1. 引言
水资源承载力作为一种描述水资源与经济社会、人口和生态环境系统复杂关系的度量工具,其研究在理论和方法上都已取得较大进展,但仍存在一些问题和不足之处,如当前的水资源承载力研究在概念内涵、评价指标乃至成果表征等方面仍存在诸多分歧 [1] [2] 。水资源承载能力常见的量化研究方法很多,按所应用技术和复杂程度的不同,分为简单分析与估算方法、综合评价方法和复杂系统分析方法三类 [2] [3] [4] [5] 。翁薛柔等选取26个相关指标构建DPSIR概念模型,对重庆市2003~2017年水资源承载力进行评价分析 [6] 。冉启智等构建了重庆市水资源承载力指标体系,采用28个指标对2014~2018年重庆市各区县水资源承载状态进行评价 [7] 。较多研究采用了多指标评价方法,此类方法的不足是不便于实际操作和监测预警。李云玲等从水资源承载负荷和承载能力2个方面出发,采用实物量指标对水资源承载能力各因素分别评价,采用“短板法”全面考虑各要素评价结果,进而得到水资源承载能力综合评价结果 [8] 。“短板法”切实可行、便于操作,为《全国水资源承载能力监测预警技术大纲》水资源承载能力评价使用方法。
重庆市地处中国西南部、位于长江上游,海拔高差较大。重庆市辖26个区、8个县、4个自治县。境内坡地较多,山地面积占据大部分区域为76%,丘陵面积为22%,因此有“山城重庆”的说法,地理位置处于三峡库区的核心区域,是整个长江流域乃至全国重要的水资源战略库,在生态安全上有着至关重要的作用。重庆市地表水资源相对贫乏,且时空分布不均,地下水资源甚少 [9] 。本文主要考虑水量、水质2个要素,采用“短板法”对2015年、2020年及2025年规划年重庆市及各区县水资源承载能力评价,并分析水资源承载状态变化原因。分析结果可指导区域水资源合理利用,从而对水资源的调控制定合适的长远战略,实现区域经济社会的可持续发展。
2. 评价方法
重庆市位于山区,地下水资源与地表水资源重复,目前限制地下水开采,地下水相对地表水使用量占比非常小,故本文水量评价采用如下公式:
(1)
式(1)中:I为采用用水总量计算得到的水量要素评价系数;W为用水总量;W0为用水总量控制指标 [10] 。
水质方面,相对于污染物入河量来说,水功能区水质达标率有监测数据支撑更为真实可靠,故水质要素评价采用如下公式:
(2)
式(2)中:J为采用水功能区水质达标率计算得到的水质要素评价系数;Q为水功能区水质达标率;Q0为水功能区水质目标达标率 [10] 。
综合水资源承载状况评价的判别标准如下:1) 严重超载:水量、水质要素任一要素为严重超载;2) 超载:水量、水质要素任一要素为超载;3) 临界状态:水量、水质要素任一要素为临界状态;4) 不超载:水量、水质要素均不超载。即水资源承载状况评价最终以最差的为准,亦称“短板法”。短板理论和方法经常用于资源和环境承载力评价中 [11] [12] [13] 。
水资源承载状况评价标准见表1。2015年、2020年水量水质数据来源于重庆市水资源公报,2025年水量水质预测数据来源于重庆市及各区县“十四五”水安全保障规划等成果。用水总量控制目标和水功能区水质目标达标率数据来源于《重庆市实行最严格水资源管理制度考核办法》(2013年)、《重庆市“十四五”用水总量和强度双控目标》(2022年)、重庆市及各区县“十四五”水安全保障规划等成果。
表1. 水资源承载状况分析评价标准
3. 重庆市及各区县水资源承载能力评价
3.1. 水量承载状况评价
水量承载状况评价主要采用用水总量,用水总量包含生产、生活、生态,生产用水包含第一、二、三产业用水量,第一产业为农林牧用水总量、第二产业为工业建筑业用水量,第三产业为服务行业用水。其中工业用水需要对火核电用水进行折算。
重庆市水量承载评价结果及承载临界状态区县见表2。从评价结果来看:
1) 2015年重庆市总用水量承载状况指标I为0.80,处于不超载状态。各区县处于临界状态的有綦江区、大足区、璧山区、铜梁区、潼南区、酉阳县等6个区县,璧山区指标I最大为0.99;无超载的区县。
2) 2020年重庆市总用水量承载状况指标I为0.72,处于不超载状态。各区县处于临界状态的有璧山区、酉阳县、潼南区等3个区县,璧山区指标I最大为0.95;无超载的区县。
3) 2025年重庆市总用水量承载状况指标I为0.71,处于不超载状态。各区县处于临界状态的有渝北区、酉阳县2个区县;无超载的区县。需要注意的是渝北区,承载状况指标I从0.76增加为0.94,处于临界状态。
表2. 重庆市水量承载评价结果及承载临界状态区县
3.2. 水质承载状况评价
水质承载状况评价涉及到国家级和重庆市级的水功能区251个。含保护区24个,保留区73个,缓冲区36个,开发利用区118个。
重庆市及部分区县水功能区达标率控制指标见表3。采用水功能区水质达标率评价水质要素承载状况:2015年除垫江县处于“临界状态”外,其余区县均处于“不超载”的状态。而2020年和2025年均处于“不超载”的状态,也无“临界状态”区县。
