山东省三大流域水资源与水环境状况分析研究

周长春，滑永胜，游素文，李 敏，张翠翠，丛文翠

（曲阜师范大学地理与旅游学院，山东日照276826）

山东省地跨三大流域或四大流域。三大流域是指淮河流域、黄河流域和海河流域。四大流域是指把淮河流域分为两部分，分为淮河流域和山东半岛流域［1］。在水资源和水环境统计上，山东半岛流域数据通常被归类到淮河流域统计。因此，山东省通常被划分为三大流域。

黄河、淮河、海河流域人均水资源量只有462m3，是全国平均水平的五分之一，仅为世界平均水平的十六分之一。根据1993年国际人口会议提出并经1996年国际自然资源协会认可的标准，当一个地区水资源开发率大于50%而人均水资源量小于500m3时，属于严重缺水地区。按此定义，2000年黄河流域人均633m3，但开发率达67%；淮河流域人均478m3，开发率达59%；海河流域人均292m3，开发率达94%；均属于严重缺水地区［2］。

山东省各流域不仅严重缺水，水污染也比较严重。以山东半岛为例，2013年，全年期评价河长3711km，其中，水质已受到污染的Ⅳ类水质河长为559km，占15．1%；水质受到较重污染的Ⅴ类水质河长为119km，占3．2%；水质受到严重污染的劣Ⅴ类水质河长为1467km，占44．4%［3］。

综上所述，山东省各流域目前水资源利用存在的主要问题是水资源短缺和水环境恶化。因此，如何节约利用有效的水资源，切实做好水环境保护工作，以水资源的可持续利用保障山东省各流域社会经济的可持续发展，是迫切需要解决的问题。

1 山东省各流域水资源状况

为更清晰说明山东省各流域水资源状况，需要解释一下几个名词区别。取水量是指直接从江河、湖泊或者地下通过工程或人工措施获得的水量，通常包括蓄水、引水、提水、调水等。供水量是指各种水源工程为用户提供的包括输水损失在内的毛供水量。用水量是指用水户所使用的水量，通常是由供水单位提供，也可以是由用水户直接从江河、湖泊、水库（塘）或地下取水获得。耗水量是指用水过程中所消耗的、不可回收利用的净用水量。一般来说，取水量≥供水量，取水量≥用水量。

1．1 淮河流域

1．1．1 降雨量

1997—2013年山东省淮河流域平均降水量为673．13mm，总体呈缓慢增加趋势，变差系数CV＝0．17（图 1）。2002 年 的 降 水 量 最 少，为465．9mm；2003年降水量最多，为871．8mm。

1．1．2 水资源量

淮河流域水资源情况如图2所示。

图1 1997—2013年山东省淮河流域降水量

图2 1997—2013年山东省淮河流域地表水资源量、地下水资源量和水资源总量

由图2可知，1997—2013年，淮河流域平均地表水资源量为79．31亿m3，总体呈现缓慢上升趋势，变差系数CV＝0．39，年际波动较大。地表水资源量与降水量的相关系数为0．952，在0．01水平上显著相关。地下水资源量为55．84亿m3，少于多年平均地表水资源量，变差系数CV＝0．27，年际波动较大。地下水资源量与降水量和地表水资源量的相关系数分别是0．958和0．88，相关程度较高。受降水、地表水补给的影响，地下水也呈现缓慢上升的总体趋势。水资源总量为106．09亿m3，变差系数CV＝0．33，年际波动较大。水资源总量与降水量、地表水资源量和地下水资源量的相关系数分别是0．976、0．995和0．92，相关性极强。由于地表水资源量和地下水资源量总体都呈缓慢上升趋势，因此水资源总量总体也呈缓慢增加趋势。

