CN114154834A - 一种基于供需合理性分析的现状缺水识别方法 - Google Patents

Abstract

提供基于供需合理性分析的现状缺水识别方法，包括，表象判断，判断当地现状供水是否存在水资源超载状况；用水侧判断，从当地用水效率、人口与产业规模、人口与产业结构方面判断现状用水需求合理性，修正现状用水量，得到现状合理用水量；供水侧判断，从当地常规与非常规水源开发程度、供水保证率方面判断现状供水合理性，修正现状供水量，得到现状合理供水量；用水侧和供水侧对比判断，对比分析修正后的现状合理用水量与现状合理供水量，前者大于后者判断存在现状缺水，差即为现状缺水量。本发明从生态安全、确有需要、可以持续三方面开展现状供用水合理校正，可有效解决目前对现状缺水识别不清、缺水分析方法不统一且难以指导实际工作的问题。

Description

一种基于供需合理性分析的现状缺水识别方法

技术领域

本发明涉及一种基于供需合理性分析的现状缺水识别方法，属于水资源规划与管理领域。

背景技术

科学合理地识别流域区域现状缺水状况，是分析水资源供需态势的核心问题，也是支撑未来调水合理性与必要性的关键依据，更是推动国家水网建设的重要基础。

国内外已有的缺水分析方法主要包括绝对指标法和相对指标法。绝对指标法是以破坏与超载表征缺水，即缺水等于合理需求减去可以保障的供给。《水资源术语》等规范定义缺水是可供水量不能满足用水需求；《水资源学概论》定义缺水是一定经济技术条件下，区域可供水资源量和质的时空分布不能满足现实标准下的区域内人口、社会经济、生态环境等系统对水资源需求时的状态；《水文基本术语和符号标准》、《水资源术语》等明确缺水量为需水量与可供水量之差，缺水率为缺水量与需水量的比值。相对指标法是不以供需差计算为依据，而是通过人、社会经济与水的相互关系形成评价指标，通常用人均水资源量来表征。具体的，以人均1700m³、1000m³、500m³分别作为中度缺水、重度缺水、极度缺水的阈值。

纵观国内外已有的以缺水量或缺水率作为缺水识别的方式，大多是基于未来水资源供需平衡分析后得到，是对流域区域未来缺水的判断。然而，由于历史原因，很多地区历史残留缺水量较大，如地下水超采、生态挤占水量等，这些都会在一定程度上影响到未来水资源量的分配，间接影响到未来缺水量的合理识别。因此，基于现状供用水量统计结果预测未来缺水量的识别方式，存在较大的不合理性。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明以水资源刚性约束和以水定需理念，结合水资源开发状态的合理性和供需合理性，提出基于合理供需差的现状缺水识别方法，能够更加科学、合理地判断地区客观存在的现状缺水状况。

为了实现上述的技术目的，本发明采用如下的技术方案。

具体的，本发明的一种基于供需合理性分析的现状缺水识别方法，包括以下步骤：

S1.表象判断

判断当地现状供水是否存在水资源超载状况。

S2.用水侧判断

从当地用水效率、人口与产业规模、人口与产业结构等方面判断现状用水需求合理性，并修正现状用水量，得到现状合理用水量。

S3.供水侧判断

从当地常规与非常规水源开发程度、供水保证率等方面判断现状供水合理性，并修正现状供水量，得到现状合理供水量。

S4.用水侧和供水侧对比判断

对比分析修正后的现状合理用水量与现状合理供水量，若前者大于后者，则判断存在现状缺水，两者之差即为现状缺水量，反之则判断为现状不缺水。

进一步的，本发明的一种基于供需合理性分析的现状缺水识别方法，为体现“生态安全”原则，所述步骤S1中，水资源超载状况是指挤占生态用水、地下水超采等，若存在水资源超载状况，则判断存在资源性缺水。

其中，通过评价现状河道生态流量达标率、河道生态水量满足程度，分析现状是否存在挤占生态用水状况；

通过对比第三次水资源调查评价结果中的地下水可开采量与现状实际地下水供水量，分析现状是否存在地下水超采状况。

更为细节的，S1中，包括如下步骤：

S11判断当地生态用水需求是否满足并获得当地生态环境用水量缺口，以及判断当地地下水是否超采并获得地下水超采量。

具体的，获得当地合理的河湖生态环境需水量与现状生态环境用水量之差，差值为正即为生态环境用水不满足，差值即为生态环境用水缺口。

具体的，获得当地地下水源供水量和地下水可开采量，地下水源供水量和地下水可开采量差值为正即为地下水超采，差值即为地下水超采量。

S12获得当地现状水资源总超载量。

当地生态环境用水缺口与地下水超采量之和即为现状水资源总超载量。

进一步的，本发明的一种基于供需合理性分析的现状缺水识别方法，为体现“确有需要”原则，所述步骤S2中，用水效率应符合国家、地区及行业节水要求，本发明采用人均用水量、万元GDP用水量、人均生活用水量、万元工业增加值用水量、耕地亩均灌溉用水量、人均生态环境用水量、公共供水管网漏损率等指标来表征；

