大樟溪流域可調(diào)水量分析

史世平 馮宇鵬

大樟溪流域可調(diào)水量分析

史世平 馮宇鵬

通過(guò)分析大樟溪流域水資源承載能力，在滿足本流域水平年生活、生產(chǎn)和生態(tài)用水條件下，以水資源可利用量和河道內(nèi)生態(tài)需水量為指標(biāo)，分析向流域外的可調(diào)水量。

大樟溪流域水資源可利用量河流生態(tài)需水量可調(diào)水量

大樟溪是閩江下游右岸最大支流，流域位于東經(jīng)118°06′～119°04′，北緯25°27′～26°05′，發(fā)源于福建省德化縣戴云山脈，德化縣南埕以上稱為浐溪，南埕以下始稱大樟溪。

大樟溪自西南向東北流經(jīng)德化縣、永泰縣和閩侯縣，于閩侯縣的江口村注入閩江。流域范圍涉及泉州市（德化縣）、三明市（尤溪縣）、莆田市（莆田市、仙游縣）和福州市（永泰縣、福清市和閩侯縣）共4個(gè)市7個(gè)縣。流域面積4 843 km2。

根據(jù)福州市的相關(guān)規(guī)劃，擬從大樟溪流域引水的區(qū)域包括福州大學(xué)城、平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)、倉(cāng)山組團(tuán)、青口工業(yè)區(qū)、瑯岐經(jīng)濟(jì)區(qū)等地區(qū)。根據(jù)大樟溪流域的特點(diǎn)，影響大樟溪流域可調(diào)水量的因素主要包括流域水資源量、水資源可利用量、人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的耗水量、河流生態(tài)需水量和擬建水庫(kù)規(guī)模等。本文擬就上述影響可調(diào)水量的主要因素進(jìn)行分析。

1 地表水資源量及可利用量

1.1 地表水資源量

地表水資源量是由降雨形成的河流、湖泊、山川等地表水體中可以逐年更新的動(dòng)態(tài)水量，用多年平均河川徑流量表示。

根據(jù)降雨條件和下墊面產(chǎn)流條件相似區(qū)的降雨徑流關(guān)系推求各分區(qū)的水資源量，并按水量平衡原理進(jìn)行平衡協(xié)調(diào)。1956—2008年系列，大樟溪流域地表水資源量為46.30億m3，折合年徑流深956.0 mm。

1.2 水資源可利用量

地表水資源可利用量是指在可預(yù)見(jiàn)的時(shí)期內(nèi)，統(tǒng)籌考慮生活、生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境用水，協(xié)調(diào)河道內(nèi)與河道外用水的基礎(chǔ)上，通過(guò)經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的措施，可供河道外一次性利用的最大水量。

根據(jù)大樟溪流域水資源的特點(diǎn)，采用扣除非汛期河道內(nèi)最小生態(tài)環(huán)境及生產(chǎn)需水，以及汛期難以控制利用的洪水量的方法估算流域地表水資源可利用量。按以上原則和方法計(jì)算得出大樟溪流域的水資源可利用率為28.5%，水資源可利用量為13.20億m3。

2 需水量預(yù)測(cè)

2.1 流域內(nèi)需水量預(yù)測(cè)

需水量分為生活需水量、工業(yè)需水量、農(nóng)業(yè)需水量和生態(tài)環(huán)境需水量。其中生活需水量包括城鎮(zhèn)生活需水量（含城市公共需水量）、農(nóng)村居民生活需水量；工業(yè)需水只包括一般工業(yè)需水量；農(nóng)業(yè)需水量包括農(nóng)田灌溉和林牧漁需水量；生態(tài)環(huán)境需水量為維持生態(tài)功能和生態(tài)環(huán)境建設(shè)所需的用水，包括河道內(nèi)環(huán)境需水量和河道外環(huán)境需水量。

2.1.1 河道外需水量預(yù)測(cè)

根據(jù)大樟溪流域水資源條件和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平，按照節(jié)水模式，進(jìn)行需水量預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)方法以定額法為主，輔以趨勢(shì)法等其他方法。

根據(jù)預(yù)測(cè)，大樟溪流域2030年總?cè)丝谶_(dá)到129.02萬(wàn)人，城市化率將達(dá)到65.98%，城鎮(zhèn)人口達(dá)到85.13萬(wàn)人；2030年工業(yè)增加值將達(dá)到639.08億元；2030水平年耕地面積維持2008年現(xiàn)狀，農(nóng)田設(shè)計(jì)灌溉面積有所增加，則2030年耕地面積3.30萬(wàn)hm2（49.43萬(wàn)畝），設(shè)計(jì)灌溉面積為2.70萬(wàn)hm2（40.54萬(wàn)畝）。2030年流域內(nèi)生活需水量1.03億m3、工業(yè)需水量3.08億m3、農(nóng)業(yè)需水量4.27億m3，需水量合計(jì)8.38億m3。

2.1.2 河道內(nèi)需水量預(yù)測(cè)

大樟溪流域水力資源開發(fā)以中小型水電站為主，其發(fā)電需水量可以與其他需水量結(jié)合，可不設(shè)專用發(fā)電水量，其他河道內(nèi)用水（如河谷林等）也無(wú)特殊要求，故河道內(nèi)需水量預(yù)測(cè)的重點(diǎn)為河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水。