1．1．3 供用水分析

（1）供水分析

淮河流域供水情况详见图3。

由图3可知，1997—2013年地表水供水量均值是35．37亿m3，占总供水量的48%，变差系数CV＝0．11，年际变化较小。地表水供水量总体呈大“U”字型，趋势线较为平稳。地下水供水量均值是37．89亿m3，占总供水量的50%，比地表水供水量略多，变差系数CV＝0．22，总体呈现下降趋势。其它方式供水量包括污水处理回用、集雨工程供水量等，多年均值是1．27亿m3，占总供水量的2%，总体呈现增加趋势。变差系数CV＝0．64，年际变化较大。总供水量的平均值是74．36亿m3，变差系数CV＝0．13，年际波动较小。总供水量与地下水供水量的相关系数为0．892，受地下水供水量影响较大，与地下水供水量总体趋势一致，呈减少趋势。

图3 1997—2013年山东省淮河流域地表水、地下水，其它方式和总供水量

（2）用水分析

淮河流域用水情况如图4。

由图4可知，1997—2013年农业用水量均值是42．14亿m3，占总用水量的55%，变差系数CV＝0．24。农业用水量与地下水供水量、总供水量显著相关，相关系数分别为0．974和0．914。因此，农业用水量的减少主要原因在于地下水供水量和总供水量的降低。工业用水量均值是14．02亿m3，占总用水量的18%，变差系数CV＝0．24。工业用水量与地下水供水量、总供水量的相关系数为0．817和0．942，相关性较强，说明工业用水量主要受总供水量和地下水供水量影响，总体呈减少趋势。生活用水量均值是10．12亿m3，占总用水量的13%，变差系数CV＝0．12。生活用水量与地表水供水量相关性较强，相关系数为0．838，说明生活用水量主要受地表水供水量影响，呈现平稳趋势。其它用水量自2003年开始统计，主要包括林牧渔畜，城镇公共，生态环境等用水量。2003—2013年其它用水量均值为10．53亿m3，大约占总用水量的14%，变差系数CV＝0．75。其它用水量与相应年份地表水供水量相关性较强，相关系数分别为0．916，说明其它用水量主要受相应年份地表水供水影响。1997—2013年总用水量均值是73．7亿m3，比总供水量略少，说明供水有剩余。总用水量与总供水量的相关系数是0．987，相关性极强，变差系数CV＝0．12，年际变化较小。

图4 1997—2013年山东省淮河流域农业、工业、生活、其它和总用水量

1．2 黄河流域

山东省黄河流域虽然占山东省面积较小，但作用巨大。正常年份，山东省从黄河引水为70亿m3。黄河流域水资源公报没有单独计算山东省黄河流域降雨量、地表水资源量、地下水资源量和水资源总量，因此，本文仅对地表水和地下水取水量以及地表水和地下水耗水量进行了分析。数据来自1998—2012年黄河流域水资源公报［4］。

1．2．1 地表水取水量和耗水量

（1）总地表水取水量和耗水量

1998—2012年山东省黄河流域总地表水取水量均值是72．03亿m3，多于正常年份所分配的70亿m3，变差系数CV＝0．15，年际变化较小，取水量较为稳定，总体呈现缓慢增加趋势。总地表水耗水量均值是70．88亿m3，低于总地表水取水量，总体呈缓慢增加趋势，变差系数CV＝0．16，年际变化较小。总地表水耗水量与总地表水取水量高度相关，相关系数为1．000，在0．01水平上显著相关。

（2）农业地表水取水量和耗水量

1998—2012年山东省黄河流域农业地表水取水量均值是62．87亿m3，占地表水总取水量的87%，总体呈现缓慢降低趋势，变差系数CV＝0．19，与总取水量的相关系数为0．943，在0．01水平上显著相关，说明黄河取水主要用于农业灌溉。农业地表水耗水量均值是62．06亿m3，略低于农业地表水取水量，占总地表水耗水量的88%，变差系数CV＝0．19，总体呈现缓慢降低趋势。与总耗水量的相关系数0．948，在0．01水平上显著相关。与总地表水取水量的相关系数为0．942，在0．01水平上显著相关。与农业地表水取水量相关系数为1．000，在0．01水平上显著相关。

