溈水流域水量分配方案研究

胡美紅，何香建，胡秀芳

（1.湖南南方水利水電勘測設(shè)計院有限公司，湖南 長沙 410007；2.湖南省水利水電科學研究院，湖南 長沙410007）

2019年4月，湖南省水利廳辦公室印發(fā)了《2019年湖南省水資源管理工作要點》，其中第一條第1點明確提出：“加強水量分配。抓好《湖南省主要流域水量分配方案》落實，加快建立流域套縣市區(qū)用水總量控制指標體系。”為進一步強化長沙市水資源管理，合理開發(fā)利用“一江三河”水資源，實現(xiàn)長沙市水資源開發(fā)利用紅線控制目標，即2020年全市用水總量不超過40.1億m3，2030年全市用水總量不超過41.0億m3，需制定溈水流域水量分配方案。本文參考《湖南省主要流域水量分配方案》的研究成果和長沙市各縣級行政區(qū)用水總量控制指標，結(jié)合溈水流域內(nèi)社會經(jīng)濟發(fā)展與行業(yè)用水需求及流域水資源開發(fā)利用規(guī)劃，初步擬定溈水流域用水總量控制目標和水量分配方案，確保流域水資源的合理調(diào)配和可持續(xù)開發(fā)利用，為溈水流域水資源規(guī)劃管理提供技術(shù)支撐。

1 流域概況

溈水為湘江下游左岸一級支流，發(fā)源于寧鄉(xiāng)縣扶王山，流向大致自西向東流，溈水河長144 km，流域控制面積2 430 km2，河流彎曲系數(shù)1.50，河道平均坡降1.16‰，河道改道后，將湘江一級支流的八曲河納入溈水，流域面積增為2 784 km2。溈水流域發(fā)育不對稱，流域面積右岸明顯大于左岸，河長在5 km以上的大小支流共60條。

溈水流域地處亞熱帶濕潤氣候區(qū)，多年平均降水量1 448.1 mm，多年平均蒸發(fā)量1 387 mm，多年平均氣溫17.2℃，歷年最高氣溫40.8℃，歷年最低氣溫-8.4℃，多年平均相對濕度82%，歷年最小相對濕度15%，多年平均日照時數(shù)1 613 h，多年平均風速1.2 m/s，最大風速20 m/s，風向SSE。

溈水流域的洪水系暴雨形成，時間變化特性與暴雨特性一致。根據(jù)寧鄉(xiāng)水文（二）站資料統(tǒng)計，年最大洪水多發(fā)生在每年的4—7月，其洪水發(fā)生幾率占90%以上，期間的洪水主要是氣旋鋒面暴雨產(chǎn)生，8月及以后的洪水多為臺風式暴雨產(chǎn)生；溈水流域洪水多為單峰型，相對歷時較短。溈水水量年內(nèi)分配不均，3—6月份占全年水量60%左右，枯水期的1月份只占到全年水量的1.5%。流域內(nèi)多年平均降雨量1 448.1 mm，多年平均徑流深736 mm，多年平均徑流量17.88億m3。

流域涉及寧鄉(xiāng)市、望城區(qū)及岳麓區(qū)3個縣級行政區(qū)、15個鄉(xiāng)級行政區(qū)。

溈水流域的供水設(shè)施以地表水水源工程為主，包括水庫、塘壩等。截止2018年底，溈水流域已建成大型水庫1座，即黃材水庫，庫容1.47億m3，中型水庫3座，小型水庫159座，中型河壩2座；塘壩41 332座。引水工程3 056處，提水工程1 201處，地下水工程76 776處。

2 水量分配對象

按照水資源節(jié)約與保護、供需協(xié)調(diào)和方便管理、利于操作的原則，溈水流域水量分配方案以可分配水量作為分配對象，對應(yīng)的分配結(jié)果是確定寧鄉(xiāng)市、望城區(qū)及岳麓區(qū)2025年、2030年的取用水水量份額。