而且，人口与产业规模、人口与结构应符合国家战略发展要求，并与地区发展水平相适应，本发明采用总人口数、GDP、耕地实际灌溉面积等指标来表征人口与产业规模，采用城镇化率、三次产业占比、高效节水灌溉面积等指标来表征人口与产业结构。

更为细节的，步骤S2中，包括如下步骤：

S21判断用水效率合理性

具体的，根据《规划与建设项目节水评价技术要求》中节水评价分区对研究区域进行分区，并将当地万元GDP用水量、万元工业增加值用水量、耕地亩均灌溉用水量和所对应分区的平均水平进行比较，判断用水效率是否合理，数值低于分区平均水平即判断为用水效率合理，否则判断为不合理。

将人均用水量、人均生活用水量、人均生态环境用水量与全国平均水平进行比较，判断用水效率是否合理，数值高于全国平均水平即判断为用水效率合理，否则判断为不合理。

将当地公共供水管网实际漏损率和发达国家及国内先进水平比较，获得符合当地公共供水管网特点的极限公共供水管网漏损率，数值小于极限公共供水管网漏损率即判断为用水效率合理，否则判断为不合理。

S22判断人口与产业规模合理性

具体的，通过当地总人口数、人均GDP、耕地实际灌溉面积与国家、地区相关规划中相应人口、产业规模值比较，达到规划人口、产业规模值即判断为合理，否则判断为不合理。

S23判断人口与产业结构合理性

具体的，通过当地城镇化率、三次产业占比、高效节水灌溉面积与国家、地区相关规划中人口、产业结构值比较，达到规划人口、产业结构值即判断为合理，否则判断为不合理。

进一步的，分别获得现状合理用水效率、合理人口与产业规模、合理人口与产业结构，分别计算合理的生活、生产及生态用水量，再进行加和，即为现状合理用水量。

进一步的，本发明的一种基于供需合理性分析的现状缺水识别方法，为体现“可以持续”原则，所述步骤S3中，常规水源包括当地地表水、地下水与外调水，其中，以第三次水资源调查评价结果中当地地表水可利用量、地下水可开采量作为当地地表水、地下水可保障供水量，以外调水指标或历史最大调水量作为外调水可保障供水量；

非常规水源包括再生水、海水、雨水、矿坑水、苦咸水等，其中，以再生水厂供水规模或历史最大再生水利用量作为再生水可保障供水量，其余非常规水源以历史最大供水量作为其对应的可保障供水量；

供水保证率是指预期供水量在多年供水中能够得到充分满足的年数出现的频率。当进行年度供水保证率评价时，可根据供水量在一年供水中能够得到充分满足的天数出现的频率表征。

进一步的，S3中，包括如下步骤，

S31判断常规水源供水是否合理

具体的，所述的常规水源供水包括地表水供水、地下水供水和外调水供水，分别判断地表水供水量是否超过地表水可保障供水量，地下水供水量是否超过地下水可保障供水量，外调水供水量是否超过外调水可保障供水量，具体的，通过上述分别的差值来计算，差值为正即判断为不合理，否则判断为合理。

其中，以第三次水资源调查评价结果中当地地表水可利用量、地下水可开采量作为当地地表水可保障供水量、地下水可保障供水量，以外调水指标或历史最大调水量作为外调水可保障供水量。

更进一步的，本步骤中还包括修正现状常规水源供水量的步骤，其中现状常规水源供水量分别以水资源公报中公布的当地地表水供水量、地下水供水量和外调水供水量表征。

合理性分析修正值分别以当地地表水供水量和地表水可保障供水量的差值，地下水供水量和地下水可保障供水量的差值，以及外调水供水量和外调水可保障供水量的差值表征。

当地现状常规水源供水量和合理性修正数值之差，即为现状常规水源合理供水量。

S32判断非常规水资源供水是否合理

具体的，所述的非常规水源供水包括再生水、海水、雨水、矿坑水、苦咸水等供水判断非常规水源供水量是否超过非常规水源可保障供水量，具体的，通过上述差值来计算，差值为正即判断为不合理，否则判断为合理。