（3）工业地表水取水量和耗水量

1998—2012年山东省黄河流域工业地表水取水量均值是4．95亿 m3，占地表水总取水量的7%，变差系数CV＝0．37，波动较大。工业取水量基本呈递增趋势。工业地表水耗水量均值是4．74亿m3，占地表水总耗水量的7%，变差系数CV＝0．36，波动较大。工业地表水耗水量基本呈现增加趋势，与工业地表水耗水量相关系数为1．000，在0．01水平上显著相关。

（4）城镇生活地表水取水量和耗水量

1998—2012年山东省黄河流域城镇生活地表水取水量均值是3．26亿m3，占地表水总取水量的5%，变差系数CV＝0．45，波动较大。与工业取水量的相关系数为0．959，且在0．01水平上显著相关。城镇生活地表水取水量总体呈现增加趋势。城镇生活地表水耗水量均值是3．16亿m3，占总地表水耗水量的4%，变差系数CV＝0．44，波动较大。与城镇生活地表水取水量的相关系数为1．000，且在0．01水平上显著相关。与城镇生活地下水取水量的相关系数为0．906，在0．01水平上显著相关。城镇生活地表水耗水量总体呈现增加趋势。

（5）农村人畜地表水取水量和耗水量

1998—2012年山东省黄河流域农村人畜地表水取水量均值是0．96亿m3，占地表水总取水量的1%，变差系数CV＝0．96，波动极大，总体呈现增加趋势。农村人畜地表水耗水量均值是0．93亿m3，占地表水总耗水量的1%，总体呈现波动增加趋势，变差系数CV＝0．97，波动极大。与农村人畜地表水取水量的相关系数为0．998，在0．01水平上显著相关。

1．2．2 地下水取水量和耗水量

（1）总地下水取水量和耗水量

1998—2012年山东省黄河流域总地下水取水量均值是10．88亿m3，远低于地表水取水量，变差系数CV＝0．20。地下水取水量总体呈现下降趋势，这可能与黄河流域部分地区地下水埋深增加有关。总地下水耗水量均值是7．77亿m3，远低于总地下水取水量，与其趋势一致，总体呈现下降趋势，变差系数CV＝0．18。与地下水总取水量的相关系数为0．987，且在0．01水平上显著相关。

（2）农业地下水取水量和耗水量

1998—2012年山东省黄河流域农业地下水取水量均值是7．06亿m3，占总地下水取水量的65%，变差系数CV＝0．13，与总地下水取水量的相关系数为0．799，在0．01水平上显著相关。农业地下水取水量与地下水总取水量变化趋势基本一致，也呈减少趋势。农业地下水耗水量均值是5．76亿m3，占总地下水耗水量的75%，变差系数CV＝0．13，低于农业地下水取水量，与其相关系数为0．999，在0．01水平上显著相关。农业地下水耗水量与农业地下水取水量变化趋势基本一致。

（3）工业地下水取水量和耗水量

1998—2012年山东省黄河流域工业地下水取水量均值是2．18亿m3，占总地下水取水量的20%，总体呈现减少趋势，变差系数CV＝0．63，波动较大。工业地下水耗水量均值是0．96亿m3，占总地下水耗水量的12%，变差系数CV＝0．58，波动较大。工业地下水耗水量低于工业地下水取水量，相关系数为0．944，在0．01水平上显著相关，与其变化趋势相一致，总体呈现减少趋势。

（4）城镇生活地下水取水量

1998—2012年山东省黄河流域城镇生活地下水取水量均值是1．17亿m3，占总取水量的11%，变差系数CV＝0．39，波动较大。与城镇生活地表水取水量一样，城镇生活地下水取水量总体也呈现增加趋势，相关系数0．909，在0．01水平上显著相关。城镇生活地下水耗水量均值是0．65亿m3，占总地下水耗水量的8%，变差系数CV＝0．49，波动较大。城镇生活地下水耗水量低于城镇生活地下水取水量，相关系数是0．976，在0．01水平上显著相关。

