供水能力相關(guān)概念及計(jì)算方法辨析

游進(jìn)軍，林鵬飛，蔣云鐘,付 敏

(中國(guó)水利水電科學(xué)研究院流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100038)

供水能力是一個(gè)常用的水利術(shù)語(yǔ)，對(duì)于區(qū)域水資源開(kāi)發(fā)狀況評(píng)估、供需形勢(shì)分析以及相關(guān)決策具有重要意義。供水能力能夠反映區(qū)域水資源開(kāi)發(fā)情勢(shì)，是確定水利工程規(guī)劃建設(shè)方案的重要參考，體現(xiàn)了水利服務(wù)民生、支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的能力，也是水利供給側(cè)改革的主要成效指標(biāo)[1]。供水能力分析是水資源中長(zhǎng)期規(guī)劃重要工作，也是水資源開(kāi)發(fā)利用和配置體系的重要內(nèi)容。從水利統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，全國(guó)層面以及大多數(shù)地區(qū)統(tǒng)計(jì)的供水能力均高于實(shí)際供用水量，該結(jié)果與當(dāng)前供需形勢(shì)和缺水現(xiàn)狀存在矛盾，使得水源工程規(guī)劃建設(shè)的必要性受到質(zhì)疑。造成該現(xiàn)象的主要原因是缺乏對(duì)供水能力的科學(xué)認(rèn)識(shí)和統(tǒng)計(jì)[2]。隨著生態(tài)文明理念的深入和最嚴(yán)格水資源管理制度的全面推行，我國(guó)水資源供需形勢(shì)出現(xiàn)了明顯變化，對(duì)供水能力的科學(xué)客觀評(píng)價(jià)提出了更高要求。因此，明晰供水能力相關(guān)概念，對(duì)提高水資源管理以及水利工程規(guī)劃工作具有重要意義。

1 供水能力相關(guān)概念

供水能力概念提出較早，其中文含義淺顯易懂，專業(yè)和非專業(yè)領(lǐng)域均廣泛引用。文獻(xiàn)檢索表明，雖然大量文獻(xiàn)和報(bào)告中使用供水能力這一概念，并延伸使用工程供水能力、區(qū)域供水能力、現(xiàn)狀和規(guī)劃供水能力等術(shù)語(yǔ)，然而很少有人專門針對(duì)供水能力的定義進(jìn)行深入探討。

GB/T 50095—2014《水文基本術(shù)語(yǔ)和符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)》將供水能力定義為“利用供水工程設(shè)施，對(duì)水量進(jìn)行存儲(chǔ)、調(diào)節(jié)、處理、傳輸，可以向用水戶分配的具有一定保證程度的最大供水量”。GB/T 30943—2014《水資源術(shù)語(yǔ)》沿用了該定義，《中國(guó)資源科學(xué)百科全書》水資源科學(xué)分冊(cè)的定義基本相同。該定義的要點(diǎn)是供水能力應(yīng)針對(duì)工程分析，其次是滿足一定保證程度向用水戶分配的能力，第三是滿足要求的最大供水量，較為準(zhǔn)確的總結(jié)了工程供水能力分析要求。

然而，工程供水能力不能準(zhǔn)確表達(dá)區(qū)域的供水安全狀況，實(shí)際工作中區(qū)域整體供水能力對(duì)于決策更為重要。《全國(guó)水資源綜合規(guī)劃技術(shù)細(xì)則》提出了區(qū)域供水能力的概念，將其定義為“區(qū)域內(nèi)所有供水工程組成的供水系統(tǒng)，依據(jù)系統(tǒng)來(lái)水條件、工程狀況、需水要求及相應(yīng)的運(yùn)用調(diào)度方式和規(guī)則，提供不同用戶、不同保證率的供水量”，并區(qū)分了現(xiàn)狀和規(guī)劃供水能力。現(xiàn)狀供水能力是指現(xiàn)狀條件下相應(yīng)供水保證率的供水量。規(guī)劃新增供水能力是考慮地表、地下水和其他可能的供水工程的變化，與現(xiàn)狀條件相比對(duì)應(yīng)保證率能提高的供水量。該技術(shù)大綱以規(guī)劃為目標(biāo)突出了區(qū)域供水能力的概念，以及不同用戶和保證率要求的影響，說(shuō)明供水能力的概念具有一定的彈性，表征了不同條件下的供水量。目前無(wú)論技術(shù)管理人員還是研究人員，對(duì)供水能力的基本含義和相關(guān)要素都有一定共識(shí)，但對(duì)其概念缺乏深入理解且缺乏相對(duì)統(tǒng)一規(guī)范的計(jì)算方法，導(dǎo)致具體分析應(yīng)用中存在各種爭(zhēng)議。

