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山西省生态用水态势及其可持续性评价研究

王治国  
【摘要】: 本文首先收集了山西省各地市的水资源、植被、土地利用、森林资源和水土保持等背景资料,并进行合理整理和筛选,在分析与预测全省水资源态势的基础上,讨论了生态用水和生态需水概念,并分析界定了山西省生态用水的组成,以水系流域、水土流失类型、行政区划划分了三级生态区,并分析和统计了全省的基本背景值。以植物蒸散理论、水量平衡理论等为基本依据,试验研究了方山和隰县的植物蒸散计算模型,并确定植物耗水与需水系数,结合山西省在有关方面的研究,推算全省植物耗水与需水系数,采用小流域对比分析法确定了水土保持用水定额,计算全省各地市的生态用水,采用生态用水系数Cu和生态用水模数Mu的概念对生态用水现状进行分析。根据山西省生态建设规划等,预测2010和2015的生态需水,采用生态需水系数Cn和生态模数Mn的概念对预测需水量进行分析,并将传统水资源与生态用水作为一个统一的整体,进行了降水平衡分析。同时,采用层次分析法构建生态用水可持续性评价的层次结构模型,采用水量支持度、水量利用调控度和水资源与经济发展协调度作为支持层,筛选出了16项指标作为生态用水可持续性支持层的量化反映,计算各指标的权重,计算分析各地市的协调利用程度。 研究结果表明: (1)水资源态势分析表明:①地表水利用态势(1979年为序列年的第一年),地表水资源供水量(S)与序列年限(x)满足对数递减关系,S=-5.0929ln(x)+35.416(R~2=0.8059),据此可以推断,2010年的地表水资源的供水量为21.35×10~8m~3,2015为19.09×10~8m~3,2020年为18.70×10~8m~3。②地下水资源供水量(G)与序列年限(x)(1979年为为序列第一年)满足线性增长关系G=0.6087x+23.492(R~2=0.8891)。据此预测,2010年的地下水资源的供水量为38.82×10~8sm~3,2015为40.01×10~8m~3,2020年为41.63×10~8m~3。③供水量与用水量预测表明:供水量持续平稳,用水量持续上升。 (2)生态用水、水资源与降水平衡分析结果表明:全省现状降水水资源量为798.38×10~8m~3,其中水资源量为93.94×10~8m~3,生态用水资源为126.39×10~8m~3(降水消耗性生态用水量为90.42×10~8m~3,径流消耗性生态用水量为16.39×10~8m~3×10~8m~3),作物耗水量为173.79×10~8m~3,无效蒸发量390.25×10~8m~3。在加强水资源可利用率的前提下,加强生态建设,将无效蒸发转化为生态用水量的空间较大。但2010和2015年后,生态用水量将增加至178.72×10~8m~3、261.95×10~8m~3,比现状分别增加41.40%和107.26%,地表径流将总体上有小幅下降,随着用水的增加,供水和用水矛盾将突显出来。 (3)从生态用水状况的空间分布看:森林植被与河川分布很大程度上决定着一个地区生态用水量的总量,海河流域生态用水系数和生态用水模数明显低于黄河流域,海河生态建设用水有相当空间;土石山区生态用水系数和生态用水模数最大,其植被覆盖率高,生态建设水平较高,发展余地小。按行政分区分析全省临汾、晋城、吕梁和太原的生态用水系数较大,生态用水模数较小,说明植被覆盖面积较高,但用于植被生态的水量少,晋城、临汾的生态用水模数最大,说明植被覆盖率高,生态用水开发潜力小。(4)生态用水可持续性评价表明:长治市、晋城市、忻州市、临汾市、运城市处于可协调利用或准可协调利用状态,晋中市处于准协调发展状态,太原市、阳泉市、朔州市、大同市、吕梁市协调利用程度较低。 (5)通过研究本文对山西省生态用水与水资源利用提出建议:山西省生态建设应注意正本清源、汰沙滤水、蓄洪排清、调节地表径流,减少对水资源量的影响,通过林草措施,加强无效蒸发水量的转化;同时,应通过提引、拦、蓄等措施进一步稳定水资源量和提高水资源开发利用程度,加强农业、工业、生活用水的节水力度,控制水质污染,提高中水利用,做到降水资源合理配置。 (6)生态用水研究的关健问题是进一步研究加强生态用水中林木生态用水的研究,以及生态用水与水资源的相互作用与影响。


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