（5）农村人畜地下水取水量和耗水量

1998—2012年山东省黄河流域农村人畜地下水取水量均值是0．46亿m3，占总地下水取水量的4%，变差系数CV＝1．37，波动极大，总体呈下降趋势。与地表水取水量对比可以看出，两者取水量正好互补，地下水取水量少的年份，地表水取水量较多。但2003年无论地下水取水量还是地表水取水量都较少。农村人畜地下水耗水量均值是0．40亿m3，占总地下水耗水量的5%，变差系数CV＝1．42，波动极大，总体呈下降趋势。农村人畜地下水耗水量接近取水量，相关系数是0．993，在0．01水平上显著相关。

1．3 海河流域

海河流域水资源状况分析如淮河流域，数据来自1998—2012年海河流域水资源公报［5］。

1．3．1 降雨量

1998—2012年海河流域平均降水量为173．84亿m3，变差系数CV＝0．23。从数据来看，降水大致5～6a一个短周期变化，近年来降水有所增多。总体呈现缓慢增加趋势（图5）。

图5 1998—2012年山东省海河流域降水量、地表水资源量、地下水资源量和水资源总量

1．3．2 水资源量

1998—2012年，山东省海河流域平均地表水资源量为14．94亿m3，变差系数CV＝0．85。地表水资源量较少且波动较大，供给不够稳定，总体呈现增加趋势（图5）。地表水资源量大致5～6a一个短周期变化。与降水量的相关系数为0．842，在0．01水平上显著相关。平均地下水资源量为29．47亿m3，变差系数CV＝0．3。相对于地表水资源量，地下水资源量较大且波动较小，供给较为稳定。地下水资源量总体也呈现增加趋势，也大致5～6a一个短周期变化（图5）。与降水量的相关系数为0．968，在0．01水平上显著相关。相对于地表水资源量，地下水资源量与降雨量的关系更为密切。与地表水的相关系数为0．817，且在0．01水平上也显著相关。水资源总量为38．21亿 m3，变差系数CV＝0．54，波动较大。水资源总量总体呈现上升趋势，也大致5～6a一个短周期变化（图5）。与降水量的相关系数为0．939，在0．01水平上显著相关。与地表水资源量的相关系数为0．967，且在0．01水平上显著相关。与地下水资源量的相关系数为0．861，且在0．01水平上显著相关。

1．3．3 供用水分析

（1）供水分析

淮河流域供水情况详见图6。

由图6可知，1998—2012年，总供水量的均值是63．99亿m3，变差系数CV＝0．10，年际波动较小。总供水量基本呈现逐年降低趋势。地表水供水量均值是42．45亿m3，占总供水量的66%，变差系数CV＝0．11，年际变化较小。地表水供水量总体呈现波动降低趋势，与总供水量的相关系数为0．857，且在0．01水平上显著相关。地下水供水量均值是21．18亿m3，占总供水量的33%，变差系数CV＝0．16。地下水供水量总体呈下降趋势，这可能与海河流域地下水埋深增加有关。与总供水量的相关系数为0．626，在0．05水平上显著相关。其它水源供水量包括污水处理回用、集雨工程和海水淡化供水量等。其它水源供水量均值是0．36亿m3，占总供水量的1%，变差系数CV＝0．55，年际变化较大，说明供水极不稳定。总体呈现缓慢增加趋势。

图6 1998—2012年山东省海河流域总供水量、地表水供水量、地下水供水量和其它水源供水量

（2）用水分析

海河流域用水情况如图7。

由图7可知，1998—2012年总用水量均值是63．55亿m3，略低于总供水量，变差系数CV＝0．09，年际变化较小。和总供水量的变化趋势基本一致，总体呈现降低趋势。总用水量与总供水量的相关系数是0．988，在0．01水平上显著相关。2001年后，总用水量与总供水量一致，即供水没有剩余，说明用水非常紧张。农业用水量年均值是51．74亿m3，占总用水量的82%，变差系数CV＝0．09，波动较小，总体呈现降低趋势。农业用水量与总用水量、总供水量的相关系数分别为0．972和0．950，在0．01水平上显著相关。工业用水量均值是5．53亿m3，占总用水量的9%，变差系数CV＝0．36，波动较大，总体呈现降低趋势。生活用水量均值是5．28亿m3，占总用水量的8%，变差系数CV＝0．12，波动较小，总体呈现增加趋势。生态环境用水量均值是0．48亿m3，占总用水量的1%，变差系数CV＝0．32，总体呈现增加趋势。

