人口及下垫面变化对漳河上游流域取用水量影响研究

2016-07-29杨云霄鲁冠华曹文杰

海河水利 2016年2期

关键词：下垫面人口

杨云霄，宿　辉，鲁冠华，曹文杰，段　宇，黄　顺，马　飞

（1.河北工程大学水电学院，河北邯郸　056002；2.海河水利委员会漳河上游管理局，河北邯郸　056006）

人口及下垫面变化对漳河上游流域取用水量影响研究

杨云霄1，宿辉1，鲁冠华2，曹文杰1，段宇1，黄顺1，马飞1

（1.河北工程大学水电学院，河北邯郸056002；2.海河水利委员会漳河上游管理局，河北邯郸056006）

摘要：运用遥感和GIS技术，获取漳河上游流域1993、2006和2010年3个时相的土地利用分类图，对漳河上游流域下垫面特征及动态变化进行了分析，并结合近10年的人口变化情况，研究两者变化趋势与取用水量变化之间的影响关系，结果表明：耕地面积变化的趋势与农田灌溉用水量的变化趋势大致相同，人口数量增长及城市化的提高是影响生活用水量变化的主要因素。

关键词：人口；下垫面；取用水；变化分析；漳河上游

漳河流域属我国水资源最短缺的地区之一。近年来，由于自然降雨减少、人类活动加剧、经济社会发展迅速，水资源供需矛盾进一步加剧。在人口密集的地区，人类活动会消耗大量的水资源，并改变下垫面条件，如何科学地评估人类活动对水资源开发利用的影响已成为国内外专家学者的研究焦点。通过对流域内人口及取用水的变化进行实地调查和统计分析，同时运用遥感技术对流域下垫面变化规律进行对比分析，揭示人口及下垫面变化对流域内取用水量的影响，科学评估未来漳河上游水资源利用变化情势，为漳河上游水资源合理开发利用和科学配置提供基础技术支撑。

1　漳河上游流域人口变化情况

漳河上游流域1980年总人口350.9万人，其中城镇人口58.1万人、占总人口的16.6%。1990年总人口389.9万人，其中城镇人口72.7万人、占总人口的18.6%。2000年总人口418.8万人，其中城镇人口约105.5万人，占总人口的25.2%；山西省337.9万人，河北省58.9万人，河南省22.0万人。截至2010年底，漳河上游总人口约465.2万人，其中城镇人口约142.4万人，占总人口的30.6%；山西省376.7万人，河北省64.4万人，河南省24.1万人，见表1。对比来看，1980—2010年总人口数逐步增加，但人口自然增长率已呈下降趋势，城镇化率逐步提高，农村人口有减少趋势。

表1　漳河上游流域总人口统计　万人

2　漳河上游流域下垫面变化情况及趋势分析

笔者采用遥感方法结合GIS等多种技术对不同时期的下垫面变化数据进行信息提取。通过解译流域遥感影像数据，获取了漳河上游流域1993、2006 和2010年3个时相的土地利用分类图，对比分析3个时期的土地利用结构变化。通过单一土地利用类型动态度，反映一定时期范围内某种土地利用类型的数量变化情况。

2.1不同时期下垫面识别

漳河上游流域下垫面变化情况通过解译和分析1993、2006和2010年遥感图像得出。漳河上游流域3个时期土地利用面积情况，见表2。

表2　1993、2006、2010年流域土地利用结构变化km2

根据表2可知，漳河上游流域主要土地利用类型为森林、耕地，约占总面积84%；裸地次之，水域占地面积最小。

2.2下垫面变化趋势的描述方法

土地利用动态度可定量地描述区域土地利用变化的速度，对预测未来土地利用变化趋势具有积极作用。单一土地利用类型动态度主要反映某一研究区域一定时期内某种土地利用类型的数量变化情况，其表达式为:

式中:K为研究时段内某种土地利用类型动态度；Ua，Ub分别为研究期初及研究期末某种土地利用类型的数量；T为研究时段长，当T的时段设定为年时，K的值就是该研究区内某种土地利用类型的年变化率。

2.3下垫面变化趋势分析

通过对漳河上游流域单一土地利用类型年变化分析，得出1993—2010年间不同时期土地利用面积的变化情况，土地面积减少用“-”表示，见表3。

表3　1993—2006、2006—2010、1993—2010年3期漳河上游流域下垫面变化情况

1993—2010年间，森林、城镇与建设用地、水域呈增加趋势，其中森林面积变化最大，增加656.8 km2；城镇与建设用地次之，增加72.01 km2；水域面积增加23.53 km2。耕地和裸地均呈减少趋势，其中耕地减少量最大，减少411.23 km2；裸地次之，减少341.11 km2。

1993—2010年间，城镇与建设用地的年变化率最大且有上升趋势，由1993—2006年的1.31%上升到2006—2010年的3.01%；耕地年变化率呈减少趋势，由1993—2006年的-0.58%下降到2006—2010年的-0.31%。

3　漳河上游流域取用水情况

1980—2010年间，漳河上游流域总用水量（指毛水量）在5.03亿～7.23亿m3变化，2000年达到7.23亿m3，其中地表水用水量3.99亿m3、地下水用水量3.24亿m3。2010年总用水量为7.06亿m3，其中地表水3.44亿m3、地下水3.54亿m3、中水利用0.08亿m3。

根据漳河上游水资源综合规划统计数据，2000年漳河上游流域水资源套省分区用水量见表4。

表4　2000年漳河上游流域用水量万m3

根据海河流域水资源公报统计数据，2010年漳河上游流域水资源套省分区用水量见表5。

表5　2010年漳河上游流域用水量万m3

根据2000和2010年用水量表对比分析，2010年较2000年总用水量减少1 747万m3，但生活用水量增加1 181万m3，农田灌溉相对减少较多为3 349万m3，其中地下水用水量增加3 001 万m3。

4　结论

（1）漳河上游流域2000—2010年间总用水量呈减少趋势，2010年较2000年总用水量减少1 747万m3。主要减少用水量为农田灌溉用水，林牧渔畜及工业用水量基本持平，用水量增加部分主要是生活用水、生态环境用水和新增中水利用等。

（2）由下垫面分析可知，漳河上游流域1993—2010年间耕地面积减少量最大，减少面积为411.23 km2，耕地面积变化的趋势与农田灌溉用水量的变化趋势大致相同，可见耕地面积的减少、农业灌溉方式和灌溉设施的改进等是造成农田灌溉用水量减少的主要原因。由于上游山西省采取退耕还林、大力建设农业灌溉节水设施以及改变农作物种植方式等一系列措施，漳河上游流域农田灌溉用水量将进一步减少，但由于耕地年变化率呈减少趋势，农田灌溉用水量减少趋势也将放缓。

（3）2000—2010年间人口数量呈增长趋势，总人口增加46.4万人，人口数量变化及城市化的趋势与生活用水量的变化趋势大致相同，人口数量的增加、城镇化率逐步提高以及农村人口趋于减少等是造成相对应期间居民生活用水量增加的主要影响因素。从1980—2010年总人口来看，人口总量虽在增长但增长率呈下降趋势且下降趋势较为明显，未来一段时间漳河上游地区人口总量将趋于稳定，居民生活用水量增长趋势也将逐步放缓。

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中图分类号：TV211.1

文献标识码：A

文章编号：1004-7328（2016）02-0047-03