基于小凌河河道水資源承載力評價模型分析

陳 亮

(新民市水土保持監督管理處，遼寧 新民 110300)

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基于小凌河河道水資源承載力評價模型分析

陳 亮

(新民市水土保持監督管理處，遼寧 新民 110300)

農村河道與城市河道共同構成了一個區域的水生態系統。隨著農村生活、生產實踐活動不斷開展，污染物大量排放，因此農村河道水生態系統逐漸失去了平衡。不但農村地區水質以及河道環境質量變差，而且河道生態系統原有的經濟功能以及生態價值功能也消失殆盡。由于一個地區的水資源承載力與當地的人口數量以及區域環境和經濟發展水平等因素密切相關。因此，文章結合朝陽地區的小凌河進行分析，對該河道的水資源承載力進行計算評估。

農村河道；水資源承載力；小凌河；評價模型

通常而言，針對一個地區的水環境資源總體承載能力進行評價，由于研究對象側重點不同以及研究手段和選取的指標不同，因此可分為多種不同的評估方法。目前，較為常見的幾種水環境承載力評估模型為指標體系評估模型和系統動力學評估模型以及主成分分析模型和模糊綜合評估模型、多目標決策分析模型等，不同模型由于研究的指向和意義不同，因此最終的研究結論也大相徑庭。文章主要結合朝陽地區的小凌河實際情況進行資料分析，通過構建河道水環境承載力評估模型，以此對該研究區河道水資源環境承載量進行計算分析。

1 農村河道水資源承載力內涵界定

區域河道水資源承載力主要是指在特定的時間范圍內以及特定的指標條件下，河道所能承受的最大污染量，這一污染量也稱之為某一水域的水環境容量。因此，按照水環境污染物的具體降解過程，區域水環境容量可分為水體自凈容量以及稀釋容量兩部分[1]。其中，稀釋容量主要是指水域在有外來水資源不斷補充的條件下，該水域所能承載的最大污染量。而自凈容量則是指在一定的水域條件下，水體通過吸附以及生化和降解等生物功能及化學功能，對水質不斷進行自我凈化，在此過程中，該水域所能承受的最大污染負荷。因此，綜合以上兩種情況，應該構建基于農村河道水資源承載力的自凈容量以及稀釋容量總體評估模型，在水質目標以及河道排污口位置不發生任何變化的情況下，對農村河道水資源總體承載力進行科學計算。

2 農村河道水資源承載力評價模型構建

在對小凌河河道水資源承載力進行總體計算、評估時，文章分別通過構建朝陽地區河道水資源需水量計算評估模型以及河道水資源供水量計算評估模型，然后在此基礎上，通過構建復合型的供-需分析評估模型，對該地區河道水資源總體承載力進行計算評價。

2.1 農村河道水資源需水計算評價模型構建

農村河道水資源需水計算分為灌溉用水量計算以及農村生活綜合用水量、工業用水量計算和河道生態需水量計算、農村河道水資源需求量計算幾個不同過程[2]。

1)小凌河河道實際灌溉用水量計算分析

通常情況下，區域農業灌溉用水量較大，因此受地理因素和氣象因素影響，再加上當地農作物種植方式以及灌溉方式、土壤干濕狀況、農業生產種植以及灌溉基礎設施、設備等存在很大差異。因此，水資源利用量不同。文章在研究分析過程中，通過以下模型，對該研究區農業生產實際灌溉需水量進行計算分析：

(1)

式中：在小凌河河道實際灌溉用水量計算分析模型中，Wa為小凌河流域農民實際灌溉用水量，m3；M為小凌河流域農民實際灌溉用水定額，m3/hm2；S為小凌河流域農民實際需要灌溉的土地數量，hm2；η水為小凌河流域農民實際灌溉水利用系數；

