平原流域水資源水文分析計算與探討

摘 要：在我國平原流域的發展過程中，由于人口快速增長且集中，導致地下水補給減少及破壞水文循環，使得平原地區面臨缺水的困境。加之近年來氣溫明顯升高，降水量降低等氣象條件，平原地區的水資源的供需矛盾也越來越突出。文章首先概述了當前我國平原流域水資源的發展現狀，設計了平原流域水資源水文監測體系，對平原流域某某地區水資源進行了水質分析與水文試驗，最后提出了平原流域水資源的合理配置與保護措施：加強水資源的優化配置、完善水資源保護政策、提高用水利用率和加大水污染治理力度。

關鍵詞：平原流域；水資源；水文分析計算；優化配置

水是生命之源，是人類賴以生存的物質基礎，水資源作為十分重要而又特殊的自然資源，不僅是工農業的命脈、國民經濟的命脈，還是社會經濟可持續發展的至關重要的制約因素[1]。在平原地區，我國許多地方的水文地質條件十分復雜，在農業與工業開采過程中受到多種水體的威脅，防治水問題是平原地區發展中的一大技術難題[2-3]。比如作為水資源的重要組成部分，地下水資源在人類生產、生活及國民經濟發展中起著重要作用[4]。隨著水資源短缺的日益加劇，采取有效措施防止地下水污染和過度開采、保護地下水資源成為一種共識。然而長期過度開發地下水已經造成許多問題，地表水和淺層地下水遭到農業面源和城市雨污水徑流的污染，本文為此具體探討了平原流域水資源水文分析計算，并提出了相關保護措施。

1 當前我國平原流域水資源的發展現狀

近年來，由于水資源的超量開采，一方面加劇了水資源緊缺的局面，另一方面破壞了生態環境的平衡，造成了地表水體的污染，地下水位的下降，地面沉降等一系列水環境地質問題，同時又造成了水資源浪費與水資源短缺并存[5]。

1.1 地表水體污染

由于用水量的增加，排放的工農業、生活污水量亦增大，農藥化肥施用量的增加，使地表水體污染嚴重。我國很多平原地區境內的幾大河流及水庫都受到不同程度污染。地表水體水環境質量的下降，嚴重的影響了其使用價值[6]。

1.2 地下水位下降

由于我國平原地區地下水長期過量超采，地下水位持續下降。比如某地區由于長期過量超采深層地下水，上個世紀八九十年代以來水位下降了20～40m，水位下降速率0.7～2.5m/年，水位負標高面積達3000多km2 [7]。

1.3 地面沉降嚴重

平原地區深層地下水長期過量超采，造成了地面沉降，累積沉降量為300～1000mm，標高損失嚴重[8]。同時，沿海局部地區由于海水位高于地下水位，已發現海水對地下水的浸染，地下水礦化度、氯離子含量升高，水質咸化日趨加重。地面沉降和海水入侵，是平原地區區域性緩變不可恢復的災害，由干漸變又不易察覺，往往不被人們所重視，一旦形成則使土地資源、水資源、港口資源及生態環境遭受極大的破壞危害，直接影響到社會經濟的發展。

1.4 水患災害頻現

礦井突水是影響礦井安全生產的重大關鍵問題之一，調查顯示，地表水體水害事故，占中國煤礦突水事故的4.9%；沖積層水水害事故占1.4%；砂巖類含水層水害事故，占1.4%；灰巖類巖溶水水害事故占92.3%。同時在礦井生產中，巷道開拓時難免受到承壓水的威脅。

2 平原流域水資源水文監測的設計

地下水文監測網設計的方法取決于監測目的，當前主要的監測的方法見表1。

表1 地下水文監測網設計的方法

2.1 面源污染監測

面源對地下水的污染取決于污染源的特性、非飽和帶的自然降解能力以及含水層的易污性。地下水污染風險圖綜合這些因素，把地下水盆地劃分成不同污染風險的小區。因而監測面源污染的監測井應當選擇污染風險高的小區監測。監測面源污染應當在最上部的潛水含水層安裝專門的監測井，監測井的濾水管長度應當在2-5m，這樣能夠取到代表性的水樣監測面源的污染。

2.2 點源污染監測

在儲存設施的地下水上游頂層含水層要求安裝背景監測井，監測井的數量、位置和深度必須足以采取地下水樣以便確定；儲存設施的地下水上游頂層含水層的背景水質；水樣不能受到儲存設施的影響。

2.3 取樣頻率監測

只有長時間系統地從監測井取地下水樣才能監測到面源或點源污染地下水的趨勢。統計方法已用于污染趨勢的顯著性檢驗及其趨勢檢驗需要的取樣頻率。檢驗趨勢的能力已用于檢驗線性和階梯狀趨勢。

3 平原流域某某地區水資源的水質分析與水文試驗

3.1 水質分析

某某地區屬亞熱帶季風氣候，植被茂盛，氣候受海洋調節，氣溫變化率小，溫度高，全年降水量約為1859mm，大多集中在夏季，5月-9月份有臺風影響。地下水主要為賦存于第四系松散堆積物中的孔隙潛水和賦存于基巖中的基巖裂隙水，受大氣降水補給，向河流排泄。根據水質分析成果，庫水水化學類型為HCO3-Cl-Na-Ca型。依據《水利水電工程地質勘察規范》（GB50487-2008），從HCO3-含量判斷，庫水對混凝土具有分解類溶出型中等腐蝕性；從pH值判斷，庫水對混凝土具有一般酸性型弱腐蝕。庫水水質分析成果見表2。

