水量比例降低较大，特别是2014—2017年，地表水最低降至11%， 地下水供水量在2015—2018年持续超过总供水量的70%， 这与平度市2013年以来的持续枯水年有关。

到2017年随着调水配套工程建设开始外调水水源开始供水， 从丰富水源角度有效改善了平度市供水结构，如图1。

2010—2019年间总供水量存在逐年降低趋势， 一定程度上说明平度市节水工作有较好收效。

图1 平度市2010—2019年供水量变化趋势

3.2.2 用水

平度市近十年来总用水量总体上呈下降趋势，如图2，总用水量最大值出现在2013年的20534万m3，最小值出现在2019年，为13861万m3；
工业用水量呈逐年增加趋势，最大值出现在2018年为1557万m3；
农业用水逐年递减，最低值出现在2019年，为10431万m3。平度市近十年来的生活用水量2010 年最低值为1076万m3，2011—2015年均在3500万m3左右，2015年突降至1795万m3， 考虑到统计口径和青岛市2018年社会经济调查后对2015—2019年社会经济数据的修订，本次分析重点分析2015年后变化，2015—2019年生活用水量呈逐年递增趋势。

图2 平度市2010-2019年用水量变化趋势

3.2.3 现状用水水平评价分析

根据平度市用水相关指标值（如表1），参考《规划和建设项目节水评价技术要求》（水利部办节约〔2019〕206号）中相关指标评价标准进行评价。

表1 平度市2019年用水水平评价 单位：m3

为消除各指标值量纲影响，首先把各指标值均除以相应指标的均值，对指标值进行归一化，公式如下：

式中 xi为指标i的值；
xi为指标i的地区平均值。

根据归一化后指标值及标准值进行评价，相关结果如图3。

从图3可见，2019年平度市在工业用水重复利用率较低的情况下工业万元增加值取水量能接近华北地区先进水平，未来在进一步提高工业用水重复利用率的情况下，工业节水水平可达到区域领先。

管网漏失率是目前水资源开发利用中存在较为突出的问题，应在未来规划中着重考量。平均灌溉水量很低，因此需要在农业节水、提高灌溉水利用系数方面加大力度，这样才能保证农业的正常发展。

图3 现状节水水平评价结果

4.1 情景设置

（1）情景1（不跨）：“本地水资源+非常规水”。

即供水水源中不包含跨区域跨流域调水工程， 充分挖掘当地常规水供水潜力，大力发展非常规水源工程。

（2）情景2（一跨）：“本地水资源+非常规水+现状外调水”。在情景1基础上，充分利用现有跨流域调水指标水量，包括省内跨区域跨流域调水量及黄河水、长江水指标水量。

（3）情景3（二跨）：“本地水资源+非常规水+现状外调水+规划年新增外调水”。

在情景2基础上，规划水平年考虑规划跨流域调水工程新增水量 （如南水北调东线二期水量等）。

4.2 水资源供需配置与结果

根据《青岛市“十四五”水资源配置发展规划》（2021） 各规划水平年的需水预测与供水分析成果，为分析跨流域调水的影响与需求，采用“基本满足农业、生态用水的前提下进行生活、工业用水配置，规划水平年，50%频率下农村基本达到供需平衡，考虑山东省资源性缺水的供水实际，部分地区适度缺水，农村缺水率一般控制在10%以内， 计算城镇供水缺口”的原则，对水资源的合理配置。

情景1， 根据农业P=50%保证率的基本需水量，在P=50%来水条件下平度2025、2035 年分别余水4676、11048万m3；

在P=75%来水条件下2025年余水量1927万m3，2035年余水量8299万m3；
在P=95%来水条件下，2025年工业用水出现短缺，缺水量为3540万m3；
2035年平度市在大力发展海水淡化，余水2832万m3，如表2。

表2 情景1P=95%频率下平度市规划年水资源配置 单位：万m3

情景2，农业P=50%保证率的基本需水量，在P=95%来水条件下，外调客水3070万m3，平度市2025需水大于供水，在满足基本农业用水、生态用水、生活用水下， 工业用水出现短缺， 缺水量为470万m3；
2035年平度市大力发展海水淡化且引调客水的条件下，供水大于需水，余水5902万m3，如表3。

表3 情景2P=95%频率下平度市规划年水资源配置 单位：万m3

情景3，规划南水北调二期等远期指标500万m3，总外调客水达到3570万m3， P=95%来水条件下，平度市2025年供需基本平衡；
2035年平度市供水大于需水，余水6402万m3，如表4。

表4 情景3P=95%频率下平度市规划年水资源配置 单位：万m3

4.3 供需形势及缺水类型判别

根据各规划水平年的需水预测与供水分析成果，通过对水资源的合理配置，进行供需水量的平衡分析计算，分别提出各规划水平年、不同年型、3种供需情景的城镇及农村供需分析成果。

结合平度市水资源特点，各种供水情景的供需形势总体判别均以95%来水条件为主，辅以50%、75%条件下的判别分析。

（1）50%、75%来水、 满足农业基本需水条件下，平度市2025年、2035年在3个情景下均不缺水。

（2）95%来水、满足农业基本需水条件下，平度市2035年在3个情景下均不缺水。

（3）95%来水、满足农业基本需水条件下，平度市2025年，在情景1缺水率15%，属于中度缺水；
情景2缺水率2%，属于基本平衡。

（4）平度市中远期的缺水主要属于资源性缺水，应在加强节水、调整产业结构的同时，重点考虑加大海水淡化等非常规水源开发利用及发展必要的跨区域跨流域调水工程建设等措施。

（1）在保证农业基本需求量下，P=95%来水条件， 在充分挖掘非常规水与现状客水规划供水能力的情况下，平度市2025 年属于中度缺水。

仅当增加南水北调二期等远期指标500万m3后，平度市2025年供需才平衡。

如果不考虑非常规海水淡化和外调水， 平度市2025、2035年均为重度缺水，考虑进一步加大外调水也仅能缓解为中度缺水。

（2）平度市水资源短缺主要属于资源性缺水，供需矛盾的关键点在当地常规水源不足。

供需总量平衡对策是在加强节水、调整产业结构的同时，重点考虑加大海水淡化等非常规水源开发利用，以及实施必要的跨区域、跨流域调水工程建设等措施。

如2035年海水淡化能力达30万m3/d的规模， 可以不再进一步增加外调水指标，否则需调整缩减区域调水并增加外调水指标。