根據(jù)目前對(duì)于河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量的研究現(xiàn)狀，在水工程規(guī)劃和設(shè)計(jì)的應(yīng)用中，將生態(tài)環(huán)境需水量分解為生態(tài)基流、河流生態(tài)需水量2個(gè)指標(biāo)進(jìn)行研究。

2.1.2.1 生態(tài)基流

生態(tài)基流是指為維持河床基本形態(tài)，防止河道斷流，避免河流水體生物群落遭受到無(wú)法恢復(fù)破壞的河道內(nèi)最小流量。

根據(jù)水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院水總環(huán)移[2010]248號(hào)“關(guān)于印發(fā)《水工程規(guī)劃設(shè)計(jì)生態(tài)指標(biāo)體系與應(yīng)用指導(dǎo)意見(jiàn)》的通知”，生態(tài)基流指標(biāo)表達(dá)方法有Tennant法、90%保證率法、近10年最枯月流量法、濕周法、7Q10法等。

根據(jù)大樟溪流域的實(shí)際情況，生態(tài)基流采用“Tennant法”（采用多年平均流量的10%）和“90%最小月平均流量法”進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算成果見(jiàn)表1。2種方法計(jì)算成果差別不大，采用“90%最小月平均流量法”計(jì)算成果。

2.1.2.2 河流生態(tài)需水量

表1 生態(tài)基流計(jì)算成果表m3/s

河流生態(tài)需水量需考慮：維持河道基本生態(tài)功能的最小需水量（包括防止河道斷流、維持河流自凈能力、河道沖沙輸沙以及維持河湖水生生物基本生存的水量）；維持連通河湖泊濕地生態(tài)功能的最小需水量（包括湖泊、沼澤地以及必要的地下水補(bǔ)給等需水量）；維系河口生態(tài)環(huán)境的最小需水量（包括沖淤補(bǔ)港、防潮壓咸及河口生物保護(hù)需水量等）；維持河道重要景觀的最小水量。以上各類需水量是重疊的，即一水多用。在上述各項(xiàng)需水量計(jì)算基礎(chǔ)上，逐月取外包值后再相加即為多年平均情況下的河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量。

根據(jù)以上生態(tài)目標(biāo)，參考Tennant法確定大樟溪河道生態(tài)需水量指標(biāo)，汛期平均流量不應(yīng)低于年平均流量80%，非汛期平均流量不應(yīng)低于年平均流量的30%，見(jiàn)表2。

2.2 流域外需水量預(yù)測(cè)

流域外需水量包括福州大學(xué)城、平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)、倉(cāng)山組團(tuán)、青口工業(yè)區(qū)和瑯岐經(jīng)濟(jì)區(qū)需水量，根據(jù)相關(guān)規(guī)劃成果分析采用。2030年流域外福州大學(xué)城需水量0.84億m3、平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)需水量1.89億m3、倉(cāng)山組團(tuán)需水量1.53億m3、青口工業(yè)區(qū)需水量0.54億m3、瑯岐經(jīng)濟(jì)區(qū)需水量2.84億m3，需水量合計(jì)7.64億m3。

表2 大樟溪流域河道內(nèi)生態(tài)需水量（年平均流量百分?jǐn)?shù)）%

3 水資源供需分析

大樟溪流域水資源供需分析的目的，是分析在滿足本流域水平年生活、生產(chǎn)和生態(tài)用水條件下，對(duì)福州市（福州大學(xué)城、平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)、倉(cāng)山組團(tuán)、青口工業(yè)區(qū)和瑯岐經(jīng)濟(jì)區(qū)）發(fā)展需水的承載能力，協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展用水與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的關(guān)系。

根據(jù)2030年需水預(yù)測(cè)成果，考慮水平年供水工程情況，以水資源分區(qū)為調(diào)節(jié)計(jì)算主體，按照自上游到下游，先支流后干流的順序，依次逐段進(jìn)行水量平衡計(jì)算。

大樟溪流域地表水資源量為46.30億m3，水資源可利用量為13.20億m3。2030年流域內(nèi)耗水量4.60億m3，上游龍門灘引水工程引水量為3.50億m3，則2030年最大可調(diào)水量為5.10億m3。

4 可調(diào)水量分析

大樟溪流域可調(diào)水量除與水資源量、流域內(nèi)工農(nóng)業(yè)需水、河流生態(tài)需水量有關(guān)外，還與調(diào)蓄工程規(guī)模有關(guān)。因?yàn)楦髡{(diào)入?yún)^(qū)的用水都屬于城市和工業(yè)用水，保證率為95%，因此，必須在大樟溪修建水庫(kù)，才可以實(shí)現(xiàn)保證供水?？紤]到水庫(kù)淹沒(méi)損失，調(diào)節(jié)水庫(kù)庫(kù)容不宜太大。

4.1 計(jì)算方案

根據(jù)福州市相關(guān)規(guī)劃，擬從大樟溪引水的地區(qū)包括福州大學(xué)城、平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)、倉(cāng)山組團(tuán)、青口工業(yè)區(qū)和瑯岐經(jīng)濟(jì)區(qū)。由于大樟溪水資源承載能力有限，按供水優(yōu)先次序制定調(diào)水方案，見(jiàn)表3。

4.2 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)2030水平年流域外各方案需水量，在滿足大樟溪本流域供水的前提下，在大樟溪干流選擇合適位置新建水庫(kù)，加大流域的調(diào)蓄能力，流域外各方案需水都能基本滿足。在滿足流域外供水任務(wù)后，大樟溪流域下泄水量、調(diào)蓄水庫(kù)規(guī)模情況見(jiàn)表4。

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