水资源供需分析：水资源评价、规划及节水潜力评估

在水资源评价和水资源规划工作中，水的供需分析是一项很重要的内容。随着人类社会和经济的不断发展，各类用水量不断增加，从而要求相应增加水的供应能力。但是，某特定范围内水资源的可供能力具有一定的限度，且限于社会经济和技术条件的现实能力，水资源的实际供应能力也受到制约，于是就出现了在某地某时的水资源供需矛盾，水资源问题开始突出。对于水资源的供应和需求这一对矛盾，客观推动矛盾不断发展的主要方面是用水的不断增长，而供水则处于被动地位。因此，在水资源开发利用工作中，必须首先弄清用水的情况及其发展前景，再研究如何提出供水的保证。

1.供水和用水调查

（1）用水调查：调查用水情况是一项基础性工作，一般应先作用水行业调查，然后从各行中选出有代表性的对象，进行实地调查。在多数情况下，用水单位不一定有系统的用水记录，或虽有记录但很不全面，因此必要时要进行一段现场观测。在用水的大分类中，一般分工业用水、农业用水、生活用水几个方面。在工业用水中一个较大的门类是火电厂用水，在有些统计中把火电厂用水单列，不包括在工业用水中。其他工业门类很多，只能选择有代表性的如重工业、轻工业，或可分为耗水工业和非耗水工业等。农业用水包括灌溉用水，农村生活用水包括家庭牲畜饲养等。我国新兴的乡镇企业用水在统计中尚未规定其归类，有的算作农业用水这一块，有的则列入工业用水。城镇生活用水包括建制镇以上的居民生活用水和公用事业用水等。

用水调查可从两方面入手：一是针对代表性用水作典型调查，经分析后推算到群体；二是从供水水源的供水量上作归总的统计。前者的工作量较大，且由点推面的估计有时因典型的选择代表性不全面而致计算的总用水量有偏差。后者的困难在于供水水源的分散，集中供水工程措施的供水量比较好统计，但分散的、自备的供水水源则不好统计。有时因各类用水数字难以查清，不得已采用根据各类行业的规模及其用水定额来估计用水量，但这样做往往和实际用水差别较大，不宜提倡。

用水调查的目的有两种：一种用水调查是为恢复水文观测系列资料到天然来水情况，这种调查需要按测站与测站的区间，并按与各年观测资料相应的历史年、月去调查各自的用水情况。这种调查历史用水情况的工作难度更大，也不可能很细。对于用水比重占该河年径流较小的情况，用水调查资料的误差对整个还原后观测系列的影响较小，尚不至影响资料的统计效果，但对于用水比重较大的河流，这种作法就很可能影响还原后资料系列的质量。再一种用水调查是为了解当前各行各业用水情况，以作为估计今后发展的根据。这种调查由于是现状调查，总的说困难不大，但需要一定的工作量。作这种调查时应当根据典型调查推算的面上用水量并和相应的供水量相互检验，就可以取得较为可信的用水数字。

工业用水量随工业规模的变化或产业结构的调整及工艺耗水水平而变化，与降水多少的关系不是很大。城市生活用水量主要随城区建设规模的发展和城镇人口的变化而变化。农业用水量各年间有较大的变化，除有工程供水能力的变化原因外，还随各年农作期降水的多少及其分布有密切关系。因此需分析不同保证率降水情况下的农业用水指标，或简单用多水年、平水年和少水年情况下的农业用水指标分别进行统计。

在调查工业用水时应注意水的重复利用率的调查分析。当和其他国家比较时，应注意所引用数字中工业用水是否包括火电厂用水，在各类用水调查的同时，还应注意调查废污水的排放量和回归水量。

为对用水的发展进行预计，各类用水调查除当年用水外，还应由调查期向前再调查若干年（至少3年），以分析用水量与各行业发展规模的关系。

在以上各类用水调查基础上，可根据用水地点的不同，分河道内用水和河道外用水两类分别进行统计，前者如水力发电用水、内河航运用水等，后者指把水引出到河道以外去利用，如灌溉用水、城市和农村生活用水、工业用水等。