2)小凌河河道實際生活綜合用水量計算分析

農村地區生活用水量較大，除了基本的灌溉用水之外，還有商業以及居民物質生活及醫療、休閑娛樂、旅游環保和消防用水以及林地綠化用水等。因此，在此過程中，隨著遼寧省朝陽市地區農轉非人口不斷增多，公共基礎設施不斷增加，導致生活水準提升，人們的基本生活用水量也會顯著增加[3]。因此，在對該地區生活基本用水量進行計算分析時，應該綜合考慮用水定額以及基本人口數，結合朝陽農村地區實際用水情況，將基本的物質生活用水量設定為V1，而將家畜圈養等用水設定為V2，可據此對該地區每日用水定額進行分類計算。然后，在此基礎上結合當地農村人口以及家畜總數，就可大致估算當地基本用水量，具體計算模型如下：

Wb=V1+V2=P1X1+P2X2

(2)

在小凌河河道實際灌溉用水量計算分析模型中，Wb為小凌河流域農村生活用水量，m3；V1為小凌河流域農村生活實際耗水量，m3；V2為小凌河流域農村家養牲畜實際耗水量，m3；P1為小凌河流域農村實際人口數量；P2為小凌河流域農村實際牲口數量；V1為小凌河流域農村生活每天用水定額，L·d-1·人-1；V2為小凌河流域農村家養牲畜每天用水定額，L·d-1·只-1。

3)小凌河河道實際工業綜合用水量計算分析

與生活基本用水量相比，區域工業用水量更大，尤其是隨著遼寧省工業化城市建設速度不斷加快，工業用水量顯著增多。文章在研究過程中，所考察的工業用水量主要是指該農村地區在發展工業過程中，生產及加工和制造以及洗滌凈化、冷卻等不同工業化環節的實際需水量，具體計算模型如下：

(3)

式中：WC為工業需水量；Q重為重復利用水量，m3；Q補為新補充水量，m3；Q總為總用量，m3；A為該研究區的GDP生產總值，萬元；I為該研究區GDP增長過程中的總用水額，m3·萬元產值-1。

4)小凌河河道實際生態需水量計算分析

河道生態系統的平衡維持離不開河道來水，而河道徑流是維持河流生態系統的重要基礎。通常情況下，對河道生態環境需水量進行計算，可采用Tennant法、月(年)保證率設定法及最枯月平均流量法[4]。其中，Tennant法主要是將年平均流量百分比作為計算標準，對河道生態實際需水量進行科學計算；而月(年) 保證率設定法則是結合具體研究區的實際水文統計資料，在不同(月)年保證率基礎上，將不同的天然年徑流量百分數，作為農村河道水資源承載力的實際等級，然后對該地區實際需水量進行科學計算。最枯月平均流量法則是在上述計算基礎上，通過對該研究區最枯時段連續7d的平均水量進行計算，以此合理評估農村河道水資源承載力。

5)小凌河河道實際水資源需求量計算分析

WD=Wa+Wb+Wc+Wd

(4)

式中：WD為小凌河河道農村水資源需求量，m3；Wa為小凌河河道農村灌溉用水量，m3；Wb為小凌河河道農村生活綜合用水量，m3；Wc為小凌河河道農村工業用水量，m3；Wd為小凌河河道生態需水量，m3。

2.2 農村河道水資源供水計算評價模型構建

文章在對農村河道水資源供水量進行計算評估時，首先引入水資源可利用量這一概念，其主要是指在滿足一定的生態保護標準基礎上，在一定的技術條件下，可供當地凈消耗于生產和生活的部分水資源。因此，結合這一概念可知，農村河道水資源可利用量主要包括地下水及地表水和污水回用量以及跨流域調水等。所以，該研究區農村河道水資源可利用量可通過如下公式進行計算分析：

WS=W1+W2+W3-W4+W5-W6

(5)

在河道水資源可利用量表達公式Ws中，通過降雨形成的地表徑流和河道地下水流量分別通過W1和W2表示；該農村地區河道中的污水回收量通過W3表示；河道中污染段的污染水源可利用量通過W4表示；另外，該河道外來水量以及流失量分別通過W5和W6表示。在此基礎上，文章考慮到該研究區農村河道水資源實際利用情況會受當地技術水平等因素影響。因此，區域外來水量可忽略不計。該河道中主要可供利用的水資源包括河道徑流量以及可供回用的污水等[5]。故該研究區農村河道可供利用的水資源實際計算采用如下模型：

(6)

