吴 旭

（1.河北工程大学 水利水电学院，河北 邯郸 056038；2.河北省邯郸水文水资源勘测局，河北 邯郸 056001）

1 概况

邯郸市地处河北省南部，西依太行，北望京津，位于晋冀鲁豫四省区域中心和环渤海经济区腹心，其主城区是四省重要的交通枢纽和人口超百万的大城市，总面积395.1km2，以100m等高线为界，分为东西两部分，东部为平原，西部为山区丘陵，人口114.3万人，人均占有水资源量40.7m3，仅为河北省平均值的13.3%，水资源短缺和水环境污染是长期困扰邯郸市区发展的瓶颈问题。本文运用计算模型，通过对邯郸市主城区现状年和规划年水资源承载能力的分析评价，摸清水资源对主城区经济社会发展的承载状况和承载余量，为主城区的可持续发展和总体规划提供技术参考。

2 水资源承载能力定义及计算模型

2.1 水资源承载能力的定义

有关水资源承载能力的定义，不少学者都提出了自己的观点，其大致可归纳为水资源开发利用的最大能力和水资源的最大支撑规模两种类型［1-4］。本文采用赵建世等［5-6］对水资源承载能力的定义：一个流域或区域的水资源承载能力，是指在可以预见的时期内，利用当地水资源及其他资源、智力、技术等条件，在保证人们物质生活水平和维持水循环系统自身功能条件下，所能持续供养的人口数量。

2.2 双要素水资源承载能力计算模型

作为大自然系统的重要组成部分，水同人类、社会、经济等有着错综复杂、无法割舍的联系，他们之间相互影响、相互作用共同推动着人与自然界的发展演化。因此，水资源承载能力必然会受到水资源基础条件及利用程度、经济发展状况、科学技术水平、人口及其生活水平、生态环境状况、其他类自然资源、流（区）域外部及其他水源等诸多因素的影响。基于对上述影响因子、技术手段及基础资料的考虑，水资源承载能力研究方法主要有：系统动力学方法、多目标决策法、基于模拟和优化的控制目标反推模型、投影寻踪评价法、物元分析法、密切值法、人工神经网络法、常规趋势方法、简单定额估算法、背景分析法、模糊综合评价、综合指标法、主成分分析方法、双要素水资源承载能力模型等［7-8］。结合所采用的水资源承载能力定义，同时考虑到基础数据的易获取度，模型简单易操作，并对水资源利用开发程度、生产力水平和受水资源条件的制约因素考虑较全面。本文采用双要素水资源承载能力计算模型，从人均全员耗水量和人均全员污水排放量两方面综合分析，反映一个区域的水资源开发利用水平和受水资源禀赋的制约因素。

双要素水资源承载力计算模型如式（1）：

式中 Cw（t），C1，C2分别为水资源承载力、水量承载能力、水质承载能力；Wn，Wc分别为经济社会可利用水资源量、河流自净能力；qp（t）为人均全员耗水量；sp（t）为人均全员污水排放量。

经济社会可利用水资源量Wn计算，如式（2）：

式中 W，Wo，Wb分别为区域（或流域）水资源总量、生态环境需水量、外流域调水量。

生态环境需水量Wo计算，如式（3）：

式中 α为生态环境需水系数，可参照表1选取。

表1 生态环境需水系数

人均全员耗水量如式（4）：

式中 Wet（t）为t时刻区域（或流域）的总耗水量；P（t）为t时刻的人口数量。

河流自净能力Wc计算如式（5），径污比 β 如式（6）：

式中 Ws为地表径流总量；β 为径污比；Q为径流量；q为污水流量。

鉴于通常情况下河流具有自净能力的径污比最低限为20，故式（5）最终可用式（7）表示，人均全员污水排放量，可用式（8）计算：

式中 Wec（t）为t时刻区域（或流域）排污河道的COD总量；P（t）为t时刻的人口数量。

2.3 评价指标的建立

为更直观地描述一个区域（或流域）的水资源承载状态和承载潜力，依据双要素水资源承载力计算模型，建立两个水资源承载能力评价指标：水资源宽松度Rw和水资源超载度Pw。其中，水资源宽松度Rw为t时刻的水资源承载能力与实际（或规划）人口数量的比值；水资源超载度Pw为t时刻的实际（或规划）人口数量与水资源承载能力的比值。两者为互为倒数关系，即水资源宽松度Rw和水资源超载度Pw计算如式（9）和式（10）：

