第二講：海河流域水量平衡分析方法

主講人：何 杉

（水利部海河水利委員會，300170 天津）

1 2005年水資源情勢

海河流域2005年降水量487 mm，按1956—2000年系列評價，屬于頻率為64%的偏枯水年；天然徑流量122億m3，屬于頻率為80%的偏枯水年。流域內(nèi)各二級區(qū)來水情況有所不同，總體上是北枯南豐；從徑流頻率看，灤河及冀東沿海、海河北系、海河南系為偏枯水年，其中海河北系和南系接近特枯水年，只有徒駭馬頰河為偏豐水年。具體情況，見表1。

表1 海河流域2005年來水情況

2 分區(qū)水量關(guān)系概化

2.1 分區(qū)調(diào)整

為反映跨省河流上下游出入境水量的對應(yīng)關(guān)系，需要在現(xiàn)有35個省套三級區(qū)基礎(chǔ)上進行調(diào)整，細分了部分分區(qū)，合并了個別出入境水量過于復(fù)雜的分區(qū)。分區(qū)調(diào)整如下：

（1）將河北灤河山區(qū)分解為河北灤河山區(qū)上和河北灤河山區(qū)下。河北灤河山區(qū)上的水量進入內(nèi)蒙古灤河山區(qū)，再進入河北灤河山區(qū)下。

（2）將河北北三河山區(qū)分解為河北潮白河山區(qū)和河北薊運河山區(qū)。河北潮白河水量進入北京北三河山區(qū)（潮白河），河北薊運河山區(qū)（州河）水量進入天津薊運河山區(qū)（州河）和北四河下游平原，忽略進入北京薊運河山區(qū)水量（泃河）。

（3）北京冊三山區(qū)包含官廳水庫上游媯水河和下游官廳山峽兩部分，規(guī)定媯水河不入官廳水庫，與官廳山峽直接聯(lián)接為一個分區(qū)，官廳水庫入庫水量只為河北冊三山區(qū)出境水量，不含媯水河匯入量。

（4）將北四河下游平原北京、河北、天津合并，組成一個分區(qū)。該區(qū)內(nèi)跨省河流眾多，泃河經(jīng)天津、北京、河北、天津；潮白河（密云水庫以下）經(jīng)北京、天津；北運河經(jīng)北京、河北、天津；永定河（三家店以下）經(jīng)北京、河北、天津，省際間水量交換過于復(fù)雜，因此簡化處理。

（5）將河北大清河山區(qū)分為河北拒馬河山區(qū)和河北大清河山區(qū)Ⅰ，北京大清河山區(qū)分為北京拒馬河山區(qū)和北京大清河山區(qū)Ⅰ（大石河）。河北拒馬河山區(qū)水量進入北京拒馬河山區(qū)，再進入河北淀西平原（南、北拒馬河）；北京大清河山區(qū)Ⅰ水量進入北京淀西平原。

（6）將河北子牙河山區(qū)分為河北滹沱河山區(qū)和河北滏陽河山區(qū)。山西子牙河山區(qū)水量（滹沱河、甘陶河）只進入河北滹沱河山區(qū)，忽略進入河北滏陽河山區(qū)的水量。

（7）將山西漳衛(wèi)河山區(qū)分為山西漳河山區(qū)和山西衛(wèi)河山區(qū)。山西漳河山區(qū)水量（濁漳河、清漳河）進入河北漳衛(wèi)河山區(qū)，忽略進入河南漳衛(wèi)河山區(qū)水量。山西衛(wèi)河山區(qū)水量進入河南漳衛(wèi)河山區(qū)。

（8）由于衛(wèi)運河、漳衛(wèi)新河是河北、山東兩省的省界河流，在分析中將其視為一個分區(qū)，規(guī)定河南漳衛(wèi)河平原出境水量進入衛(wèi)運河，忽略河北、山東兩省排入的水量（主要是小城鎮(zhèn)的污水）。

