無錫市進(jìn)出水量不平衡量影響因素分析

陳 娟，尤征懿，朱前維

(江蘇省水文水資源勘測局無錫分局，江蘇 無錫 214023)

水資源公報(bào)是推進(jìn)水資源統(tǒng)一規(guī)劃和強(qiáng)化水資源管理的一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性工作，是加強(qiáng)水資源管理和實(shí)行水資源優(yōu)化配置調(diào)度的重要依據(jù)，已成為政府宏觀決策的科學(xué)依據(jù)，成為展示水文服務(wù)水平的窗口。水資源公報(bào)的編制為水資源管理提供了有力的技術(shù)支撐，公報(bào)編制的精度直接影響了水資源規(guī)劃和管理工作，無錫市自1999年編制無錫市水資源公報(bào)以來，水量平衡誤差越來越大，因此開展水量平衡分析查找誤差原因，對(duì)提高水資源公報(bào)編制精度意義重大[1]。

1 區(qū)域概況

無錫市地處長江三角洲江湖間的走廊地帶，位于江蘇省東南部，滬寧鐵路中段，東臨蘇州，南瀕太湖，西接常州，北枕長江，有江陰長江大橋與靖江市相連。無錫地形以平原為主，全市總面積4 627 km2，其中水域面積為941 km2，總?cè)丝诩s655萬。無錫屬亞熱帶季風(fēng)海洋性氣候，常年主導(dǎo)風(fēng)為東南風(fēng)，四季變化分明，氣候溫和濕潤，雨量充沛，無霜期長，熱量豐富。全市多年年平均降水量約1 156 mm。降水量年內(nèi)分布不均，年際變化不均，空間分布存在差異，總體呈南多、北少態(tài)勢。地表徑流的年內(nèi)分配與降雨相對(duì)應(yīng)，春夏兩季多，冬季少。

2 進(jìn)出水量及水量平衡計(jì)算

無錫市區(qū)地處太湖流域中部，長江、太湖是本市水資源的主要補(bǔ)給源，大運(yùn)河橫貫市區(qū)，承接西部常州方向的來水；東部“引江濟(jì)太”工程由常熟水利樞紐通過望虞河將長江水引入太湖，部分水量通過與望虞河聯(lián)通的錫北運(yùn)河、九里河、伯瀆港等大小河道進(jìn)入市區(qū)；北部江陰市沿江口門均已建閘控制，未來規(guī)劃將通過新溝河等工程向無錫市區(qū)引水；南部通過梁溪河、直湖港、罵蠡港等河道與太湖交換水量；宜興地區(qū)接西部宜溧山區(qū)的來水后，通過南溪河、北溪河等河道排入太湖，太湖高水時(shí)則反向倒灌。無錫市進(jìn)出水量計(jì)算主要是通過布設(shè)錫澄東西線巡測來控制無錫市出入境水量，錫澄西線位于在錫澄運(yùn)河西側(cè)，控制上游常州方向進(jìn)入錫澄地區(qū)的來水。錫澄東線(又名望虞河西線)沿望虞河的西側(cè)，控制錫澄地區(qū)向東排水量。東、西線之間，北部有沿江小閘巡測線控制長江進(jìn)出錫澄地區(qū)的水量。南部有環(huán)太湖巡測線控制錫澄地區(qū)進(jìn)出太湖的水量。

水量平衡計(jì)算公式為

ΔE=W入+W1+W2+R+V1-W出-W耗-V2

(1)

式中：ΔE為不平衡量，W入為無錫入境水量，W1為取長江水量，W2為取太湖水量，R為本地水資源量，W出為無錫出境水量，W耗為工農(nóng)業(yè)及生活生態(tài)取用水量實(shí)際消耗量，V1、V2為河槽年初、年末蓄量，均為億m3。

3 無錫市歷年進(jìn)出水量變化情況

無錫市歷年進(jìn)出水量統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 無錫市歷年進(jìn)出水量統(tǒng)計(jì)

(續(xù)表1)

2005—2016年無錫市進(jìn)出水量變化見圖1。

圖1 無錫市歷年進(jìn)出水量與降水量

從表1、圖1中可以看出，無錫市出入境水量差值逐年加大，除2008年入境水量大于出境水量外，其余年份出境水量均大于入境水量，不平衡量最小為0.1億m3，至2016年不平衡量最大已達(dá)21.0億m3。

4 進(jìn)出水量不平衡量的影響因素

對(duì)無錫市近10年進(jìn)出水量計(jì)算成果分析，不平衡量產(chǎn)生的主要原因?yàn)橐韵聨讉€(gè)方面。

4.1 地表徑流計(jì)算誤差

(1)下墊面變化對(duì)地表徑流的影響

下墊面變化對(duì)產(chǎn)流計(jì)算影響較大，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，無錫市土地利用也發(fā)生了巨大的變化，城市耕地面積逐步減少，水田、旱地快速減少，不透水面積迅速增加。無錫市歷年耕地面積變化曲線見圖2。