根據(jù)溈水流域水資源特點及水資源規(guī)劃實際情況，溈水河流域可分配水量計算公式如下：

W可分配水量=W本地水資源量-W洪水棄水量-W河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量

本文采用寧鄉(xiāng)水文（二）站2002—2018年共計17年流量資料來推求寧鄉(xiāng)站天然徑流量，然后采用面積比的0.67次方推求溈水的天然徑流量，見表1。

表1 溈水流域年徑流量 億m3

將溈水流域汛期的天然徑流量減去能夠調(diào)蓄和利用的最大水量，剩余的水量即為汛期棄水量，見表2。

表2 溈水汛期棄水量 億m3

溈水河口處河道內(nèi)最小生態(tài)流量為6.16 m3/s，根據(jù)可分配水量計算方法求得溈水流域可分配水量，計算結(jié)果見表3及圖1。

表3 溈水流域可分配水量成果表 億m3

圖1 溈水流域可分配水量逐年柱狀圖

3 水量分配方法

綜合國內(nèi)的分水實例來看，不僅分配多年平均水量，還分配不同保證率的水量，多采用“按比例豐增枯減”的配水原則。當確定分配的總水量后，如何分配到不同的行政分區(qū)，需要采用不同的分水方法綜合確定。借鑒國內(nèi)水量分配實例及結(jié)合溈水流域水資源利用特點，本文分別采用用水定額預測法、分類權(quán)重法及面積權(quán)重法共3種方法對溈水流域進行水量分配。

3.1 用水定額預測法

用水定額預測法是以現(xiàn)狀用水為微觀控制指標，通過預測分析用水規(guī)模及用水定額變化趨勢，得出各用水區(qū)水量分配比例。現(xiàn)狀用水核算應(yīng)把握兩個基本原則，既要體現(xiàn)用水現(xiàn)狀的實際情況，又要體現(xiàn)用水的合理性。本文通過現(xiàn)場調(diào)查，并參照《寧鄉(xiāng)縣縣城總體規(guī)劃》、《寧鄉(xiāng)市水資源綜合規(guī)劃》等規(guī)劃成果和用水定額規(guī)范及建設(shè)節(jié)水防污型社會目標的要求，對生活用水、農(nóng)業(yè)灌溉用水、林牧漁業(yè)用水、工業(yè)用水定額等進行分析研究，同時結(jié)合各行業(yè)近10年用水基礎(chǔ)資料進行核算。

溈水流域內(nèi)各區(qū)縣用水總量計算成果見表4。

表4 溈水流域套區(qū)縣用水總量計算成表 億m3

用水定額預測法的優(yōu)點是：體現(xiàn)了尊重現(xiàn)狀用水原則，承認各用水區(qū)用水定額及用水效率的差異，比較適用于水資源較豐富的地區(qū)；缺點是不適應(yīng)水資源缺少的地區(qū)，而且受調(diào)查基礎(chǔ)資料系列年限的限制，可能會影響到趨勢預測的精度。

3.2 分類權(quán)重法

分類權(quán)重法是指在水量分配時，對不同類別的用水(生活、農(nóng)業(yè)、林牧漁業(yè)、工業(yè))分別賦予不同的權(quán)重和優(yōu)先權(quán)，通過計算各用水區(qū)各類用水的分水權(quán)重，得出各用水區(qū)水量分配權(quán)重的一種方法。該方法主要體現(xiàn)不同類別用水的優(yōu)先權(quán)和分水權(quán)重，各類別用水分水相互獨立。分類權(quán)重法適用于水資源比較短缺的地區(qū)。對于流域水資源較豐富的地區(qū)，該方法主要用于分析各類用水不同的權(quán)重對水量分配的影響。分類權(quán)重法與用水定額預測法的區(qū)別在于分類權(quán)重法不體現(xiàn)各用水區(qū)域用水定額及用水效率的差異，將分水總量按各用水區(qū)的各類用水硬件指標進行分配，體現(xiàn)分水絕對公平原則。

3.3 面積權(quán)重法

面積權(quán)重法僅考慮各用水區(qū)面積的權(quán)重進行水量分配，反映了區(qū)域的產(chǎn)水貢獻程度。該方法計算較為簡單，分水相對公平，但精度不高，且不能反映現(xiàn)狀用水情況。