其中，以再生水厂供水规模或历史最大再生水利用量作为再生水可保障供水量，其余非常规水源以历史最大供水量作为其对应的可保障供水量。

更进一步的，本步骤中还包括修正现状非常规水源供水量的步骤，其中现状非常规水源供水量以水资源公报中公布的当地非常规水源供水量表征。

合理性分析修正值以当地非常规水源供水量和非常规水源可保障供水量的差值表征。

当地现状非常规水源供水量和合理性修正数值之差，即为现状非常规水源合理供水量。

S33判断供水保证率是否合理

具体的，不同供水对象的供水保证率不同。对于生活用水户，合理的供水保证率为95％；对于工业用水户，合理的供水保证率为90％；对于农业用水户，合理的供水保证率为75％；对于生态环境用水户，合理的供水保证率为90％。具体的，通过实际供水保证率与合理供水保证率差值来计算，差值为正即判断为合理，否则判断为不合理。

其中，供水保证率以一年中实际供水达到设计供水量的天数占全年应供水天数的比值表征。

进一步的，分别获得现状常规水源与非常规水源合理供水量，再进行加和，即为现状合理供水量。

进一步的，S4中，比较修正后的现状合理用水量和现状合理供水量之差，差值为正即判断为缺水，差值即为缺水量。

本发明采用上述方案，取得了如下的技术效果。

本发明通过现状水资源承载状况识别与供用水合理性分析相结合的方式，从生态安全、确有需要、可以持续三方面开展现状供用水合理校正，能够有效解决目前对现状缺水识别不清、缺水分析方法不统一且难以指导实际工作的技术问题，能够为科学识别流域区域现状水资源问题以及未来调水必要性提供客观依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的一种基于供需合理性分析的现状缺水识别方法技术路线图。

图2为现状北京市用水效率与全国平均值对比结果图。

图3为北京市1980-2019年人口、GDP变化趋势图。

图4为北京市1980-2019年三次产业占比变化趋势。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

人均水资源量作为缺水判别依据源自瑞典水资源学家Falkenmark提出的水紧缺指标。 1989年，Falkenmark等根据干旱区基本属于自给型经济的中等国家人均实际用水情况，确定了水紧缺指标的临界值，按照100万m³水资源供养的人口数量，把水资源压力分成5个等级。在此基础上，1992年，Falkenmark正式提出了用人均水资源量作为水紧缺指标(Water Stress Index)，按照百万方水供养人口折合成人均水资源量，度量区域水稀缺程度。由于水的紧缺程度与土地资源、气候条件、经济类型、发展水平、人口结构以及用水效率等多类因素密切相关，地区间存在很大差异，人均水资源量并不能准确反映是否缺水。

但是，申请人在研究中发现，用人均水资源量多少来衡量是否缺水存在以下问题：(1) 人均水资源量采用本地水资源量计算，未包含过境水，而世界上有些国家主要依靠外来径流，因此对于主要依靠外来径流的国家或者地区，例如荷兰、德国、中国上海、中国宁夏等，该方法不适用；(2)当国家粮食生产不依赖于自身时，农业用水量比较低时，该指标不能反映实际的水资源紧张程度。部分国家通过进口耗水量大的食品以及工业原料满足国内需求，相当于进口了“虚拟水”。对于“虚拟水”占比重较大的地区，就不能以自给型经济的人均水资源量指标来衡量其缺水程度，例如以色列、新加坡等面积较小的国家以及中国北京、中国上海等地；(3)可能缺失对水资源自然禀赋、开发利用难度的反映。对于干旱和半干旱区，天然降水量不足，生态环境十分脆弱，水资源的开发十分困难，且保障程度较低。但可能因为人口稀少，折合成人均资源量反而会比较大，例如哈萨克斯坦、中国西藏、中国青海等；(4)不能反映非常规水开发与利用效应。随着技术进步，海水淡化、再生水等非常水源利用能力提高也会影响该指标评价的准确性。

基于此，本发明以水资源刚性约束和以水定需理念，结合水资源开发状态的合理性和供需合理性，提出基于合理供需差的现状缺水识别方法，能够更加科学、合理地判断地区客观存在的现状缺水状况。

具体的，本发明的一种基于供需合理性分析的现状缺水识别方法，包括以下步骤：

S1.表象判断

判断当地现状供水是否存在水资源超载状况。

S2.用水侧判断

从当地用水效率、人口与产业规模、人口与产业结构等方面判断现状用水需求合理性，并修正现状用水量，得到现状合理用水量。

S3.供水侧判断

从当地常规与非常规水源开发程度、供水保证率等方面判断现状供水合理性，并修正现状供水量，得到现状合理供水量。

S4.用水侧和供水侧对比判断

对比分析修正后的现状合理用水量与现状合理供水量，若前者大于后者，则判断存在现状缺水，两者之差即为现状缺水量，反之则判断为现状不缺水。

进一步的，本发明的一种基于供需合理性分析的现状缺水识别方法，为体现“生态安全”原则，所述步骤S1中，水资源超载状况是指挤占生态用水、地下水超采等，若存在水资源超载状况，则判断存在资源性缺水。

