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京津冀生态环境用水相关因素分析及趋势预测

文档作者：张治倩1，杨志霞2，杨敏1 文档来源： 1.海河水利委员会水文局 2.河北省水文水资源勘测局		点击数：	更新时间： 2025年03月04日
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2018年2月
收稿日期：2017-10-12
作者简介：张治倩（1985-），女，工程师，主要从事水资源监测工作。
DOI：10.3969/j.issn.1004-7328.2018.01.002
京津冀生态环境用水相关因素分析及趋势预测
张治倩1，杨志霞2，杨敏1
（1.海河水利委员会水文局，天津300170；
2.河北省水文水资源勘测局，河北石家庄050031）
摘要：为研究京津冀地区生态环境用水量的影响因素及变化趋势，选取人口数量、绿化覆盖率、降水量、温度和相
对湿度5 个因素，利用SPSS 软件进行相关性分析，可知该地区生态环境用水量与人口和绿化覆盖率呈显著正相关；
并由SPSS 软件中的多元逐步回归法得到京津冀生态环境用水量的预测方程，预测未来几年随着该地区人口和绿化
覆盖率的增长，生态环境用水量也将呈现一定的增长趋势。最后，针对该地区日益匮乏的水资源形势，提出优化生
态环境用水的相关措施。
关键词：京津冀；生态环境用水；相关因素；趋势分析
中图分类号：TV212.2 文献标识码：A 文章编号：1004-7328（2018）01-0004-04
京津冀地区是我国的政治文化中心，也是我国
北方经济规模最大、最具活力的地区，总面积为21.8
万km2，人口1.1亿多。该地区属温带半湿润半干旱
季风气候区，多年平均年降水量为549 mm，多年平
均水资源总量为250亿m3，人均占有水资源量仅为
全国平均水平的1/9，严重低于国际公认的人均1000 m3
的缺水警戒线[1]，属于水资源严重匮乏地区之一。
由于京津冀地区缺水形势严峻，地下水和地表
水资源过度开发利用，水资源供需矛盾加剧，多年来
以环境为代价的经济发展模式导致水生态环境不断
恶化。海水入侵、地下水位降落漏斗不断扩大、河流
枯竭、水污染严重等水环境问题威胁着当地居民的
生活生产安全，制约了经济社会的稳定和发展[2]。
随着最严格水资源管理制度的实施，区域用水总量
控制不断加强，在总用水量一定的情况下，生产和生
活用水挤占生态环境用水，将会影响生态系统平衡
并使生态环境恶化，最终激化生态环境用水和经济
用水（生产用水）间的矛盾[3]。因此，对该地区生态
环境用水状况及影响因素进行分析研究，具有十分
重要的意义。
1 生态环境用水趋势分析
1.1 生态环境用水内涵
多年以来，国内外对生态环境需水量的研究较
多，美国最早于20世纪40年代提出相关理论，国内
研究始于20世纪80年代末期。然而，生态环境用水
与生态环境需水的概念并不相同，生态环境用水是
从人工供水的角度来研究生态系统与水资源间的关
系[4]。在美国，环境用水指服务于鱼类和其它野生
动物、娱乐及其它美学价值的水资源需求，主要包括
河流的基本流量、河道内用水、湿地需水以及海湾和
三角洲的流量[5]。国内对于生态环境用水的界定也
不完全统一，目前，普遍认同的生态环境用水是指为
维护生态环境系统的结构和功能，在天然生态保护
和人工生态建设过程中的用水，主要分为河道内生
态环境用水和河道外生态环境用水[6]。河道内生态
环境用水是指为维持河流、湖泊（水库）等的自然生
态功能所用水量，河道外生态环境用水是指为维持
陆域生态环境服务功能所用水量，主要包括城镇环
境用水量和农村生态用水量[7]。
本文中的生态环境用水只包括人为措施提供
的维护生态环境的水量，不包括降水、径流自然满
足的水量，分为城镇环境补水（含河湖补水和绿
化、清洁用水）和农村生态补水（指对湖泊、洼淀、
沼泽等的补水）。
1.2 生态环境用水趋势
2000年以来，随着对生态环境用水研究的不断
深入以及人们对生态环境需求的不断提高，2003-
2015年间京津冀地区的生态环境用水量呈现逐年
稳定增长的趋势（如图1所示），由2003年的1.57亿m3
增长到18.33 亿m3，占该地区用水总量的比例由
· 4 · 海 河 水 利
万方数据
2018.No.1
0.6%上升到7.3%。2008年生态环境用水量较前一
年增长较快，增长率达到58%，主要原因是2008年
北京市举办奥运会，加大了对生态景观的补水；其次
2015年生态环境用水量的增长率为27%，三地中增
长最快的是北京市，增长率达44%，因南水北调中线
通水后，北京市利用南水北调的水向中心城区河湖
补充清水，以改善河湖水质，促使地下水位下降速率
减缓。值得一提的是，京津冀地区生态环境用水量
中地下水量的比例为10%～40%，并且这一比例呈
现逐年减小的趋势，这与近年来我国加强对地下水
