学文网呼包鄂城市群是我国新兴的城市群之一,同时也是国内发展速度最快的城市群。自实施西部大开发战略以来,内蒙古经济发展速度明显加快。2000年—2012年,内蒙古GDP增长了3倍,年均增长18%,其中2002年至2008年连续七年增速居全国第一。2012年,呼包鄂三市GDP总量达到5720亿元,占全区 GDP总量的60%。呼包鄂城市群作为内蒙古自治区最具活力的地区已经实现了率先发展,并朝着全国重要城市群的目标迈进。呼包鄂城市群属于干旱半干旱地区,全区水资源总量为42.65亿立方米,人均水资源量为555立方米,为全国平均水平的1/4,为世界平均水平的1/14。水资源的严重短缺已经成为制约呼包鄂城市群发展的重要因素,研究呼包鄂城市群水资源承载力具有一定的理论意义和现实意义。
水资源承载力是指某一地区的水资源,在一定社会历史和科学技术发展阶段,在不破坏社会和生态系统时,最大可承载(容纳)农业、工业、城市规模和人口的能力[1]。水资源承载力研究是开展区域水资源保护规划工作和实现人水和谐发展的基础,国内外许多***府和机构已经将水资源承载力的研究纳入可持续发展理论之中。从国内来看,许多学者对水资源承载力进行了研究:施雅风(1992)用常规趋势法对乌鲁木齐河流域的水资源承载力进行了分析[1]。许有鹏(1993)用模糊综合评判法建立了我国西北干旱区水资源承载力的综合评价模型,对和田河流域水资源承载力进行了评价研究[2]。薛小杰(2000)建立了水资源承载力的多目标核心模型,对西安市水资源的承载力进行了实证研究 [3]。王顺久(2003)运用投影寻踪法评价了全国多个省、市、区的水资源承载力[4]。杨巧宁(2010)在全面分析济南市水资源承载力系统的基础上,建立了基于系统动力学水资源承载力评价模型[5]。随着城市群的兴起和发展,对城市群水资源承载力的研究也逐渐成为热点,例如:李灿(2011)采用遗传算法的投影寻踪聚类模型对长株潭城市群的水资源承载力进行了实证分析[6]。陶洁(2011)以经济社会-水资源-生态环境的复合互动约束为基础,分析了中原城市群的水资源承载能力[7]。有学者对呼包鄂城市群内部城市水资源承载力进行了研究,例如:冮明峰(2010)采用层次分析法分析了呼和浩特市水资源的承载力状况[8]。王春娟(2012)运用主成分分析法对鄂尔多斯市水资源承载力进行了综合评价[9]。
从所获得的文献来看,对水资源承载力的研究方法主要有常规趋势法、系统动力学方法、模糊综合评判法、主成分分析法等。对城市群水资源承载力的研究已经取得了一些进展,但还没有学者对呼包鄂城市群水资源承载力进行研究,对水资源承载力的研究具有必要性。本文在分析了呼包鄂城市群的水资源人口承载力的基础上,借鉴系统动力学的研究方法,建立了三个方案对水资源的综合承载力进行了研究。本研究将为进一步明确呼包鄂城市群水资源对经济社会发展的承载力阈值以及为城市群选择适应水资源承载力的经济社会结构调整方案提供理论支持,为呼包鄂城市群水资源保护治理提供技术支撑。
本文的数据来自内蒙古水资源公报和内蒙古统计年鉴,考虑到水资源量的变化非常小,水资源量采用2011年内蒙古水资源公报的数据,降水量采用内蒙古水资源公报中降水量的多年平均值,其他数据均来自2013年内蒙古统计年鉴。
一、水资源承载能力分析
(一)水资源人口承载力分析
呼包鄂城市群水资源承载力研究,首先需要树立水资源量的人均意识,确定地区人口、资源与环境协调发展应保持的最基本的人均水资源量。也就是在确定人均综合用水定额的基础上,结合区域水资源总量,对区域可以容纳的人口数量进行估计。
内蒙古大部分地区位于我国干旱半干旱地区,随着社会经济的发展,工业和生活用水量呈增加趋势,自治区人均用水量多年在550m3/人左右。本文将根据人均综合用水量的不同情景分析呼包鄂城市群的水资源承载力。可以将主要情景分为3个部分:情景1的人均用水量为低水平,450m3/人;情景2为中等水平,700m3/人;情景3为高水平,900m3/人[10]。
呼包鄂城市群水资源承载力研究表明(表1),城市群水资源承载力十分有限。就城市群总体而言,在人均综合用水700m3的水平下,城市群内人口数量超过了水资源的承载能力。当人均综合用水量达到900m3时,城市群水资源仅能承载473.9万人,与实际的人口数量768.46万人相比,超载294.56万人,超载十分严重。即使能实现城市群内部水资源的自由调度,城市群的水资源总量仅能满足城市群内部人口用水的最低水平(450m3/人)。
就呼包鄂城市群内部而言,水资源承载力具有地区不平衡性。鄂尔多斯市水资源量相对丰富,水资源承载力也比较大,尚能满足人口的用水需求。呼和浩特市和包头市两个人口超过250万的大城市,受人口集聚和经济发展的影响,水资源已经发生超载,水资源已经成为限制人口、社会和经济发展的重要因素。
表1 呼包鄂城市群水资源承载力
地区
水资源总量/108m3
人口/
104人
450m3/人
承载力 超载
700m3/人
承载力 超载
900m3/人
承载力 超载
呼和浩特市
11.88
294.88
264.0 是
169.7 是
132.0 是
包头市
10.61
273.16
235.8 是
151.6 是
117.9 是
鄂尔多斯市
20.16
200.42
448.0 否
288.8 否
224.0 否
城市群总体
42.65
768.46
947.8 否
609.3 是
473.9 是
数据来源:《内蒙古水资源公报》,2011年;《内蒙古统计年鉴》,2013年
(二)水资源综合承载力分析
结合呼包鄂城市群用水现状,从供给和需求两个方面入手,提出3个承载力方案:1.以自产水(包括地下水和地表水)为主要供水量,但不考虑节水情况而得出的自产水量的承载力。2.在自产水量的基础上,考虑黄河过境水的可用水量,但不考虑节水情况的承载力。3.既考虑自产水和黄河过境水,同时考虑节水情况的承载力[11]。
