游进军:水资源供需形势分析方法与调控方向

来源: 丰泽源仪表仪器 | 时间:2024-05-14

  现有分析方法与新理念下“适水发展”的水资源管控要求不相适应,有必要重新审视用水需求与区域经济发展、水资源约束条件之间的关系,围绕国家重点战略发展需求和区域资源环境条件,研究以宏观供需形势分析为目标的技术方法,识别供需问题和调控方向,支撑供需总量平衡决策。

  习在黄河流域生态保护和高水平质量的发展座谈会上精确指出:“要把水资源作为最大的刚性约束”“坚决抑制不合理用水需求”。水利部部长鄂竟平在2019年全国水利工作会议上指出:“空间均衡,核心就是坚持以水定需,根据可开发利用的水资源量,合理确定经济社会持续健康发展结构和规模。” 落实的重要指示,重点是明确哪些水可以用,哪些属于合理的用水需求。 在2020年全国水利工作会议上,鄂竟平部长提出要“加快全国水资源配置总体布置格局研究”“逐步完善全国水资源配置总体格局”。 供需分析作为水资源规划的首要工作,对于科学合理的水资源配置具有决定性作用。

  “节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路对水资源供需分析提出了更加高的要求,而现有分析方法与新理念下“适水发展”的水资源管控要求不相适应。因此,有必要重新审视用水需求与区域经济发展、水资源约束条件之间的关系,围绕国家重点战略发展需求和区域资源环境条件,研究以宏观供需形势分析为目标的技术方法,识别供需问题和调控方向,支撑供需总量平衡决策。

  现有水资源供需分析主要是在水利规划中开展。 供水预测通常是基于一定的工程条件来分析供水能力或者结合用水需求来分析可供水量。 需水预测有较多分析方法,但实际工作中主要是采用指标定额法,指标主要依托已公布或批准的社会经济发展预测指标,定额主要依据各种规范标准。

  从实际工作分析,我国水资源供需形势分析存在问题主要体现为“四不清四不足”:一是可利用水资源状况不清,资源条件约束性不足;二是社会经济发展形态趋势不清,需水预测客观性不足;三是用水效率选用依据不清,变化趋势规律性不足;四是供需均衡关系辨识不清,调控决策支撑性不足。

  上述问题导致了现有水资源配置工作存在短板,缺乏对经济社会持续健康发展的统筹考虑,进而带来水利规划与社会经济发展规划之间沟通协调不足的问题。其原因包括管理与技术两方面。管理上,一是需水分析关系着水量分配,存在上下级、区域间、行业间的博弈关系,主观上存在需水预测分析结果偏大的意愿;二是数据准确性不足,包括水资源及社会经济的统计数据和预测数据,且数据口径和精度也不能支撑分析过程。技术上,一是现有涉及供需分析的标准方法较多,存在交叉重叠,且在具体口径、原则、技术方面的要求和取值范围上存在不一致,具体选用时存在比较大的人的因素,指导性不够,实际分析和结果仍然是以经验控制为主;二是现有分析方法中对新理念在管理上的影响、新技术对用水效率提升等的影响考虑不足,缺乏对宏观规律的认识,分析成果的科学性不足。

  因此,为适应经济社会持续健康发展及生态环境保护新要求,有必要从源头出发,在现状供用水合理性分析基础上,准确判断未来供水潜力及合理需水量,从宏观层面把握流域区域水资源供需形势。

  水资源供需形势分析遵循从现状到未来的科学识别方式,通过对现状供用水准确客观的评价,识别其中不合理的部分,按照“以水定需”的原则,分析过程上“先供给端再需求端”,提出未来合理供需分析结果及调控方向。

  在供给端,重点考虑资源条件、生态约束以及工程供水能力影响下的常规及非常规水源工程供水潜力。在需求端,围绕不同用户用水特性和国土空间规划要求,分析未来用水需求的层次,保证刚性合理需求,遏制不合理需求。 结合供水潜力和刚性合理需水分析结果,宏观把握未来水资源供需形势,给出流域区域水资源富余、缺失状况,并给出需进一步调控的方向,实现未来水资源供需总量平衡以及空间均衡。

  合理用水是指满足人民美好生活需要的生活用水,符合国家产业政策和用水定额标准的生产用水,及满足宜居水生态需要的生态用水。现状供用水存在合理与不合理之分,但未来用水需求必须是合理的,是符合经济社会持续健康发展规律且满足节水标准的需求。

  供水潜力指能够完全满足基本生态需求后工程可行的水资源供给量,包括常规水源和非常规水源供水潜力。

  合理需求指符合区域发展定位、计划要求的用水需求,其中确保居民生存、社会稳定以及国家战略发展目标所必须的需求为刚性需求。

  合理需水指合理需求在用水效率满足节水目标条件下的需水量,其中刚性需求用户的需水为刚性需水,其他需水为一般需水。

  现状不合理用水,即不合理的用户用水以及用水效率偏低导致的用水浪费。不合理的用户主要是产业布局不符合国家战略布局、当地水资源条件和环境承载条件不允许的高耗水、高污染用户。用水浪费是指超过所在区域用水行业合理用水定额标准的用水。

