焦作市水资源评价及需水量预测研究分析

<淘配网>焦作市水资源评价及需水量预测研究分析

《河南水利与南水北调》2o13年

第18期

焦作市水资源评价及需水量预测

口刘硕勋

口王

丹(郑州大学水利与环境学院)

要：焦作地处河南省西北部，也是南水北调工程中的枢纽，因此其水资源状况也备受社会的关注。文章通过对焦作市的水文概

况的描述，介绍了焦作市的地质地貌、气候降水与河道河流，对焦作市多年平均水资源的评价和对于焦作市需水量的预测进行了系

统的研究。以地表水、地下水和焦作市水资源总量3个方向系统的分析评价了焦作市水资源量及其开发利用程度，进而在此基础上

探讨了需水量的预测和水资源利用的可持续发展。

关键词：水资源评价；水资源量；需水量预测；可持续利用；焦作市

1焦作市水文概况

焦作市位于河南省西北部，北依太行，南临黄河，多年平均

降水量586．7mm，年最大降水量曾达，年最小降水量

327．

4mm。各年间降雨变化较大，丰枯年份雨量相差34倍；并

且降水量四季分配不均，一般多集中在7、8月份，次为6、9月

份，汛期4个月的降水占全年的64．8％～70．5％，降雨分布一般

是山丘区偏多，平原区少。区内多年平均气温14．1～14．4℃，日

照2200—2400h，年蒸发量为1700～，无霜期为200d；

多年平均径流量为2O．17亿m。。

焦作市的河流分属黄河流域及海河流域两大流域。黄河流

域面积为：，占全市总面的52．5％，海河流域面积1901

km2，占全市总面的47．5％。黄河流域的河流主要有沁河、丹河和

漭河；海河流域的河流主要有大沙河及其支流。

2水资源评价及其开发利用

2．1地表水资源量

焦作市地表水资源量区域分布不均，年际问变化大，且近年

来呈逐步衰减的态势。焦作市多年来平均径流深104．4mm，多

年平均径流分布由山区向平原递减，山区为150～200mm，平原

区为100～。多年平均地表水资源量4．18亿m3其中黄

河流域2．36亿m，，海河流域1．82亿m。焦作地表水资源丰富，

激流比重较大，在和流出山口处有许多水库坝址，开发利用条件

优越。但是由于地质结构复杂，地表水开发利用难度大，因此对

河水出山口地表水资源的利用率较低。

2．2地下水资源量

根据《焦作市水资源调查评价》，全市浅层地下水资源量为

54814万rn3，其中山丘区为23731万m3，

平原区为45016万rn3，黄

河流域为23796万ms，海河流域为31019万m。在焦作市的西部

地区存在天然形成的自流盆地，山前侧渗以及地表水下渗是盆地

内地下水主要的补给来源，盆地北、西、南部为补给区，东部为排

泄区，水力坡度1％

4‰。因此，焦作市浅层地下水的流向是西北

到东南。各行政分布区浅层地下水资源量占全市的比例中，沁阳

市所占比例最大，占全市的21％；温县比例最小焦作市水资源评价及需水量预测研究分析，仅占全市的6％。

根据《焦作市中深层地下水资源及其开发利用现状调查

评价》，2005年焦作市中深层孔隙地下水开采区面积为

3088．45km，占全市面积的77％，中深层孔隙地下水的开采量

为6259．14万m，，开采模数为2．03万mm。2005年焦作市矿

坑排水量为17606．45万m。自备水源地和分散自备井岩溶水开

采量为9992．

42万ms，其中岩溶自备水源开采量9784万rfl。扣

除浅层越流补给，焦作市中深层孔隙地下水可开采总量为

3850．3万m，，其中市区、修武县、博爱县属潜力严重不足区；孟

州市属中度不足区；沁阳市、温县、武陟县属潜力中等区，中深层

孔隙地下水总体属采补平衡区。

2．3水资源总量

按照《水资源综合规划技术细则》，评价的水资源总量只计算

