疏勒河流域生活需水量预测
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作者:王金辉 马雁 贾生海 白有帅 张定海 车生鹏 郑宗倩 寇睿
摘要 为了预测地处干旱内陆区的疏勒河流域生活需水量，通过对该区域2010—2018年人口变化趋势分析，构建线性和非线性模型对流域生活需水量进行预测研究，结果表明：生活需水量呈逐年增加趋势，2019—2040年增幅为21.2%，其中农村生活需水量减少，城镇生活需水量增加，预测2019年城镇需水是农村需水的1.6倍，而到2040年该值达到2.9倍。该研究可为地区水资源优化配置及合理利用提供一定的理论依据。
关键词 疏勒河流域;生活需水量;预测
中图分类号 TV 213.4 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2020）23-0239-02
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.23.062
Prediction of Domestic Water Demand in Shule River Basin
WANG Jin-hui1， MA Yan2， JIA Sheng-hai2 et al
（1.Shule River Basin Water Resources Administration of Gansu Province， Jiuquan， Gansu 730070; 2. School of Water Resources and Hydropower Engineering， Gansu Agricultural University， Lanzhou， Gansu 730070）
Abstract Taking the Shule River Basin as the research object， through the analysis of the population change trend in the region from 2010 to 2018， a linear and non-linear model is constructed to predict the water demand of the basin. Rural water demand decreases and urban domestic water demand increases. It is predicted that urban water demand in 2019 will be 1.6 times that of rural water demand， and by 2040 this value will reach 2.9 times. The research can provide a certain theoretical basis for the optimal allocation and rational utilization of regional water resources.
Key words Shule River Basin;Living water requirement;Prediction
疏勒河流域属西北内陆干旱区，水资源短缺严重制约着区域经济社会的快速发展。早期疏勒河流域牧草茂盛，牛羊成群。经过长期的开垦和超采，导致草场迅速退化，大面积水土流失，后經风沙侵蚀，疏勒河流域出现了大量戈壁荒地。随着移民范围的不断增大，疏勒河流域的水资源利用程度不断提高，流域的水资源状况也成为了人们最担心的问题之一[1]。
近年来，不少学者致力于疏勒河流域不同地区生态需水量的研究，提出了生态需水预测模型[2-5]，在对流域径流变化做相关研究的同时[6-7]，对水资源的利用和优化配置也做了大量研究[8-9]。然而水在干旱区是极为珍贵的资源，流域经济发展的前提是保证生活需水的要求，如果其他产业需水挤占生活用水，一方面会引发水权争议，另一方面，会使资源得不到合理配置，甚至严重影响和制约区域可持续发展[10]。因此，了解疏勒河流域水资源现状，探寻适宜的生活需水量预测模型，可以很好地对未来某一时间段的需水要求进行直观估算，对指导当地根据实际情况分配水资源，制定更加合理的开采模式，维护生态环境与社会经济的协调可持续发展具有重要意义。
1 研究区概况
疏勒河流域地处甘肃省河西走廊最西端，位于93°22′～98°59′E、38°01′～42°47′N，东邻巴丹吉林沙漠，西接库姆塔格沙漠，北连马鬃山脉低山、丘陵、戈壁滩，南为祁连山脉，流域面积约1.25×105 km2，包括敦煌市、玉门市、肃北县、瓜州县、阿克塞县及青海省天峻县和德令哈的一部分。疏勒河流域是典型的干旱荒漠气候，多年平均降水量极低，而蒸发量大，以冰雪融水与山区降水补给为主，流域内多年平均年降水量为9.757×109 m3，多年平均年径流量9.68×108 m3。疏勒河流域干流全长670 km，起源于祁连山脉西端，最后汇入黑海子，主要支流有党河、榆林河、白杨河、石油河等。流域上游山势险峻，存在典型的大陆性冰川和大面积多年冻土;而中、下游地势平坦，绿洲与荒漠并存，存在土地沙漠化、盐碱化等生态问题[11]。
新中国成立后，在政府政策的支持下，疏勒河中、下游地区实施了大规模的移民开发，以1983年“两西”农业建设移民安置工程和1996年的“疏勒河流域农业灌溉暨移民安置综合开发项目”为典型项目，使流域人口不断增加，用水矛盾加剧[12]。根据《2018年甘肃省水资源公报》，疏勒河流域水资源总量为1.272×109 m3，降水量为1.146 2×1010 m3，地表水资源量为1.213×109 m3，纯地下水资源量为0.059×109 m3。截至2018年疏勒河流域总人口为53.43万，其中城镇人口为32.34万，农村人口为21.09万。2018年疏勒河流域城镇、农村居民生活用水指标分别为201、51 L/（人·d）。 2 生活需水量预测
生活需水量主要是指人口生活需水量，包括研究区域内城镇人口生活需水量和农村人口生活需水量。生活需水量的预测方法较多，但最简单直接的方法是定额分析法[13]，即农村和城镇人口数量和相应人均需水定额的乘积。计算公式为
wi=si×h1+qi×h2
式中，wi为第几年生活需水量;si为第几年城镇人口规模;qi为第几年农村人口规模;h1、h2分别为城镇、农村需水定额。
2.1 人口预测
人口预测在人口研究学中占有重要地位。当前，人口预测模型较多，不同研究区适用的模型也不尽相同[14-16]。疏勒河流域地处西北内陆，人口流动相对较小，根据其2010—2018年人口统计数据（表1），利用SigmaPlot 14.0，构建线性模型和非线性模型对人口进行预测。
2.1.1 线性模型。
如图1所示，人口数量随年份的变化可用线性关系描述，其中城镇人口可用线性函数f（x）=25.812 8+0.811 7x（R=0.976 4）来描述，农村人口数量可用线性函数f（x）=24.473 1-0.425 5x（R=0.976 6）来描述，其中f（x）代表人口数量，单位为亿人，x代表年份间隔，R代表相关系数。
2.1.2 非线性模型。
如图2所示，城镇人口数量可用非线性函数y=24.296 1+10.626 4×（1-e0.167x）（R=0.995 0）来描述，农村人口数量可用非线性函数y=18.339 2+6.615 8e-0.108x（R=0.985 2）来描述。其中代表人口数量，单位为亿人，x代表年份间隔，R代表相关系数。
人口数量预测值取上述两种模型的平均值，如表2所示。
2.2 生活需水量预测
根据《2018年甘肃省水资源公报》，疏勒河流域城镇人均占有201 L/（人·d），农村人均用水量51 L/（人·d），假定2018年人均用水量保持不变，一年按365 d计算，则需水量预测值见表3。
3 结语
人口数量的变化影响生活需水量，尤其是城镇人口数量的变化对需水量有直接影响。疏勒河流域生活需水量呈逐年增加的趋势，2019—2040年生活需水量从0.283亿m3增加到0.343亿m3，增幅为21.2%。城镇人口增加的同时农村人口不断减少，2019年城镇需水是农村需水的1.6倍，而到2040年该值达到2.9倍。因此，对流域生活需水量进行合理预测，加强人口流动监测和统计，有助于后期水资源的优化配置和合理利用。
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基金项目 甘肃省水利科研与计划项目（甘水科外发〔2019〕8号）。
作者简介 王金辉（1966—），男，甘肃瓜州人，高级工程师，从事水利水电工程建设管理。
*通信作者，教授，硕士生导师，从事农业水利及水文水资源研究。
收稿日期 2020-07-08
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