大凌河流域地表水可利用量計算分析

趙麗麗

(遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110006)

1 流域概況

大凌河是遼寧省西部最大的河流，上游分為南北兩支，分別發(fā)源于遼寧省建昌縣水泉溝和河北省平泉縣泉子溝，兩支于遼寧省喀左縣大城子鎮(zhèn)東南匯合后，先后流經(jīng)朝陽、北票、義縣、凌海等市縣，于盤錦市與凌海市交界處注入渤海。全流域面積23235km2，其中在遼寧省境內(nèi)面積為20223km2，占全流域面積的87%。大凌河主要支流有第二牤牛河、老虎山河、涼水河、牤牛河及細河等。流域內(nèi)自上而下建有宮山咀、閻王鼻子、白石等3座大型水庫。

大凌河是跨省河流，包括遼寧省內(nèi)葫蘆島、朝陽、阜新、錦州和盤錦5個地級市所轄的13個縣(市、區(qū))及內(nèi)蒙古通遼、赤峰、河北省承德市部分地區(qū)，其中流域內(nèi)有2個地級城市，分別為朝陽和阜新。大凌河流域水資源總量為15.36億m3，其中地表水資源量為14.51億m3，地下水資源量為5.65億m3，地表水與地下水重復(fù)量4.80億m3，地下水可開采量1.65億m3。從2014—2016年供水量情況分析，流域內(nèi)平均供水量9.43億m3，水資源開發(fā)利用率為61.4%，開發(fā)利用程度較高。

2 地表水可利用量分析

2.1 計算方法

結(jié)合水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院《全國水資源調(diào)查評價技術(shù)細則》，通過長系列調(diào)節(jié)計算直接計算水資源可利用量。具體步驟如下：

(1)以各控制斷面的基本河道內(nèi)生態(tài)需水量為基礎(chǔ)，對流域進行長系列調(diào)節(jié)計算，在基本實現(xiàn)棄水最小化和缺水最小化的前提下，得出各水庫及控制斷面汛期不可利用洪水和供水工程棄水(即不可利用水量)。

(2)從調(diào)節(jié)計算結(jié)果中直接摘取水庫及控制斷面的多年平均、75%和90%頻率下的河道生態(tài)環(huán)境供水量，分別與河道內(nèi)的基本或目標(biāo)生態(tài)需水量進行比較分析，取其大者為最終采用河道內(nèi)生態(tài)需水量成果。

(3)遵循回歸水、廢污水、再生水等水量不計入地表水資源可利用量的原則，采用倒算法對各水庫及控制斷面進行成果計算，即多年平均地表水水資源量扣除河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量和不可利用水量，得出多年平均地表水資源可利用量。計算公式如下：

W地表水資源可利用量=W地表水資源量-W河道內(nèi)生態(tài)需水量-

W不可利用水量

地表水資源可利用量計算的關(guān)鍵是如何確定河道內(nèi)最小生態(tài)環(huán)境需水量和汛期難以利用的洪水量。本次河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水主要采用水文學(xué)法計算。汛期難以利用的洪水量根據(jù)流域最下游控制節(jié)點以上的工程調(diào)蓄能力和耗用程度綜合分析確定。

2.2 河道內(nèi)生態(tài)需水量

大凌河流域河道內(nèi)生態(tài)需水?dāng)嗝嬗谐?、義縣、凌海、宮山咀水庫、閻王鼻子水庫和白石水庫等6個斷面。以1980—2016年系列天然徑流量為基礎(chǔ)，采用水文學(xué)法，分冰凍期、汛期和非汛期分別計算生態(tài)需水量，見表1。

(1)冰凍期(1—3月和12月)

采用生態(tài)基流，即年內(nèi)需水過程的最低值。以斷面長系列的天然月平均流量為基礎(chǔ)，采用QP法(P取90%或95%，即90%或95%保證率下的最枯月平均流量)計算斷面基本生態(tài)需水量。

(2)汛期(6—9月)

根據(jù)《全國水資源調(diào)查評價技術(shù)細則》和《第三次全國水資源調(diào)查評價水資源可利用量》相關(guān)計算要求中，確定大凌河流域的目標(biāo)生態(tài)需水計算比例為30%，即汛期各月生態(tài)流量為多年平均徑流量的30%。

(3)非汛期(4—5月、10—11月)

考慮我省降雨分配極其不均勻，非汛期天然來水量小，因此非汛期各月生態(tài)流量采用多年平均徑流量的20%。

表1 大凌河流域河道內(nèi)各斷面生態(tài)需水表 單位：萬m3

2.3 不可利用水量

不可利用水量受流域需水和工程調(diào)蓄能力影響，河道外生活、生產(chǎn)及生態(tài)用水需求以第二次水資源評價1956—2000年社會經(jīng)濟各部門供、用水資料為基礎(chǔ)，對2001—2016年社會經(jīng)濟各部門供、用水進行插補匯總，分析60余年來(尤其是近16年)大凌河流域供水變化趨勢及用水結(jié)構(gòu)特點，結(jié)合國民經(jīng)濟社會發(fā)展各部門的相關(guān)發(fā)展指標(biāo)，合理確定可預(yù)見時期內(nèi)的大凌河流域河道外生活、生產(chǎn)及生態(tài)用水需求?？深A(yù)見時期內(nèi)大凌河流域地表總需水量12.64億m3，其中省內(nèi)需水11.60億m3，省外需水1.04億m3，見表2。