由式（9）和式（10）可看出，当Rw＞1时，为不超载状态，值越大，承载余量越大；当Rw＜1时，为超载状态，值越小则超载程度越严重。当Pw＜1时，为不超载状态，值越小，承载余量越大；当Pw＞1时，为超载状态，值越大，承载程度越严重。

3 主城区承载能力分析

邯郸市主城区位于河北省南部，以100m等高线为界，分为东西两部分，东部为平原，西部为山区丘陵，总面积395.1km2，人口114.3万人，降水总量1.9862亿m3，水资源总量0.4662亿m3，其中地表水资源量0.3200亿m3，地下水资源量0.3951亿m3；人均占有水资源量40.7m3，约占河北省平均值的13.3%；经济可利用水资源量2.8893亿m3；干旱指数2.27；河流自净能力0.1081亿m3。运用双要素水资源承载能力计算模型，根据主城区水资源状况及供用水情况，对现状和未来条件下的水资源承载能力进行分析计算。邯郸市主城区现状年和未来水平年水资源承载能力如表2。

表2 现状和规划水平年水资源承载能力

从表2看出，水资源承载能力是受水资源数量和质量综合影响的指标。模型计算的邯郸市主城区水资源承载力与可利用水资源量、污水处理率成正相关关系。邯郸市主城区主要河道为滏阳河及其支流，其承担着工业用水水源和城市排污的功能。邯郸市主城区水资源承载能力与滏阳河的自净能力关系密切，而目前，邯郸市大部分水源来自区域外调水，自产水量较少，若单纯依靠增加区域外调水量来提高河流自净能力以满足水资源承载能力要求还不太现实。因此，提高污水处理率、节约使用水资源是提升主城区水资源承载能力的关键性、决定性因素。

3.1 现状年水资源承载能力分析

现状水平年2014年邯郸市城区实际人口114.3万人，污水排放总量0.9251亿m3，实际进入污水管网处理水量0.8233亿m3，污水处理率达89%。依据双要素水资源承载能力模型，按经济可利用水资源量计算可承载人口355.8万人，按人均全员污水量计算可承载人口121.4万人，两者取最小值的现状年邯郸市水资源承载能力121.4万，水资源超载度0.94，水资源宽松度1.06，实际人口未超载。

由此可见，邯郸市主城区在现状年的经济技术条件下，通过区域调水、节水等措施，在水量上能够满足国民经济发展的需要，承载人口数量大于现状年的人口数量，但考虑到接纳污水的管网还未能全部覆盖及河流纳污的情况，邯郸市主城区水资源的承载能力偏弱，污水处理质量仍有待提高，仍然需要从提高污水处理能力方面来提高水资源承载能力。

3.2 规划水平年水资源承载能力分析

按照社会生产力发展水平及人口发展趋势预测，邯郸市主城区2020年人口127.7万人，2030年达146.5万人。规划水平年2020年和2030年的污水处理率分别为94%和95%。依据双要素水资源承载能力模型，计算得出2020年可承载人口128.8万，2030年可承载人口159.0万，水资源超载度分别为0.99和0.92，水资源宽松度分别为1.01和1.09，邯郸市主城区均处于不超载状态。

由此可见，近期规划水平年2020年在全面实施南水北调工程后，岳城水库及羊角铺水源地调水量相对减少，有效改善了区域供水条件，污水处理量有所增加，承载的人口数量大于预测的人口数量。远期规划水平年2030年，南水北调工程全面投入使用，供水条件相对稳定，南污水处理厂和人民东污水处理厂相继建成，污水处理效率大大提高，能够满足2030年人口增长的需要。

4 结语

（1）依据双要素水资源承载能力模型分析计算，邯郸市主城区现状年水资源承载能力121.4万人，实际人口114.3万人，水资源超载度0.94，水资源宽松度1.06，实际人口未超载；预测规划年2020年人口127.7万人，2030年146.5万人，2020年和2030年水资源承载能力分别为128.8万人和159.0万人，水资源超载度分别为0.99和0.92，水资源宽松度分别为1.01和1.09，人口仍未超载。

（2）针对如何提高邯郸市主城区水资源承载能力提出以下对策［9］：做好污水处理厂建设规划和水资源保护规划；增建污水处理厂，提高污水处理能力；增设市政污水管网，减少直接排入河道的污水量；提高污水回用率；加大区域外调水，提高水资源可利用量；通过节约用水，改善用水条件，提升水资源利用效率。