在用水和供水情况调查中，应当对现有各类用水方式是否合理，有无节水潜力以及各类用水定额作出评价，以作为进行供需形势展望的基础。

（2）供水调查：要对评价范围内的供水状况进行调查，包括水资源系统的供需平衡情况，是否出现过水资源供需紧张或供水缺口，以及供水工程的供水保证率和运用情况，并分析其原因。出现供水缺口，一种情况是工程设备能力不能适应用水增长的要求（包括供水工程的老化失修），另一种情况是水源短缺，当地用水要求已超过某些年份的实际天然来水量，严重时甚至出现水资源危机。另外也有水库调度运行决策失误所造成。

在水资源开发利用的各种规划中，都含有各种水源工程规划的内容，一般分为：地表水工程、地下水工程、污水处理回用工程、微咸水利用，跨流域调水以及海水利用等方面。

地表水工程一般指地表的蓄水工程、引水工程和提水工程。地表水是水资源开发利用的重要方面。分析地表水水源的状况，论证其水量和水质，按一定的标准设计供水量，规划工程的规模，进行财务分析和效益分析，提出规划方案。由于我国河川径流年际和年内变化幅度大，尤其汛期的水量占全年的比重很高，对于缺水地区洪水的利用是水资源开发利用的一个重要方面。

地下水在城市和北方地区是重要的水源，由于地下水比较容易开发，比较接近供水目标，投资不大；且地下水水源的年内和年际变化幅度比地表水小。对地表水短缺的地区，地下水是重要的水源。地下水源地的论证和机井的规模与布置是规划中的重要环节。

污水处理回用是一种再生资源，对水资源短缺地区是一种很有价值的水资源。对污水处理回用也是保护环境的新出路。尤其城市化高的地区，城市用水量增加迅速，产生的污水也会愈来愈多，这是不容忽视的事情。目前在水资源开发利用的规划中，污水处理回用已经成为规划中必然要研究分析的内容。微咸水利用是解决水资源短缺地区缺水问题的又一条途径，我国北方地区地下水中有大量的微咸水分布，利用微咸水方面大有可为，应在水资源开发利用规划中考虑。沿海城市利用海水也是一条出路，除对某些用途可直接利用海水外，必要时实行海水淡化，这也是一种措施。

要分析各类供水水源的保证供给的程度，尤其人类的活动会对自然环境有较大的改变和影响，这种变化也会对地表水和地下水的变化规律产生影响，例如使一些地区的河川径流减少，按原来设计的供水工程的供水量会受到影响，供水的保证程度可能发生改变。不但对新建和拟建的水源工程要考虑此问题，而且要对原有已建的供水工程的供水保证程度进行校核。

2.水资源供需关系预测(www.chuimin.cn)

对水资源供需关系预测，应当包括需水增长预测和可能增加的供水能力预估。

需水预测是基于各行各业的需水预计的要求。在规划阶段的供需平衡分析中，必须对各行业提出的需水预计进行分析，使其能建立在节约用水、合理用水的基础上。在用水预测中，考虑节水措施是必要的，但节水措施是需要一定的投入才能实现的。此外，用水的增长是否会按预期的设想实现，还决定于在这个预测期中各种工程供水能力增加的可能性，这又是受经济发展情况所制约的。因此，对未来水资源供需关系的展望需要在可能的经济发展条件下，不断调整供水能力的增加与用水需求增长间的关系后，才能最后确定。对于有些地区，如果水资源已成为经济发展的制约因素，则有必要进一步采取特殊措施，包括调整经济发展速度，加大节水力度，调整产业结构等措施，必要时采取跨流域调水的措施，以求得水的供求关系的平衡。