  现状不合理供水,即超过水资源条件及生态环境约束的供水,包括地下水超采、挤占基本生态水量的供水、不符合水质要求的供水,以及超过分水指标的供水。

  水资源的开发利用不能超过水资源、水环境、水生态的承载能力,要在确保基本生态用水的前提下,合理确定规模适度的水资源供水潜力。

  在常规水源供给潜力分析中,以水资源总量为基础,扣除河道内生态需水量后的水资源可利用量约束为上限,结合常规工程条件分析常规水源供给潜力。在非常规水源供水潜力分析中,综合考虑区域不同非常规水源的特征和条件,依据工程规模和可供给的用户范围评估其供给潜力。对于已有的规划可供水量成果,可以在对比水资源可开发利用量、现有工程能力和规划增量基础上对原有的规划可供水量进行复核。

  按照经济社会高水平质量的发展和生态环境保护要求,未来水资源需求要在满足人民美好生活需要、符合国家最新产业政策和用水定额标准、满足健康生态需要的前提下进行科学预测。

  不同用水户根据用水特性不同,需优先保障的目标也有所区别。生活用水需求应遵循公平性优先原则,根据区域特征确定合理的用水标准,满足生活品质提升的需求为合理需求,生活需求一般作为刚性需求。生产用水需求体现服务国家和区域发展目标,应遵循提高发展质量、优先保障重点的原则。符合区域产业规划要求、满足环境友好的生产规格要求的需求为合理需求,其中国家主体功能区以及国家重点发展的策略确定的生产需求应确定为刚性需求。人居环境用水需求体现区域环境改善和生活品质提升,应遵循适水定标的原则。适应区域环境用水标准的人居环境需求为合理需求,其中保障基本环境条件维持的需求为刚性需求。

  根据国土空间规划要求,不同空间的刚性需求可根据资源禀赋、社会经济特色、资料条件、工作难度等真实的情况选择并适当合并。城镇空间刚性需求包括城镇生活需求和重点产业需求。农业空间刚性需求包括农村居民生活需求、属于国家“七区二十三带”粮食主产区范围内充分节水条件下的灌溉需求。生态空间刚性需求包括居民生活和自然保护区、森林公园、湿地公园等保护性建设设施运行需求。

  水资源供需形势分析旨在给出相对宏观的结果,从整体上把握流域区域水资源富余、缺失状况,综合供需两侧条件,通过指标分析提出调控方向和重点措施。将水资源供需形势分析划分为三个层次:总体判别、综合判别和详细计算。第一层次总体判别以定性分析为主,对比多年平均来水条件下确定的供水潜力和刚性合理需水,初步判断区域水资源富余、紧张或短缺的状态。第二层次综合判别采用定性与定量相结合的分析方式,对于第一层次判定出的不缺水区域,进一步定性分析社会经济规模和水资源条件的匹配关系、供水保障安全性以及区域内部不同水系、水源的水资源开发利用程度均衡性等;对于第一层次判定出的基本均衡及缺水区域,进一步分析水资源供需平衡影响因素。第一、二层次的分析能给出区域供需形势的基本判定,若需要更为准确的结果,可进一步开展第三层次的定量计算,按照现有的供需计算标准和模型工具等,在反映区域来水和用水的时空分布特征、水源和用户之间的合理配置关系基础上,得出较为准确的缺水信息和时空分布状况。

  根据上述供需形势识别结果,从水资源条件是否与经济社会持续健康发展水平匹配,工程能力是不是能够支撑经济社会持续健康发展,还有是不是与水资源禀赋相匹配等方面,判断水资源供需失衡原因,分析水资源供给端与需求端压力。在此基础上,进一步判断水资源供需平衡制约因素以及调控方向,供给端主要反映供需失衡是否受到常规工程、非常规工程能力约束,需求端主要反映供需失衡是否由于工业及农业用水效率过低或非刚性用户规模过大导致。

  供给端调控重点是在保障生态需求的前提下充分合理挖掘工程供水潜力,增强供水安全保障。对于本地水源工程,应通过除险加固、清淤疏浚以及完善配套工程等措施巩固增强供给能力,在此基础上考虑新建、续建工程。从增强区域调控保障能力的角度考虑,科学论证水源连通建设等也是强化本地水源工程的重要措施。对于非常规水源工程,应结合其开发利用目标,通过新建或续建非常规水源工程设施合理加大供水规模。在本地水源开发水平已达到上限且节水水平已达到同类区域最高仍存在缺水的流域区域,可进一步考虑可行的外调水工程建设。

  需求端调控重点在于开展非刚性用水需求的调控。对于非刚性需水得不到满足的地区,应按照水资源作为最大刚性约束的要求,按照“控规模、调结构、提效率”的分析思路来考虑抑制水资源需求的方向和可行性,从产业布局及结构、农业种植布局及结构等压缩、调减、转移等角度提出调控措施。分析生活、生产及生态用户用水效率是不是达到同类地区平均及领先水平,在此基础上分析进一步节水的空间。

  作者/ 游进军(中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室教授级高级工程师),杨益,王婷,蒋云钟

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