淺談邙山生態園區需水量平衡計算分析

■吳海英 ■廣東省惠州市惠城區水務局總工程師室，廣東 惠州 516001

1 前言

水資源是人類不可缺少的自然資源，也是生物賴以生存的環境資源之一。水資源可持續開發利用關系全球發展，淡水短缺已經成為21世紀人類繼全球變暖之后的第二大問題，由于我國水資源存在時空分布不均、供需矛盾突出，開發利用程度高，利用效率低，浪費嚴重等特點，隨著社會經濟的快速發展，水資源的短缺已成為制約各行業發展的關鍵因素。

水資源優化配置評價問題是在20 世紀90 年代初提出來的，并逐步應用到水資源的規劃與管理中。水資源優化配置評價不僅要考慮適應經濟發展和人民生活的需求，還應盡可能地滿足人類所依賴的生態環境對水資源的需求，以及未來社會對水資源的基本需求。水資源優化配置評價是需水管理的核心之一，是區域水資源系統可持續發展的關鍵，也是可持續發展觀在水資源利用上的具體體現。本文主要是通過對邙山生態園水資源的供需水量平衡進行計算，為水資源優化配置奠定基礎。

2 生態園區需水量計算模型

2.1 林地生態需水量計算模型

林地蒸散量是林地生態系統的水分消耗項，也是林地生態需水的主要組成部分，在樹林調節水文過程和林地生態系統水分平衡分析中占有十分重要的地位，約占植被總需水量的97%～99%，因此可以將其作為森林系統的生態需水量。而林地實際蒸散量受大氣環境、植被生態特性與生長狀況以及土壤水分條件的綜合影響，當氣候條件和林木種類一定時，林地實際耗水量主要取決于土壤水分含量。從植被蒸散與土壤水分的關系來看，當土壤水分充足時，植被蒸散主要取決于植物的類型和氣候因素(如風速、大氣溫度和濕度等)，與土壤水分含量無關。而當土壤含水量低于一定臨界土壤含水量(S*)時，植物的氣孔開始關閉，水分的蒸散速度開始降低。此時，土壤水分含量就成為林木實際蒸散量的主要限制因素。根據土壤水分常數的概念，暫時凋萎含水量(St)和生長阻滯含水量(Sr)分別是能保證林木基本生存和正常生長的土壤含水量下限。因此，可以將這兩種情況下的林地耗水量，分別作為最小生態需水定額和適宜生態需水定額(林地單位面積、單位時間內所需要消耗的水量)，而將土壤臨界含水量作為水量供給的上限。其數值可以通過林地潛在蒸散的計算，并利用林木系數K 和土壤水分修正系數Ks進行訂正:

式中:Ea—林地實際蒸散量;

ET0—由氣候決定的潛在蒸散量;

Ks—土壤水分修正系數，不同土壤類型的水分系數見下表2-1;

Kt—林木系數，與林木種類和生長狀況有關。本文中Kt值依據陳麗華等的研究結果，水保林、經濟林、果園三種作物系數分別取0.765，0.700 和0.735。

在黃河中下游地區，林地的耗水時段主要集中在生長季節，即每年的4 月到10 月。因此，計算黃河流域林地的耗水支出時，以生長季(4～10 月)作為生態需水量的計算時段。

表2-1 不同土壤類型的水分系數

2.2 農業需水量計算模型

研究區的農作物主要以小麥和夏玉米為主，因此農業需水量主要按照小麥和夏玉米的需水量進行計算。參考有關文獻得到研究區小麥不同生育期的作物系數見表2-2，夏玉米不同生育期的作物系數見表2-3，利用公式(3-1)即可計算出研究區的不同作物的需水量，進而求出研究區的農業需水量。

表2-2 小麥作物系數

表2-3 夏玉米作物系數

2.3 生活需水模型

研究區的生活需水主要是指居民生活用水。本次生活需水量的計算，采用需水定額法。根據資料查得，該研究區人口密度為491人/km2，平均需水量定額河南城鎮現狀為109 L/ 人.日，遠景2030 年達到134 L/ 人.日，所以平均需水定額取值為109 L/ 人.日。

3 生態園區可用水量計算

該區域無入境水源的補給，境內水源全部為大氣降水，而樹冠截留部分主要消耗于蒸發，不能利用，故應從區域的降雨量中扣除。轉化為地表徑流及地下水部分，則考慮完善的工程措施后可全部得到利用。生態園區內的水資源主要用來滿足居民生活用水、農作物用水以及生態用水三部分，生活及農作物用水是區域經濟的基礎，應首先盡最大可能的滿足。考慮上述因素，經計算，各小分區生態可用水量見表3-11。

表3-11 生態可用水量計算表 單位:104m3

4 生態園區供需平衡分析

根據各區需水量計算結果和水資源量評價結果(見表3-12)，進行供需平衡分析，即用各區不同典型年的水資源量減去各區需水量，結果見表3-13。

表3-12 項目區水資源評價結果 單位:104m3

表3-13 供需平衡分析計算表 單位:104m3

5 結論

本文主要是在邙山生態園區水資源現狀以及維護園區生態環境的緊迫性的基礎上，對其生態環境需水進行的計算，通過計算可以對園區水資源進行供需平衡分析，為園區植被進行水資源的優化配置提供基礎數據。

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