2.2 各分區(qū)出境控制節(jié)點設(shè)定

在水量平衡分析中，以各控制節(jié)點的2005年實測水量作為控制（率定），見表1-4。

（1）河北灤冀沿海為灤河及冀東沿海入海水量。

（2）山西冊上山區(qū)為冊田水庫出庫水量。

（3）河北冊三山區(qū)為官廳水庫出庫水量。

（4）北四河下游平原為海河北系入海水量。

（5）北京拒馬河山區(qū)為張坊站。

（6）北京淀西平原為白溝河?xùn)|茨村站。

（7）河北淀西平原為白洋淀棗林莊閘、新蓋房分洪道和灌溉閘之和。

（8）河北淀東平原為獨流減河進洪閘。

（9）山西子牙河山區(qū)為滹沱河南莊、溫河地都、松溪河泉口站之和。

（10）河北子牙河平原為獻縣樞紐及子牙新河入海水量（海河南系）。

（11）天津淀東平原為入海水量（海河南系）。

（12）山西漳河山區(qū)為濁漳河侯壁和清漳河劉家莊站之和。

（13）河北漳衛(wèi)河山區(qū)為岳城水庫出庫水量。

（14）河北黑龍港運東平原為入海水量（海河南系）。

（15）河南漳衛(wèi)河平原為衛(wèi)運河元村站。下游衛(wèi)運河、漳衛(wèi)新河水量單獨分析。

（16）漳衛(wèi)新河為入海水量（海河南系）。

（17）山東徒馬河平原為徒駭馬頰河系入海水量。

2.3 跨分區(qū)人工調(diào)水線路設(shè)定

（1）河北灤河山區(qū)下引灤入津水量調(diào)出，進入海河南系天津淀東平原。

（2）河北拒馬河山區(qū)調(diào)出水量進入河北大清河山區(qū)Ⅰ，北京拒馬河山區(qū)水量調(diào)出北京大清河山區(qū)Ⅰ。

（3）河北漳衛(wèi)河山區(qū)水量調(diào)出，經(jīng)大、小躍峰渠進入河北滏陽河山區(qū)；經(jīng)大、小躍峰渠、引岳入邯進入河北子牙河平原；經(jīng)紅旗、躍進渠進入河南漳衛(wèi)河山區(qū)，經(jīng)引岳入安進入河南漳衛(wèi)河平原。岳城水庫供水除向河北漳衛(wèi)河平原外，均作為人工調(diào)水處理。

（4）衛(wèi)運河、漳衛(wèi)新河調(diào)出水量進入河北黑龍港運東和山東徒馬河平原（沿河引水灌溉）。

（5）黃河水分別調(diào)入山東徒馬河平原、河南徒馬河平原、河北黑龍港運東平原、河南漳衛(wèi)河平原、河北子牙河平原，實施引黃濟津應(yīng)急供水時可進入天津淀東平原。

在人工調(diào)水量分析中，要注意2005年開展的引黃濟津、引岳濟衡、引岳濟滄、晉冀向北京集中輸水等活動。

海河流域分區(qū)水量關(guān)系，如圖1所示。

3 水量平衡方程簡介

分區(qū)水量平衡方程如下式：

地表、地下總出境（入海）水量=當(dāng)?shù)禺a(chǎn)水量+總?cè)刖乘?用水消耗量-非用水消耗量-蓄變量

其中：當(dāng)?shù)禺a(chǎn)水量為當(dāng)年分區(qū)自產(chǎn)水資源總量，全部由當(dāng)?shù)亟邓纬桑豢側(cè)刖乘繛槌援a(chǎn)水資源總量以外的全部入境水量，包括上游入境水量、地下水入境量 （深層承壓水開采量和淺層地下水蓄變量）、引黃水量和本流域配置分區(qū)之間的調(diào)水量；用水消耗量為當(dāng)年城鄉(xiāng)實際用水消耗量，包括經(jīng)處理和未經(jīng)處理的污水利用消耗量，以及污水排放的蒸發(fā)損失量，根據(jù)耗水率和用水量計算；非用水消耗量為包括河湖庫蒸發(fā)量和淺層地下水潛水蒸發(fā)量，需要在平衡方程通過率定分析得出；蓄變量僅指湖泊、水庫蓄變量。平原和盆地淺層地下水蓄變量已列入地下水垂直入境水量，不再計入蓄變量。

表2 海河流域各控制節(jié)點2005年實測水量 億m3

在與控制節(jié)點實測水量對照時，山前各控制節(jié)點的總出境水量要扣除山前側(cè)向流出量 （從地下直接補給平原地下水）。

分區(qū)水量平衡關(guān)系，如圖2所示。

4 平衡方程各項指標(biāo)確定

4.1 自產(chǎn)水量

海河流域2005年水資源總量為267.47億m3。其中，灤河及冀東沿海46.63億m3，海河北系56.58億m3，海河南系124.60億m3，徒駭馬頰河39.66億m3。

4.2 入境水量

下游分區(qū)入境水量為上游各分區(qū)的出境水量之和，包括地表水和地下水入境水量。地表水入境水量為上游分區(qū)的出境水量。地下水入境水量中，海河平原2005年淺層地下水蓄變量36.35億m3，深層承壓水開采量36.90億m3。黃河水調(diào)入量37.27億m3。

流域內(nèi)2005年各分區(qū)間調(diào)水情況有：河北灤河山區(qū)下經(jīng)引灤入津調(diào)出水量4.31億m3進入海河南系天津淀東平原，河北拒馬河山區(qū)經(jīng)五一渠、官道嶺渠調(diào)出水量1億m3進入河北大清河山區(qū)Ⅰ，北京拒馬河山區(qū)0.1億m3水量經(jīng)勝天渠調(diào)出進入北京大清河山區(qū)Ⅰ。