表2 庫水水質分析成果表

3.2 水文試驗

某某地區水庫調洪采用靜庫容調洪計算方法，即假定水庫庫容與庫水位在dt時段內成直線變化，將圣維南偏微分方程組中的連續方程寫成以下有限差形式的水量平衡方程式：（I初+I末）/2-（Q初+Q末）/2=（V末-V初）/dt。水庫泄洪方式主要是通過溢洪道泄洪（發電的輸水隧洞也可分泄少量洪水，但在調洪時不予考慮）。溢洪道堰頂高程為28.36m，進口凈寬70m，流量系數M=1.4，下泄流量公式為：Q=1.4×B×（Z-28.36）3/2，庫水位～泄流量關系見表3。

表3 泄洪閘水位～泄流量關系曲線表

水庫水位庫容曲線仍采用初步設計階段的成果，其水位容積關系見表4。

表4 水庫水位～容積關系表

4 平原流域水資源的合理配置與保護措施

4.1 加強水資源的優化配置

平原流域水資源包括水庫水、地表水、地下水、回用水、外調水等復雜水源，必須清楚的了解有多少優質水，多少劣質水，同時還要清楚的了解哪些部門、哪些行業可以用這種劣質水，能消耗多少，這是考慮水質對水資源進行優化配置的基礎工作。因此，平原流域水資源優化配置模型的研究，作為對現實系統的模擬，有必要從全局出發，以多目標最優為核心，統籌優化，權衡各目標間的得失，得出一個令人滿意的水資源供給與需求等多方面協調發展的最佳組合方案。區域水資源優化配置應將區域水資源循環轉化為一個相互聯系的整體，通過對用水部門之間水質和水量的合理調配，實現水資源開發利用和區域經濟社會發展與生態環境保護的相互協調。

4.2 完善水資源保護政策

首先我們要根據目前水資源現狀，理順管理體制，打破過去分散化管理體制，建立以區域、流域和水文地質單元為單位的高度協調的水資源管理系統。根據國家相關法律制定、修改和完善符合各區域、各流域和各水文地質單元實際情況，制定針對性和可操作性的水資源保護法。實現依法管水治水，使各區域、各流域和各水文地質單元的水資源保護工作盡快地走上法制軌道。強化執法監督，使水資源保護法能夠起到約束作用，規范人們的水事活動，達到保護水資源和水環境的目的。其次是建立水權分配與交易制度，以自產地表水、外調水和非常規水資源為配置重點，科學配置城市用水與農村用水、生產用水與生態用水、常規水資源和非常規水資源。第三是嚴格水資源論證、取水許可制度，對平原地區范圍內新建建設項目，進行嚴格的水資源論證，實施“三同時、四到位”制度，確保水資源有序高效利用。第四是建立健全總量控制和定額管理制度，分別制定工業、農業、生活、環境用水總量和定額的“雙控”指標以及供用水計劃。

4.3 提高用水利用率

為提高水資源的利用率，首先根據水資源保護規劃、流域綜合規劃和經濟社會發展要求，做好水資源開發中長期規劃、水功能區劃分及保護規劃、水供需中長期規劃等，在水功能區邊界設立明顯標志，明確水質保護目標。同時依法實施取水、入河排污口設置以及河道、湖泊管理范圍內建設項目等行政許可事項，保障水資源建設的正常開展。第二是協調好生活、生產和生態用水，按先生活、后生產、再工業的原則，進行科學配置。第三是建設高效的現代節水灌溉農業，必須加大渠道防滲處理，緊緊抓住人民政府加大水庫灌區渠道防滲處理投入力度的機遇，本著“投資小，見效快，群眾積極性高，地方政府大力支持”的原則，有計劃地對現有灌區進行技術改造，提高灌溉水利用系數。同時加強非常規水的利用，非常規用水的利用主要包括中水回用、雨水利用和海水淡化等。

4.4 加大水污染治理力度

水資源具有自然屬性和商品屬性，水利工程有社會公益型、生產服務型、生產經營型等特點。長期以來，忽視水的商品屬性，水權管理和有償使用，嚴重影響水資源的節約保護，優化配置和高效利用，盡快建立用水總量控制和用水定額制度，建立促進節約水和水資源利用良性運行的水價形成機制，實行容量水價與計量水價相結合的水價機制，計劃用水，定額管理，超額累進加價，建立污水排放定額制度，把污水排放控制在水環境的承載能力之內，征收污水處理費。利用市場機制推動水資源優化配置，節約保護，高效利用和可持續發展。同時要加強水土保持和森林植被對水資源的調蓄作用，森林具有保持水土和調蓄徑流的作用，我市應該利用它改善自然環境、調蓄水量、促進生態平衡的發展，造福人民。在水土流失地區坡度大于5%的耕地退耕還林，結合農田防護林網規劃，營造水土生態林。這是改造生態環境、保持水土、調節氣候、凈化空氣的百年大計。

總之，我們要積極實施可持續發展策略，優化平原地區的配置水資源，提高水資源利用效率和承載能力，實現水資源的持續利用，解決水資源短缺問題。

參考文獻

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