地表水資源可利用量計算方法探討
1、概述
水資源是重要的自然資源和經(jīng)濟(jì)資源，對水資源的開發(fā)利用應(yīng)有一定的程度。因此，在水資源評價工作中，不僅要評價地表水資源的數(shù)量，還要搞清地表水資源的可利用量，為合理形利用地表水資源提供科學(xué)依據(jù)。
對地表水資源可利用量的計算，通常采用的方法：一是扣損法，即選定某一頻率的代表年，在已知該年的自產(chǎn)水量（指當(dāng)?shù)亟邓a(chǎn)生的徑流量）、入境水量基礎(chǔ)上，扣除蒸發(fā)滲漏等損失，以及出境入海等不可利用的水量，求得該頻率的地表水資源可利用量。二是根據(jù)現(xiàn)狀中大中型水利工程設(shè)施，對各河的徑流過程以時歷法或代表年法進(jìn)行調(diào)節(jié)計算，以求得某一頻率的地表水資源可利用量。上述兩種方法中，選擇代表年具有一定的任意性，而時歷法的調(diào)節(jié)計算不僅需要大量的相關(guān)資料，而且工作量繁雜。筆者結(jié)合我省地表水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀，提出適合我省情況，并具有一定精度較為簡便的地表水資源可利用量計算方法。
2、地表水資源可利用量的有關(guān)因素與河道內(nèi)用水量的估算
2.1頻率
地表水資源可利用量具有頻率的概念。區(qū)域地表水資源可利用量是在區(qū)域自產(chǎn)水量和區(qū)外流入水量的基礎(chǔ)上分析計算的，而不同頻率的區(qū)域自產(chǎn)水量和區(qū)外流入水量是不相同的。因此，地表水資源可利用量也必與頻率有關(guān)。
2.2水平年
地表水資源可利用量具有水平年的概念。不同水平年地表水的蓄、引、提等工程措施有所不同，其管理水平、調(diào)度運行方案也會有差異，因而在相同的區(qū)域自產(chǎn)水量和區(qū)外流入水量的條件下，地表水資源的可利用量也是不同的。
此外，河道內(nèi)用水、下游地區(qū)用水以及地表水水質(zhì)污染程度等因素，也將影響地表水資源的可利用量。
2.3河道內(nèi)用水
河道內(nèi)用水包括生產(chǎn)（如航運、水力發(fā)電等）和生態(tài)用水。我省水資源十分匱乏，水資源的供需矛盾非常突出。因此，對于河道內(nèi)的生產(chǎn)用水暫不考慮，本文僅估算了河道內(nèi)的生態(tài)用水。
河北省河流枯季斷流主要發(fā)生在平原地區(qū)，平原區(qū)分布的河流大多屬于大清河水系及子牙河水系，現(xiàn)階段改善河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境的具體目標(biāo)是：大清河水系保證白洋淀不干淀，平水年白洋淀的蓄水量保持20世紀(jì)70年代平水年的水平。子牙河水系下游主要控制站——獻(xiàn)縣水文站平水年枯季平均流量，不小于20世紀(jì)70年代平水年的枯季平均流量。由于灤河、潮白薊運河及永定河山區(qū)的大型水庫及主要控制工程分屬水利部、北京市和天津市管理，南運河水系的兩大支流中，漳河出山口大型水庫——岳城水庫由水利部管理，衛(wèi)河山區(qū)均位于河南省境內(nèi)。上述河流我省均沒有調(diào)度運用權(quán)和控制能力，因此，這些河流的河道內(nèi)生態(tài)用水問題難以確定。至于大清河、子牙河水系的水質(zhì)污染問題，應(yīng)當(dāng)依靠排污企業(yè)及城市通過污水處理達(dá)標(biāo)排放來解決，在目前水資源十分緊缺的情況下，不宜采用增加清水流量進(jìn)行稀釋的途徑來改善水質(zhì)。
通過資料分析，白洋淀20世紀(jì)70年代平水年年平均蓄水量0.69億m3，全年水面蒸發(fā)量0.94億m3，周邊的側(cè)向滲漏量0.22億m3.由此可知，要保持70年代平水年的平均蓄水量，需要入淀水量1.85億m3.因此，在最不利的情況下（如1984～1986年入淀水量為零）要使白洋淀年平均蓄水量保持0.69億m3，則需要山區(qū)水庫補(bǔ)水3.19億m3（沿途輸水損失按0.42考慮）。
子牙河系獻(xiàn)縣水文站，20世紀(jì)70年代平水年枯季平均流量為5.56m3／s，90年代為零，要維持70年代枯季平均流量需補(bǔ)水5.56m3／s，枯季按270d計，需要山區(qū)水庫補(bǔ)水2.36億m3（沿途輸水損失按0.45計）。
為了實現(xiàn)現(xiàn)階段大清河系及子牙河系河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境目標(biāo)，河道內(nèi)生態(tài)用水量共需5.55億m3.