由于供水能力對(duì)水利規(guī)劃管理工作和供需分析的重要性，部分研究對(duì)其含義和計(jì)算要求進(jìn)行了探討。臺(tái)世舜[3]提出供水能力一般指蓄、引、提工程設(shè)計(jì)供水規(guī)模，與來(lái)水、需水沒(méi)有直接聯(lián)系，隨著工程規(guī)模的擴(kuò)大，供水能力可相應(yīng)增加。甘泓等[4]提出水資源系統(tǒng)的穩(wěn)定供水能力需要從系統(tǒng)的可供水量、供水保證率和供水破壞深度三方面衡量。方紅遠(yuǎn)等[5]指出區(qū)域供水能力需要綜合考慮需求大小、工程容量等動(dòng)態(tài)變化條件。游進(jìn)軍等[6]考慮區(qū)域水量需求、天然來(lái)水和工程條件等三方面因素，提出以引提水和河網(wǎng)調(diào)蓄工程調(diào)度計(jì)算為中心的區(qū)域供水概化算法。郭旭寧等[7]指出水庫(kù)群供水能力不僅取決于水庫(kù)的興利庫(kù)容，而且與聯(lián)合調(diào)度規(guī)則密切相關(guān)。柳林云等[8]以蓄水、引水、提水、調(diào)水工程供水能力之和作為長(zhǎng)江流域區(qū)域供水能力，分析了長(zhǎng)江流域近20年的開(kāi)發(fā)利用進(jìn)程和潛力。林鵬飛等[9]研究了并聯(lián)水庫(kù)系統(tǒng)供水能力的影響因素，證明了聯(lián)合供水系統(tǒng)的供水能力高于水庫(kù)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)供水能力之和。王慶利等[10]考慮多種用水戶保證率的差異性，分析了生態(tài)用水、保證率變化等對(duì)水庫(kù)供水能力的影響。由于供水能力計(jì)算涉及的因素較多，而且不同水利工程的性質(zhì)不同，導(dǎo)致供水能力計(jì)算方法不夠統(tǒng)一，容易出現(xiàn)偏差，給相關(guān)決策帶來(lái)不利影響。

2 供水能力影響因素

目前對(duì)供水能力的共識(shí)體現(xiàn)了一定要求下滿足用戶需水的水平和能力，但在使用和計(jì)算過(guò)程中仍然存在幾點(diǎn)關(guān)系需要進(jìn)一步明晰：供水能力與需水關(guān)系，供水能力與來(lái)水關(guān)系，單個(gè)工程與區(qū)域整體的關(guān)系，骨干工程和配套工程的關(guān)系，生態(tài)流量與供水能力的關(guān)系。

