大凌河流域地表水可利用量計(jì)算分析

趙麗麗

(遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110006)

1 流域概況

大凌河是遼寧省西部最大的河流，上游分為南北兩支，分別發(fā)源于遼寧省建昌縣水泉溝和河北省平泉縣泉子溝，兩支于遼寧省喀左縣大城子鎮(zhèn)東南匯合后，先后流經(jīng)朝陽(yáng)、北票、義縣、凌海等市縣，于盤(pán)錦市與凌海市交界處注入渤海。全流域面積23235km2，其中在遼寧省境內(nèi)面積為20223km2，占全流域面積的87%。大凌河主要支流有第二牤牛河、老虎山河、涼水河、牤牛河及細(xì)河等。流域內(nèi)自上而下建有宮山咀、閻王鼻子、白石等3座大型水庫(kù)。

大凌河是跨省河流，包括遼寧省內(nèi)葫蘆島、朝陽(yáng)、阜新、錦州和盤(pán)錦5個(gè)地級(jí)市所轄的13個(gè)縣(市、區(qū))及內(nèi)蒙古通遼、赤峰、河北省承德市部分地區(qū)，其中流域內(nèi)有2個(gè)地級(jí)城市，分別為朝陽(yáng)和阜新。大凌河流域水資源總量為15.36億m3，其中地表水資源量為14.51億m3，地下水資源量為5.65億m3，地表水與地下水重復(fù)量4.80億m3，地下水可開(kāi)采量1.65億m3。從2014—2016年供水量情況分析，流域內(nèi)平均供水量9.43億m3，水資源開(kāi)發(fā)利用率為61.4%，開(kāi)發(fā)利用程度較高。

2 地表水可利用量分析

2.1 計(jì)算方法

結(jié)合水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院《全國(guó)水資源調(diào)查評(píng)價(jià)技術(shù)細(xì)則》，通過(guò)長(zhǎng)系列調(diào)節(jié)計(jì)算直接計(jì)算水資源可利用量。具體步驟如下：

(1)以各控制斷面的基本河道內(nèi)生態(tài)需水量為基礎(chǔ)，對(duì)流域進(jìn)行長(zhǎng)系列調(diào)節(jié)計(jì)算，在基本實(shí)現(xiàn)棄水最小化和缺水最小化的前提下，得出各水庫(kù)及控制斷面汛期不可利用洪水和供水工程棄水(即不可利用水量)。

(2)從調(diào)節(jié)計(jì)算結(jié)果中直接摘取水庫(kù)及控制斷面的多年平均、75%和90%頻率下的河道生態(tài)環(huán)境供水量，分別與河道內(nèi)的基本或目標(biāo)生態(tài)需水量進(jìn)行比較分析，取其大者為最終采用河道內(nèi)生態(tài)需水量成果。

(3)遵循回歸水、廢污水、再生水等水量不計(jì)入地表水資源可利用量的原則，采用倒算法對(duì)各水庫(kù)及控制斷面進(jìn)行成果計(jì)算，即多年平均地表水水資源量扣除河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量和不可利用水量，得出多年平均地表水資源可利用量。計(jì)算公式如下：

W地表水資源可利用量=W地表水資源量-W河道內(nèi)生態(tài)需水量-

W不可利用水量

地表水資源可利用量計(jì)算的關(guān)鍵是如何確定河道內(nèi)最小生態(tài)環(huán)境需水量和汛期難以利用的洪水量。本次河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水主要采用水文學(xué)法計(jì)算。汛期難以利用的洪水量根據(jù)流域最下游控制節(jié)點(diǎn)以上的工程調(diào)蓄能力和耗用程度綜合分析確定。

2.2 河道內(nèi)生態(tài)需水量

大凌河流域河道內(nèi)生態(tài)需水?dāng)嗝嬗谐?yáng)、義縣、凌海、宮山咀水庫(kù)、閻王鼻子水庫(kù)和白石水庫(kù)等6個(gè)斷面。以1980—2016年系列天然徑流量為基礎(chǔ)，采用水文學(xué)法，分冰凍期、汛期和非汛期分別計(jì)算生態(tài)需水量，見(jiàn)表1。

(1)冰凍期(1—3月和12月)

采用生態(tài)基流，即年內(nèi)需水過(guò)程的最低值。以斷面長(zhǎng)系列的天然月平均流量為基礎(chǔ)，采用QP法(P取90%或95%，即90%或95%保證率下的最枯月平均流量)計(jì)算斷面基本生態(tài)需水量。

(2)汛期(6—9月)

根據(jù)《全國(guó)水資源調(diào)查評(píng)價(jià)技術(shù)細(xì)則》和《第三次全國(guó)水資源調(diào)查評(píng)價(jià)水資源可利用量》相關(guān)計(jì)算要求中，確定大凌河流域的目標(biāo)生態(tài)需水計(jì)算比例為30%，即汛期各月生態(tài)流量為多年平均徑流量的30%。

(3)非汛期(4—5月、10—11月)

考慮我省降雨分配極其不均勻，非汛期天然來(lái)水量小，因此非汛期各月生態(tài)流量采用多年平均徑流量的20%。

表1 大凌河流域河道內(nèi)各斷面生態(tài)需水表 單位：萬(wàn)m3

2.3 不可利用水量

不可利用水量受流域需水和工程調(diào)蓄能力影響，河道外生活、生產(chǎn)及生態(tài)用水需求以第二次水資源評(píng)價(jià)1956—2000年社會(huì)經(jīng)濟(jì)各部門(mén)供、用水資料為基礎(chǔ)，對(duì)2001—2016年社會(huì)經(jīng)濟(jì)各部門(mén)供、用水進(jìn)行插補(bǔ)匯總，分析60余年來(lái)(尤其是近16年)大凌河流域供水變化趨勢(shì)及用水結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展各部門(mén)的相關(guān)發(fā)展指標(biāo)，合理確定可預(yù)見(jiàn)時(shí)期內(nèi)的大凌河流域河道外生活、生產(chǎn)及生態(tài)用水需求。可預(yù)見(jiàn)時(shí)期內(nèi)大凌河流域地表總需水量12.64億m3，其中省內(nèi)需水11.60億m3，省外需水1.04億m3，見(jiàn)表2。