圖2 無錫市歷年耕地面積變化曲線

根據(jù)圖2可知，無錫市2000—2006年，耕地面積大幅下降，2006—2014年耕地面積呈平緩趨勢，2014年至今耕地面積又迅速下降，土地利用情況、覆被情況也發(fā)生了較大的變化，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，無錫農(nóng)作物耕種更多的已向種植經(jīng)濟(jì)作物轉(zhuǎn)變，蔬菜大棚大量使用。2000年以后，無錫房地產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，建設(shè)用地猛增。

城市區(qū)域原有的植被綠地等可以對(duì)雨洪徑流量進(jìn)行吸收、滲透，城市地表對(duì)雨洪徑流的自然下滲大大減弱，城市降雨大部分形成了地表徑流；硬化地面的急速增加，致使地表的粗糙率減小、徑流入滲量較少，降雨后地面匯流時(shí)間縮短[2]。土地利用和覆被變化改變了降雨下滲量及地面徑流匯流速度, 對(duì)產(chǎn)匯流特性產(chǎn)生了影響，導(dǎo)致實(shí)際徑流量遠(yuǎn)大于計(jì)算值。

(2)水文代表站及計(jì)算參數(shù)的選擇對(duì)地表徑流量的影響

降雨站點(diǎn)及蒸發(fā)站的選定也直接影響了地表水資源量的計(jì)算成果，舊的地表水計(jì)算公式無法完全匹配下墊面發(fā)生巨大變化的狀況，應(yīng)研究新的形勢下降雨徑流關(guān)系和產(chǎn)流模式，制定符合實(shí)際情況的參數(shù)并選用合理的水文代表站點(diǎn)。

4.2 水利工程對(duì)徑流量的影響

2003年起無錫市為滿足防洪需求，率先開始實(shí)施運(yùn)東片城市防洪工程建設(shè)，至2008年底城市防洪大包圍全面建成[3]，利用水利工程設(shè)施，在未降雨時(shí)提前降低了城區(qū)內(nèi)部河道水位，縮短了產(chǎn)流時(shí)間，增加了徑流系數(shù)，使得徑流量加大。沿湖沿江很多口門建有閘門控制，雖然無錫制定了控制閘門運(yùn)行規(guī)定，但有時(shí)調(diào)水工程的運(yùn)行沒有按規(guī)定進(jìn)行，造成部分水量未被掌握，從而造成水量的不平衡。

4.3 進(jìn)出水量巡測測量誤差

目前無錫錫澄東西巡測線段全年巡測約20次左右，基本按非汛期每月1次、汛期每月2～3次安排測次。由于巡測路線較長，沿巡測線水流條件不一致，基點(diǎn)站不能完全代表巡測線流量變化情況。錫澄東線北國大橋段臨近長江，受沿江閘門潮汐漲落自引長江水影響，基點(diǎn)站和巡測段總流量關(guān)系較為散亂。錫澄西線因受梅梁湖、大渲河泵站調(diào)水引流頂托影響嚴(yán)重，沙灘橋至新造橋之間的巡測段無合適的基點(diǎn)站。

環(huán)太湖巡測線浯溪橋段以浯溪橋?yàn)榛c(diǎn)站，城東港橋段以城東港橋?yàn)榛c(diǎn)站每天測量，利用基點(diǎn)站流量與巡測線段每次巡測的總流量推算該段的逐日流量，沿湖小閘段以吳塘門套閘至四河港閘16個(gè)口門單站實(shí)測流量計(jì)算總流量。另外有大港橋、直湖港閘等7個(gè)單站。

由于大部分河道流速受降雨影響較大，降雨初期就產(chǎn)流，降雨結(jié)束，流速就減小直至滯留，巡測時(shí)不可能每次都做到降雨就測流。

4.4 工農(nóng)業(yè)用水量統(tǒng)計(jì)不全

目前無錫市總用水量統(tǒng)計(jì)中農(nóng)業(yè)灌溉用水因不好直接計(jì)量，是根據(jù)無錫市典型農(nóng)業(yè)灌溉點(diǎn)實(shí)測面積用水?dāng)?shù)據(jù)推算而得，樣本代表性不夠，使得實(shí)際農(nóng)業(yè)灌溉用水與之有一定差異，工業(yè)用水統(tǒng)計(jì)不完全，對(duì)取水用戶的監(jiān)測還不夠完善，還有很多取水用戶沒有計(jì)量。