（1）现状分析：对一个地区的水资源规划，需要对该地区的水资源条件和水资源开发利用历史的情况有深入的了解，对现状的供水和用水情况有明确的认识，这就需要收集历史的资料，进行统计分析。现状分析中首先对到现在的历史资料进行分析，分析供、需水发展变化的规律和特点，供、需水与社会和经济发展的关系，分析河道内、河道外、环境用水的发展变化的规律，对现状的用水定额、水的重复利用率进行分析，对各地区的余、缺水的情况、早情及损失进行调查。这些工作是进行供需分析和预测的基础。

现状分析是一种在上述实际工作基础上的理论分析，它是假定在历史来水的条件下，现有水利工程区域供水能力与“理论上”现状需要用水量之间供需是否平衡的分析。并在此分析的基础上，提出现状水资源开发利用存在的问题和对策。所谓“理论上”的需水量是指综合目前实际用水资料，提出现状应达到的用水定额，然后计算现状的需水量，这个量与实际年份的用水量是不一样的，有所不同。这时候计算的结果可能还会有缺水量，该缺水量称作为现状的缺水量。

（2）不同水平年水供需预测：对不同水平年的水资源供需预测，主要是对水资源开发利用不同阶段，水资源供需发展作趋势性的分析。一个地区或区域的水资源供需分析，要根据水系和水利联系情况，供水、用水对象和排水系统的分布与联系，自然环境及行政管理范围等因素进行水资源供需分析分区。重点地区分区的面积不要太大，分区太大会掩盖一些水的供需矛盾。对每个水资源分区要进行以下的工作：

1）需水预测：需水增长的预测方法通常有趋势法外延和参照国民经济和社会发展的长远预计目标进行估计的两种途径。前一种是以已经出现的用水增长趋势进行外延，特别应注意按近几年的增长速度进行外延。这种方法比较简便易行，适用于经济增长比较稳定发展，不受或少受政策性变化影响的情况。后一种途径是以人口的增长及城市和农村人口比例的变化、国民经济的增长速度进行用水量预估，并参照可能的政策性措施分项进行的方法。在用水增长预测中，人口的增长是一些国家中最主要的因素。由于人口的增长，如必须保持粮食等民用农产品的人均占有数量不能降低，或仍保持必要的提高，则需投入农业的用水量就必须予以适当保证。同样，为保持国民收入必要增长的前提下（这和国家的宏观经济政策有关），也必须保证为提高工业产值所需的用水供应。但人口增长速度在一定程度上又受到国家计划生育政策的影响。

用水预测是基于各行各业的需水预计的要求。在供需平衡分析中，必须对各行业提出的需水预计要求进行分析，使其能建立在节约用水、合理用水的基础上。在用水预测中，考虑节水措施是必要的，节水在我国是一项战略措施，极其重要。但是，节水措施是需要一定的投入才能实现的，对节水要有措施，也要有相应的合理资金投入的论证。此外，用水的增长是否会按预期的设想实现，还决定于在这个预测期中各种工程供水能力的增加的可能性，这又是受经济发展情况所制约的。因此，对未来水资源供需关系的展望需要在可能的经济发展条件下，不断调整供水能力的增加与用水需求增长间的关系后，才能最后确定。对于有些地区，如果水资源已成为经济发展的制约因素，则有必要进一步采取特殊措施，包括调整经济发展速度，以求得水的供求关系的平衡。在水资源规划阶段有必要统筹全局来寻求解决办法。

在需水预测上多采用“趋势法”，例如常采用“指标—定额”预测法，即根据社会和经济发展目标，用水定额发展变化的趋势，进行需水预测。社会和经济发展指标是考虑各个地方经济结构（包括经济结构调整）、经济发展布局、产业技术更新、经济发展速度；社会发展中考虑人口增长、城市化的速度及城市发展布局、生活水平的提高、环境质量的要求等。农业考虑灌溉面积的发展、农业结构调整、农业种植技术的变化。经济发展预测中，多采用“宏观经济预测”的方法。根据以上的考虑和方法，预测国民经济各部门发展的指标、人口（包括总人口、城镇人口、农村人口）、灌溉面积及其他农业发展的规模。预测指标的制定，要参照国家和各个地方的经济发展规划，并与国家或地方政府有关部门来商定。