表2 可預(yù)見時期內(nèi)河道外需水表 單位：萬m3

不可利用水量主要指汛期不可利用洪水和供水工程棄水，用天然徑流直接扣除生態(tài)環(huán)境需水量作為水源，通過供需分析計算，得出控制各節(jié)點汛期不可利用洪水及工程棄水。經(jīng)分析后，大凌河流域各控制斷面不可利用量，見表3。

表3 各控制斷面不可利用量表 單位：萬m3

2.4 地表水可利用量計算分析成果

大凌河流域1980—2016年多年平均地表水徑流量12.97億m3，其中省內(nèi)徑流量11.96億m3。經(jīng)過長系列調(diào)節(jié)計算后，整個流域可供出水量10.35億m3(包含回歸水利用量)，流域缺水1.65億m3，最終河口斷面入海水量3.95億m3，見表4。

表4 大凌河流域各斷面地表水可利用分析計算表

根據(jù)大凌河流域平衡計算結(jié)果，采用倒算的方法，利用資源量減掉河道內(nèi)生態(tài)需水量和不可利用水量。大凌河流域地多年平均地表水資源量12.97億m3，75%保證率下的地表水資源量7.63億m3，90%保證率下的地表水資源量5.41億m3，最終為大凌河流域遼寧省境內(nèi)四級區(qū)多年平均地表水可利用量為9.61億m3，地表水資源可利用率74.1%；凌海斷面多年平均地表水可利用量為9.90億m3，地表水資源可利用率76.3%。

3 合理性分析

3.1 大凌河流域地表水可利用量合理性分析

大凌河流域遼寧省境內(nèi)地表水資源量11.96億m3，河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境用水2.24億m3，不可利用量0.11億m3，地表水資源可利用量9.61億m3，地表水資源可利用率80%。

表5 凌海斷面地表水可利用量成果對比表

大凌河流域成果分析比較如圖1所示，從圖1可以看出，本次分析計算的可利用量成果與《大凌河流域水量分配方案》中的分配水量一致；自2000年以后隨著閻王鼻子水庫和白石水庫先后下閘蓄水，將流域內(nèi)不可利用水量存蓄起來，起到了很大的興利作用，地表水可利用率大幅提高；在流域平衡計算時朝陽、義縣、凌海斷面下泄水量，河道內(nèi)生態(tài)需水基本可以滿足，而且考慮了最大程度滿足各用水戶的用水需求，符合《全國水資源調(diào)查評價技術(shù)細則》對地表水可利用量分析計算的要求，大凌河流域地表水可利用量較為合理。

圖1 大凌河流域成果分析比較圖

3.2 典型斷面地表水可利用量合理性分析

凌海斷面位于大凌河流域，從表5和圖2中可以看出，對照兩次成果，地表水資源量減少明顯，生態(tài)需水基本保持一致，不可利用洪水本次較二次評價時減少幅度較大。主要原因為，首先自2000年以后流域徑流量相對偏少，并且閻王鼻子水庫和白石水庫兩座大型水庫先后下閘蓄水，將流域內(nèi)不可利用水量存蓄起來，起到了很大的興利作用，也解決了流域內(nèi)缺水的問題，因此不可利用洪水減少是合理的；其次，地表水可利用率提高了20.3個百分點，在宮山咀、閻王鼻子和白石大型水庫供水的保證下，地表水可利用量基本一致，而且在流域平衡時考慮了最大程度滿足各用水戶的用水需求，因此地表水可利用量較為合理；再者，本次計算分析成果滿足《大凌河流域水量分配方案》中的分配水量要求。綜上所述，本次計算成果合理可靠。

圖2 凌海斷面成果分析比較圖

4 結(jié)論

(1)大凌河流域第三次水資源評價水資源量成果較第二次水資源評價時減少了4.94億m3，生態(tài)需水基本保持一致，自2000年以后閻王鼻子水庫和白石水庫兩座大型水庫先后下閘蓄水，將流域內(nèi)不可利用水量存蓄起來，不可利用洪水本次較二次評價時減少幅度較大，地表水可利用量基本維持在10億m3左右。

(2)根據(jù)近年來大凌河流域地表水實際利用情況，地表水最大供水量為9.39億m3，發(fā)生在2014年，此次分析大凌河流域省內(nèi)地表水可利用量為9.61億m3，滿足流域供水要求。