资源的保护并采取一系列措施有关。
北京市生态环境用水量占京津冀生态环境用水
量的比重最大，为44%～60%；河北省次之，所占比
重为20%～45%；天津市所占比重为8%～22%。
2 相关因素分析及趋势预测
2.1 研究方法
2.1.1 分析方法
京津冀生态环境用水量服从正态分布，采用
SPSS软件中的多元线性逐步回归法分析生态环境
用水量（设为因变量）与影响因素（设为自变量）之间
的线性相关性。SPSS（Statistical Product and Service
Solutions）软件作为一种数学统计软件，具有界面友
好、功能强大的优点，具备完善的数据定义、操作管
理和开放的数据接口以及灵活而美观的统计图表制
作功能[8,9]。
逐步回归法是针对多个自变量建立最优回归方
程的统计方法，是基于前进法和后退法的一种综合
算法。具体的做法是依前进法将变量逐个引入，但
在引入第3个变量之后的每一步，增加依后退法对
先前已引入变量的剔除[10]。这样不断引入和剔除自
变量，直至不能引入也不能剔除自变量，经反复筛
选，最终仅保留与因变量有关的自变量，从而建立回
归方程，被选取进入回归模型的自变量对因变量的
预测力均达到显著性[11]。线性相关法分析的是单纯
2个变量间线性相关的程度，没有考虑其它变量对
因变量的控制作用，逐步回归分析法则充分考虑了
这种情况，因此进入回归方程的自变量有可能在相
关性分析中与因变量的相关系数并不高。
2.1.2 生态环境用水影响因素
京津冀生态环境用水包括3省市的河湖补水和
绿化、清洁用水等，影响用水量的因素很多，除去人
为因素外，主要包括人口、城镇化率、绿化覆盖率、降
水量、蒸发量、温度和相对湿度等。这里，着重对人
口、绿化覆盖率、降水量、温度和相对湿度5个因素
进行分析。
2.2 结果分析
2.2.1 人口变化
2003-2015 年京津冀地区人口呈现逐年增长
的趋势，由2003 年的9 236 万人增长到2015 年的
11 143万人，增长率逐年放缓，如图2所示。
人口变化影响生态环境用水量，随着人口增多，
公共基础设施建设规模加大，对生态环境的需求提
高，生态环境用水量增多，两者呈现显著正相关关系
（P＜0.01），见表1。
表1 京津冀地区生态环境用水量相关因素分析
因子
生态环境用水量
人口
绿化覆盖率
降水量
温度
相对湿度
生态环境用水量
1.000
人口
000.959**
1.000
绿化覆盖率
000.796**
0.528
1.000
降水量
00.058
00.091
-0.168
01.000
温度
00.254
00.104
-0.194
-0.484
01.000
相对湿度
-0.037
-0.096
00.031
-0.371
-0.067
01.000
注：**P＜0.01，表示极显著相关。
张治倩，杨志霞，杨敏：京津冀生态环境用水相关因素分析及趋势预测
图2 2003-2015 年京津冀地区人口变化
14 000
12 000
10 000
8 000
6 000
4 000
2 000
0
人口/万人
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 年份
图1 2003-2015 年京津冀地区生态环境用水量变化趋势
21
18
15
12
9630
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
生态环境用水/亿m3
年份
· 5 ·
万方数据
2018年2月
2.2.2 绿化覆盖率
绿化覆盖率是指绿化植物的垂直投影面积占总
用地面积的比值。北京和天津两大直辖市的城市化
率较高，北京市将绿化建设作为一项重要工作，绿化
覆盖率逐年提高，到2015年已达到48.4%，而天津市
为36.4%，河北省为41%。绿化用水是生态环境用
水的重要组成部分，其水量的变化与生态环境用水
量的变化呈显著正相关（P＜0.01）。2003-2015年
京津冀地区绿化覆盖率变化，如图3所示。
2.2.3 降水量变化
理论上，降水量是影响生态环境用水量的气象
因素之一。在干旱年份，降雨量少，河湖蓄水减少，
下垫面蒸发量加大，导致景观水面生态补水、绿化和
清洁用水量加大等。然而，在此次分析中，降水量对
生态环境用水量的影响并不明显，主要是因为京津
冀地区21.8万km2下垫面受人类活动影响较大，降
雨产汇流机制较复杂，且在较大的区域范围内降水
落区并不一定在缺水地区。2003-2015年京津冀
地区降水量变化，如图4所示。
2.2.4 温度和相对湿度
采用了温度和相对湿度2个可能对生态环境用
水量有影响的气象因素进行分析，温度和相对湿度
通过影响蒸发量而间接影响用水量，相关分析时不
再选取蒸发量作为影响因子。从表1可以看出，这2
个因素对生态环境用水的影响并不显著。
2.3 结论
使用SPSS软件中的变量相关分析功能，得到生