其次是对各项用水的定额进行预测。一般也多采用“趋势”法，即根据目前用水的水平，分析历史至今的单位用水量变化的趋势，考虑物价及产品附加值变化等因素、产业结构变化因素，考虑各个产业的技术进步，节水水平的提高，重复利用水资源的水平的提高，分析定额的变化趋势，并参考国内外的发展变化趋势和水平提出不同水平年单位需水量。在定额的制定中，要考虑各个用水部门的需水保证程度的不同，例如农业的需水保证率较低，生活用水的保证程度较高。

根据预测的指标和定额，可以计算出不同水平年的各个分区的需水量，在各个分区需水量变化的基础上，综合提出全区不同水平年的需水量。

2）供水预测：供水预测是一项比较复杂的工作，对于不同类型的水资源规划，工作的深度和细致程度也有很大差别，水源规划由于考虑宏观一些，对工程的规划的制定以骨干工程为主，对骨干工程工作细一些，对小型工程，甚至中型工程采取概化的方法来处理。但是对具体的供水规划，工作则要细致一些，不但对大中型工程要认真分析研究，对有关的中小型工程也要认真对待。这是由于规划性质不同所决定的。

供水预测中，首先对现有工程进行分析，现有供水工程的工程状况，工程供水能力的变化趋势，提出现状和不同水平年的区域可供水量。第二预测不同水平年的各项要建设的供水工程，提出各项供水工程的设计供水能力和其他技术指标。第三根据现状水利工程的预测分析和不同水平年新建供水工程，进行区域可供水量计算，推算各个不同水平年的区域可供水量。

3）供需分析：在需水预测和供水预测的基础上，进行区域供需水分析。供需分析的方法主要有两种：典型年法和系列年法。

一般地说，由于过去计算手段落后（计算机尚未普及前）和资料库尚未建立的情况下常采用的方法是典型年法。该方法工作量相对较小，尤其在较大区域的供需分析计算中，常常采用。该方法在计算某一来水频率下的区域供需问题时，将研究区内的一条或几条河流出口断面的年来水量从大到小排队，并计算其频率，找出频率为75%（或50%、95%）的年来水量及其相应的年份。并以这一年为实际年，用其来水过程及相应的区域内供水工程与需水进行逐时段的平衡计算，按照从支流到干流，从上游到下游逐级向下推算的原则，计算出全区的供需结果。

系列年法是将研究区划分多个计算节点，每个计算节点有供水控制工程或水文控制站，以及与其有关的用水区域。计算时采用有代表性的水文长系列，每一个时段遵循先支流后干流，先上游后下游，逐级逐时段向下计算。供水和需水根据不同水平年加入的供水工程和相应的供水区域的需水要求，进行供需平衡计算。根据研究区的来水系列计算出所需要的来水频率的相应年份，将该年份的计算的供需平衡结果作为最终的成果。系列年法从理论上说是比较严格的，概念清楚，它不仅可以计算出全区供需的结果，同时还可以计算出各个分区的所需结果。系列年法还可以根据时段供需的余缺水系列，计算出供水的保证率。根据水利工程的特点进行系列调节计算，合理反映了具有调节能力的水库，在年际间的相互补给的关系，以及上下游之间的水量关系。充分体现了时空关系因素在供需平衡中的影响，正确反映了供需的客观实际。

通过供需现状分析以了解在现实情况下水资源是富余或是短缺，以及水资源的供水潜力如何。在分析水的供需现状时，应注意水的重复利用，包括在同一用户内部的循环用水及不同用户间的重复使用，如上游用水户的排水经过处理或不需处理，又供下游用水户使用。