湖北省典型流域地表水資源可利用量分析研究

皮向東，胡順華，熊 莎，程 遜

（1.湖北省水文水資源應(yīng)急監(jiān)測中心，430070，武漢；2.湖北省水情教育中心，430071，武漢；3.湖北省水文水資源局，430071，武漢）

一、地表水資源可利用量的概念

地表水資源可利用量目前在國內(nèi)外尚未形成統(tǒng)一的概念。 雷志棟等提出地表水資源可利用量是在經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行、生態(tài)環(huán)境容許條件下，以各種措施控制利用不重復(fù)的一次性水量， 是供用水耗損的次量指標(biāo)。 賈紹鳳等指出地表水資源可利用量是在滿足一定生態(tài)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)的生態(tài)需水前提下，在具備一定經(jīng)濟(jì)和技術(shù)水平的條件下，考慮水權(quán)保證的、在地表水資源量中可以被用于當(dāng)?shù)貎粝暮蜕a(chǎn)生活的水量。 《水資源調(diào)查評價導(dǎo)則》中對地表水資源可利用量的定義為： 在可預(yù)見期內(nèi)，通過經(jīng)濟(jì)合理和技術(shù)可行的手段，統(tǒng)籌考慮河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境和其他用水條件，在流域地表水資源量中，可供河道外生活、生產(chǎn)及生態(tài)用水的一次性最大水量。

國際學(xué)術(shù)界也有關(guān)于地表水資源可利用量的探討，如Upali Amarasinghe 認(rèn)為，通過各種物理和經(jīng)濟(jì)方式可以被首次使用和下游再次重復(fù)利用的水資源即為地表水資源可利用量。

二、計算方法

1.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前水資源研究領(lǐng)域?qū)Φ乇硭Y源可利用量尚無統(tǒng)一計算方法。 劉作榮探討了區(qū)域地表水資源可利用量的多種不同計算方法。 龔建新根據(jù)區(qū)域徑流深等值線圖量算求得不可能被利用水量，并采用不同方法計算生態(tài)需水量，最終得到烏魯木齊市地表水資源可利用量。 金新芽等提出“斬頭去尾”水資源可利用量分析法，為流域水量分配及確權(quán)登記提供了供水量計算依據(jù)。 董穎等采用折損法求得陜北地區(qū)水資源可利用總量。 謝蕾采用選取兩種不同計算項的折損法計算新疆白楊河流域地表水資源量成果并通過對比分析，對流域用水總量指標(biāo)的確定提出建議。 燕華云結(jié)合湟水流域特征， 采用不同方法如經(jīng)驗法、分項估算法、切割法等計算河道內(nèi)生態(tài)需水量、汛期棄水量，定量分析了流域內(nèi)水資源可利用量。林青森通過研究沿海缺水地區(qū)水資源可利用量，認(rèn)為水質(zhì)不達(dá)標(biāo)水量和汛期棄水量是地表水資源可利用量最應(yīng)該考慮的因素。國外學(xué)者也積極探討地表水資源可利用量的分析計算方法，如基于優(yōu)先水權(quán)制度的WAM 模型以及綜合考慮水的質(zhì)與量的水資源可利用量AI 指數(shù)法。

2.本文計算方法

本文基于典型流域水資源時空分布特性，采用倒算法確定多年平均水資源可利用量，即依據(jù)典型流域多年平均地表水資源量，扣減非汛期河道內(nèi)的各項生產(chǎn)用水和生態(tài)環(huán)境需水，以及汛期無法控制利用的洪水量,余下可供河道外用水戶利用的水量即為地表水資源可利用量。

三、典型流域的確定和選取

1.流域選取原則

①重要性： 選取湖北省開發(fā)利用程度較高、生態(tài)問題比較突出的流域，結(jié)合流域?qū)嶋H需求進(jìn)行分析研究。

②代表性：選取能反映湖北省地域特征的典型流域，并且其在省內(nèi)具有一定的普遍性。

③差異性：選取能反映不同流域因地形、地理位置等變化而有差別的多個流域進(jìn)行計算分析。

④可獲取性：選取具有長系列水文觀測資料的流域，計算所需數(shù)據(jù)易獲得且可靠，便于分析計算。

2.典型流域介紹

本文選取湖北省的清江、 陸水、倒水、舉水、巴水、浠水6 個典型流域進(jìn)行研究。 這些流域水資源較豐富，均分布有集中式飲用水水源地，與當(dāng)?shù)厝罕娚a(chǎn)、生活密切相關(guān)。

清江發(fā)源于湖北利川汪營鎮(zhèn)清江村,流經(jīng)利川市、恩施市、宣恩縣、建始縣、巴東縣、長陽縣、宜都市，河長423km，流域面積達(dá)1.7 萬km2。