态环境用水量与所分析因素间的相关关系，见表
1。其中，人口和城市绿化覆盖率为生态环境用水量
的主要影响因素，两者呈现极显著正相关关系。
通过多元线性逐步回归法对2003年以来京津
冀地区的生态环境用水量与人口、绿化覆盖率、降水
量、温度和相对湿度的变化情况进行了统计分析，得
到京津冀地区生态环境用水量的相关预测方程。进
入回归方程的因素为人口和绿化覆盖率，说明人口
数、绿化覆盖率与生态环境用水量之间有显著的关
系。本模型拟合效果的决定系数R2为0.92，模型的
效果较好。回归方程为：
y =-64.428+0.007 1x1 +0.007 8x2 （1）
式中：x1 为人口数（万人）；x2 为绿化覆盖率（%）。
将回归方程模拟得到的2003-2015年生态环
境用水量与实际值进行比较，相对误差在±20%之
内，如图5所示。
从图5可以看出，随着京津冀地区人口数量的
增长，为满足人类活动景观用水需求、园林绿化等，
生态环境用水量将会呈现增长的态势。
3 保护措施
京津冀地区是北方经济发展的核心区域，随着
京津冀一体化进程的加快，必将带来经济社会的快
速发展。随着人口的不断增长、城市化的不断推进
和人们对生态环境质量要求的日益提高，生态环境
用水量还将面临一定的增长趋势。国家一系列水环
境保护政策的出台和最严格水资源管理制度的实
施，将为有效减弱这一趋势提供保障。
鉴于京津冀地区的生态环境用水现状，可从以
下几方面控制用水量。
（1）加强节约用水。生态绿化用水应遵循适时
适地的原则，充分考虑种植的种类和气候条件，尽量
减少不必要的蒸发浪费，同时景观
图3 2003-2015 年京津冀地区绿化覆盖率变化
图4 2003-2015 年京津冀地区降水量变化
图5 2003-2015 年京津冀地区生态环境用水量模拟效果
（下转第25 页）
海河水利
50
40
30
20
10
0 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
绿化覆盖率/%
年份
700
600
500
400
300
200
100
0 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
降水量/mm
年份
24
20
16
12
840
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 用
水
量
/
亿
m3
实测值模拟值
年份
· 6 ·
万方数据
2018.No.1
定，大型水利工程在开展可行性研究阶段的占地移
民调查前，必须由所在地的省级人民政府发布《工程
占地和淹没区禁止新增建设项目及迁入人口的通
告》，以确保大型水利工程前期工作的顺利进行。工
程项目从可行性研究到开工建设往往需要一定时
间，如不有效控制，征地拆迁实物量会大幅增加，加
大了征迁投资。
3 应对措施及建议
（1）规范用地手续办理费用。发改委应会同财
政、规划、土地、水务等部门统一各区手续办理程序、
费用，明确标准，并在项目审批时足额计列，避免办
理手续费用无出处的问题。
（2）全面开展土地确权定界。早日全面开展土
地确权定界，既有利于河道日常维护管理，也避免因
权属不清而影响工程建设。
（3）统一补偿标准。各级政府在实施征地拆迁
过程中应秉承政策统一的原则，不能忽高忽低，严格
按照区片价执行。
（4）明确政府拆迁职责。公益性水利工程是政
府工程，为全市人民造福。全市水利工程征地拆迁应
该由政府负责，由当地政府成立或者指定专门机构
负责，并纳入对地方政府的考核。
（5）有效制止抢栽抢种抢建现象。抢栽抢种抢
建现象是极少数人的行为，如不能有效控制，同样给
予补偿，势必会造成谁抢谁获利的局面，效仿现象普
遍产生，后果不堪设想。地方政府应采取有效措施
杜绝此类现象，一旦发生坚决予以取缔不予补偿，为
工程建设创造一个良好的社会环境。
4 结语
征地拆迁工作是一个工程建设的开始，也是工
程能否顺利实施如期完成的关键，更关系到老百
姓切身利益，如果处理不好不仅影响工程建设，更
会增加社会不安定因素，因此做好征地拆迁工作至
关重要。
娱乐及卫生清洁充分利用中水。大
力发展节水技术，通过技术改进，提高水资源的利用
效率。
（2）充分利用天然水源。开展河湖连通规划和
工程，使原本的死水变成活水，通过合理的水资源调
配，在湖库洼地蓄存充足的水量用于生态环境所需。
（3）建立相应的规章制度，加强水资源保护与利
用的监管。没有相应的政策，我们的用水秩序不会
得到保障，在现今实施最严格水资源管理制度的背
景下，相关行业及部门也应加强指导和监管，促进生
态环境用水的合理科学。
参考文献
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（上接第6 页）
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