a.供水能力應(yīng)與需水用戶相關(guān)，而與需水量無(wú)關(guān)。供水能力是否與需水相關(guān)是一個(gè)焦點(diǎn)問(wèn)題，存在明顯分歧，各有依據(jù)。堅(jiān)持與需水無(wú)關(guān)的觀點(diǎn)認(rèn)為，供水能力表達(dá)一種以工程為基礎(chǔ)的客觀狀態(tài)，不應(yīng)隨需求變化而變化，否則這種狀態(tài)就不具有客觀性。而堅(jiān)持與需水有關(guān)的觀點(diǎn)則認(rèn)為，沒(méi)有特定的需水無(wú)法分析工程或工程系統(tǒng)是否能在一定條件(如保證率)下保障需水的要求，因而供水能力不應(yīng)該獨(dú)立于需水存在。筆者認(rèn)為供水能力應(yīng)與需求用戶相關(guān)，而不是與需水量相關(guān)。需水是計(jì)算供水能力的必要條件，但不應(yīng)是構(gòu)成供水能力的要素。不同用戶的保障要求不同，供水能力需要衡量在來(lái)水偏枯等不利條件下可保障的需水。同一個(gè)工程，在承擔(dān)城鎮(zhèn)供水和農(nóng)業(yè)灌溉等不同任務(wù)時(shí)，由于保證率要求不同，其供水能力應(yīng)不同。在用水戶確定的情況下，供水能力應(yīng)由工程決定，不受需求變化影響。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，很多水利工程的供水目標(biāo)從單一目標(biāo)轉(zhuǎn)換為多個(gè)目標(biāo)，設(shè)計(jì)供水能力不能代表實(shí)際承擔(dān)供水任務(wù)的能力，因此需要考慮用水戶類型的變化，按照不同供水目標(biāo)的保證率要求進(jìn)行復(fù)核。

b.供水能力應(yīng)考慮上游工程建設(shè)和取用水導(dǎo)致的來(lái)水條件變化。由于來(lái)水涉及工程間的水力關(guān)系，因此供水能力與來(lái)水是否相關(guān)的判斷也更加復(fù)雜。筆者認(rèn)為來(lái)水是計(jì)算供水能力的必要條件。對(duì)于地表水工程而言，單個(gè)工程的供水能力計(jì)算與來(lái)水關(guān)系密切，在給定來(lái)水條件下分析供水能力是工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本工作。但工程來(lái)水條件會(huì)受上游工程建設(shè)和取用水變化影響，其實(shí)際供水能力也會(huì)隨之變化，即工程設(shè)計(jì)階段分析的能力不能代表其實(shí)際供水能力。一般而言，工程數(shù)量增加，工程的來(lái)水條件受上游工程取用水的影響將發(fā)生變化，雖然區(qū)域整體供水能力增強(qiáng)，但單個(gè)工程供水能力可能降低。以三亞河福萬(wàn)水庫(kù)和水源池水庫(kù)兩座中型串聯(lián)水庫(kù)為例，上游福萬(wàn)水庫(kù)多年平均來(lái)水量為2 604萬(wàn)m3，興利庫(kù)容998萬(wàn)m3；下游水源池水庫(kù)興利庫(kù)容1 190萬(wàn)m3，兩庫(kù)區(qū)間來(lái)水量為3 751萬(wàn)m3。若不考慮福萬(wàn)水庫(kù)的影響，水源池水庫(kù)的年均入庫(kù)徑流量為6 355萬(wàn)m3，長(zhǎng)系列調(diào)算表明95%供水保證率要求下其供水能力為2 328萬(wàn)m3。福萬(wàn)水庫(kù)95%保證率下年供水能力為1 464萬(wàn)m3，考慮福萬(wàn)水庫(kù)對(duì)上游來(lái)水的攔蓄作用，水源池水庫(kù)年供水能力降低至1 956萬(wàn)m3?？梢钥闯觯Ｈf(wàn)水庫(kù)建成后的下游水源池水庫(kù)供水能力減少372萬(wàn)m3，但雙庫(kù)聯(lián)合系統(tǒng)供水能力增加1 092萬(wàn)m3。上述結(jié)果說(shuō)明水庫(kù)上游新建工程后，下游工程自身獨(dú)立的供水能力會(huì)降低，但系統(tǒng)整體供水能力會(huì)增加。因此，對(duì)于區(qū)域或流域整體而言，其來(lái)水條件是不變的，區(qū)域供水能力只與工程有關(guān)，單獨(dú)討論某個(gè)工程的供水能力必須明確來(lái)水條件。