5 對(duì)策與措施

5.1 提高地表徑流計(jì)算精度

無錫城市化發(fā)展帶來的土地利用變化一定程度上影響了徑流計(jì)算，利用先進(jìn)的遙感技術(shù)對(duì)遙感圖像進(jìn)行解譯，獲知無錫市土地實(shí)際利用情況，以便及時(shí)調(diào)整地表水資源計(jì)算中各類土地面積，及時(shí)調(diào)整參數(shù)，可以建立徑流系數(shù)與下墊面情況的相關(guān)關(guān)系，提高地表徑流的計(jì)算精度。對(duì)雨量站點(diǎn)布設(shè)合理考慮行政區(qū)域邊界，以便提高對(duì)區(qū)縣水資源量的計(jì)算精度。

5.2 提高測量精度

全面掌握無錫市出入境水量是水量平衡計(jì)算及水資源合理配置的核心，建議合理布設(shè)巡測斷面，對(duì)目前采用的巡測基點(diǎn)站斷面能夠建立自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，對(duì)其他巡測斷面應(yīng)該加大巡測頻次，推進(jìn)現(xiàn)代化測流方式，引進(jìn)先進(jìn)的測流設(shè)備，如ADCP(聲學(xué)多普勒剖面流速儀)[4]，保證原始資料的精度，最大程度減少測量帶來的誤差。

5.3 合理調(diào)整水利工程調(diào)度方案

沿江沿湖大部分進(jìn)出口門均已建立閘門控制，但閘門的啟閉狀態(tài)與規(guī)劃中的調(diào)度原則有所不同，建議水行政主管部門嚴(yán)格管控，制定合理的口門調(diào)度方案，并及時(shí)通知水文巡測部門，便于精準(zhǔn)監(jiān)測進(jìn)出口門實(shí)際水量。

5.4 摸清工農(nóng)業(yè)取用水情況，加強(qiáng)用水總量統(tǒng)計(jì)工作

用水量統(tǒng)計(jì)工作是水資源管理的一項(xiàng)重要工作，改進(jìn)用水總量統(tǒng)計(jì)方法和方式，強(qiáng)化取用水計(jì)量和監(jiān)控，建立健全水資源監(jiān)控制度，對(duì)用水戶加強(qiáng)取水監(jiān)測，嚴(yán)格執(zhí)行取水許可制度，層層部署開展取水集中監(jiān)督檢查工作，考核取用水戶年度取用水計(jì)劃執(zhí)行情況，開展用水審計(jì)試點(diǎn)工作，健全用水計(jì)量體系，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測，全面掌握水資源的取、用、耗、排第一手資料，提高用水量統(tǒng)計(jì)的科學(xué)性、準(zhǔn)確性。

開展對(duì)歷年取用水資料復(fù)核工作，根據(jù)歷年用水量變化的趨勢及其人口變化資料，核定國內(nèi)萬元生產(chǎn)總值用水量及工業(yè)增加值用水量等用水指標(biāo)，復(fù)核用水量的合理性。對(duì)農(nóng)業(yè)用水量的統(tǒng)計(jì)，通過分析農(nóng)田灌溉用水量變化趨勢與實(shí)際灌溉面積變化的情況，以及畝均農(nóng)田灌溉用水量和降水量之間的關(guān)系來復(fù)核農(nóng)田灌溉用水量的合理性。探索農(nóng)業(yè)用水計(jì)量方式，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)取水的監(jiān)督管理，增加和完善基礎(chǔ)用水資料。

5.5 完善用水消耗量的計(jì)算方法

目前，無錫市水資源公報(bào)中用水消耗量估算是利用耗水率來推算用水消耗量的，耗水率采用全省統(tǒng)一數(shù)據(jù)，建議對(duì)無錫市開展行業(yè)耗水率測算工作，為用水消耗量的估算提高精度。

6 結(jié) 語

通過對(duì)無錫市歷年來水量出水量資料，分析進(jìn)出水量不平衡量產(chǎn)生的因素，并提出解決的對(duì)策和措施。結(jié)果表明，下墊面變化、巡測誤差、工農(nóng)業(yè)用水量統(tǒng)計(jì)、水利工程調(diào)度是直接影響出入境水量的不平衡量的主要因素。

提高無錫市出入境水量計(jì)算精度為無錫市水資源的科學(xué)開發(fā)、高效利用、合理配置提供了參考依據(jù)?？茖W(xué)制定總量控制方案，實(shí)施更嚴(yán)格的水資源管理，確保無錫市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)劃以及城市總體規(guī)劃的編制、重大建設(shè)項(xiàng)目的布局與水資源現(xiàn)狀相匹配。