黄河古贤水利枢纽工程陕西受水区水资源利用及匹配关联分析

郭 琰，薛 欢

(陕西黄河古贤水利枢纽开发有限公司，陕西 西安 710018)

1 研究区概况

黄河古贤水利枢纽工程位于黄河晋陕大峡谷中段，距壶口瀑布约10 km，距碛口坝址约238.4 km。工程地处陕西省和山西省交界—右岸为陕西省宜川县，左岸为山西省吉县，控制流域面积489 948 km2[1]。古贤水利枢纽是黄河水沙调控体系的骨干枢纽工程，工程的开发任务为以防洪减淤为主，兼顾发电供水和灌溉等综合利用。工程施工总工期9.5年，估算工程静态总投资490.17亿元，总投资513.67亿元。古贤水利枢纽设计水平年按照“以供定需”的原则，向城镇生活和工业供水7.80亿 m3，其中陕西省4.74亿 m3，山西3.06亿 m3；向农业供水27.48亿 m3，其中陕西12.51亿 m3，山西14.97亿 m3，具有巨大的社会生态经济综合效益。

黄河古贤水利枢纽工程陕西受水区为延安市的宜川县和关中东部两部分，共涉及4个地市的14个县(区、市)，总面积1.65万 km2。供水区范围为东起黄河，西至黄龙山、泾河，北到宜川的云岩山、尧山、嵯峨山，南抵渭河沿岸，涉及延安市的宜川县，渭南市的韩城市、临渭区、合阳、白水、蒲城、澄城、富平、大荔县8个县(区、市)，西安市的临潼、阎良、高陵3个区，成阳市的泾阳、三原2个县。黄河古贤水利枢纽工程陕西受水区范围表1。

表1 黄河古贤水利枢纽工程陕西受水区范围

受水区多年平均降水量600 mm，在空间分布上是南部多北部少，山区多于平原，自南向北呈阶梯状减少[2]。降水年内分配不均，主要集中在夏秋季，6-9月平均降水量占全年70.5%左右。年际变化较大，丰枯极值比3.0，且表现出北部县区的极值大于南部县区的特点，径流的地区分布与年降水量大致相似，且受地形影响很大、地带性差异十分明显。径流深由南向北递减，由西向东递减。因受降水的影响，各河流年内分配不均，汛期四个月径流量占到全年径流量的50%～70%，最高占到80%。北洛河上游汛期占全年水量55%～66%之间；洛河、渭河干流汛期径流量占年径流量50%～55%。区内地表水资源量年际变化大，多数河流的Cv值在0.4～0.7之间。

2 水资源及开发利用现状

2.1 受水区水资源总量

2019年黄河古贤水利枢纽工程陕西受水区多年平均地表水资源量为4.42亿 m3，地下水资源量为9.20亿 m3，水资源总量10.99亿 m3，产水系数为0.126，产水模数为6.65万 m3/km2。水资源量详见表2。

2.2 水资源利用现状

2.2.1 现状供水量

2019年古贤陕西供水区各类供水工程总供水量为20.37亿 m3，其中地表水供水量为11.91亿 m3，地下水供水量为8.12亿 m3，再生水和雨水利用量为0.33亿 m3。分别占供水总量的58.5%、39.8%和1.7%，现状以地表水供水为主。地表水供水量中，蓄水工程占13.8%，引水工程占地表水供水量的36.7%，提水工程占49.5%;现状供水结构仍以无调蓄能力的引、提水工程为主，蓄水工程少，调蓄能力较差。现状供水中黄河干流引水量为3.76亿 m3，全部为提水工程，供水保证率低。古贤陕西供水区各县(区、市)供水量见表3。

表2 供水区自产水资源量表

表3 2019供水区供水量表 万 m3

表4 2019年供水区用水量表 万 m3

表5 2019年供水区经济社会发展指标表

2.2.2 现状用水量

2019年，古贤陕西供水区各用水户用水总量为20.37亿 m3。按用水户分:生活用水2.57亿 m3，占总用水量12.6%;农业用水15.26亿 m3，占总用水量74.9%，为第一用水大户;工业用水1.96亿 m3，占总用水量9.6%;河道外生态环境用水0.57亿 m3，占总用水量2.9%。古贤陕西供水区用水量详见表4。