c.區(qū)域供水能力不是單個(gè)工程供水能力的簡(jiǎn)單疊加。區(qū)域整體供水能力和單個(gè)工程供水能力存在明顯不同。二者存在密切關(guān)系，區(qū)域總供水能力必須從區(qū)域整體進(jìn)行分析計(jì)算，不能將單個(gè)工程設(shè)計(jì)供水能力簡(jiǎn)單累加。這是水利工程與其他類別基礎(chǔ)設(shè)施工程在計(jì)算增加保障能力時(shí)的主要區(qū)別，也是依托工程規(guī)劃分析新增供水能力與實(shí)際存在差異的關(guān)鍵。新建工程可以提高區(qū)域整體供水能力，在水資源條件不變的情況下，更多是增強(qiáng)系統(tǒng)的供水保障能力，尤其是通過(guò)存蓄增加枯水年等不利條件下的能力，不能簡(jiǎn)單等同于增加工程設(shè)計(jì)供水能力。

d.骨干工程供水能力應(yīng)考慮配套工程建設(shè)情況。骨干工程和配套工程在界定供水能力時(shí)也容易帶來(lái)爭(zhēng)議。按照供水能力的基本定義，應(yīng)以供水工程系統(tǒng)可以滿足用戶需求的水平衡量其能力，因此必須考慮配套工程狀況。一方面，水利工程從骨干工程到配套工程的建成周期非常長(zhǎng)，實(shí)際中不得不采用現(xiàn)狀供水能力和設(shè)計(jì)供水能力分別表達(dá)配套工程部分建成和完全建成達(dá)效狀態(tài)下的供水能力。但供水能力數(shù)據(jù)很難做到實(shí)時(shí)變化，因而難以準(zhǔn)確界定現(xiàn)狀和設(shè)計(jì)供水能力。另一方面由于水利工程存在水力聯(lián)系，部分工程既可以承擔(dān)獨(dú)立供水任務(wù)，也可以承擔(dān)現(xiàn)有骨干工程的配套作用，即骨干工程和配套工程也存在前文所述的工程間能力重疊問(wèn)題。因此，評(píng)價(jià)大型工程系統(tǒng)的供水能力時(shí)，應(yīng)將骨干工程與配套工程作為一個(gè)整體分析。

e.新增生態(tài)流量要求影響供水能力。水利工程運(yùn)行中確?；旧鷳B(tài)流量下泄已經(jīng)成為共識(shí)，但生態(tài)流量會(huì)對(duì)供水能力分析帶來(lái)不確定影響。一是早期的工程設(shè)計(jì)中通常未考慮生態(tài)需求，導(dǎo)致不同時(shí)期供水能力的概念和意義不一致；二是工程調(diào)度的生態(tài)需求和河流生態(tài)需求不一致；三是實(shí)際的生態(tài)流量標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)先級(jí)存在不一致。這些差異化認(rèn)識(shí)都給分析計(jì)算供水能力帶來(lái)不確定性。

從上述分析可以得出，供水能力的概念存在很多不確定性，導(dǎo)致其分析計(jì)算不規(guī)范，在使用中存在較多容易引起矛盾的問(wèn)題。因此，界定其概念不僅需要明確影響因素與分析計(jì)算方法的關(guān)系，更需要從認(rèn)識(shí)上達(dá)成一致。在不能形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)、規(guī)范定義和計(jì)算方法的情況下，筆者認(rèn)為應(yīng)在特定工作范圍內(nèi)作說(shuō)明，避免歧義。

3 相關(guān)概念辨析

供水能力的影響因素較多，當(dāng)面對(duì)不同的工程類型、水源類型、供水階段時(shí)供水能力計(jì)算方法存在一定差異，本文結(jié)合不同情況進(jìn)一步探討供水能力的意義。同時(shí)，供水能力在使用過(guò)程中通常與水資源可利用量、可供水量存在混淆，需要進(jìn)一步對(duì)相關(guān)概念進(jìn)行辨析。