表3. 重庆市及部分区县水功能区达标率控制指标
3.3. 综合评价
综合水量和水质评价结果,2015年、2020年和2025年重庆市无严重超载和超载的区县。
1) 2015年临界状态区县共7个(其中水量临界状态区县6个,分别为綦江区、大足区、璧山区、铜梁区、潼南区、酉阳县;水质临界状态县1个,为垫江县)。
2) 2020年承载临界状态区县共3个(都为水量临界状态,分别为璧山区、潼南区、酉阳县)。
3) 2025年承载临界状态区县共2个(都为水量临界状态,分别为渝北区、酉阳县)。2025年渝北区水量承载状况指标将增加为0.94,处于临界状态。
4. 水资源承载状况变化原因及对策
4.1. 用水效率提升促使用水量减少
分析重庆市2005~2020年主要用水指标变化(如图1所示)。可以看出万元工业增加值、万元GDP用水量均呈现下降趋势。人均综合用水量2010年达到最高值299 m3后持续减少。2020年重庆市万元GDP用水量、万元工业增加值用水量分别比2015年下降29%、61%。
綦江区、大足区、铜梁区2020年用水量分别为2.0216亿m3、1.4487亿m3、1.7109亿m3;分别比2015年减少0.5288亿m3、0.3451亿m3、0.4092亿m3。用水量减少使得承载状况指标I降低。
4.2. 通过河长制有效促进水质提升
重庆市2017年起全面推行河长制,先后印发《河长制工作规定》《强化河长履职尽责的实施意见》,落实“一河一长”“一河一策”“一河一档”要求,建立了河长巡查、河长会议等多项工作机制,明确河长履职关键环节。2021年1月在全国率先颁布实施河长制地方法规《重庆市河长制条例》,将河长制实施纳入法治化轨道。2020年长江干流重庆段国考断面水质全部达到II类,重庆全市42个“十三五”国控考核断面水质优良比例首次达到100%,较2016年河长制实施之前提高11.9%。其中垫江县全面推进饮用水水源地保护、污水偷排直排乱排整治等专项行动,2020年化学需氧量、氨氮较2015年分别减排比例为29.69、29.88%,完成总量减排目标。
图1. 重庆市主要用水指标变化
4.3. 承载临界状态区县提升建议
根据前述分析,水资源承载临界状态区县由2015年的7个将减少为2025年的2个(渝北区和酉阳县)。2025年渝北区水量承载状况指标将变为0.94,处于临界状态。酉阳县一直处于临界状态。考虑到2025年规划年采用的预测用水量存在一定的不确定性,为确保2025年重庆无水资源承载能力超载区县,因此有必要提升渝北区和酉阳县水资源承载能力。
1) 渝北区
渝北区是重庆北向发展的主战场,同时作为重庆“一区两群”战略中主城都市区的重要支撑点。预计2025年GDP保持重庆市领先水平,年均增长6%左右。受城镇化扩张、人口增长等多方面因素影响,导致水资源承载负荷量不断加大。且区内部分区域属于国家级开发新区——两江新区范围,为重要增长极,因此建议:1) 开发区和工业园区重点用水大户,应制定节水方案。各企业应自主完成水平衡测试;2) 推广再生水利用,建设和增加再生水回用设施和装置,制定再生水回用优惠政策;3) 两江新区的定位和发展前景预计对水资源需求较大,而所在区域渝北区和江北区水资源管理用水总量控制指标相对偏小,建议适当调整。必要时通过水权交易市场购买用水量指标。
2) 酉阳县
酉阳自治县位于重庆市东南、渝鄂湘黔四省市结合部,是国家乡村振兴重点帮扶县。2020年城镇化率42.19%。水资源利用效率有待进一步提高,城镇节水有待加强,水源保障能力仍显不足。建议:1) 开展戏沙湖水库、桃花源水库等水利工程建设。2) 推进酉阳河、酉水河、龙潭河等河流水资源监测体系建设,加强水资源监控平台应用。3) 加强节水工作,降低城镇公共供水管网漏损率至10%,非常规水利用率2025年达到17%。
5. 结语与建议
本文以《重庆市统计年鉴》《重庆市水资源公报》等统计资料为基础,结合重庆市及各区县“十四五”水安全保障规划等相关规划资料,考虑水量、水质2个要素,采用“短板法”对2015年、2020年和2025年规划年重庆市及各区县的水资源承载能力进行评价,分析了水资源承载变化原因和对策,主要结论如下:
1) 重庆市2015年、2020年和2025年规划年无严重超载和超载区县;承载临界状态区县由2015年的7个减少为2020年的3个,预计减少至2025年的2个。水资源承载力提升原因主要是用水效率提高、用水量的减少和水质提升。
2) 2025年渝北区水量承载状况指标从0.76增加为0.94,处于临界状态。建议加强节水或通过水权交易市场购买用水量指标。
本次研究2025年规划年水量水质预测数据存在一定的不确定性。为确保2025年重庆无水资源承载状态超载区县,建议加强水资源承载能力监测,建立水资源承载力预警机制,落实水资源刚性约束要求,加强用水管理,完善节水措施,推进水资源安全高效集约节约利用。
基金项目
重庆市水利局项目(20210004-1)“重庆市水资源承载能力评价项目”;长江水科学研究联合基金(U2240201)。