图7 1998—2012年山东省海河流域总用水量、农业用水量、工业用水量、生活用水量和生态环境用水量

2 山东省各流域水环境状况

2．1 淮河流域

2007—2013年，山东省淮河流域水功能区水质达标率基本相差不大，7a平均达标率46．99%，变差系数CV＝0．08，波动较小（图8）。水功能区水质达标率低于50%，说明水污染和水体富营养化较为严重。

2．2 黄河流域

除2007年外，2008—2010年山东黄河流域水质达标率呈现降低趋势，2010—2013年呈现增加趋势。7a平均水质达标率45．91%，稍低于淮河流域平均水质达标率，说明黄河流域水污染和水体富营养化比淮河流域略微严重。变差系数CV＝0．32，波动较大（图8）。

2．3 海河流域

山东三大流域当中，海河流域水功能区水质达标率最低，7a平均水质达标率7．2%，污染最为严重。变差系数CV＝1．31，波动极大（图8）。

由于山东省降水量是由东南沿海向西北内陆逐渐降低，因此，随着降水量的减少，从淮河流域、黄河流域到海河流域，也就是由南至北，水质污染越来越严重。

图8 2007—2013年山东省淮河、黄河和海河流域水功能区水质达标率

3 结 论

（1）受降水总体增加的影响，淮河流域1997—2013年地表水资源量、地下水资源量以及水资源总量总体呈现缓慢上升趋势。然而，总供水量和总用水量总体却呈现减少趋势。地下水供水量占总供水量的50%，略高于地表水供水量的48%，其它方式供水量仅占2%。用水量中，最大的是农业用水量为55%，其次为工业用水量占18%，再次为其它用水量占14%，生活用水量最少占13%。总用水量比总供水量略少，说明供水有余力。

（2）黄河流域地表水取水量状况决定了地表水耗水量状况，地下水取水量决定了地下水耗水量状况。多年平均地表水取水量高于黄河水利委员会正常年份所分配的70亿m3。无论地表水取水量还是地下水取水量，都大于地表水耗水量或地下水耗水量，说明取水有剩余。

（3）海河流域降雨量、地表水资源量、地下水资源量和水资源总量总体均呈现增加趋势，且存在一个5～6a短周期变化。总供水量和总用水量基本呈现逐年降低趋势。2001年后，总用水量与总供水量一致，即供水没有剩余，说明用水非常紧张。

（4）山东省由南向北，随着降水量的减少，水功能区水质污染越来越严重。

本文拟通过广泛宣传，增强各级政府、企业和公众对水资源保护的责任心和法制观念，充分认识水资源的危机性和水污染的严重危害性。树立节水意识，从我做起，促使公众自觉保护水资源，节约用水，减少污染，以实现山东省各流域水资源与社会经济的协调发展。

［1］郝真．山东省水资源优化配置研究［D］．济南：山东师范大学，2011（4）：14．

［2］汪易森．南水北调－解决北方缺水的唯一途径［J］．中国国家地理，2005（3）：80－83．

［3］淮河水利委员会．淮河流域水资源公报（1997—2013）［EB／OL］． （1998—2014）［2015－07－10］，http：／／www．hrc．gov．cn／smodel？model＝00000000000000006576＆folder＝2089．

［4］黄河水利委员会．黄河流域水资源公报（1998—2012）［EB／OL］．（1999—2013）［2015－07－10］，http：／／www．yellowriver．gov．cn／other／hhgb／．

［5］海河水利委员会．海河流域水资源公报（1998—2012）［EB／OL］．（1999—2013）［2015－07－10］，http：／／www．hwcc．gov．cn／hwcc／wwgj／xxgb／．

［6］山东省水利厅．山东省水资源公报（2007—2013）［EB／OL］．（2008—2014）［2015－07－10］，http：／／www．sdwr．gov．cn／zwgk／szygb／．