3.1 供水能力

a.按工程組成分析。按照工程組成可以劃分為單一工程、供水系統(tǒng)、區(qū)域整體等不同類型的供水能力。其中，單一工程通常是指地表水工程，包括蓄、引、提、調(diào)等工程，需要結(jié)合調(diào)度規(guī)則分析多個(gè)用水戶在不同保證率要求下的供水能力[10]。供水系統(tǒng)包括取水、輸水、凈水、配水等多個(gè)環(huán)節(jié)，其供水能力由水源工程、水廠及管網(wǎng)等共同決定。對(duì)于多個(gè)水源工程組成的供水系統(tǒng)，需要考慮不同工程之間的調(diào)度規(guī)則，分析系統(tǒng)整體在合理調(diào)度下滿足保證程度的最大供水量[9]。區(qū)域供水能力表達(dá)區(qū)域內(nèi)所有工程集合對(duì)用戶用水保障的情況，需要在區(qū)域范圍界定基礎(chǔ)上考慮來(lái)水、用水過(guò)程及工程調(diào)控的影響，計(jì)算不同來(lái)水條件、水量配置模式下用戶需求的保障情況，最后分析得出滿足不同用戶不同保證率的最大供水量。目前對(duì)于單一工程、供水系統(tǒng)、區(qū)域整體等不同角度供水能力的使用和分析還存在混淆，需要以單個(gè)工程的供水能力分析為基礎(chǔ)，明確各自的概念，提出合理的分析計(jì)算方法。

b.按水源類型分析。按水源類型劃分，一般包括地表水、地下水和非常規(guī)水等三類供水能力。地表水源由于受水資源時(shí)空分布不均的影響，供水能力的大小受到來(lái)水的不確定性影響較大，因此在計(jì)算地表水供水能力時(shí)必須嚴(yán)格考慮保證率的約束作用。地下水和非常規(guī)水源在水源穩(wěn)定的條件下，主要根據(jù)其工程規(guī)模和供水范圍評(píng)價(jià)供水能力。由于非常規(guī)水源一般不存在水源交叉關(guān)系，其供水能力可以采用工程規(guī)模并累加，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要考慮水質(zhì)影響下的供水范圍。

c.按供水階段分析。按照《全國(guó)水資源綜合規(guī)劃技術(shù)大綱》，可將供水能力劃分為現(xiàn)狀供水能力和設(shè)計(jì)供水能力?，F(xiàn)狀供水能力是指在現(xiàn)狀條件下工程的實(shí)際供水能力，設(shè)計(jì)供水能力是指工程及相應(yīng)的配套設(shè)施按照規(guī)劃設(shè)計(jì)建成后，整個(gè)工程的供水能力。受配套設(shè)施建設(shè)情況不夠完善或年久失修等情況的影響，設(shè)計(jì)供水能力一般大于現(xiàn)狀供水能力[11]。但實(shí)際也存在另一種可能，即上游用水增加導(dǎo)致工程來(lái)水減少，工程會(huì)無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)供水能力。因此，現(xiàn)狀和設(shè)計(jì)供水能力也需要根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行分析和修正，直接用于統(tǒng)計(jì)分析可能會(huì)與現(xiàn)實(shí)情況出現(xiàn)較大的偏差。

3.2 水資源可利用量與供水能力

水資源可利用量是在可預(yù)見(jiàn)的時(shí)期內(nèi)，在統(tǒng)籌考慮河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境和其他用水的基礎(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(不包括回歸水的重復(fù)利用)[12-13]，表達(dá)了合理的水資源利用上限值[13]。

對(duì)比水資源可利用量和供水能力的概念，兩者的約束條件不同，供水能力需要與工程、用戶類型關(guān)聯(lián)分析。在實(shí)際研究工作中，不少專家學(xué)者對(duì)水資源可利用量作了探討[14-17]，水資源可利用量與供水能力區(qū)別在于前者界定了開(kāi)發(fā)利用的上限，后者主要從工程角度出發(fā)分析滿足要求的供水量。理論上，區(qū)域供水量不應(yīng)超過(guò)水資源可利用量，供水能力也應(yīng)受此約束。水資源可利用量是一次性利用的最大水量，是可消耗的水資源量。供水能力分析的是可供出的水量，由于存在著水資源的內(nèi)部利用循環(huán)，難以簡(jiǎn)單與可利用量進(jìn)行對(duì)比。從實(shí)際工作而言，兩者實(shí)際服務(wù)于不同的任務(wù)，水資源可利用量更多用于承載能力等總體概念性的分析，供水能力應(yīng)用于工程規(guī)劃計(jì)算。兩者在分析計(jì)算上具有密切關(guān)系，應(yīng)從學(xué)術(shù)研究角度進(jìn)一步探討。

