關(guān)于粵北山區(qū)局部地區(qū)地表水資源量評價分析

李新紅

(清遠(yuǎn)市水利水電勘測設(shè)計院有限公司，廣東 清遠(yuǎn) 511500)

1 水資源分析范圍

廣東省北部主要山區(qū)集中地域被稱之為粵北山區(qū)，以清遠(yuǎn)市為中心的各區(qū)縣是粵北山區(qū)的地域概念?；洷鄙絽^(qū)是廣東省地形最為復(fù)雜、城市化程度最低的地區(qū)，該地區(qū)主要以低山丘陵為主，河流和少數(shù)平原分布其中，山地丘陵地帶占地面積約為該區(qū)域的80%。位于粵北山區(qū)首沖地位的陽山縣是本次水資源評價分析的重要區(qū)域，陽山縣總面積約3 330 km2，包含陽城、青蓮、江英、杜步、七拱、太平、楊梅、大崀、黎埠、小江、嶺背、黃坌12個鎮(zhèn)和秤架1個民族鄉(xiāng)，此次水資源分析評價、徑流時空變化分析研究也都基于上述鄉(xiāng)鎮(zhèn)分區(qū)展開。流經(jīng)陽山縣河流眾多，經(jīng)統(tǒng)計，大小河流總計82條，其中包括北江一級支流連江及其二級支流清蓮水，這兩條河流流域面積達(dá)到1 000 km2。陽山縣河流均歸為山區(qū)型河流，具有河床落差大、河道遇洪水后泄水不暢、枯水季節(jié)水量不足等特征。山區(qū)河流由于落差較大，在某種程度上也具有能修建水電站的優(yōu)勢。

2 分區(qū)徑流時空分布特點(diǎn)分析

2.1 分區(qū)徑流空間分布特點(diǎn)分析

根據(jù)分區(qū)年徑流深的計算結(jié)果，可繪制陽山縣的徑流空間分布圖，見圖1。

圖1 陽山縣徑流空間分布圖

由分區(qū)年徑流深和徑流空間分布圖可知，陽山縣徑流的空間分布主要是由于陽山縣徑流全由降水產(chǎn)生，大致趨勢為“由西北向東南逐漸遞增”的特點(diǎn)，且以連江為中軸線，由兩側(cè)山地向河間谷底遞減，由黎埠鎮(zhèn)→黃坌鎮(zhèn)→嶺背鎮(zhèn)→小江鎮(zhèn)→江英鎮(zhèn)→大崀鎮(zhèn)→秤架瑤族鄉(xiāng)→青蓮鎮(zhèn)→杜步鎮(zhèn)→陽城鎮(zhèn)→七拱鎮(zhèn)→太平鎮(zhèn)→楊梅鎮(zhèn)遞增，降雨深最大的楊梅鎮(zhèn)位于縣境南部，多年平均年徑流深為1 358.8 mm，主要由于其屬于全縣的暴雨區(qū)，靠近清遠(yuǎn)市的暴雨中心；最小的是西北部的黎埠鎮(zhèn)，多年平均年徑流深僅為1 119.3 mm。造成這種分布特點(diǎn)的主要原因是陽山縣位于粵北山區(qū)與珠江三角洲過渡帶的交界地帶，整體地勢由東南向西北增高，由南面珠江口往北吹南海暖濕氣流在過渡帶受地形急劇抬升后，容易形成暴雨天氣，降雨偏多，徑流深大；越過過渡帶，至粵北山區(qū)，整體地形變化幅度減小，屬于海洋氣流的背風(fēng)坡，故降雨偏少，徑流深小，且隨向北吹距增加，導(dǎo)致降雨逐漸減小，徑流深隨之減小[1-2]。

2.2 分區(qū)徑流的年內(nèi)變化

陽山縣各河流徑流均產(chǎn)自自然降水，因此這些河流年內(nèi)徑流特征與降水有很大相似性。根據(jù)陽山縣境內(nèi)各徑流代表站1956-2016年同步期的多年平均月徑流量進(jìn)行統(tǒng)計分析(成果見表1)，汛期流量占比幾乎達(dá)到全年徑流量的80%，非汛期徑流量占比僅為全年的20%左右。陽山縣汛期時節(jié)為4-7月份，占比均超過全年徑流量的50%。由此可見，陽山縣分區(qū)徑流年內(nèi)變化表現(xiàn)出年內(nèi)分布不均勻的特點(diǎn)，汛期降水量幾乎是整年的降水總量。