漳衛(wèi)南運河水系是流域水量調(diào)出較多的水系。河北漳衛(wèi)河山區(qū)水量9.44億m3調(diào)出，其中1億m3經(jīng)大躍峰、小躍峰渠引入河北滏陽河山區(qū)，2.37億m3經(jīng)大躍峰、小躍峰渠進入河北子牙河平原，2.20億m3經(jīng)紅旗渠、躍進渠進入河南漳衛(wèi)河山區(qū)，引岳入安0.11億m3供安陽進入河南漳衛(wèi)河平原，引岳入邯0.91億m3進入河北子牙河平原，引岳濟滄下泄衛(wèi)運河進入河南漳衛(wèi)河平原1.90億m3，引岳濟衡（水湖）進入河北黑龍港運東平原0.95億m3；衛(wèi)運河、漳衛(wèi)新河調(diào)出水量6.12億m3，進入河北黑龍港運東2.28億m3和山東徒馬河平原1.94億m3，引岳濟港調(diào)出1.90億m3。具體情況，見表3。

調(diào)入流域內(nèi)其他分區(qū)水量較多的分區(qū)有：河北子牙河平原經(jīng)大小躍峰渠調(diào)入2.37億m3，從引岳入邯調(diào)入0.91億m3，合計3.28億m3。河南漳衛(wèi)河平原從引岳入安調(diào)入0.11億m3，從岳城水庫調(diào)入1.90億m3（經(jīng)衛(wèi)運河、南運河供南大港），合計2.01億m3。河北黑龍港運東平原從衛(wèi)運河、漳衛(wèi)新河調(diào)入2.28億m3，引岳濟港調(diào)入1.90億m3，引岳濟衡調(diào)入0.95 億 m3，合計 5.13 億 m3。

4.3 用水消耗量

海河流域2005年城鄉(xiāng)總用水量383.24億m3，其中城市用水量（生活、工業(yè)、河湖）92.76億m3、農(nóng)村用水量（生活、灌溉、林牧漁）290.48億m3。

流域用水總消耗量317億m3，綜合耗水率為83%。其中，城市用水消耗量70億m3，耗水率75%，城市消耗水量中包括了污水利用消耗量 （此部分多數(shù)未統(tǒng)計在用水量中）和污水在匯入河道之前蒸發(fā)損失，比凈耗水率要高；農(nóng)村用水消耗量247億m3，耗水率85%?？傮w上，平原城鄉(xiāng)耗水率要高于山區(qū)。

表3 漳衛(wèi)南運河水系2005年調(diào)出水量和控制斷面實測水量 億m3

表4 海河流域2005年水量平衡分析結(jié)果億m3

4.4 非用水消耗量

海河流域2005年非用水消耗量27.15億m3，占消耗和入?？偹康?%。其中，河湖蒸發(fā)損失量為12.69億m3，主要是白洋淀、衡水湖、大浪淀、南大港等濕地以及衛(wèi)運河、漳衛(wèi)新河等有水河道的蒸發(fā)量；地下水潛水蒸發(fā)量14.46億m3，主要集中在引黃灌溉且淺層地下水位較淺的山東徒駭馬頰河平原地區(qū)，其他地區(qū)因地下水埋深較大，潛水蒸發(fā)量基本沒有。

4.5 河湖庫蓄變量

海河流域2005年水庫蓄變量為9.20億m3，比上一年有所增加。主要是受臺風(fēng)“麥莎”影響，灤河山區(qū)汛期出現(xiàn)暴雨，潘家口水庫入庫水量較多，蓄變量有較大增加。海河南系因岳城等水庫多次向平原地區(qū)生態(tài)調(diào)水，蓄變量減少。

4.6 出境/入海水量

海河流域2005年總?cè)牒Ｋ?4.86億m3，在水量平衡分析中作為控制。其中，灤河及冀東沿海1.93億 m3，海河北系 2.17億 m3，海河南系 10.92億 m3，徒駭馬頰河9.84億m3。漳衛(wèi)新河為河北、山東兩省界河，入海水量5.42億m3各取一半計入海河南系（河北）和徒駭馬頰河（山東）。

5 綜合分析

海河流域2005年的水量平衡分析，反映了在偏枯水年份流域內(nèi)各種來水量、消耗量和入海水量之間的關(guān)系，見表4。可得出以下分析結(jié)論。

（1）在來水量378億m3中，自產(chǎn)水量即水資源總量267.47億m3、占71%，其他29%依靠引黃水和超采地下水獲得。地下水當(dāng)年虧損量（即地下水入境水量）達73.25億m3，占總來水量的19%，其中淺層地下水虧損量（蓄變量）36.35億m3、深層承壓水開采量 36.90億 m3。

（2）在消耗和入海水量378億m3中，用水消耗量317億m3，占了84%，遠遠超過了40%公認的合理水平，非用水消耗量和入海水量均僅占7%，說明海河流域經(jīng)濟社會發(fā)展用水已嚴重擠占了生態(tài)用水。

（3）水量平衡分析表明，必須通過水資源規(guī)劃調(diào)整經(jīng)濟社會與生態(tài)的用水比例，保證有一定比例的水量用于生態(tài)，才能使流域生態(tài)得到改善和修復(fù)，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。