3.3 可供水量與供水能力

可供水量是在考慮來(lái)水和用水條件，通過(guò)各種工程措施可提供的水資源量。部分學(xué)者探討了可供水量的概念[18-19]，均認(rèn)為其與來(lái)水條件、工程規(guī)模、用水需求相關(guān)?？梢钥闯隹晒┧康母拍钆c供水能力非常相似，都需要綜合來(lái)水、工程和需求分析計(jì)算。區(qū)別在于兩者表達(dá)的目標(biāo)不同，可供水量強(qiáng)調(diào)實(shí)際可供出的水量，不強(qiáng)調(diào)供水穩(wěn)定性和安全性，且隨來(lái)水頻率年變化而變化。而供水能力是滿足保障程度的最大供水量，不應(yīng)隨著來(lái)水條件發(fā)生變化。此外，可供水量與具體的需水量相關(guān)，而供水能力只與需水用戶相關(guān)，不隨需水量變化而改變。簡(jiǎn)言之，供水能力是給定保證率下的供水量。

3.4 來(lái)水保證率與供水保證率

保證率是評(píng)價(jià)供水工程供水能力的重要因素，包括來(lái)水保證率和供水保證率。來(lái)水保證率是統(tǒng)計(jì)分析某一量級(jí)來(lái)水或某一水位得到保證的程度[20]。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)頻率的計(jì)算方法，采用實(shí)測(cè)系列資料，統(tǒng)計(jì)量從大到小降序排列。來(lái)水保證率的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為

(1)

式中：pru為來(lái)水保證率；n為排序號(hào)；m為樣本數(shù)。

供水保證率是指預(yù)期供水量在多年供水中能夠得到充分滿足的年數(shù)出現(xiàn)的概率，是評(píng)價(jià)供水能力的重要指標(biāo)。供水保證率的計(jì)算公式為

(2)

式中：Psu為供水保證率；N為長(zhǎng)系列水文年中可供水量能夠滿足某一供水量的年數(shù)；M為總年數(shù)。

來(lái)水保證率與供水保證率有聯(lián)系也有區(qū)別，實(shí)際中也存在一些混淆。就供水能力分析而言，在工程不具備調(diào)蓄能力的條件下，這兩個(gè)保證率實(shí)際沒(méi)有差異。如GB 50282—2016《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》提出城市給水水源的枯水流量保證率可采用90%～97%，實(shí)際是按照來(lái)水條件進(jìn)行分析。但當(dāng)工程具備調(diào)蓄能力時(shí)，由于存在年際間的徑流補(bǔ)償關(guān)系，來(lái)水保證率與供水保證率存在不同頻的現(xiàn)象，該情況下供水能力應(yīng)采用供水保證率分析。

不同用戶要求的供水保證程度不同，在同時(shí)承擔(dān)多個(gè)不同類型用戶供水任務(wù)時(shí)，應(yīng)按照不同用戶保證率計(jì)算，而且不同用戶、不同頻率的供水能力不能簡(jiǎn)單累加。一般情況下，居民用水供水保證率一般在95%以上，工業(yè)用水在90%以上，而農(nóng)業(yè)用水相對(duì)較低。

4 案例分析

4.1 研究區(qū)概況

成都市位于四川盆地西部，是都江堰灌區(qū)的核心區(qū)，面積1.43萬(wàn)km2。近年來(lái)隨著城市范圍的增大、人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)模的增加，水資源需求不斷增強(qiáng)，加之都江堰灌區(qū)擴(kuò)大，水資源供需矛盾日益明顯，影響到區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。準(zhǔn)確核算區(qū)域供水能力，對(duì)合理規(guī)劃布局水利工程，保證區(qū)域供水安全十分重要。