4 水量分配結(jié)果及方案評價

根據(jù)水量分配辦法，當流域需水量小于流域可分配水量時，需水量作為流域分配水量；當流域需水量大于流域可分配水量時，以流域可分配水量作為流域分配水量。通過水量平衡分析計算可知，溈水流域需水量小于可分配水量，因此本次采用溈水流域多年平均需水量作為水量分配方案，即2025年溈水水量分配方案為8.34億m3，2030年溈水水量分配方案為8.28億m3。

4.1 水量分配方案的比較分析

運用三種方法進行水量分配，不同來水頻率分水比例見表5。

表5 不同分水方法分水比例對比表 %

用水定額預測法建立在需水預測的基礎(chǔ)上，主要考慮的是“現(xiàn)狀原則”，在豐水地區(qū)完全能滿足其實際的需水要求；分類權(quán)重法建立在需水預測的基礎(chǔ)上，考慮了不同用水類別的優(yōu)先次序和用水效率的差異；面積權(quán)重法僅考慮區(qū)域面積差異，反映了區(qū)域的產(chǎn)水貢獻程度。

4.2 綜合方案的初步擬定

根據(jù)不同分水方法的特點，推薦各分水方法的權(quán)重均為1/3，分水比例如表6。

表6 溈水流域推薦分水比例表 %

以總量控制為前提，結(jié)合流域內(nèi)社會經(jīng)濟發(fā)展與行業(yè)用水需求及流域水資源開發(fā)利用規(guī)劃，本次選定溈水流域多年平均需水量作為水量分配方案（多年平均分配比例見圖2），即2025年溈水水量分配方案為8.34億m3，2030年溈水水量分配方案為8.28億m3。溈水流域內(nèi)各行政區(qū)水量分配方案見表7。

表7 溈水流域水量分配方案 億m3

4.3 水量分配方案合理性分析

根據(jù)水量平衡分析計算，按現(xiàn)狀供水能力分析時，2025、2030年P(guān)=95%情況下，缺水量分別為4 452萬m3、3 989萬m3，均為保證率之外農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水產(chǎn)生的缺水，且溈水可分配水量大于流域需水量，溈水流域水資源供需達到平衡，水資源得以優(yōu)化配置，可有效支撐流域經(jīng)濟社會發(fā)展用水需求。溈水流域2030年水資源開發(fā)利用率達到46.3%，水資源開發(fā)利用率超過40%，這是由于溈水流域內(nèi)各區(qū)縣用水總量控制指標大于溈水多年平均徑流量的40%，具體為寧鄉(xiāng)市2030年用水總量控制指標為7.79億m3，溈水多年平均徑流量的40%為7.15億m3，可知溈水開發(fā)利用程度較高，建議溈水流域內(nèi)各區(qū)縣加強節(jié)水。

本次水量分配方案成果均低于各縣級行政區(qū)已下達的用水總量控制指標，且為本次水量分配未涉及的區(qū)域預留了適當?shù)乃浚晒侠怼?/p>

5 結(jié) 語

水量分配方案的研究在整個初始水權(quán)分配研究工作中是重中之重。本文從調(diào)查流域的基本情況入手，進行了大量的數(shù)據(jù)處理和分析，對三種方法進行分析比選，研究制定了流域內(nèi)各行政區(qū)的水量分配方案，為溈水流域的水量分配提供了依據(jù)，并希望通過溈水流域水量分配方案的研究，實現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置，促進各用水戶節(jié)約用水，提高水資源的利用效率與效益，實現(xiàn)水資源的合理開發(fā)和保護。

開展初始水權(quán)分配，積極推進水權(quán)制度建設(shè)，最終目標就是要維護河流健康生命，實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用。我們也希望通過開展該項工作，不僅是得出一個水量分配方案，更重要的是體現(xiàn)一種前瞻性的水資源戰(zhàn)略理念，樹立起水資源憂患意識，更好地做好水資源規(guī)劃管理工作。