表1 各代表站年均徑流量年內(nèi)分配統(tǒng)計表

2.3 分區(qū)徑流的年際變化

分區(qū)年徑流年際變化主要分析依據(jù)是各分區(qū)1956-2016年同步期年徑流系列，同時結(jié)合變差系數(shù)Cv和豐水枯水極值比來判斷和分析其區(qū)域年徑流變化。Cv值的大小反映出該區(qū)域年徑流變化強(qiáng)度的大小，劇烈強(qiáng)度與Cv值成正比。豐枯極值比是輔助判斷的依據(jù)，一般來說，Cv值的大小也可以在輔助值豐枯極值比中體現(xiàn)出來。若兩者呈正向表現(xiàn)，則表示上述判斷有效。陽山縣各分區(qū)1956-2016年徑流年際變化情況詳見表2。

表2 分區(qū)1956-2016年徑流年際變化情況表

由表2可知，整個陽山縣來說，Cv值為0.3，最大年徑流深出現(xiàn)在1973年的楊梅鎮(zhèn)，為2 567.5 mm；最小是1963年的黎埠鎮(zhèn)，降水量只有473 mm；分區(qū)降水的豐枯比值為4.47。徑流的年際變化規(guī)律根據(jù)各分區(qū)1956-2016年同步期降水系列按1956-1979、1980-2000、2001-2016年分別作為一個年段進(jìn)行統(tǒng)計分析各年段降水量均值(表3)，研究各分區(qū)年降雨量年際變化規(guī)律[3]。

表3 分區(qū)1956-2016年徑流深年際變化情況表

由各年段統(tǒng)計成果分析，各分區(qū)1956-1979、1980-2000、2001-2016年的各年段年均徑流深中，進(jìn)入80年代后至新世紀(jì)期間徑流深有所減小，進(jìn)入新世紀(jì)以來年均徑流深改呈增長之勢，基本與降水量變化趨勢一致，陽山縣進(jìn)入新世紀(jì)以來較2000年以前增長11.8%。

3 地表水資源量可利用分析

地表水資源可利用量采用倒算法推求，首先取生態(tài)需水和生產(chǎn)需水的較大值，然后將其作為減數(shù)，再用地表水資源總量減掉后再剔除汛期無法控制的洪水量即可得到。具體可表示為：

W地表水資源可利用量=W地表水資源量-W河道內(nèi)需水量外包-W洪水棄水

式中：W地表水資源可利用量為計算區(qū)地表水資源可利用量；W地表水資源量為計算區(qū)地表水資源量；W河道內(nèi)需水量外包為生態(tài)需水量和生產(chǎn)需水量之中的較大值；W洪水棄水為汛期不能控制的洪水量。

一般來說，計算河道內(nèi)需水量時，不僅要考慮生態(tài)需水還應(yīng)考慮生產(chǎn)需水的要求，通過計算后選擇兩者中的較大值作為河道內(nèi)需水量的值。但因汛期河流下泄洪水量和河道內(nèi)需水量具有兼容性，所以本文僅計算生態(tài)環(huán)境需水量并將其作為河道內(nèi)需水量。計算生態(tài)環(huán)境需水量時，應(yīng)同時考慮預(yù)防河流斷流、河流凈化能力以及水環(huán)境生物生存所需水量，這是維持河道基本功能的需水量。通常情況下采用以下3種方法，并取3種方法計算的最大值[4-6]：①取多年平均徑流量的20%～30%；②采取Q90法或者近10年最小月均流量法；③使用典型年法，即以能夠滿足河道基本功能和河流生態(tài)環(huán)境優(yōu)秀的某一年為標(biāo)桿，將標(biāo)桿最小月平均流量或月徑流量作為生態(tài)環(huán)境需水量。

4 水資源評價分析

在陽山縣主要江河年徑流量分析成果的基礎(chǔ)上，根據(jù)上述地表水資源可利用量分析方法，可分析出陽山縣主要江河的地表水資源可利用量。表4反映了陽山縣主要河流地表水可利用情況。由表4可見，被調(diào)查的13條河流地表水可利用率均超過河流水資源總量的20%，其中以廟公坑和鐘鼓水為最優(yōu)，可利用率超過整條河流總量的1/2。