其中，通过评价现状河道生态流量达标率、河道生态水量满足程度，分析现状是否存在挤占生态用水状况；

通过对比第三次水资源调查评价结果中的地下水可开采量与现状实际地下水供水量，分析现状是否存在地下水超采状况。

更为细节的，S1中，包括如下步骤：

S11判断当地生态用水需求是否满足并获得当地生态环境用水量缺口，以及判断当地地下水是否超采并获得地下水超采量。

具体的，获得当地合理的河湖生态环境需水量与现状生态环境用水量之差，差值为正即为生态环境用水不满足，差值即为生态环境用水缺口。

具体的，获得当地地下水源供水量和地下水可开采量，地下水源供水量和地下水可开采量差值为正即为地下水超采，差值即为地下水超采量。

S12获得当地现状水资源总超载量。

当地生态环境用水缺口与地下水超采量之和即为现状水资源总超载量。

进一步的，本发明的一种基于供需合理性分析的现状缺水识别方法，为体现“确有需要”原则，所述步骤S2中，用水效率应符合国家、地区及行业节水要求，本发明采用人均用水量、万元GDP用水量、人均生活用水量、万元工业增加值用水量、耕地亩均灌溉用水量、人均生态环境用水量、公共供水管网漏损率等指标来表征；

而且，人口与产业规模、人口与结构应符合国家战略发展要求，并与地区发展水平相适应，本发明采用总人口数、GDP、耕地实际灌溉面积等指标来表征人口与产业规模，采用城镇化率、三次产业占比、高效节水灌溉面积等指标来表征人口与产业结构。

更为细节的，步骤S2中，包括如下步骤：

S21判断用水效率合理性

具体的，根据《规划与建设项目节水评价技术要求》中节水评价分区对研究区域进行分区，并将当地万元GDP用水量、万元工业增加值用水量、耕地亩均灌溉用水量和所对应分区的平均水平进行比较，判断用水效率是否合理，数值低于分区平均水平即判断为用水效率合理，否则判断为不合理。

将人均用水量、人均生活用水量、人均生态环境用水量与全国平均水平进行比较，判断用水效率是否合理，数值高于全国平均水平即判断为用水效率合理，否则判断为不合理。

将当地公共供水管网实际漏损率和发达国家及国内先进水平比较，获得符合当地公共供水管网特点的极限公共供水管网漏损率，数值小于极限公共供水管网漏损率即判断为用水效率合理，否则判断为不合理。

S22判断人口与产业规模合理性

具体的，通过当地总人口数、人均GDP、耕地实际灌溉面积与国家、地区相关规划中相应人口、产业规模值比较，达到规划人口、产业规模值即判断为合理，否则判断为不合理。

S23判断人口与产业结构合理性

具体的，通过当地城镇化率、三次产业占比、高效节水灌溉面积与国家、地区相关规划中人口、产业结构值比较，达到规划人口、产业结构值即判断为合理，否则判断为不合理。

进一步的，分别获得现状合理用水效率、合理人口与产业规模、合理人口与产业结构，分别计算合理的生活、生产及生态用水量，再进行加和，即为现状合理用水量。

进一步的，本发明的一种基于供需合理性分析的现状缺水识别方法，为体现“可以持续”原则，所述步骤S3中，常规水源包括当地地表水、地下水与外调水，其中，以第三次水资源调查评价结果中当地地表水可利用量、地下水可开采量作为当地地表水、地下水可保障供水量，以外调水指标或历史最大调水量作为外调水可保障供水量；

非常规水源包括再生水、海水、雨水、矿坑水、苦咸水等，其中，以再生水厂供水规模或历史最大再生水利用量作为再生水可保障供水量，其余非常规水源以历史最大供水量作为其对应的可保障供水量；

供水保证率是指预期供水量在多年供水中能够得到充分满足的年数出现的频率。当进行年度供水保证率评价时，可根据供水量在一年供水中能够得到充分满足的天数出现的频率表征。

进一步的，S3中，包括如下步骤，

S31判断常规水源供水是否合理

具体的，所述的常规水源供水包括地表水供水、地下水供水和外调水供水，分别判断地表水供水量是否超过地表水可保障供水量，地下水供水量是否超过地下水可保障供水量，外调水供水量是否超过外调水可保障供水量，具体的，通过上述分别的差值来计算，差值为正即判断为不合理，否则判断为合理。

其中，以第三次水资源调查评价结果中当地地表水可利用量、地下水可开采量作为当地地表水可保障供水量、地下水可保障供水量，以外调水指标或历史最大调水量作为外调水可保障供水量。