地表水和浅层地下水，而不含中深层地下水。全市1956—2000年

多年平均水资源总量7．83×104万m，产水模数19．

6万m3／km；

黄河流域水源总量3．94×104万in，产水模数18．8万m3／km2；海

河流域水资源总量3．90×104万1TI，产水模数20．5万m

ITI。产

水模数最大的四级区是卫河山区，为25．7万m3／k111；产水模数

最小的4级区是卫河漏斗区，为13．5m

in。全市的过境河流有

沁河、丹河、大沙河和蟒河，多年来的平均径流量为20．17亿m

过境水较为丰富。但是，过境水的大部分集中在汛期，来猛去速城市需水量预测回归分析法，

难以开发利用。目前，每年利用的过境水仅为3亿In。

由于焦作市地理位置特殊，具有独特的水文地质条件，在焦

《河南水利与南永北调》2o13年

第18期

作市城区一带拥有较为丰富的岩溶地下水(深层地下水)，总量

为2．34亿rn3，是焦作市城区的重要水源。目前城区工业、生活用

水基本是靠开采岩溶地下水来满足的。

3需水量预测

3．1进行需水量预测的分析方法

由于用水系统的复杂性，无法建立一个确定模型对它进行

描述，所以绝大多数需水量预测方法都是建立在对历史数据的

统计分析基础上，不同之处只是对数据的处理方法以及应用而

已。依据对数据处方法的不同，需水量预测大体上可以分为时间

序列法、系统分析以及结构分析法。根据预测模型对未来的描述

能力，即预测周期的长短，需水量预测可以分为单周期和多周期

的预测方法。时间序列法、灰色预测法和人工神经网法属单周期

预测法；结构分析和系统动力学法是在收集了多种用水数据后

建立的，属多周期预测法。如若用水系统未发生很大变化，其预

测结果不会出现很大的误差。

通过回归分析，寻找预测对象与影响因素之间的因果关系，

建立回归模型进行预测，而且在系统发生较大变化时，也可以根

据相应变化因素修正预测值，同时对预测值的误差也有一个大

体的把握的分析方法即回归分析法，适用于长期预测。根据用水

量 的主要影 响因素的变化 趋势来确定相应的用水指标 以及用水

定额 ，同时再依照 用水定额 和长期服 务人 口(或是工 、农业 产值

等 )计 算长期的需水量 的方法为需水量预测 的指标分析法 。

3．

2 需水 量预测的类别

3．2．1 工业需水 量预测

工业需水量 的预测采用定额法 。以基准年 的定额和增加值

及火 电装机 为基础 ，分别 预测 不同水平年的定额和增加值及火

电装 机 ，最 后 得 出相 应 的 需 水 量 。焦 作 市 2004—20 10 年 、

20 10—2020 年 、2020—2030 年 工 业 需 水 量 年 均 增 长 率 分 别 为

4．54％，3．05％，1．33％，相 应时段 工业增 加值年 均增长 率分 别为

1 0．03％，8．78％，6．49％，工业 需水 弹性系数分别为 0．45，0．35 ，0．20。

焦作市作为一个处 于工业 化初期的城市 ，工业经济 以资源消耗

型 的高用水 工业 为主体。为 了支撑经济发展 ，工业需水 的增 长率

将在一定时期 内维持 在一个 较高的水平 。预测 的工业需水 弹性

系数虽然较 高 ，但从实际 出发符合焦作市 的现 状 ，而且 弹性 系数

逐年降低 ，认为工业需水预测基本合理 。

3．2．2 农业需水 量预测

农业需水包 括农 田灌溉需水 、林果灌 溉需 水 、畜牧灌溉需水

和鱼塘补水量等 。根据预测 的农 田有效灌溉 面积 、不 同发展 阶段

种植结 构 、灌溉模 式 、节水状 况及 当地农 田的土 质条件 、土壤肥

力和灌 溉习惯 、耕 作与灌 溉管理 水平等 ，并参考 河南省 于 2004