陸水源于幕阜山北麓通城縣麥?zhǔn)墟?zhèn)國營黃龍林場，流經(jīng)湖北通城縣、崇陽縣、赤壁市、嘉魚縣，河長187 km，流域面積3 847 km2。

倒水源于河南省新縣新集鎮(zhèn)白果樹村，流經(jīng)河南新縣，湖北紅安縣、武漢新洲區(qū)，河長162 km，流域面積1 793 km2。

舉水源于湖北省麻城市福田河鎮(zhèn)純陽山村，流經(jīng)麻城市、新洲區(qū)、團(tuán)風(fēng)縣，河長165 km，流域面積4 059 km2。

巴水源于麻城李峰山，經(jīng)浠水縣巴河鎮(zhèn)注入長江，河長148 km，流域面積3 697 km2。

浠水源于英山桃花沖，流經(jīng)英山縣、羅田縣、浠水縣，河長162 km，流域面積2 499 km2。

四、流域地表水資源可利用量估算

1.河道內(nèi)需水量估算

河道內(nèi)需水量包含河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量和河道內(nèi)生產(chǎn)需水量。

（1）河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量

河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量主要包括： 維持河道各項基本功能的需水量、通河湖泊沼澤濕地需水量、河口生態(tài)環(huán)境需水量。

湖北省典型流域采用TENNANT法計算，以年平均流量的30%作為河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量。 以清江流域為例， 清江流域多年平均年徑流量為150.44 億m3，年平均流量為477.0 m3/s，生態(tài)流量為143.1 m3/s，枯季（1—3月、10—12 月共182 天） 生態(tài)需水量為22.5 億m3。

（2）河道內(nèi)生產(chǎn)需水量

河道內(nèi)生產(chǎn)需水量主要包括水力發(fā)電、航運、水產(chǎn)養(yǎng)殖等生產(chǎn)活動用水量。 河道內(nèi)生產(chǎn)需水基本不消耗水量,一水“多用”,但河道內(nèi)需預(yù)留足夠的水量來滿足生產(chǎn)活動需要。

表1 湖北省典型流域河道內(nèi)需水量計算成果

（3）河道內(nèi)總需水量

河道內(nèi)總需水量是在滿足上述河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量及河道內(nèi)生產(chǎn)需水量的條件下,逐月取外包值，全年各月之和即為多年平均情況下的河道內(nèi)總需水量，計算成果見表1。

2.汛期難于控制利用洪水量分析計算

汛期難于控制利用洪水量是依據(jù)河流控制站汛期的天然徑流量，減去流域調(diào)蓄和耗用水量的最大值,剩余水量即為汛期難于控制利用洪水量，其計算方法與步驟如下：

①汛期時段確定。

②汛期調(diào)蓄和耗用水量的最大值Wm。

以流域近10 年調(diào)蓄和耗用水量的最大值作為汛期最大用水消耗量。

③汛期難于控制利用下泄洪水量W泄計算。

④控制站汛期天然徑流系列資料W天扣除Wm，推求逐年汛期難于控制利用洪水量W泄，并計算其多年均值。

式中，W泄指多年平均汛期難于控制利用洪水量；Wi天指第i 年汛期天然徑流量；Wm指汛期調(diào)蓄及用水消耗量的最大值；n 指年數(shù)。

3.地表水資源可利用量估算

多年平均地表水資源量扣減掉非汛期河道內(nèi)需水量外包值，再減掉汛期難于控制利用洪水量多年均值，即為流域多年平均地表水資源可利用量。 計算公式如下：式中， 河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量為年值。 所選典型流域汛期河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量、生產(chǎn)需水量與下泄的洪水量相互兼容，故而汛期不考慮河道內(nèi)生態(tài)及生產(chǎn)需水量。

表2 湖北省典型流域地表水資源可利用量

按照上文的計算原則與方法，對清江、陸水、倒水、舉水、巴水和浠水進(jìn)行了地表水資源可利用量的分析計算，計算結(jié)果如表2 所示。

五、結(jié) 論

分析比較湖北省上述各流域蓄水工程狀況和用水消耗狀況，一般而言，蓄水工程建設(shè)較多、用水消耗量較大的流域，其水資源可開發(fā)利用率也相對較高， 如浠水流域、 陸水流域。 上述計算結(jié)果基本反映了這樣的規(guī)律。

本文計算了湖北省典型流域地表水資源可利用量，成果較為合理，但未考慮河流水質(zhì)、水權(quán)等因素，因此后續(xù)還需研究基于水質(zhì)、 水權(quán)的地表水資源量計算方法。