更进一步的，本步骤中还包括修正现状常规水源供水量的步骤，其中现状常规水源供水量分别以水资源公报中公布的当地地表水供水量、地下水供水量和外调水供水量表征。

合理性分析修正值分别以当地地表水供水量和地表水可保障供水量的差值，地下水供水量和地下水可保障供水量的差值，以及外调水供水量和外调水可保障供水量的差值表征。

当地现状常规水源供水量和合理性修正数值之差，即为现状常规水源合理供水量。

S32判断非常规水资源供水是否合理

具体的，所述的非常规水源供水包括再生水、海水、雨水、矿坑水、苦咸水等供水判断非常规水源供水量是否超过非常规水源可保障供水量，具体的，通过上述差值来计算，差值为正即判断为不合理，否则判断为合理。

其中，以再生水厂供水规模或历史最大再生水利用量作为再生水可保障供水量，其余非常规水源以历史最大供水量作为其对应的可保障供水量。

更进一步的，本步骤中还包括修正现状非常规水源供水量的步骤，其中现状非常规水源供水量以水资源公报中公布的当地非常规水源供水量表征。

合理性分析修正值以当地非常规水源供水量和非常规水源可保障供水量的差值表征。

当地现状非常规水源供水量和合理性修正数值之差，即为现状非常规水源合理供水量。

S33判断供水保证率是否合理

具体的，不同供水对象的供水保证率不同。对于生活用水户，合理的供水保证率为95％；对于工业用水户，合理的供水保证率为90％；对于农业用水户，合理的供水保证率为75％；对于生态环境用水户，合理的供水保证率为90％。具体的，通过实际供水保证率与合理供水保证率差值来计算，差值为正即判断为合理，否则判断为不合理。

其中，供水保证率以一年中实际供水达到设计供水量的天数占全年应供水天数的比值表征。

进一步的，分别获得现状常规水源与非常规水源合理供水量，再进行加和，即为现状合理供水量。

进一步的，S4中，比较修正后的现状合理用水量和现状合理供水量之差，差值为正即判断为缺水，差值即为缺水量。

需要进行说明的是，虽然按照S1，S2，S3，S4进行了描述，但是，S2和S3没有绝对的先后顺序。进一步的，S21，S22和S23也没有绝对的先后顺序。S1和后面的S2，S3和S4是并列的，若S1判定现状水资源不超载，也需要进行后续S2，S3和S4。

具体实施案例

以下以北京市为例，采用本发明的基于供需合理性分析的现状缺水识别方法，对其现状缺水进行识别。

北京市作为全国的“政治中心、文化中心、国际交往中心、科技创新中心”，其水资源禀赋条件较差，多年平均降水量585mm，多年平均水资源量37.39亿m³。近年来，为应对天然水资源量持续衰减的局面，北京市采取了一系列适应性调整措施。在需求侧，通过“以水四定”的思路推动城市总体规划，实施非首都功能外迁，控制了人口经济规模增长速度和用水需求；在供给侧，大力开展各行业节水，不断提升综合用水效率以及各行业用水效率，现状各项用水效率指标均高于全国平均水平，同时以远高于其他地区的成本不断改善供水条件，如大力推广非常规水利用、积极利用南水北调水等。

2019年，北京市总供水量41.7亿m³。其中，当地地表水源供水量6.7亿m³，地下水源供水量15.1亿m³，非常规水源供水量11.5亿m³，外调水源供水量8.1亿m³。2019年北京市总用水量41.7亿m³。其中，生活用水量18.7亿m³，工业用水量3.3亿m³，农业用水量 3.7亿m³，生态环境用水量16.0亿m³。2019年，北京市人均综合用水量194m³，万元GDP 用水量11.8m³，耕地实际灌溉亩均用水量164m³，城镇居民人均生活用水量139L/d，农村居民人均生活用水量126L/d，万元工业增加值用水量7.8m³。

S1.表象判断：分析现状供水是否存在水资源超载状况

具体的，根据前述方法，分析北京市现状供水是否存在水资源超载状况。

通过评价现状河道生态流量达标率，河道生态水满足程度，分析现状是否存在挤占生态用水状况。

S11判断生态用水是否满足并获得生态环境用水量缺口，以及判断地下水是否超采并获得地下水超采量。

根据中国水科院对全国404个代表性河流断面近10年(2009-2018年)生态基流达标情况以及250个重点断面近10年敏感生态需水达标情况评价结果，北京市生态基流现状达标情况最差，达标率为0；敏感生态需水达标情况一般，达标率为50％，因此，初步分析北京市目前河道生态流量达标率不足。北京市合理的河湖生态环境需水量为16.4亿m³，其中环境用水需求为8.5亿m³，其余为河道内生态水量需求，根据《北京市水资源公报(2019年)》，北京市现状生态环境用水量为16.0亿m³，合理的河湖生态环境需水量与现状生态环境用水量只差即为生态环境用水缺口，因此，北京市现状生态环境用水缺口0.4亿m³。