2.3 農村河道水資源需水-供水計算復合評價模型構建

該研究區河道水資源總體供需情況可通過以下平衡性指數分析模型表示：

(7)

在上述計算模型中，WS和CRW分別代表該研究區河道水資源可利用量與水資源供需平衡指數。該研究水資源總體需求量可采用WD表示，在實際計算過程中，若農村河道水資源供需平衡指數<1，則表明該研究區河道水資源總需求量小于水資源可利用量，也就意味著該地區河道中的水資源總量可滿足當地農業以及工業生產用水需求。相反，若農村河道水資源供需平衡指數>1，則表明該研究區河道水資源總需求量>水資源可利用量，也就意味著該地區河道中的水資源總量不能滿足當地農業以及工業生產用水需求。此時，可以看出該農村河道水資源總體承載力不足，無法滿足人們基本生產與生活用水需求。除此之外，若農村河道水資源供需平衡指數=1，則表明該研究區河道水資源總需求量等于水資源可利用量，也就意味著該地區河道中的水資源總量基本可以滿足當地農業以及工業生產用水需求。

3 小凌河河道水資源承載力評價

結合上述不同計算指標及模型，文章通過對朝陽地區小凌河流域2001—2020年實際需水量與用水情況進行調查預測分析，同時對未來用水量進行了大致評估，從而得到如下數據：

結合上述不同公式進行計算可知，該研究區農村河道水資源實際平衡指數為CRW=0.25<1，由此表明，該地區河道中的水資源總需求量小于水資源可利用量，也就意味著該地區河道中的水資源總量基本可滿足當地農業以及工業生產用水需求。因此，該研究區農村河道水資源總體承載力較大。

表1 小凌河河道水資源承載力平衡性分析

4 結 語

綜上所述，農村河道水資源承載力統稱為區域環境容量。這一理論概念最早是由日本的生態理論研究學者于20世紀70年代提出，其研究的主要目的是通過對區域環境資源總承載力進行分析，以此制定科學的環境管控對策。由于環境資源承載量評價包括多項指標，因此無論是國內還是國外，都無統一的界定和描述方法，也沒有形成系統而一致的水資源承載力評估模型。基于此，文章在綜合國內外相關理論方法的基礎上，構建了朝陽市饒陽河流域農村河道水資源承載力評估模型，通過對該研究區河道水資源平衡指數進行計算分析，最終看出該地區河道中的水資源基本可滿足當地生產與生活用水。總體而言，該地區農村河道水資源承載力較大，由此為當地合理利用水資源提供了參考。

[1]劉秀娟,董謙.白洋淀流域水資源管理模式選擇與創新體制構建[J].生態經濟,2011(10):185-189.

[2]林炎烽.對河道治理工程的分析研究與采取的措施[J].水利建設與管理，2009(06)：67-68，66.

[3]孫棟元,金彥兆,李元紅,等.干旱內陸河流域水資源管理模式研究[J].中國農村水利水電,2015(01):80-84，89.

[4]牛生海,葛貴.強化水資源管理 服務循環經濟發展[J].水利規劃與設計,2011(04):19-20，32.

[5]健康河流與可持續水資源管理第二屆國際會議在渝召開[J].重慶大學學報(社會科學版),2011(05):159.

Analysis for Evaluation Model of Water Resources Carrying Capacity based on Xiaolinghe River Course

CHEN Liang

(Xinmin Urban Supervision and Administration Department of Soil and Water Conservation, Xinmin 110300, China)

Rural and urban river courses constitute a regional water ecosystem of an area. With the development of rural life and productive practices, a large number of pollutants were discharged and the rural river water ecosystem gradually lost its balance. Not only the water quality in rural areas and the quality of the river environment changes, but also the original economic function of the river ecosystem and the function of ecological value has disappeared. The carrying capacity of water resources in the region is closely related to the local population quantity and the level of regional environment and economic development. Combined with the analysis of Xiaolinghe river, this paper estimated the bearing capacity of river water resources.

rural river course; carrying capacity of water resources; Xiaolinghe river; evaluation model

1007-7596(2017)01-0012-04

2016-12-30

陳亮(1981-),男，遼寧新民人，工程師，研究方向為水土流失治理。

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