3、地表水資源可利用量計算方法
我省地表水資源開發(fā)利用程度很高，現(xiàn)狀平水年地表水的供水量達(dá)到自產(chǎn)水量的55％左右；偏枯年可以達(dá)到70％左右。因而目前供水水平扣除回歸水的重復(fù)量，基本上反映了現(xiàn)狀地表水工程措施可能控制利用的河道外一次性最大水量。
為了能代表現(xiàn)狀條件下的自產(chǎn)水量、入境水量、出境水量及地表水的供水量，本次采用1990～2000年資料進(jìn)行分析，為了顧及北京和天津兩市的用水量，我們的入境水量中扣除了引灤入津及潮白河、薊運河、永定河山區(qū)的出境水量，具體步驟如下：
（1）搜集1990～2000年自產(chǎn)水量、入境水量，灤河（引灤入津）、潮白、薊運和永定河山區(qū)的出境水量，以及本省地表水供水量。并分析自產(chǎn)水量的相應(yīng)頻率，計算自產(chǎn)水量＋（入境水量——四河山區(qū)的出境水量）和地表供水量占該水量的比率（β，即地表水利用系數(shù)），見表1.其中1990～1997年自產(chǎn)水量、入境和出境水量采用《河北省水資源狀況分析報告》中的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)基本上代表了現(xiàn)狀水利工程狀況下地表水的最大供水量，扣除重復(fù)利用水量，即為地表水的可利用量。1998～2000年采用《河北省水資源公報》中數(shù)據(jù)，1990～2000年地表水供水量采用《河北省水資源公報》中的數(shù)據(jù)。1990～2000年自產(chǎn)水量的相應(yīng)頻率是根據(jù)修正為現(xiàn)狀下墊面條件下的產(chǎn)流量（1956～1997年系列）計算的統(tǒng)計參數(shù)求得。
（2）通過資料分析，建立自產(chǎn)水量～“入境水量”相關(guān)圖。
（3）建立自產(chǎn)水量相應(yīng)頻率與β相關(guān)圖。
4、平水年和偏枯水年地表水資源可利用量
由《河北省水資源狀況分析報告》可知，平水年（P=50％）的自產(chǎn)水量為107億m3，偏枯年（P=75％）為75.1億m3。
一般年份我省地表供水量當(dāng)中70％供平原地區(qū)，而且主要是山前平原，30％供山丘區(qū)（包括山間盆地）。目前山前平原區(qū)的地下水埋深均在10m以上，地下水位遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于平原河道河底高程，因而河道和渠系的滲漏損失，以及渠灌的田間滲漏水量，只能補(bǔ)給地下水，不可能回歸河道和渠系。近年來山區(qū)的地下水開采量發(fā)展很快，地下水年開采量由20世紀(jì)70年代末的12億m3增加到90年代末的23億m3.而這些開采井多分布在渠系較多的山間盆地，山間盆地較多的張家口、承德、唐山、秦皇島四市，山區(qū)地表水供水量和地下水開采量分別占全省山區(qū)地表水供水量和地下水開采量的80％和70％，地下水埋深一般在8m以上。由此說明，山區(qū)地表灌溉的滲漏部分，主要被地下水開采，回歸河道被重復(fù)利用部分很少，占地表水供水量不會超過5％。因此，上述計算的平水年和偏枯年的地表水供水量，基本上代表了現(xiàn)狀水平年沒有扣除河道內(nèi)生態(tài)用水情況下的地表水資源可利用量。在自產(chǎn)水量＋“入境水量”中扣除現(xiàn)階段河道內(nèi)生態(tài)用水5.55億m3之后，平水年的地表水資源可利用量為（114.7－5.55）×0.51=55.7億m3.偏枯水年的地表水資源可利用量為（77.3－5.55）×0.69=49.5億m3.
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