北京市近几年采取了地下水压采与回补措施，完成了地下水压采计划，地下水位总体有所回升。根据第三次水资源调查评价结果，北京市地下水可开采量为14.4亿m³，而《北京市水资源公报(2019年)》中公布的现状地下水源供水量为15.1亿m³，由于北京市现状地下水源供水量仍高于可开采量，地下水可开采量和现状地下水源供水量的差值即为地下水局部超采量，因此，表明现状条件下北京市仍然存在地下水局部超采，超采量为0.7亿m³。

S12获得现状水资源总超载量

现状生态环境用水缺口和地下水局部超采量之和即为现状水资源总超载量。因此，北京市现状水资源超载，总超载量为1.1亿m³，存在地表水生态挤占和地下水超采状况，存在资源性缺水。近年在南水北调通水和再生水利用大幅提升后，生态被挤占的局面大幅扭转，但距离生态基本保障要求仍有差距，地下水还存在大幅亏空，生态仍然存在明显缺水。

S2.用水侧判断

从当地用水效率、人口与产业规模、人口与产业结构等方面判断现状用水需求合理性，并修正现状用水量，得到现状合理用水量。

具体的，采用前述方法分析北京市现状用水需求合理性，修正现状用水量。

分析用水效率合理性：北京市目前人均用水量、万元GDP用水量及各行业用水效率均超过了全国平均水平，如附图2所示，且优于《规划与建设项目节水评价技术要求》中确定的华北区最先进值。考虑到进一步提高各行业用水效率的经济效益较差，判断北京市现状各行业用水效率总体达到了合理水平。

北京市目前公共供水管网实际漏损率为10％，相对于发达国家城市以及国内先进水平还有一定的提升空间。经调研分析，浙江绍兴市目前的公共供水管网漏损率为4％，为全国最先进值；日本东京的公共供水管网漏损率为3％，为国际领先值。因此，与国内外先进值对标，考虑北京市集中大管网的特点，按照公共供水管网漏损率进一步提高到5％的极限水平分析，2019年通过降低公共供水管网漏损率能够带来节水约1.2亿m³，对应的合理的生活、工业用水量合计约20.8亿m³。

分析人口与产业规模合理性：根据《北京城市总体规划(2016～2035年)》，北京市总人口应控制在2300万以内，目前北京市总人口为2154万，符合规划控制要求。《北京市总体规划(2004～2020年)》规定北京市人均GDP应达到1万美元以上，目前北京市人均GDP 为2.1万美元左右，达到了规划预期目标。从过程看，尤其是北京市近年来大规模疏解非首都功能，外迁了部分不符合北京市定位的产业产能，降低了人口数量和用水量等专项行动，确保了北京市能达到规划要求，北京市1980-2019年人口、GDP变化趋势，见附图3。因此，判断北京市现状人口、经济规模总体合理。根据北京市规划国土委2017年发布信息，北京市划定的永久基本农田保护红线为151.6万亩，略低于水务统计年鉴中北京市近年的耕地实际灌溉面积164万亩。按照基本农田保护要求分析，北京市农业灌溉面积还存在一定压减的空间。

分析人口与产业结构合理性：人口结构上，北京市城镇化率呈快速上升再稳定的趋势， 1980-2010年年均增长1％；2010后基本稳定在86％左右。北京市三产结构不断优化，1980-2019年三次产业占比变化趋势见附图4。第一产业占比2010年后已下降至1％以下，2019 年占比仅0.3％；第二产业持续下降，从1980年的69％下降到2019年的16.2％；第三产业 从1980年的26.7％上升到2019年的83.5％，已占据绝对主导地位。农业结构上，耕地有效 实灌面积呈现持续下降趋势，播种作物主要为玉米和设施农业，水田灌溉面积仅0.7万亩， 不足0.5％，现有灌溉面积全部为节水灌溉，其中低压管灌、微喷灌等高效节水灌溉面积占97％ 以上，远高于全国平均水平。

S3.供水侧判断

从常规与非常规水源开发程度、供水保证率等方面分析现状供水合理性，修正现状可保障供水量。

具体的，按照前述方法分析北京市现状供水合理性，修正现状可保障供水量。

S31分析常规水源供水合理性：

考虑近年来北京市来水偏枯，按照第三次水资源调查评价的1956-2000年和1980-2016 年两个系列的地表水资源量多年均值折算，北京市本地地表水可保障供水量为3.5亿m³，2019 年北京市地表水源供水量为7亿m³，超过地表水可保障供水量。根据第三次水资源调查评价结果，北京市地下水可开采量为14.4亿m³，2019年北京市地下水源供水量为15.1亿m³，超过地下水可保障供水量。按照北京市南水北调中线工程的水量分配指标10.5亿m³分析，北京市2019年外调水实际供水量为8.1亿m³，已经接近该指标，但还有少量的增长空间，但是考虑到南水北调中线工程在2019年未达到其设计供水量，以北京市历年最大外调水量作为外调水可保障供水量。经分析，2018年北京市外调水量为9.3亿m³，为历年最大值，因此北京市外调水可保障供水量取9.3亿m³，因此，2019年外调水尚有上升空间。综上所述，北京市现状年常规水源供水存在一定的不合理，当地地表水、地下水供水超过其可保障供水量，外调水未达到其可保障供水量。