成都市可利用水源包括本地地表水、地下水、過(guò)境水、非常規(guī)水源以及外調(diào)水。由于水源類型多，相互關(guān)系密切，全市的供水能力需要在整體配置模式下分析計(jì)算。筆者依據(jù)《成都市水資源綜合規(guī)劃(修編)》成果，根據(jù)2025年、2030年的需水預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和1964—2008年的水資源評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，以ROWAS為工具構(gòu)建了成都市水量配置模型，并對(duì)區(qū)域供水能力進(jìn)行分析[21]。

4.2 計(jì)算邊界條件

a.水資源量。水資源量是供水能力分析計(jì)算的基礎(chǔ)。依據(jù)水資源規(guī)劃對(duì)1964—2008年長(zhǎng)系列數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)結(jié)果，成都市地表水資源量為85.93億m3，地下水資源量為32.16億m3，地表地下重復(fù)量27.54億m3，本地水資源總量為90.55億m3。全市入境水量多年平均值156.20億m3，其中岷江入境148.40億m3，沱江入境7.80億m3。

b.需水量。根據(jù)《成都市水資源規(guī)劃(修編)》成果，按照生活、生產(chǎn)、生態(tài)口徑的2016年、2025年、2030年需水成果如表1所示。以該需水計(jì)算現(xiàn)狀工程在不同需水條件下的可供水量。

表1 成都市不同水平年需水量

4.3 單個(gè)工程與區(qū)域供水能力分析

根據(jù)《成都市水利統(tǒng)計(jì)年報(bào)》，2018年所有工程供水能力疊加值為186.90億m3?？紤]水利工程之間的水力聯(lián)系，基于成都市水資源配置模型，按照生活、工業(yè)滿足95%保證率，農(nóng)業(yè)滿足75%保證率，分析得出的區(qū)域供水能力為70.30億m3。由此可見(jiàn)，采用工程供水能力疊加處理會(huì)造成區(qū)域供水能力偏大的問(wèn)題。因此，在計(jì)算區(qū)域供水能力時(shí)，若水利工程之間不存在水力聯(lián)系，將各供水工程的供水能力直接相加即等于區(qū)域供水能力；當(dāng)存在水力聯(lián)系時(shí)，需根據(jù)一定的原則和運(yùn)行方式構(gòu)建區(qū)域供水能力聯(lián)合結(jié)算模型進(jìn)行求解，而不能進(jìn)行簡(jiǎn)單的疊加。

4.4 可利用水資源量與區(qū)域供水能力分析

根據(jù)水資源評(píng)價(jià)結(jié)果，成都市當(dāng)?shù)厮Y源可開(kāi)發(fā)利用總量為33.93億m3，岷沱江過(guò)境水(入成都斷面水量)的可利用總量為120.70億m3。綜合考慮，成都市水資源可利用量的多年平均值為154.60億m3，而成都市的區(qū)域供水能力僅為70.30億m3。對(duì)比結(jié)果表明，可利用量不受需水用戶類型及保證率要求約束，對(duì)于豐水地區(qū)可利用量值一般要大于供水能力值。

4.5 可供水量與供水能力分析

成都市可供水量與區(qū)域供水能力模型計(jì)算結(jié)果表明，見(jiàn)圖1。成都市2025水平年可供水量多年平均值為65.30億m3；2030水平年可供水量多年平均值為71.40億m3。在工程條件和來(lái)水條件一致的情況下，可供水量與需水相關(guān)，隨著需水增大可供水量也逐步增大，同時(shí)缺水也可能隨之增加。而區(qū)域供水能力在工程規(guī)模、來(lái)水條件及用水戶保證率要求確定后，其值即可確定?？晒┧侩S著來(lái)水情況波動(dòng)，來(lái)水較多時(shí)可供水量可以高于供水能力，而來(lái)水條件較差時(shí)可低于供水能力?？晒┧颗c供水能力也不存在線性相關(guān)關(guān)系，不可以采用簡(jiǎn)單的比例關(guān)系由供水能力推算可供水量或者由可供水量推算供水能力。