表4 主要河流地表水資源可利用量成果表 /108 m3

將陽山縣單位面積水資源量與清遠(yuǎn)市進(jìn)行比較，比較結(jié)果見表5。由表5可見，陽山縣多年降水總量達(dá)到57.75×108m3，除去降水蒸發(fā)消耗量，陽山縣多年水資源總量40.55×108m3，大約有近3成的降水以蒸發(fā)的形式消耗[7]。同時，陽山縣地表水資源量多年總量非常豐富，多年降水中有大約70%轉(zhuǎn)化為地表水資源，其余轉(zhuǎn)化為地下水資源儲備起來。

表5 陽山縣與清遠(yuǎn)市單位面積水資源量比較表

從單位面積水資源量與全市進(jìn)行比較，陽山縣面積占全市的17.4%，多年平均年降水量占全市年降水總量的15.9%，單位面積降雨量為全市均值的0.91倍；陽山縣地表水資源量占比為全市的17.1%，單位面積地表水資源量為全市均值的0.985倍；地下水資源量占全市地下水資源總量的16.1%，單位面積地下水資源量為全市均值的0.925倍；從水資源總量看，陽山縣占比為全市的17.1%，單位面積水資源總量為全市均值的0.985倍。綜上所述，陽山縣單位面積降雨量和單位面積水資源量均略低于全市平均值。

從人均水資源量與全市進(jìn)行比較，陽山縣人口總數(shù)占比為全市的9.6%，約為36.99萬人，但是水資源總量占比卻達(dá)到清遠(yuǎn)市水資源總量的15.9%，這就使得陽山縣人均降雨量、人均地表水資源量、人均地下水資源量、人均水資源總量均高于全市平均水平。上述項目分別為全市人均值的1.65、1.78、1.67和1.78倍，可見這些項目均超全市人均水平近一倍，充分說明陽山縣人均水資源量充足，且遠(yuǎn)高于全市人均水資源量[8-9]，見表6。

表6 陽山縣與清遠(yuǎn)市人均水資源量比較表

5 總 結(jié)

根據(jù)上述對粵北山區(qū)陽山縣的降雨時空分析和地表水資源總量分析，可以將陽山縣水資源情況總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

1) 水資源豐富，人均占有量高于全市平均值。陽山縣降雨量豐富，單位面積地表水資源量稍低于全市，屬于水資源豐富地區(qū)；陽山縣位于清遠(yuǎn)市西北部，屬粵北山區(qū)，城市化率不高、人口稀疏，人均地表水資源量高于全市人均地表水資源量的1.78倍，就清遠(yuǎn)市而言，人均水資源量偏高。

2) 水資源年內(nèi)、年際變化大。陽山縣水資源主要由降雨產(chǎn)生，水資源時空分布與降雨時空分布基本一致。根據(jù)境內(nèi)各雨量代表站1956-2016年同步期的多年平均月降水量進(jìn)行統(tǒng)計分析，陽山縣4-9月份屬于汛期，汛期降水量幾乎達(dá)到了全年降水量的80%，非汛期降水量極少，降水年內(nèi)分配極不均勻。除年內(nèi)分配不均勻以外，從全縣系列資料降水可看出，該區(qū)域年際變化也非常大，最大年降水量為2 698.9 mm，出現(xiàn)在1973年；最小年降水量997.3 mm，出現(xiàn)在1958年，豐枯比值為2.71。

3) 主要江河、水庫水環(huán)境狀況較好。從水質(zhì)評價的情況來看，陽山縣轄區(qū)范圍內(nèi)100 km2以上河流的28個水質(zhì)代表斷面中，共有27處檢測斷面水質(zhì)滿足地表水水源水質(zhì)的Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)標(biāo)率為96.4%。從水功能區(qū)水質(zhì)管理目標(biāo)上看，達(dá)標(biāo)的水功能區(qū)有16個，達(dá)標(biāo)率為88.9%，超標(biāo)項目有總磷、鉛及石油類；小(Ⅰ)型以上水庫的14個水質(zhì)監(jiān)測斷面中，共有11處代表斷面水質(zhì)滿足地表水水源水質(zhì)的Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)標(biāo)率為78.6%。從水功能區(qū)水質(zhì)管理目標(biāo)上看，達(dá)標(biāo)的水功能區(qū)有11個，占評價數(shù)量的78.6%，超標(biāo)項目主要是氨氮、總磷[10]。綜上可知，陽山縣境內(nèi)主要江河、水庫水環(huán)境狀況較好。