S32分析非常规水源供水合理性：2019年北京市再生水供水量为11.5亿m³，其中，工业供水约6000万m³，居民生活供水约2000万m³，主要为环境卫生及河湖补水用1.24亿 m³，其余为下泄到河道作为额外补充的水量。受水源及用户限制，北京市再生水利用规模已基本达到上限，但用途以市政和生态环境为主。对比新加坡、以色列等发达缺水国家再生水利用覆盖生活、工业、农业等多类用户，再生水在利用范围上尚具有空间。因此，北京市现状非常规水源供给潜力已充分挖掘，利用总量进一步增长潜力很小。

S33分析供水保证率合理性：现有的北京市多水源供水及应急水源体系，可以完全满足北京市市政供水的正常需求和应急能力。自南水北调通水以来，北京市市镇供水逐步上升，能保障正常供水需求，应急水源逐步退出常规供水。北京市生活、工业、农业及生态环境供水保证率分别为100％、100％、80％、95％，均满足供水保证率要求。因此，北京市现状供水保证率合理。

S4.用水侧和供水侧对比判断

对比分析修正后的现状合理用水量与现状合理供水量，若前者大于后者，则判断存在现状缺水，两者之差即为现状缺水量，反之则判断为现状不缺水。

具体的，按照前述方法对比分析北京市现状合理用水量与合理供水量，分析现状缺水状况。

按照上述用水侧与供给侧的合理性识别，逐项修正现状用水量与现状合理供水量，见表 1。结果表明，北京市现状合理的可保障供水量略低于现状实际供水量，缺水量在4亿m³左右，其中社会经济缺水主要是农业，在0.5亿m³左右，其余为生态缺水量，缺口在2.9亿m³。从缺水识别结果可以看出，北京市经济用水的保障是建立在大幅挤占生态用水的基础上，实际是经济用水挤占带来水资源超载，本质是生态用户的转嫁型缺水。

表1 2019年北京市供用水合理性分析结果单位：亿m³

本发明提供的技术方案，不受上述实施例的限制，凡是利用本发明的结构和方式，经过变换和代换所形成的技术方案，都在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于供需合理性分析的现状缺水识别方法，其特征在于：包括，

S1.表象判断

判断当地现状供水是否存在水资源超载状况；

S2.用水侧判断

从当地用水效率、人口与产业规模、人口与产业结构方面判断现状用水需求合理性，并修正现状用水量，得到现状合理用水量；

S3.供水侧判断

从当地常规与非常规水源开发程度、供水保证率方面判断现状供水合理性，并修正现状供水量，得到现状合理供水量；

S4.用水侧和供水侧对比判断

对比分析修正后的现状合理用水量与现状合理供水量，若前者大于后者，则判断存在现状缺水，两者之差即为现状缺水量。

2.根据权利要求1所述的一种基于供需合理性分析的现状缺水识别方法，其特征在于：

S1中，水资源超载状况是指挤占生态用水、地下水超采，若存在水资源超载状况，则判断存在资源性缺水；

其中，通过评价现状河道生态流量达标率、河道生态水量满足程度，判断现状是否存在挤占生态用水状况；

通过对比地下水可开采量与现状实际地下水供水量，判断现状是否存在地下水超采。

3.根据权利要求2所述的一种基于供需合理性分析的现状缺水识别方法，其特征在于：

S1中，包括，

S11判断当地生态用水需求是否满足并获得当地生态环境用水量缺口，以及判断当地地下水是否超采并获得地下水超采量；

其中，获得当地合理的河湖生态环境需水量与现状生态环境用水量之差，差值为正即为生态环境用水不满足，差值即为生态环境用水缺口；

其中，获得当地地下水源供水量和地下水可开采量，地下水源供水量和地下水可开采量差值为正即为地下水超采，差值即为地下水超采量；

S12获得当地现状水资源总超载量；

当地生态环境用水缺口与地下水超采量之和即为现状水资源总超载量。

4.根据权利要求1所述的一种基于供需合理性分析的现状缺水识别方法，其特征在于：

S2中，采用人均用水量、万元GDP用水量、人均生活用水量、万元工业增加值用水量、耕地亩均灌溉用水量、人均生态环境用水量、公共供水管网漏损率指标来表征用水效率；

采用总人口数、GDP、耕地实际灌溉面积指标来表征人口与产业规模，采用城镇化率、三次产业占比、高效节水灌溉面积指标来表征人口与产业结构。

5.根据权利要求4所述的一种基于供需合理性分析的现状缺水识别方法，其特征在于：

S2中，包括，

S21判断用水效率合理性

根据《规划与建设项目节水评价技术要求》中节水评价分区对研究区域进行分区，并将当地万元GDP用水量、万元工业增加值用水量、耕地亩均灌溉用水量和所对应分区的平均水平进行比较，判断用水效率是否合理，数值低于分区平均水平即判断为用水效率合理，否则判断为不合理；