2.3 社会经济概况

供水区土地平坦，光热资源丰富，农业增产潜力巨大，是陕西省最重要的粮、棉、油生产基地，也是保障陕西省粮食安全的重要组成部分。2019年耕地面积为935.8万亩，粮食总产量为27.5万 t，果品总产量36万 t。区内不仅仅有大西安的组成部分，也为素有“黑腰带”之称的渭北煤田大部分分布于此，近年来区域以煤炭、电力、建材、机械制造和食品加工业为主的工业取得了较快发展。2019年供水区经济社会发展指标见表5。

3 基于数列的匹配关联分析

3.1 基于数列的匹配度计算方法

匹配度是一种定量度量系统和系统之间或者系统内各要素之间配合关系(正相关、负相关)的指标[3]，可以分别针对时间和空间上的变量进行匹配程度分析。例如计算变量X和Y的匹配度，在研究空间上分别有K个单元(K > 1)，对变量X的K个单元值x1, x2,…, xK按照大小进行排序，得到数列n1, n2,…, nK；同样，对变量Y的K个单元值y1, y2,…, yK按照大小进行排序，得到数列m1, m2,…, mK，则可以根据对应序号的差异度量变量之间的匹配度。若随着X值增大，Y值也越大，则两个变量越匹配，则匹配度计算公式为[3]：

(1)

式中：αi为匹配度值。当ni=mi时，匹配度αi为1，完全匹配；反之当ni与mi差距越大时，匹配度αi越小，则越不匹配。本文对于匹配度的评价标准，参考基尼系数划分方法，可以人为划定匹配度值[3-4]，匹配标准如表6所示。

3.2 水资源利用与经济社会发展的匹配度分析

3.2.1 人均用水量与人均GDP的匹配度

根据2019年黄河古贤水利枢纽陕西受水区的供水量和用水量及经济社会发展指标(人均万元GDP值)，采用公式1进行计算，可以得到人均用水量和人均GDP之间的匹配度，结果见表7所示。

表6 匹配度划分标准

由图1可以看出，匹配程度较好的行政区有合阳县、澄城县、阎良区、临潼区，说明这些区域当前的人均用水量与人均万元GDP是相匹配的。匹配较差的行政区有宜川县、韩城市、大荔县、富平县、蒲城县，分析不匹配的原因，一方面，有些水资源相对丰富、但是经济发展相对落后的地区，比如大荔县、富平县、蒲城县，这些区域的水资源能力可以支撑经济社会的进一步发展，经济发展具有很大的潜力;另一方面，比如韩城市，虽然经济发展迅速，但水资源相对匮乏，在当前有限的水资源条件下，水资源与经济社会发展已经显现出不匹配的情况，说明了这些地区的经济发展已经进入瓶颈，若想进一步发展则需要考虑其他调水方式增加可用水资源量。

图1 2019年陕西受水区人均用水量与人均GDP匹配度

图2 2019年陕西受水区工业用水量与工业GDP匹配度

3.2.2 工业用水量与工业GDP的匹配度

针对2019年黄河古贤水利枢纽陕西受水区工业用水量与工业GDP的匹配程度进行计算，结果见表8和图2所示。由图2可以看出，黄河古贤水利枢纽陕西受水区的工业发展和水资源量是相匹配的，目前区域工业经济发展良好，相应水资源量能够满足发展需求，两者同步增加，匹配度相符。

表8 2019年工业用水量与工业GDP匹配度

图3 2019年陕西受水区农业用水量与工业GDP匹配度

3.2.3 农业用水量与农业GDP的匹配度

表9是2019年黄河古贤水利枢纽陕西受水区农业用水量与农业GDP的匹配度计算结果。

由图3可以看出，黄河古贤水利枢纽陕西受水区农业用水量与农业GDP在大部分区域都是匹配的，只有在临渭区出现了不匹配的情况。临渭区农业用水量是整个受水区中农业用水量最多的区域，但是相应农业GDP较低，二者的匹配度只有0.08，说明在此区域的农业用水量与农业GDP严重不相匹配，考虑到临渭区的农业GDP较低，那么说明在此区域应该是存在着不合理的农业水资源利用情况，或者水资源利用率低，浪费严重。

表9 2019年农业用水量与农业GDP匹配度

4 结语

随着经济的迅速发展，黄河古贤水利枢纽陕西受水区水资源量面临极大考验。本文基于2019年黄河古贤水利枢纽陕西受水区的水资源利用现状，从现状供水量、现状用水量和社会经济概况进行了详细分析，并运用基于数列的匹配度计算方法，分析了黄河古贤水利枢纽陕西受水区人均用水量与人均GDP的匹配度、工业用水量与工业GDP的匹配度、及农业用水量与农业GDP的匹配度。并从匹配度结果给出了相应意见和建议，供后续研究参考。