按照水资源利用的结构和功能,将水资源承载力系统分解为5个子系统,分别为农业灌溉用水、牲畜用水、工业用水、城市生活用水以及乡村生活用水。根据不同的
设计方案,分析呼包鄂城市群的水资源承载力。 方案1:呼和浩特自产水量为6.78亿m3,包头市自产水量为5.11 m3,鄂尔多斯市自产水量为13.16 m3。通过对呼包鄂城市群多年用水情况的分析,灌溉用水占70%,工业用水占20%,生活用水占7%,其中城镇生活用水占60%,乡村生活用水占40%,牲畜用水占3%。
方案2:水资源量考虑黄河过境水,呼和浩特市水资源总量为11.88 m3,包头市水资源总量为10.61 m3,鄂尔多斯市水资源总量为20.16m3。
方案3:考虑到节水情况,通过节水设施及污水处理设施的建设,农业用水量可以减少70%,工业用水量可以减少30%,城市用水量可减少7%,乡村生活用水可减少5%[12]。在节水状态下,农业每公顷用水1500m3,工业万元产值用水量为24.5m3,城镇生活用水每人39.1 m3,乡村生活用水每人24.27 m3。此外设定用水定额:农业5000m3/hm2,工业35 m3/万元,城镇生活用水42 m3/人,乡村生活用水25.55 m3/人,牲畜用水10.95 m3/头。
根据上述评价步骤,得出的用水情况见表2,承载力评价结果见表3。
表2 三种方案的用水情况比较 亿m3
方案
用水类型
呼和浩特
包头
鄂尔多斯
城市群总体
城镇生活用水
0.2856
0.2146
0.5527
1.0521
乡村生活用水
0.1904
0.1431
0.3685
0.7014
方案1
工业用水
1.356
1.022
2.632
5.01
灌溉用水
4.746
3.577
9.212
17.535
牲畜用水
0.2034
0.1533
0.3948
0.7515
城镇生活用水
0.4989
0.4456
0.8887
1.8333
乡村生活用水
0.3327
0.2971
0.5925
1.2222
方案2
工业用水
2.376
2.122
4.232
8.73
灌溉用水
8.316
7.427
14.812
30.555
牲畜用水
0.3564
0.3183
0.6348
1.3095
城镇生活用水
0.4989
0.4456
0.8887
1.8333
乡村生活用水
0.3327
0.2971
0.5925
1.2222
方案3
工业用水
2.376
2.122
4.232
8.73
灌溉用水
8.316
7.427
14.812
30.555
牲畜用水
0.3564
0.3183
0.6348
1.3095
数据来源:《内蒙古水资源公报》,2011年
把表3的城市群水资源承载力情况与表4中2013年城市群的数据进行比较:
方案1:水资源承载力较低,满足不了城市群以及内部各城市的生活和经济发展对水资源的需求。水资源可承载人口525.2万人,工业产值1431.43亿元,农业灌溉面积350.7千公顷,牲畜头数686.3万头。这和现状差距很大,2012年人口为768.46万人,相差46%;工业产值4136.54亿元,相差189%;灌溉面积552.61千公顷,相差57%;牲畜头数1990.1万头,相差190%。
方案2 :如果黄河过境水能得到合理的利用,水资源承载力与方案一相比有很大的增加。从表3可以看出,黄河过境水对减缓城市群水资源短缺的压力起到了很大的作用,但工业产值和牲畜头数与水资源承载能力还有较大的差距。
方案3:考虑到节水情况,水资源的承载力会进一步得到提升,而且在农业承载力方面提升最多,将会大大减缓城市群水资源短缺的压力。但是目前的节水能力并不高,科技和投资对水资源的贡献率比较低。
表3 三种方案的水资源承载力比较
地区
方案
城镇人口/万人
乡村人口/万人
工业产值/亿元
灌溉面积/千公顷
牲畜头数/万头
1
68
74.52
387.43
94.9
185.75
呼和浩特市
2
118.79
130.22
678.86
166.3
325.48
3
127.6
137.08
869.8
554.5
325.48
1
51.1
56.01
292
71.5
140
包头市
2
106.1
161.28
606.29
148.5
290.68
3
113.96
122.41
866.12
495.1
290.68
1
131.6
144.23
752
184.2
360.56
鄂尔多斯市
2
221.6
231.9
1209.14
296.2
579.73
3
227.29
244.13
1727.35
987.5
579.73
1
250.5
274.52
1
431.43 350.7
686.3
总体
2
436.5
478.36
2494.29
611.1
1195.89
3
468.87
503.58
3563.27
2037.0
1195.89
数据来源:《内蒙古水资源公报》,2011年
表4 2013年呼包鄂城市群数据
城市
人口数量/万人
工业产值/亿元
灌溉面积/千公顷
牲畜头数/万头
呼和浩特市
294.88
637.56
199.21
397.43
包头市
273.16
1491.30
144.27
384.26
鄂尔多斯市
200.42
1971.68
209.13
1208.41
城市群总体
768.46
4136.54
552.61
1990.1
数据来源:《内蒙古统计年鉴》,2013年
二、水资源开发利用前景分析
(一)水资源负载指数介绍
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