将人均用水量、人均生活用水量、人均生态环境用水量与全国平均水平进行比较，判断用水效率是否合理，数值高于全国平均水平即判断为用水效率合理，否则判断为不合理；

将当地公共供水管网实际漏损率和发达国家及国内先进水平比较，获得符合当地公共供水管网特点的极限公共供水管网漏损率，数值小于极限公共供水管网漏损率即判断为用水效率合理，否则判断为不合理；

S22判断人口与产业规模合理性

通过当地总人口数、人均GDP、耕地实际灌溉面积与国家、地区相关规划中相应人口、产业规模值比较，达到规划人口、产业规模值即判断为合理，否则判断为不合理；

S23判断人口与产业结构合理性

通过当地城镇化率、三次产业占比、高效节水灌溉面积与国家、地区相关规划中人口、产业结构值比较，达到规划人口、产业结构值即判断为合理，否则判断为不合理；

还包括，分别获得现状合理用水效率、合理人口与产业规模、合理人口与产业结构，分别计算合理的生活、生产及生态用水量，再进行加和，即为现状合理用水量。

6.根据权利要求1所述的一种基于供需合理性分析的现状缺水识别方法，其特征在于：

S3中，常规水源包括当地地表水、地下水与外调水；

非常规水源包括再生水、海水、雨水、矿坑水、苦咸水；

供水保证率是指预期供水量在多年供水中能够得到充分满足的年数出现的频率。

7.根据权利要求6所述的一种基于供需合理性分析的现状缺水识别方法，其特征在于：

S3中，包括，

S31判断常规水源供水是否合理

分别判断地表水供水量是否超过地表水可保障供水量，地下水供水量是否超过地下水可保障供水量，外调水供水量是否超过外调水可保障供水量，通过上述分别的差值来计算，差值为正即判断为不合理，否则判断为合理；

其中，以第三次水资源调查评价结果中当地地表水可利用量、地下水可开采量作为当地地表水可保障供水量、地下水可保障供水量，以外调水指标或历史最大调水量作为外调水可保障供水量；

S32判断非常规水资源供水是否合理

判断非常规水源供水量是否超过非常规水源可保障供水量，通过二者差值来计算，差值为正即判断为不合理，否则判断为合理；

其中，以再生水厂供水规模或历史最大再生水利用量作为再生水可保障供水量，其余非常规水源以历史最大供水量作为其对应的可保障供水量；

S33判断供水保证率是否合理

对于生活用水户，合理的供水保证率为95％；对于工业用水户，合理的供水保证率为90％；对于农业用水户，合理的供水保证率为75％；对于生态环境用水户，合理的供水保证率为90％；具体的，通过实际供水保证率与合理供水保证率差值来计算，差值为正即判断为合理，否则判断为不合理；

其中，供水保证率以一年中实际供水达到设计供水量的天数占全年应供水天数的比值表征。

8.根据权利要求7所述的一种基于供需合理性分析的现状缺水识别方法，

S3中，还包括修正现状常规水源供水量的步骤，其中现状常规水源供水量分别以水资源公报中公布的当地地表水供水量、地下水供水量和外调水供水量表征；

合理性分析修正值分别以当地地表水供水量和地表水可保障供水量的差值，地下水供水量和地下水可保障供水量的差值，以及外调水供水量和外调水可保障供水量的差值表征；

还包括修正现状非常规水源供水量的步骤，其中现状非常规水源供水量以水资源公报中公布的当地非常规水源供水量表征；

合理性分析修正值以当地非常规水源供水量和非常规水源可保障供水量的差值表征；

当地现状常规水源供水量和合理性修正数值之差，即为现状常规水源合理供水量；

当地现状非常规水源供水量和合理性修正数值之差，即为现状非常规水源合理供水量；

分别获得现状常规水源与非常规水源合理供水量，再进行加和，即为现状合理供水量。

9.根据权利要求1所述的一种基于供需合理性分析的现状缺水识别方法，其特征在于：

S4中，比较修正后的现状合理用水量和现状合理供水量之差，差值为正即判断为缺水，差值即为缺水量。

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