圖1 可供水量與供水能力關(guān)系

根據(jù)2030年計(jì)算結(jié)果，分析不同來(lái)水保證率各水源的供水量關(guān)系，見(jiàn)表2。由于地下水和非常規(guī)水源供水規(guī)模有限，枯水條件可供水量有一定增長(zhǎng)，但增幅有限。本地水工程由于枯水年來(lái)水減少，可供水量將減少，水源條件相對(duì)穩(wěn)定的過(guò)境水供水量在枯水年需要進(jìn)一步增大。不同類別水源受來(lái)水和工程控制影響，可供水量變化呈現(xiàn)不同特征。未來(lái)成都市的供水安全需要本地水和過(guò)境水共同開(kāi)發(fā)，本地水在平水年增加供給量，而枯水年需要加大過(guò)境水的利用保障供水安全。

表2 2030年不同來(lái)水保證率各水源可供水量

4.6 來(lái)水保證率與供水保證率分析

通過(guò)對(duì)本地水資源量排頻，根據(jù)式(1)得到成都市不同來(lái)水保證率對(duì)應(yīng)的年份，相應(yīng)年份的供水量作為對(duì)應(yīng)來(lái)水保證率下的供水量。通過(guò)對(duì)逐年的供水量排頻分析，根據(jù)式(2)得到成都市不同供水保證率對(duì)應(yīng)的供水量，兩者的結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表3。兩種方式選擇得出的可供水量不同，通過(guò)兩種保證率對(duì)應(yīng)的年份也不一致。由于兩種分析方式在實(shí)際中均有應(yīng)用，因此應(yīng)注意其區(qū)別。因此，在計(jì)算區(qū)域或者大中型水庫(kù)的供水能力時(shí)，不能簡(jiǎn)單選用來(lái)水保證率對(duì)應(yīng)年份的結(jié)果。同時(shí)也說(shuō)明，在水庫(kù)等調(diào)蓄工程具有相互調(diào)劑作用時(shí)不能簡(jiǎn)單地選用典型年法進(jìn)行供水能力計(jì)算，割裂水文年之間的補(bǔ)償關(guān)系。

表3 供水保證率和來(lái)水保證率對(duì)比分析

5 結(jié) 語(yǔ)

a.單個(gè)工程及多個(gè)工程組成的聯(lián)合供水系統(tǒng)，需要考慮調(diào)度規(guī)則的約束作用，結(jié)合多目標(biāo)、多保證率要求計(jì)算供水能力。

b.區(qū)域供水能力不能將單個(gè)工程供水能力簡(jiǎn)單疊加，需要考慮工程間水力聯(lián)系的互相作用，構(gòu)建區(qū)域整體的水資源配置模型，計(jì)算滿足不同用水戶保證率要求的供水能力。

c.區(qū)域可利用水量為一次性可提供的最大水資源量，不受需水用戶及保證率的約束作用；區(qū)域可供水量受用水戶需水量的限制，但不考慮保證率的約束作用；供水能力與需水用戶的類型相關(guān)，而與具體的需水量無(wú)關(guān)，是一定保證率要求下的最大可供水量。

d.確定工程供水能力時(shí)需要辨別供水能力的階段，不能簡(jiǎn)單將設(shè)計(jì)階段供水能力作為現(xiàn)狀供水能力，需要考慮上游工程建設(shè)、取用水等對(duì)來(lái)水條件的影響以及供水對(duì)象的變化情況。

e.供水能力及其相關(guān)概念由于涉及條件復(fù)雜、需求導(dǎo)向不同，當(dāng)前仍然缺乏系統(tǒng)規(guī)范的定義，還需進(jìn)一步分析其應(yīng)用需求和與各類影響因素的相關(guān)關(guān)系，通過(guò)研究形成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范其分析計(jì)算和應(yīng)用，支撐相關(guān)決策判斷，以便水利部門和其他部門工作的順暢銜接。