表2 可預(yù)見(jiàn)時(shí)期內(nèi)河道外需水表 單位：萬(wàn)m3

不可利用水量主要指汛期不可利用洪水和供水工程棄水，用天然徑流直接扣除生態(tài)環(huán)境需水量作為水源，通過(guò)供需分析計(jì)算，得出控制各節(jié)點(diǎn)汛期不可利用洪水及工程棄水。經(jīng)分析后，大凌河流域各控制斷面不可利用量，見(jiàn)表3。

表3 各控制斷面不可利用量表 單位：萬(wàn)m3

2.4 地表水可利用量計(jì)算分析成果

大凌河流域1980—2016年多年平均地表水徑流量12.97億m3，其中省內(nèi)徑流量11.96億m3。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)系列調(diào)節(jié)計(jì)算后，整個(gè)流域可供出水量10.35億m3(包含回歸水利用量)，流域缺水1.65億m3，最終河口斷面入海水量3.95億m3，見(jiàn)表4。

表4 大凌河流域各斷面地表水可利用分析計(jì)算表

根據(jù)大凌河流域平衡計(jì)算結(jié)果，采用倒算的方法，利用資源量減掉河道內(nèi)生態(tài)需水量和不可利用水量。大凌河流域地多年平均地表水資源量12.97億m3，75%保證率下的地表水資源量7.63億m3，90%保證率下的地表水資源量5.41億m3，最終為大凌河流域遼寧省境內(nèi)四級(jí)區(qū)多年平均地表水可利用量為9.61億m3，地表水資源可利用率74.1%；凌海斷面多年平均地表水可利用量為9.90億m3，地表水資源可利用率76.3%。

3 合理性分析

3.1 大凌河流域地表水可利用量合理性分析

大凌河流域遼寧省境內(nèi)地表水資源量11.96億m3，河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境用水2.24億m3，不可利用量0.11億m3，地表水資源可利用量9.61億m3，地表水資源可利用率80%。

表5 凌海斷面地表水可利用量成果對(duì)比表

大凌河流域成果分析比較如圖1所示，從圖1可以看出，本次分析計(jì)算的可利用量成果與《大凌河流域水量分配方案》中的分配水量一致；自2000年以后隨著閻王鼻子水庫(kù)和白石水庫(kù)先后下閘蓄水，將流域內(nèi)不可利用水量存蓄起來(lái)，起到了很大的興利作用，地表水可利用率大幅提高；在流域平衡計(jì)算時(shí)朝陽(yáng)、義縣、凌海斷面下泄水量，河道內(nèi)生態(tài)需水基本可以滿(mǎn)足，而且考慮了最大程度滿(mǎn)足各用水戶(hù)的用水需求，符合《全國(guó)水資源調(diào)查評(píng)價(jià)技術(shù)細(xì)則》對(duì)地表水可利用量分析計(jì)算的要求，大凌河流域地表水可利用量較為合理。

圖1 大凌河流域成果分析比較圖

3.2 典型斷面地表水可利用量合理性分析

凌海斷面位于大凌河流域，從表5和圖2中可以看出，對(duì)照兩次成果，地表水資源量減少明顯，生態(tài)需水基本保持一致，不可利用洪水本次較二次評(píng)價(jià)時(shí)減少幅度較大。主要原因?yàn)椋紫茸?000年以后流域徑流量相對(duì)偏少，并且閻王鼻子水庫(kù)和白石水庫(kù)兩座大型水庫(kù)先后下閘蓄水，將流域內(nèi)不可利用水量存蓄起來(lái)，起到了很大的興利作用，也解決了流域內(nèi)缺水的問(wèn)題，因此不可利用洪水減少是合理的；其次，地表水可利用率提高了20.3個(gè)百分點(diǎn)，在宮山咀、閻王鼻子和白石大型水庫(kù)供水的保證下，地表水可利用量基本一致，而且在流域平衡時(shí)考慮了最大程度滿(mǎn)足各用水戶(hù)的用水需求，因此地表水可利用量較為合理；再者，本次計(jì)算分析成果滿(mǎn)足《大凌河流域水量分配方案》中的分配水量要求。綜上所述，本次計(jì)算成果合理可靠。

圖2 凌海斷面成果分析比較圖

4 結(jié)論

(1)大凌河流域第三次水資源評(píng)價(jià)水資源量成果較第二次水資源評(píng)價(jià)時(shí)減少了4.94億m3，生態(tài)需水基本保持一致，自2000年以后閻王鼻子水庫(kù)和白石水庫(kù)兩座大型水庫(kù)先后下閘蓄水，將流域內(nèi)不可利用水量存蓄起來(lái)，不可利用洪水本次較二次評(píng)價(jià)時(shí)減少幅度較大，地表水可利用量基本維持在10億m3左右。

(2)根據(jù)近年來(lái)大凌河流域地表水實(shí)際利用情況，地表水最大供水量為9.39億m3，發(fā)生在2014年，此次分析大凌河流域省內(nèi)地表水可利用量為9.61億m3，滿(mǎn)足流域供水要求。