年颁布 实施的《用水定 额》(DB4 l厂r385—2004 )地 方标准 ，对不 同

地 区不 同发展 阶段条件下的主要农作物灌溉定额 和综合灌 溉定

额进行预测 。焦作市 2004 年多年平均农业需水量 为 8．29 亿 m ，

相应 的 2010 ，2020 ，2030 年 分别 为 7．49 亿 、7．22 亿 、6．60 亿 m。，

未 来 农 业 需 水 量 逐 年 减 少 。 2004—20 10 年 、2010—2020 年 、

2020—2030 年农 业 需水 量 年 均增 长 率分 别 为 一1．67％，一0．37％，

一 0．45％，有效灌溉 区面积保持稳定 略有提 高。在有效 灌溉 面积

增 长的情况下 ，农业总需水量呈下降趋势 。考虑到粮食生产 的安

全 ，农业需水总量不可能持续大幅度的降低 ，未来需水总量将维

持在一个 相对稳定 的水平 。农业需水量 的预测符合焦作市经济

社会对农业发展的需 求。

3．

2．3 生活需水量预测

据资料显示 ，2004 年焦作市生活用水 总量为 7052 万 m，，其

中城镇生 活用水 4088 万 m。，农 村 2964 万 m，，分别 占生 活用水

总量 的 58．0％和 42．0％。不 同水平年 城镇和农村居 民生活用水

定额 比现状年有较大的提高。焦作 市现状年 城镇居 民生活用水

定额约 60 (L／人 ·d) ，农村居 民约 40 (L／人 ·d)。考虑建设小康社

会和新农村建设 的要求 ，生活用水定额要有较大 的提高 ，预测

20 10 、2020、2030 年 陈镇 居 民生活用 水定 额分 别为 99 (L／人 ·

d)，110 (L／人 ·d)和 120 (L／人 ·d) ；农 村 居 民为 65 (

人 ·d)，75

人 · d)和 85(

人 ·d)。人 口及增长率的预测主要依 据焦作市

的相关社会经济发展规划 ，生活需 水的预测符合焦作市 的经济

社会发展需求 。

3．2．

4 综合需水水平预测

焦作市人均综合需水量指标由 2004 年的 381 in 增加到 2030

年的 396 m3,增加 15 m ，年均增长率 ~15153％。人 口增长率 ~37％Oo

单位 GDP 需水量 由 260 m 将至 35 m ，年均下 降率 7．4 1％；工业

万元增加值需水量 由 100．1 m 降至 26．1 m ，年均下降率 5．

04％；

农 田灌 溉需水量 由 5145 m ／hmz降至 4005 m3／lam2。焦作市现状

需水水平低 于黄河片高于海河片 ，总体处 于全省 中等偏高水平 。

4 水资源利用 的可持续发展

是政府 摒弃“先污染后治 理”的理念 ，把 水质环境 问题放

在 利益 之前 。政府是一个城市的核心 ，只有政府加大力度对水资

源 的合理开发管理 、严格处罚私 自排污 的企业并定期 进行 高强

度 的突击检查等 ，才能让社会意识 到政府的决心 ，给排污企业敲

响警钟 ，从而在源头断绝污染。二是加强对地表水的监督与治理

以及对地下水 的保护 与合理开发 。政府有关部门应做好监督城

市污水 的排放 和处理 的工作 ，提高污水处理厂的处理效率 ，改进

污水处理工艺 ，降低 污水处理厂 出水 的 COD 值 ；焦作市地下 水

的过度开采与污染 主要 来 自于煤 田矿 产 ，应 采用排水 、供水 、环

保结合优化管理 ，将排 出矿井 的水经处理后全部或部分来代替

矿区不 同 目的的供水水源 。三是大力推广节水型产业 ，建设节水

型社会 ，保护水资源的可持续利用。在南水北调焦作段竣工的同

时 ，推广 、发展新兴 的节水产业 ，利用好南 水北调工程所带 来的

机遇 ，实现水资源利用 的可持续发展 。